钱 旻，宋江峰，李大婧,3，刘春泉,3,*，金邦荃

真空渗盐对冷冻莲藕片品质及热特性的影响

钱 旻1,2，宋江峰2，李大婧2,3，刘春泉2,3,*，金邦荃1

（1.南京师范大学金陵女子学院，江苏 南京 210097；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏 南京 210014；3.国家蔬菜加工技术研发分中心，江苏 南京 210014）

通过测定真空渗透下不同质量分数NaCl溶液处理前后冷冻莲藕片质构、色泽与VC及冰点、相变潜热、表观比热等热特性参数变化，研究真空渗盐对冷冻莲藕片品质和熔融相变区热特性参数的影响。结果表明：4% NaCl调理液有利于改善冷冻莲藕片的质构和色泽，VC损失相对较少；随着NaCl质量分数增加，莲藕片冰点呈线性降低，熔融相变温区融程变宽，相变潜热减小，表观比热峰值降低，玻璃化转变温度T’g提高2.98～4.50℃。

莲藕片；真空渗盐；品质；热特性

莲藕（Nelumbo nucifera Gaertn）集营养和药用于一体[1]，由于莲藕季节性强，采后不耐贮藏，极易褐变，如何提高莲藕贮藏保鲜品质成为当前研究的热点。冷冻莲藕片能有效延长贮藏期，保持其营养、色泽与风味，但在冷冻加工和贮藏过程中仍存在褐变、出现干耗和解冻后组织坍塌等问题，此外，冷冻工艺与冷冻制品低温相变区的冰点、表观比热容和相变潜热等热特性参数密切相关，影响冻藏时间和能耗[2]，因此采取恰当的冷冻工艺尤为重要。研究表明，利用NaCl[3-4]、碳水化合物[5-6]等外源物处理，通过束缚自由水活动空间、降低分子的移动性，提高玻璃化转变温度T’g，能最大限度提高冷冻制品的质量。由于真空渗盐具有渗透时间短、护色效果好等特点，本实验通过真空渗透方法，研究NaCl添加量对冷冻莲藕片色泽、质地、营养品质及热特性参数的影响，以期为改善莲藕冻藏品质提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试莲藕品种3735购于江苏南京孝陵卫农贸市场。

比热测定标准物为蓝宝石；NaCl为食品级；2,6-二氯靛酚、草酸、抗坏血酸等试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

QTS质构分析仪 英国CNS Farnell公司；Mettler-Toledo XS105型电子分析天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；真空干燥器 盐城玻璃仪器厂；SHZ-D循环水式真空泵 上海东玺制冷仪器设备有限公司；WSC-S型色差仪 上海精密科学仪器有限公司；PE标准液体铝皿（样品量为15～17 mg，精确到±0.01 mg）、Diamond DSC-差示扫描量热仪（该设备温度标定采用铟的熔融转变外推起始温度-156.60 ℃和双蒸水的熔融转变外推起始温度0 ℃进行两点标定；热焓标定采用双蒸水的熔融焓（333.88 kJ/kg）标定，标定速率为10 ℃/min。样品冲洗气体为高纯度氦气（纯度＞99.999%），冷却方式为液氮制冷） 美国Perkin-Elmer公司。

1.3 方法

1.3.1 真空渗盐处理

挑选新鲜、色白、脆嫩的莲藕洗净、去皮，切成厚度为5 mm的薄片，用0.4% 柠檬酸、2.0% VC及0.2%六偏磷酸钠护色30 min，于（98±2）℃烫漂灭酶1～2 min，冷却后沥干。取烫漂试样300 g置于25 ℃、绝对压力0.003 Pa的真空干燥箱中的料液比为1∶2（m/V），质量分数分别为2%、4%和6%的NaCl调理液渗透处理40 min，沥干后冷冻贮藏。以未经渗透处理的莲藕片为对照。

1.3.2 品质指标测定

脆度与硬度：取渗透处理的冷冻莲藕片于5 ℃条件下解冻后用QTS质构仪测定，操作模式为质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式，测试速率0.5 mm/s；色泽：采用WSC-S型色差仪测定其L*值、a*值和b*值，并按下式计算总色差值ΔE；VC含量：采用2,6-二氯酚靛法[7]。

1.3.3 相变区热特性参数测定

利用差示扫描量热法（differential scanning calorimetry，DSC）对渗透处理后的莲藕片进行测定，实验需准备3 个等质量的铝皿，分别用于待测样品、标准物质以及基线空皿。本实验测量的温度范围为-60～25 ℃，设置的温度程序为：1）初温以25 ℃恒温2 min，以20 ℃/min的降温速率降至-60 ℃，再恒温2 min；2）以10 ℃/min的升温速率升至-10 ℃；3）于-10 ℃恒温30 min；4）再以10 ℃/min的降温速率降至-60 ℃，恒温2 min；5）由-60 ℃升至25 ℃，升温速率为2 ℃/min。退火温度为-10 ℃。

1.3.3.1 冰点温度（θ）的确定

理论上冰点为在升温曲线上结晶刚刚熔解完成的温度，但由于样品融化后，热流曲线回归基线是个渐变过程，且受样品量和升温速率的影响，会出现不同程度的滞后现象，因此把相变峰温度确定为莲藕片的冰点温度[8]。

1.3.3.2 熔融起始、结束温度及相变潜热的确定

根据相图理论，在固-液相变过程中，当固体达到最低共熔点时，固体即开始融解成饱和盐溶液，然后冰开始融化成水，在DSC曲线上就是曲线从较低的温度就开始缓慢上升偏离基线。由于Onset温度是吸热峰的最大斜率与基线相交的温度，所以Onset温度事实上并非起始融解温度，因为所有水溶液的起始融解温度均为其最低共熔点，但在最低共熔点附近，莲藕片样品并未大量吸热，只有在Onset温度之后才开始大量吸热，因此把Onset温度作为熔融起始温度[9]。同样，熔融结束温度为End温度。熔融相变前后吸热峰的最大斜率和基线与吸热峰所围成的面积与样品质量之比即为试样的相变潜热（ΔH）[10-11]。

1.4 表观比热的计算

采用三线法测定莲藕片的表观比热[12]，按照下式计算。

式中：Capp为样品的表观比热/（J/（g·℃））；mstd为标准物的质量/mg；ms为样品的质量/mg；DSCs为样品的热流信号/mW；DSCb为空盘的热流信号/mW；DSCstd为标准物的热流信号/mW；Cp,std为标准物质的表观比热/（J/（g·℃））。

1.5 数据分析

所有实验均重复3 次。利用SAS软件进行单因素方差分析及组间差异的Duncan氏多重比较。采用热分析软件Proteus进行热特性参数的数据分析。

2 结果与分析

2.1 真空渗盐对冷冻莲藕片品质的影响

2.1.1 质构

图1 NaCl对冷冻莲藕片质构特性的影响Fig.1 Effect of NaCl on texture properties of frozen lotus root slices

脆度与硬度是评估冷冻莲藕片质构特性的重要指标，本实验以第一次压缩时的最大峰值为硬度值，产生的断裂力为脆度值。如图1所示，不同质量分数的NaCl渗透处理对冷冻莲藕片硬度均影响显著（P＜0.05），随着NaCl质量分数增加，冷冻莲藕片硬度呈先上升后缓慢下降的趋势。经NaCl渗透处理样品脆度均高于对照组，当NaCl质量分数为2%时，冷冻莲藕片的脆度显著（P＜0.05）高于其他处理组，后随着NaCl质量分数的增加而下降。真空渗盐有效提高了冷冻莲藕片的硬度和脆度，且当NaCl质量分数分别为2%、4%时质构较好，原因可能是通过真空渗透作用，NaCl渗入组织细胞内而改变了莲藕组分的比例，进而影响了冷冻莲藕片的脆度和硬度[13]。

图2 NaCl对冷冻莲藕片L*和ΔE的影响Fig.2 Effect of NaCl on L*and ΔE of frozen lotus root slices

2.1.2 色泽由图2可知，随着NaCl质量分数的增加，亮度L*值逐渐增加，当质量分数达到6%时，亮度（L*）值增加显著（P＜0.05）。总色差（ΔE）能反映真空渗盐后样品与对照之间的颜色差异，ΔE值越大说明处理后试样色泽变化越明显，与对照差异越大。由图2还可看出，真空渗盐处理使冷冻莲藕片产生了色泽变化，随着NaCl质量分数的增加，L*值升高即莲藕片亮度增加而ΔE逐渐减小，说明在质量分数增加时，a*值、b*值与对照的差异变小。可见，适当质量分数的NaCl有利于保持冷冻莲藕片的色泽，当真空渗盐质量分数为4%时，冷冻莲藕片ΔE较小，护色效果较好。

2.1.3 VC含量

图3 NaCl对冷冻莲藕片VC含量的影响Fig.3 Effect of NaCl on VC content of frozen lotus root slices

由图3可知，经真空渗盐处理后冷冻莲藕片的VC含量较对照组差异显著（P＜0.05），VC含量均下降30%左右，其中经4% NaCl处理样品的VC损失较小，但各质量分数间差异不显著（P＞0.05）。真空渗透过程导致了VC的损失，这与竹文礼等[14]研究结论一致。

2.2 真空渗盐对莲藕片热特性参数的影响

图4为不同质量分数NaCl处理的试样在经过降温退火后的DSC升温曲线，在升温曲线上各试样都出现了明显的吸热熔融峰，且随着NaCl质量分数的增加，莲藕片熔融相变区逐渐向低温方向偏移，从-1.28～2.08 ℃降低到了-10.97～-3.52 ℃，熔融程从4.13 ℃增加到7.45 ℃，峰值与峰面积逐渐变小。Y轴表示表观比热，低温区（-25～-10 ℃）随着温度的升高，表观比热变化不大，继续升温，表观比热急剧增大，当达到冰点时，表观比热达到最大值（表1），相变结束后，冰晶完全转变成水，进一步升温不存在相变潜热的影响，因此表观比热变化不大[4]，NaCl的渗透不仅改变了组织细胞中各成分的比例，同时与其中的水分等以氢键或离子键结合而改变了水合作用，从而影响了试样的表观比热[15]。

图4 NaCl对莲藕片熔融相变区DSC曲线的影响Fig.4 Effect of NaCl on DSC of lotus roots during the transition of melting phase

随着NaCl质量分数逐渐增加，莲藕片冰点温度从2.08 ℃下降到-4.82 ℃，冰点逐渐下降，采用线性回归，得到NaCl质量分数（X，%）与冰点（θ）的关系为θ=-1.185X+2.17，R2=0.992 2，随着冰点下降，对应的相变潜热从234.33 J/g下降到93.41 J/g，其原因可能是由于Na+、Cl-与莲藕片中的自由水结合导致熔融过程中可熔融的水分减少，从而使莲藕片熔融过程的冰点向低温方向移动，相变潜热降低，表观比热减小，这有利于通过最大冰晶形成区，从而实现快速冻结。另外，NaCl的添加使融程增加即冰温区域变宽，有利于低温贮藏和运输[16]，故NaCl可作为冰点降低剂以确保莲藕片的贮运品质。

对于高水分果蔬，玻璃化温度是指最大冻结浓缩溶液发生玻璃化转变时的温度即部分玻璃化温度T’g。在DSC扫描过程中，当试样发生相变时，热流曲线会出现一个台阶变化，此时的温度即为T’g，一般来说，玻璃化转变是一个温度区域，在该温度区域内，试样的理化性质随着相变而发生，所以，该温度区域的起始温度，中点温度和结束温度都可以作为T’g，但在果蔬中最重要的变化是趋向于在中后期发生的[17]，因此本实验取中点温度作为T’g来讨论。

表1 NaCl对莲藕片热特性的影响Table 1 Effect of NaCl on thermal properties of lotus root slices

真空渗盐对莲藕片T’g的影响结果见表1，未经真空渗盐处理的莲藕片T’g为-29.11 ℃，随着NaCl质量分数的增加，T’g逐渐升高，经不同质量分数NaCl真空渗透后T’g分别提高了2.98、3.80 ℃和4.50 ℃，可能是由于真空下NaCl渗透到莲藕片细胞组织内替代了部分水，Na+、Cl-与部分自由水作用使得部分自由水束缚成结合水，自由水比例降低，减小了分子链段活动所需的空间，因此莲藕片T’g升高[13]。

3 结 论

本实验讨论了真空渗透NaCl对冷冻莲藕片品质及熔融相变区热特性的影响，结果表明，真空渗盐有利于改善冷冻莲藕片的质构和色泽，但真空渗透过程导致VC部分损失，4% NaCl真空渗透处理较利于保持冷冻莲藕片的品质。真空渗盐对莲藕片的冰点、熔融相变温区、相变潜热、表观比热等热特性参数和T’g影响较大，随着NaCl质量分数的增加，莲藕片的冰点不断降低，熔融相变温区变宽，相变潜热变小，表观比热峰值降低，部分玻璃化温度提高，添加一定量的NaCl，有利于降低冻藏能耗、提升冷冻莲藕片品质。

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Effect of Vacuum Salt Permeation on Quality and Thermal Properties of Frozen Lotus Root Slices

QIAN Min1,2, SONG Jiang-feng2, LI Da-jing2,3, LIU Chun-quan2,3,*, JIN Bang-quan1
(1. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China; 2. Institute of Farm Product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 3. National Research and Development Center for Vegetable Processing, Nanjing 210014, China)

The objective was to investigate the effect of vacuum salt permeation on the quality and thermo-physical properties of frozen lotus root slices. The changes in texture, color, vitamin C and freezing point, latent heat of phase transition, apparent specific heat and partial glass transition temperature (T’g) of lotus root were determined. The results showed that 4% NaCl maintained the texture and color of lotus roots slices with less loss of vitamin C. As the concentration of NaCl increased, the freezing point decreased, phase-transition temperature range shifted to a wider range, both latent heat and apparent specific heat decreased, and T’gincreased by 2.98-4.50 ℃.

lotus roots; vacuum salt permeation; qualities; thermo-physical properties

TS255.36

A

1002-6630（2014）17-0114-04

10.7506/spkx1002-6630-201417023

2013-08-26

江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（13）3082）

钱旻（1989—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与保藏。E-mail：qianmin.0512@163.com

*通信作者：刘春泉（1959—），男，研究员，硕士，研究方向为农产品精深加工及产业化开发。E-mail：liuchunquan2009@163.com