梁东武，龚意辉，张昭其（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；.华南农业大学园艺学院，广东 广州 51064）

液浸速冻荔枝裂果控制工艺研究

梁东武1，2，龚意辉2，张昭其2
（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642）

荔枝保鲜期短是荔枝产业健康发展的技术瓶颈，采用新型液浸速冻技术可实现荔枝高品质保藏1年以上。但在生产实践中发现，该技术导致荔枝裂果现象较多。分析了荔枝在速冻过程中的裂果特点，研究了品种、热水漂烫、真空度及冷冻温度等单因素对荔枝裂果率的影响，并通过正交试验优化了速冻荔枝裂果的控制工艺。结果表明：液浸速冻荔枝缝合线裂果类型占比可达67.67%；速冻妃子笑裂果率仅10.29%，显著低于怀枝和桂味，与该品种缝合线不明显、果皮厚度较大及抗裂性较强呈正相关；热水漂烫5～7 s、包装真空度-0.085～-0.092 MPa、冷冻温度-35℃～-40℃的工艺处理裂果较少；正交实验发现冷冻温度对裂果的影响最大，裂果控制的最佳工艺组合为7 s沸水漂烫、-0.085 MPa真空包装、-35℃液浸速冻。进一步完善了荔枝液浸速冻技术，为实现荔枝全年保藏并促进我国荔枝出口创汇提供参考。

荔枝；液浸速冻；裂果率；正交实验；全年保藏；荔枝出口

梁东武，龚意辉，张昭其. 液浸速冻荔枝裂果控制工艺研究［J］.广东农业科学，2016，43（8）：124-130.

荔枝是原产我国华南地区一种极具热带亚热带特色的水果，色香味俱佳，闻名古今中外，具有很高的经济价值。我国是世界上最大的荔枝主产国，年产荔枝150万～200万t，占全球总产量70%以上［1］，在国际贸易中具备较强的竞争力。但是荔枝盛产于高温多雨季节，果实采后呼吸非常旺盛，极易褐变、变味和变质，因此被认为是最难保鲜的果品之一［2-3］。目前荔枝难保藏仍然是其长途贮运、销售尤其是出口中难以解决的问题，导致我国荔枝出口量很少，加工原料、加工期受限［4］并反过来限制了荔枝种植业的发展。可见，荔枝保藏问题是当前我国荔枝产业健康、可持续发展的技术瓶颈，也是各国荔枝产业的共性难题［5］。

冷藏及冷链物流是目前荔枝贮运销售的主要技术手段［6］，但是冷藏荔枝的货架期较短，不能满足市场需求。比冷藏进一步延长保藏期的方法是速冻，以往研究者也曾多次研究过荔枝速冻技术［7-11］，但至今速冻荔枝解冻后的果皮褐变、软化、汁液流失等问题一直没有得到很好解决［12-14］。近年来新型液体速冻技术兴起，其中一种称为“液浸速冻”的新型速冻技术在荔枝保藏生产中开展了初步研究，它采用超低温（-35℃以下）液体载冷剂浸渍冷冻的方式大幅度提高荔枝的冷冻速度，缩短荔枝通过最大冰晶区的时间［15］，有效降低了冰结晶对荔枝果皮和果肉质构的破坏，较好地解决了速冻荔枝解冻过程中的果皮褐变、软化及汁液流失的问题，实现了荔枝速冻技术的新突破［16］。但是，在生产实践中发现液浸速冻技术导致的荔枝裂果现象较多，对荔枝外观及商品价值均产生了不利影响，有待解决。

荔枝的速冻裂果实际上是食品速冻加工的一种常见现象，称为“龟裂”。对食品进行速冻时，由于食品中水分结冰后体积增大，于是在产品内部形成一种对表层的膨胀压力［17］；当食品表层无法承受此压力时即出现表面龟裂现象。研究表明食品原料的表面结构特点、力学特性以及冷冻加工处理（前处理、冷冻速度）均可影响龟裂的发生。一般来说，原料的体积越大、表层越薄弱，速冻中就越容易出现龟裂。通过对原料表层进行保护性处理可减少产品的龟裂。例如，有研究采用增稠剂、乳化剂、保水剂等表面改良剂处理提高了速冻汤圆、饺子等产品的抗裂性，有效减少了速冻产品的龟裂［18-19］；林娇芬等［20］采用羧甲基纤维素钠、黄原胶和复合磷酸盐处理有效降低了速冻龙眼的裂果率。有研究发现，冻结速度过高或局部冻结速度不均匀也是造成龟裂的重要原因［21-23］。常见的速冻饺子、速冻汤圆等速冻食品一般是采用传统的空气冷冻加工，冻结速度慢，物料由外而内逐层缓慢结冰，随着内部馅的冻结体积增大，最后在饺子或汤圆的皮薄、韧性差的位置出现龟裂［24］。冷冻温度越低，原料起始温差越大，食品的冷冻速度越快，内部形成的瞬时膨压就越大，越容易出现龟裂。通过二段式均温处理，先将中心温度降低至冻结点，然后放在较高的冷冻温度下均温，使之冻结均匀后再置于较低温度下冻结，这样的工艺可以减少冰晶对食品结构的破坏［25］。综上所述，通过工艺优化提高食品表层的抗裂性或减少食品内外压力差是减少速冻食品龟裂的关键手段。速冻荔枝的裂果可能与荔枝果皮的抗裂能力以及冷冻过程中果皮受力因素有密切关系。针对此问题本文采用新型液浸速冻技术研究影响速冻荔枝裂果的原因并进行前处理、包装、液浸速冻等工艺优化，为延长荔枝保藏期、促进速冻荔枝技术的产业化及荔枝出口创汇提供指导，也为食品速冻技术研究和应用提供参考。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试荔枝品种为桂味、怀枝和妃子笑，于2015年6～7月分别采购于广东商业性荔枝园。包装材料为PA/PE复合真空包装袋。试剂有食盐、食品级柠檬酸等。

试验用仪器或设施包括：广州宝能机电设备有限公司液浸速冻机（LY-BN50）；深圳骏马机械有限公司漂烫机（PTJ）；浙江鼎业机械设备有限公司双室真空机包装机（Z400）；德国SIMENS冰箱（-40℃）；试验冷藏库（-2 0℃）。台湾贝克莱斯智能温度计（BK8806A）；英国SMS质构仪（TA.XT Plus）；德国Sartorius公司精密天平（AC120S）；游标卡尺、秒表等。

1.2试验方法

1.2.1样品处理 选定试验荔枝品种（基于生产需求，试验荔枝以桂味为主），果园采摘、分级，并用冰水将荔枝预冷至10～15℃，然后带冰运输至实验室于4℃冷藏备用。样品分别经热水漂烫（98±2℃）、浸酸（2%柠檬酸+1%食盐混合液浸泡3 min）、真空包装和液浸速冻等处理，冷冻至中心温度达-18℃，然后在-20℃条件下冻藏。分别研究以下5个方面：（1）分析不同品种（桂味、怀枝和妃子笑）荔枝果皮质构特性与裂果的关系；（2）比较不同漂烫时间（0、5、7、9 s）对桂味裂果率的影响；（3）分析不同真空度（-0.076、-0.085、-0.092、-0.098 MPa）对桂味裂果率的影响；（4）分析不同冷冻温度（-30、-35、-40、-50℃）进行液浸速冻对桂味裂果率的影响；（5）正交试验：在单因素试验结果基础上，优选3个因素设计影响裂果率的不同因素水平的正交试验（表1），以获得液浸速冻桂味裂果控制的最佳工艺组合。

表1　不同处理对裂果率的影响正交因素水平设置

1.2.2指标测定 （1）裂果类型及裂果率测定。随机抽取荔枝裂果各100个，依据开裂部位特征归类，统计不同开裂类型的比例，按下式计算裂果率：裂果率（%）=裂果数/总果数× 100。（2）荔枝果皮厚度测定。随机抽取不同品种荔枝果实各100个，用游标卡尺量取果皮厚度，计算平均值。（3）荔枝抗裂性测定。参考余恺等［26］方法，采用英国SMS TA.XT Plus质构仪TPA测试模式，具体方法如下：安装探头为P75，取外形较一致的果实，将果实（缝合线与水平面平行）放置在测试台，选“Measure Force in Compression”模式，测试模式为Measure Force in Compression—Hold until time。具体参数为：Pre Test Speed：1.0 mm/s；Test speed：0.5 mm/s；Post Test speed：5.0 mm/s；测试环境温度为25℃，形变程度：20%～40%，触发力：10.0 g，以压裂为止，每个处理10次重复，记录荔枝果实的抗裂性（g）。

1.3数据分析

使用SPSS 19.0软件进行数据整理及统计分析，使用Sigma Plot 10.0软件作图。方差分析采用邓肯式新复级差检验法（DMRT）。

2　结果与分析

2.1荔枝液浸速冻裂果类型及裂果率统计

海南妃子笑的裂果率仅10.29%，显著低于桂味（16.14%）和怀枝（15.87%）。根据开裂特点，裂果主要有缝合线裂果（图1）、挤压裂果和不规则裂果3类（表2），不同品种主要裂果类型及其占比略有不同，但缝合线裂果均占多数，尤其在桂味中缝合线开裂占67.67%；果实之间互相挤压的部位也常见开裂。观察发现妃子笑缝合线不明显，其不同裂果类型之间的占比差异不显著。选择缝合线较浅的品种（如海南妃子笑）以及优化工艺以避免过度挤压有利于减少荔枝裂果。

图1　速冻荔枝缝合线裂果特点

表2　荔枝液浸速冻裂果类型统计

2.2不同品种荔枝果皮厚度及抗裂性

由表3可知，荔枝果皮厚度与品种有关，在供试3个品种中，妃子笑果皮厚度最大（2.86 mm）。不同品种荔枝的抗裂性表现为妃子笑＞桂味＞怀枝，妃子笑荔枝的抗裂性显著高于桂味和怀枝，这可能与妃子笑的果皮厚度较大有关，也与其缝合线不明显有关。可见，速冻荔枝宜选择果皮相对较厚的品种，常见大宗荔枝品种中，妃子笑是首选，其次为怀枝。

表3　不同品种荔枝果皮厚度及抗裂性比较

2.3漂烫时间对荔枝裂果率的影响

漂烫是荔枝保鲜技术中的常规处理，主要作用是钝化褐变相关酶以保护果皮颜色，但高温漂烫对果皮质构会产生破坏作用，这可能对速冻荔枝的裂果率具有重要影响。漂烫时间为0、5、7、9 s时，裂果率分别为15.05%、18.72%、19.04%、22.71%。漂烫5 s和7 s两个处理之间裂果率差异不显著。一般荔枝漂烫时间设为5～7 s，随着漂烫时间的延长，荔枝果实的裂果率显著增大。漂烫9 s会促进裂果，长时间热处理可能导致果皮质构发生显著变化。

2.4真空度对荔枝裂果率的影响

真空包装是采用液浸速冻荔枝加工的特有前处理工艺，主要作用是将荔枝与载冷剂隔离，同时也避免了传统冷冻荔枝冻结后再包装的二次污染难题。液浸速冻中包装袋的真空度不同，果实的冷冻速度和均匀度也不同，果实相互挤压的程度也不同，这些因素都会影响裂果率。真空度-0.085、-0.092 MPa时的裂果率显著低于真空度为-0.076、-0.098 MPa的裂果率，其中以真空度-0.092 MPa处理的裂果率最低。可见，过低或过高的真空度均显著增加裂果。为了不降低冻结速率，速冻荔枝真空包装选择真空度-0.092 MPa更合适。此外，采用具隔离冷冻液功能的材料设计专门的速冻荔枝单果涂膜包装“包被巩固策略”，以此设计荔枝“人工果皮”值得探讨。

2.5冷冻温度对荔枝裂果率的影响

速冻食品加工中，冷冻温度直接影响食品的冻结速度。不同的冷冻速度下荔枝果实内部形成的膨胀压力不同，直接影响裂果。-30℃和-50℃处理的速冻裂果率均在15%以上，比-35℃和-40℃处理高出约3%，因此冷冻温度过高和过低都会增加裂果，-35～-40℃为比较合理的冷冻温度范围；而在此范围内，选择较低的冷冻温度有利于减少裂果同时又不降低冻结速率。

2.6影响速冻荔枝裂果率的不同因素正交试验

单因素试验结果显示，荔枝品种、漂烫温度、真空度和冷冻温度均对速冻荔枝裂果有不同程度的影响。在实际生产中，荔枝品种既定，而其他因素至今存在较复杂的互相作用，必须优化工艺参数，获取最佳因素水平的组合以达到多因素协同增效作用。通过正交试验结果（表4）发现，影响裂果率因素的主次顺序表现为C（冷冻温度）＞B（真空度）＞A（漂烫时间），最有效降低裂果率的工艺组合为A2B1C1，即漂烫时间7 s、真空度-0.085 MPa和-35℃。虽然冷冻温度对裂果率影响最大，在实际应用中，荔枝鲜果首先是经过沸水漂烫处理，而漂烫时间的长短会引起荔枝状态不同，直接影响到随后的真空包装、速冻工艺参数的选择。从表4可以看出，当漂烫时间、真空度和冷冻温度都同时处于较低水平时，裂果率也较低，而当冷冻温度或真空度和冷冻温度都处于较高水平时，裂果率普遍较高。由于直接影响荔枝果皮受力的因素是果肉水分的体积膨胀，而冷冻速度（温度）是影响这个膨胀过程最直接的因素，因此冷冻速度成为影响裂果的首要因素。真空度是通过影响冷冻速度进而影响裂果的因素；漂烫时间对冷冻过程并无直接影响，但其通过对果皮结构的影响直接影响荔枝的抗裂能力。一般而言，漂烫会对果皮产生一定的损伤而不利于控制裂果，但是我们在实际生产试验中发现，连续的工艺过程并非漂烫时间最短时裂果率最低，其中机理可能是漂烫因素与后续的真空包装或冷冻过程有某种相互关联，这有待进一步深入研究。

表4　影响速冻荔枝裂果率的不同因素正交试验结果

3　结论与讨论

近年来我国速冻食品产业迅猛发展，其中速冻果蔬产品的消费逐渐增加［27-28］。由于传统冷空气速度技术的冻结速度慢等因素的局限，荔枝速冻的研究及应用至今没有太大的发展，而新型液浸速冻技术有望促成速冻荔枝技术的突破及规模化应用［17，29］。本课题组前期研究发现，荔枝液浸速冻加工的主要问题是果皮龟裂，即裂果。解决裂果问题将促进荔枝全年保藏。一般来说，影响速冻食品的龟裂的主要因素包括原料加工特性、包装、预冷、冷冻及冻藏等。荔枝果实结构特殊，其果皮和果肉是皮肉分离，形成“瓶胆型”结构；另一方面其果肉含水率高，在冷冻过程中果肉不断膨胀对果皮形成一种由内而外的膨胀压力，最终导致裂果现象［17，29］。不同荔枝品种的果皮质构特性、不同工艺处理均可能影响到果皮的受力情况，进而影响裂果。本研究首先观察了速冻荔枝裂果类型，分析了不同荔枝品种果皮的质构特性对裂果的影响，并通过单因素试验研究不同速冻工艺对荔枝裂果率的影响，最后通过正交试验得到裂果控制的最佳工艺组合（冷冻温度-35℃、真空度-0.085 MPa、漂烫时间7 s），有效降低了速冻荔枝的裂果率。其中，冷冻温度对速冻荔枝的裂果影响最大，这与前人研究结果［8，10］一致；值得一提的是，冷冻温度过高或过低都会导致裂果增加，提示速冻荔枝加工中，存在一个与最低裂果率对应的“最适冷冻温度/冻结速率（范围）”；在实际生产中需要根据品种差异对冷冻温度参数进行适当调整。在合理范围内选择较低的冷冻温度或者采用液浸式速冻可提高冻结速度，既有利于减少裂果，又可提高冻藏品质。此外，鉴于果皮结构对速冻荔枝裂果的重要影响，我们建议除了优化各种速冻工艺外，还应通过育种、病虫害管理等技术措施培育出抗裂的荔枝品种以专供为速冻荔枝原料。例如，采用外施钙肥技术培育抗裂荔枝品种［30-32］，或采取严格的无伤采收技术以最大程度地保护荔枝果皮的完整性，从而减少速冻荔枝裂果。

速冻荔枝的重要价值之一在于大幅度延长了作为加工原料的荔枝的贮藏期，极大地缓解了鲜荔枝上市短期内集中加工生产的巨大压力。虽然裂果现象对速冻荔枝的外观有一定影响，但其营养品质接近于鲜果，因此在尽量减少裂果的基础上，进一步加强研究以速冻荔枝裂果为原料的深加工（如开发荔枝果丁、果汁、果脯等加工品）［10］及综合利用技术，也是企业解决速冻荔枝裂果的另一条重要途径。

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（责任编辑 张辉玲）

Technique of cracking control during immersion freezing of litchi fruit

LIANG Dong-wu1，2，GONG Yi-hui2，ZHANG Zhao-qi2
（1.Light Industry and Food Engineering Institute，Guangxi University，Nanning 530004，China；2.College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

Short shelf-life limits the development of litchi industry. Nowadays litchi fruits can be extended to more than 1 year with high quality preservation by using the new technology of immersion freezing （IF）. But high fruit cracking rate was found in application of IF. In this study，based on analysis of the characteristics of cracked litchi fruit in the IF process，effects of the single factor of litchi variety，hot water blanching，vacuum degree or freezing temperature on fruit cracking rate were studied. Fruit cracking control in IF process was optimized by orthogonal experiment as well. Cracked suture was found to be the major type of cracking，constituted up to 67.67% of the cracking. Cracking rate of frozen Feizixiao （cv.） was only 10.29%，significantly lower than that of Huaizhi （cv.）and Guiwei （cv.），which was attributed to the unobvious suture，the thicker pericarp and the greater fracturing resistance of this cultivar. Treatment of hot water blanching for 5 s to 7 s，vacuum packing in - 0.085 MPa to - 0.092 MPa，or freezing at - 35℃ to -40℃ was found to preferably reduce the fruit cracking rate. The optimum technical combination would be hot water blanching for 7 s，vacuum packaging in - 0.085 MPa and IF at -35℃ based on the result of orthogonal experiment and freezing temperature was considered to to be the most significant factor on fruit cracking rate. The study contributed to improve IF technology and achieved a whole year preservation of litchi fruit，and therefore promoted litchi export of China.

litchi fruit；immersion freezing；fruit cracking rate；orthogonal experiment；whole year preservation；litchi export

S667.1

A

1004-874X（2016）08-0124-07

2016-03-15

国家荔枝龙眼产业技术体系专项（CARS-33-14）

梁东武（1981-），男，博士，助理研究员，E-mail：ldw8123@163.com

张昭其（1965-），男，博士，教授，E-mail：zqzhang@scau.edu.cn