董 曼,唐 颂,任婧楠,邵晋辉,台亚楠,杨子玉,潘思轶,范 刚

(环境食品学教育部重点实验室,华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070)

董 曼,唐 颂,任婧楠,邵晋辉,台亚楠,杨子玉,潘思轶,范 刚*

(环境食品学教育部重点实验室,华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070)

以湘西椪柑果实为材料,通过单因素实验研究氯化钙浓度、温度、时间对柑橘汁胞的硬度与感官品质的影响,再通过正交实验得到硬化的最佳工艺。实验结果表明:在单因素实验研究中,汁胞的硬度随着氯化钙浓度和处理时间的增加而增大,感官分数随着氯化钙浓度和时间的增加均先增大后减小。汁胞硬度和感官分数随温度的升高先增大后减小,当温度为40 ℃时最大。正交实验表明,氯化钙浓度为0.3%、时间30 min、温度为40 ℃时硬度和感官品质最佳。

椪柑,汁胞,硬化,氯化钙

柑橘是多室浆果,每个果实有8～12片室囊,每片室囊内紧密排列着汁胞,其数量可达400～500粒,汁胞表面覆盖的一层蜡质使汁胞之间互相粘着,尤其在汁胞柄部粘着更为紧密。每粒汁胞是一个独立的单体,其形状有三角形和纺锤形等[1]。新鲜汁胞质地较软,在加工与贮藏过程中易破损,使其中的营养物质流失从而降低原有品质,所以将分离得到的汁胞进行硬化处理,可使所得汁胞丰盈饱满,大小均匀,形态一致,抗压能力强,具有良好的感官品质并可延长其保质期。汁胞质地的变化主要与细胞壁和细胞膜的完损及强度有关,而细胞超微结构变化又与细胞壁以及细胞间质的果胶组分变化密切相关。氯化钙可以渗入植物组织中与果胶形成钙桥改善质地特性,硬化效果依赖于果胶和纤维素的含量。另外盐类对果胶酶的活性和果胶溶解性也有一定影响。氯化钙虽然能显著提高产品的硬度,但也要控制在适宜浓度范围,浓度过高时产品口感粗糙,品质会下降[2]。

目前,我国柑橘品质的主要研究方向是对不同品种的柑橘以及柑橘汁的理化指标和挥发性风味成分进行分析,对于柑橘及柑橘汁的感官品质要求并没有进行系统的研究,所以对柑橘汁、柑橘汁胞等相关产品等相关产品的嗜好性以及感官评价指标的重要性进行研究,有利于柑橘汁、柑橘汁胞等产品的生产更加科学化、规范化。硬度是影响柑橘汁胞品质的重要方面,国外研究学者早已在食品力学特性和质地方面进行了较多的研究,德国人1861年发明出世界上第一台食品品质特性测定仪;Magness首次用其发明的硬度计来判断水果的成熟度[3];Szczeniak等人在1963年确定了综合描述食品物性的“质构曲线分析法”[4],使用质构仪代替感官评定对奶酪[5]、面食类、肉类[6]、水果[7]等进行客观分析;Dulcineia研究经传统自然光晾干后的巴托罗茂梨果肉和新鲜梨在硬度、破裂力、内聚性和粘着性等参数的区别得出了不同于鲜果的质地[8],为果蔬原料的采摘、储藏、加工等生产环节提供了理论依据。近年来,国内此方面的研究也越来越广泛。例如刘海军等根据草莓的结构特点以及海藻酸钠和氯化钙可形成一种不可逆的胶体性质,利用抽空方法将海藻酸钠和氯化钙渗入到草莓中填充细胞间隙,使草莓具有饱腹感,增加其硬度[9]。陆新龙等人用乳酸钙作为樱桃罐头的硬化剂,0.053 MPa真空条件下抽30 min,出缸后放入高温库中硬化10 h,能大大提高产品的稳定程度[10]。鲍晓华等人对青芒果罐头硬度进行研究,加入由氯化钙、亚硫酸钠、食盐组成的硬化液,加入明矾后与分解生成的果胶结合成不溶性铝盐,使果实具有一定性状和脆感[11]。

本文以湘西椪柑果实为研究对象,采用酸碱法脱囊衣、酸处理后水冲淋法得到汁胞粒,并对其硬化工艺进行研究,研究了氯化钙浓度、处理温度、处理时间对柑橘汁胞硬度及感官品质的影响,并通过正交实验,确定了汁胞的最佳硬化工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

湘西椪柑 湘西州椪柑实验站,采收时间为2012年12月，采收时,选取树势健壮、生长结果正常的果树摘取成熟果实,采摘后果实可固含量达14°Brix,总酸11.5 mg/100 mL。食品级氯化钙 分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司产品;盐酸 分析纯,信阳市化学试剂厂;氢氧化钠 分析纯,天津市恒兴化学试剂有限公司。

TA.XT.PLUS质构仪 英国Stable Micro Systems公司;AR522CN电子天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司产品;HH-2数显恒温水浴锅 国华电器有限公司产品。

1.2 酸酶法脱囊衣

椪柑果实于95 ℃热烫1 min,冷却后剥皮、分瓣、去络。以质量比为1∶1.5的比例混合柑橘瓣和0.4%盐酸溶液,常温处理20 min后分离料液,回收盐酸处理液。再以质量比为1∶1.5的比例混合酸处理后的橘瓣和1%果胶酶溶液,在45 ℃的水浴锅中处理30 min后分离料液,回收果胶酶处理液。将剩下固形物漂洗3 min,沥干,所得为汁胞[12]。

1.3 酸处理后水冲淋分离汁胞

以质量比1∶1.5混合柑橘果肉与0.4%盐酸溶液,常温处理20 min后进行固液分离,回收盐酸处理液,以100 mL/s流量的自来水冲洗柑橘汁胞。冲洗后除去上浮的异物,沥干汁胞。

1.4 单因素实验

1.4.1 氯化钙浓度对汁胞硬度和感官品质的影响 将1.3所得汁胞分别用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的CaCl2在室温条件下浸泡30 min。

1.4.2 处理时间对汁胞硬度和感官品质的影响 将1.3所得汁胞在室温条件下用0.3%的CaCl2分别浸泡10、20、30、40、50 min。

1.4.3 处理温度对汁胞硬度和感官品质的影响 将1.3所得汁胞分别置于20、30、40、50、60 ℃条件下浓度为0.3%的CaCl2溶液中浸泡30 min。

1.5 正交实验

根据单因素实验所得结果,选取氯化钙浓度、时间、温度进行L9(33)正交实验。因素水平选取、正交实验设计如表1所示。以感官评分、汁胞硬度为评价指标,确定最佳硬化工艺条件。

表1 硬化工艺正交实验设计

1.6 汁胞硬度的测定

使用TA.XT.PLUS质构仪测定柑橘汁胞的硬度。物性测试的参数为:测定模式,TPA;测定探头,下压探头,P/0.5;测试前速度5 mm/s;测试速度1 mm/s;测试后速度5 mm/s;压缩率30%;引发力5 g;引发类型自动;获取数率200 PPS。

1.7 感官评价

根据本文作者前期通过专家咨询调查法建立的柑橘汁胞感官品质评价体系,采用表2所示的感官评价标准对不同硬化条件处理后的柑橘汁胞进行感官评分。

表2 柑橘汁胞感官评价标准

1.8 数据统计分析

各测定指标的平均值和标准差等采用Microsoft Office Excel 2003软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 氯化钙浓度对汁胞硬度和感官品质的影响

由图1可知,汁胞的硬度随着氯化钙浓度的增加而逐渐增大,在氯化钙浓度低于0.3%时硬度增加得较慢,浓度高于0.3%时硬度增加得较快。而感官分数随着氯化钙浓度增加先增大后减小,在氯化钙浓度为0.3%时最大。钙是水果蔬菜中重要的化学成分,具有维持细胞壁结构功能,降低细胞壁降解酶的活性;抑制呼吸以及激活果实体内某些氧化酶,诱导合成植保素等功能[13]。其硬化的机理是纤维素在维持汁胞硬度上起着骨架作用,果胶填充其间,氯化钙能渗入到组织内部与果胶形成钙桥或强化细胞壁的纤维结构,强化细胞的基本骨架。氯化钙浓度较高时硬化效果明显,但是所得汁胞硬度过大,口感粗糙,有苦涩味,反而使感官品质下降,感官分数较低。胡云红对黄桃罐头硬化机理进行研究发现,氯化钙浓度低于0.4%时,黄桃脆感随浓度增加而加强,当浓度达到0.4%时开始出现轻微涩味,超过0.5%时涩味明显,达到0.6%时除了涩味还出现了苦味,与本实验结果大致相符[14]。PG是一种通过水解果胶酸的D-半乳糖醛酸α-1,4-糖苷键从而破坏细胞结构的果胶酶[15]。Li对枣进行研究发现鲜枣采后渗钙可降低果实中PG的活性,延缓果实硬度下降[16]。综合考虑硬度和感官分数,在选择正交实验时氯化钙的浓度在0.2%～0.4%之间。

图1 氯化钙浓度对硬化效果的影响Fig.1 The effect of calcium chloride concentration on hardening

2.2 处理时间对汁胞硬度和感官品质的影响

由图2可知,汁胞硬度随着处理时间的增加而增大。感官分数随着处理时间的增加呈先增大后减小的趋势,且在时间为30 min时最大。氯化钙与果胶形成钙桥这一硬化过程需要时间,随着时间的增加,氯化钙不断渗入组织中与果胶结合,使汁胞纤维结构逐渐强化,硬度相应增大。刘绍军等对草莓罐头果肉硬化进行研究,结果表明当用80～90 ℃水对草莓进行热烫处理时,时间超过20 min草莓硬度发生显著下降[17]。吴根福等人将汁胞用2%CaCl2溶液浸泡后沥干,倒入0.5%海藻酸钠溶液中,可在汁胞表面形成一层能大大增加汁胞强度的海藻酸钙的凝胶薄膜。同时发现汁胞在CaCl2溶液中浸泡时间过长会显著增加细胞膜的通透性[18]。对汁胞进行感官评价时发现,硬化时间太短时汁胞较软,硬度不够,分数较低,但硬化时间太长会有苦涩味,口感变差,感官分数较低。综合考虑硬度和感官分数,选择处理时间在20～40 min范围进行正交实验。

图2 处理时间对硬化效果的影响Fig.2 The effect of processing time on hardening

2.3 处理温度对汁胞硬度和感官品质的影响

图3 温度对硬化效果的影响Fig.3 The effect of temperature on hardening

由图3可知,硬度和感官分数随着温度的升高先增大后减小。当温度为40 ℃时,硬度和感官分数都最大。氯化钙与果胶反应时需要适宜的反应温度,温度较低时,反应速率较慢,硬化效果较差。随着温度的升高,反应速率加快,硬化效果加强。但是温度过高时,会破坏汁胞的纤维结构使其软化,硬度反而会下降。同时,温度开始升高时,感官分数会随着硬化效果的增强而增大。过高温度会在一定程度上破坏汁胞的风味、口感,使其感官分数下降。刘海军等研究温度对草莓罐头果实硬度的影响,结果表明作为维持硬度的主要物质的果胶和半纤维素在酸的催化下热处理时降解分离,从而使其硬度递减[9]。胡云红通过显微镜观察也发现,在高温条件下黄桃表面随时间延长变得越来越粘稠且无明显溶脱现象,结果表明高温使纤维素、果胶等物质发生软化,平均分子量降低,部分分解变成可溶性物质,从而降低硬度[14]。谢培荣等人发现柑橘汁胞室温贮藏法的硬化率最大,平均值为2.92%,其次为通风库贮藏法、低温贮藏法硬化率,平均值分别为1.24%、0.66%。低温贮藏能有效降低果实的呼吸作用,延缓衰老代谢,室温贮藏法温度偏高,生命活动旺盛,加速果实的衰老,硬化进程加快[19]。国外多名学者研究表明,38 ℃热处理苹果96 h可以延缓果实软化,保持苹果硬度从而延长贮藏寿命[20-21]。综合考虑硬度和感官分数,选择处理温度在30～50 ℃范围进行正交实验。

2.4 硬化工艺正交实验

不同硬化条件对汁胞硬度和感官品质影响的正交分析如表3所示,硬化条件对硬度和感官影响的方差分析如表4和表5所示。

表3 不同硬化条件对汁胞硬度和感官品质影响的正交分析

表4 硬化条件对硬度影响的方差分析

表5 硬化条件对感官影响的方差分析

由表3中的极差分析可知,汁胞硬化后硬度与感官评分的各个影响因素的极差由大到小都是CaCl2浓度、温度、时间。硬化条件对汁胞硬度影响的方差分析由表4可知,因素A、B、C的F≤ F0.05,说明因素A、B、C对实验结果影响均不显著。硬化条件对汁胞感官评分影响的方差分析由表5可知,因素A的F>F0.05,说明因素A即CaCl2浓度对实验结果影响显著;因素B、C的F

根据硬化条件对汁胞硬度和感官的影响分析可得,最优方案是A2B2C2,即最佳工艺为CaCl2浓度为0.3%、处理时间为30 min、处理温度为40 ℃。

3 结论

本文围绕柑橘汁胞硬化这一课题,对氯化钙浓度、处理时间和温度对汁胞硬度的影响进行了研究,旨在为柑橘汁胞的加工工艺设计、设备选型、质量控制和感官评价等提供理论参考。本论文研究的主要结论如下:

汁胞的硬度随着氯化钙浓度的增加而增大,在浓度低于0.3%时硬度增加较慢,浓度高于0.3%时硬度增加较快。而感官分数随着氯化钙浓度增加先增大后减小,在氯化钙浓度为0.3%时最大。汁胞硬度随着处理时间的增加而增大,感官分数随着处理时间的增加呈先增大后减小的趋势,且在时间为30 min时最大。硬度和感官分数随着温度的升高先增大后减小,当温度为40 ℃时,硬度和感官分数都最大。

汁胞硬化后硬度与感官评分的各个影响因素的极差由大到小都是CaCl2浓度、温度、时间。根据硬化条件对汁胞硬度和感官评分的影响分析可得最佳工艺为:CaCl2浓度为0.3%、处理时间为30 min、处理温度为40 ℃。

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Study on the hardening technology of Ponkan juice sacs

DONG Man,TANG Song,REN Jing-nan,SHAO Jin-hui,TAI Ya-nan,YANG Zi-yu,PAN Si-yi,FAN Gang*

(Key Laboratory of Environment Correlative Dietology,Ministry of Education,College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)

The effect of calcium chloride(CaCl2)concentration,temperature and time on the hardness and sensory quality of Xiangxi ponkan juice sacs were studied using single factor experiment and orthogonal test. The results showed that the hardness of the juice sacs increased with the increasing of CaCl2concentration and treatment time. While the sensory scores increased first then decreased with the increasing of CaCl2concentration and treatment time. The hardness and sensory scores first increased and then decreased with the increasing of the temperature,and the highest level was obtained when the temperature reached to 40 ℃. Orthogonal experiments showed that the optimum hardening technology was the concentration of 0.3% CaCl2,30 min and 40 ℃.

Ponkan;juice sacs;hardening;calcium chloride

2015-03-27

董曼(1991-)，女，硕士，研究方向：果蔬加工化学，E-mail：361800395@qq.com。

*通讯作者:范刚(1982-)，男，博士，副教授，研究方向：果蔬加工化学，E-mail：fangang@mail.hzau.edu.cn。

国家科技支撑计划(2012BAD31B10-6)；国家自然科学基金(31101239)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2013PY097)。

TS254.1

B

1002-0306(2015)21-0223-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.038