李鹏飞,吕恩利,*,陆华忠,王广海,黄章华,黄 浩

(1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广东广州 510642; 2.华南农业大学工程学院,广东广州 510642)

不同水解冻条件对速冻荔枝品质的影响

李鹏飞1,2,吕恩利1,2,*,陆华忠1,2,王广海1,2,黄章华1,2,黄 浩1,2

(1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广东广州 510642; 2.华南农业大学工程学院,广东广州 510642)

为探究不同条件下水解冻对荔枝果实品质的影响,以速冻荔枝为实验材料,研究在不同温度、搅拌速度以及盐度条件下水解冻对荔枝果皮、果实品质、解冻时间及汁液流失率的影响。结果表明,水解冻不同温度对荔枝果皮a*值、b*值、果肉品质及汁液流失率均无显著影响,在10 ℃水温下解冻,果皮L*值最优且解冻时间较短;水解冻不同搅拌速度对荔枝解冻时间有显著影响,搅拌速度越快则解冻效率越高,荔枝在搅拌速度为400 r/min条件下水解冻最宜;水解冻不同盐度对荔枝果皮a*值、b*值及果肉品质均无显著影响,速冻荔枝在盐度为4%条件下水解冻,汁液流失率低且色泽较为鲜亮。研究结果可为速冻荔枝水解冻加工提供参考。

水解冻,温度,搅拌速度,盐度,速冻荔枝

荔枝(Litchi chinensis Sonn.),为无患子科(Sapindaceac)荔枝属(Litchi)植物,原产于我国南部,其营养价值高,被誉为中华之珍品[1]。荔枝果实采收于高温的夏季,极不耐贮藏,常温下存放2～3 d发生变质,失去营养及商品价值[2-3]。冷冻保藏能够有效保持食品品质,延长贮存期[4],用于荔枝的保鲜贮存,可最大限度地保存其原有风味和营养成分。目前,速冻贮藏在荔枝商业生产中已得到广泛应用[5]。解冻是速冻的逆过程,速冻贮藏的荔枝在加工或消费前必须经过解冻处理。目前,速冻果蔬的解冻方法有空气解冻、水解冻、微波解冻、超声波解冻、高压解冻、通电解冻等,选用不同的解冻方式对果蔬品质影响较大[6-7]。水解冻速度快,成本低,操作方便,对于速冻荔枝而言,是一种常见的解冻方法。

水解冻参数的选择对荔枝最终的品质起着重要的作用。陈宏远[8]等将速冻荔枝用密封袋真空包装后放入20 ℃恒温水浴中解冻,探究了速冻荔枝的解冻效率和解冻后的品质,并与其他解冻方法进行对比。迟海[9]等将南极磷虾在不同温度下进行静水解冻和流水解冻,解冻时间及解冻后的品质有明显差异。焦艳芬[10]等将冷冻的羊腿肉在不同温度下进行水解冻,实验结果表明解冻时需要有适宜的水温才可以保证食品的质量。张帆[11]等将冷冻鸭肉在不同温度下进行静水解冻,结果表明温水解冻对鸭胸肉整体品质有不利影响。余华明[12]提出液体解冻的速度比空气快,在流动水中解冻速度更快,通常在5.1 cm/s的流水中解冻,解冻速度是静止水的1.5～2倍。目前尚未发现关于速冻荔枝最佳水解冻条件的研究报道。因此,本研究搭建速冻荔枝水解冻实验平台,使用同一批次速冻荔枝果实,进行不同温度、搅拌速度和盐度条件下的水解冻实验,对比研究不同水解冻条件下荔枝解冻时间及果实品质的变化规律,探寻水解冻各影响因素的合理水平值,以期为速冻荔枝水解冻的研究和生产提供参考。

1 材料及方法

1.1 材料与仪器

实验荔枝品种为怀枝,清晨采自广东清远荔枝果园。采后立即运回实验室,去除果枝、伤果、病果,放置在-18 ℃的冰箱内速冻,并贮藏一周。

酚酞指示剂 广州化学试剂厂;氢氧化钠溶液 南京化学试剂有限公司;蒸馏水 广州市睿建仪器有限公司;氯化钠分析纯 上海润捷化学试剂有限公司。

BSA8201-CW型电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;CR-400型全自动测色差色差仪、PR-32a型手持式数显折射仪 广州深华生物技术有限公司;85-2B型测速数显恒温磁力搅拌器 上海晶坛仪器制造有限公司;德国TESTO-108防水型食品温度仪 广州市睿建仪器有限公司;BCD-301WD型冰箱 青岛海尔股份有限公司;C50型磁力搅拌子 姜堰市夏南生化器械厂。

1.2 实验方法

将烧杯放置于磁力搅拌器操作台面上,在烧杯底部放置一个搅拌子并加入1 L设定温度及盐度值的盐水,操控磁力搅拌器转速旋钮设定转速值。从-18 ℃的冰箱中取出速冻荔枝,将数字温度计探针沿赤道面垂直插入果实中央,并将荔枝置于水浴烧杯中完全浸没,以数字温度计显示荔枝中心温度达0 ℃为解冻终点。另将一个温度计的探针放置荔枝周围的盐水中,以检测烧杯内盐水温度,通过加入少量不同温度且同等盐度的盐水保持烧杯中水浴恒温。

1.3 水平范围的选定

为确保荔枝完全解冻,即解冻后中心温度可达0 ℃,选取5 ℃为本实验中温度因素的最低水平值。此外,为防止解冻后的荔枝出现表层过热现象,选取25 ℃为温度因素的最高水平值。故选取(5±1)、(10±1)、(15±1)、(20±1)、(25±1) ℃为本实验五个温度水平值。前期预实验显示,在本实验环境下,当转速达430 r/min,荔枝会受水漩涡的影响遭受机械损伤,故选取0、100、200、300、400 r/min五个转速水平值。通过前期预实验,在盐度为10%的条件下水解冻会造成汁液流失较为严重,汁液流失率达17.81%,因此选取盐度为0%、2%、4%、6%、8%进行实验。

1.4 评价指标

1.4.1 解冻时间 解冻时间可以反映解冻速率,解冻速率主要受样品表面传热系数与周围环境温度的影响[13]。将数字温度计探针沿赤道面垂直插入荔枝果实中央,使探针紧贴果核。将荔枝放入水浴烧杯中解冻,用秒表开始计时。待数字温度计显示荔枝中心温度为0 ℃时,解冻结束,停止计时,读取并记录荔枝解冻时间。每个处理做3个重复,取平均值。

1.4.2 果皮色度 颜色在食品的质量评估中具有重要作用,在很大程度上影响消费者的选择[14]。采用色差计测定荔枝果皮的L*、a*、b*值,每次取5颗荔枝果实,每个荔枝果实果皮测2次色度(在赤道面两侧各测1次),平行测定3次[15]。结果以L*、a*、b*值表示。

1.4.3 汁液流失率 汁液流失率反映了解冻后的持水能力。用电子天平称量荔枝解冻前的重量。解冻后小心剥去荔枝果皮,将果实放在滤纸上,让汁液自然流出,5 min后用滤纸吸干果皮及果肉表面的水分,电子天平称量荔枝果皮和果肉总重量即为荔枝解冻后重量,按照公式计算汁液流失率并记录[8]。每个处理重复3次,取平均值。

汁液流失率(%)=(解冻前重量(g)-解冻后重量(g))/解冻前重量(g)×100

1.4.4 可溶性固形物(TSS)含量 可溶性固形物是荔枝果实重要的风味品质指标之一,其主要成分是糖类。从称重后的荔枝中随机选取3颗荔枝果肉,对其进行挤压取汁,然后将3颗荔枝的果汁混合并均匀搅拌。用胶头滴管吸取果汁滴到折射计镜面上,读取并记录数据,每次测量重复3次,取平均值为该次测量值[16]。

1.4.5 可滴定酸(TA)含量 可滴定酸作为荔枝果实重要的风味品质指标之一,主要成分是苹果酸、酒石酸等有机酸[17]。采用检测可溶性固形物含量的荔枝混合果汁作为可滴定酸的检测样本。该实验采用碱滴定法测定可滴定酸含量,每次滴定重复3次,取平均值做该次测量值[18]。

1.5 数据分析

实验数据采用Excel进行统计并运用SPSS(16.0)软件“one-way ANOVA”进行差异显著性分析。p<0.05表示差异显著,p<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 水解冻不同温度对荔枝品质的影响

在搅拌速度为100 r/min,盐度为2%的条件下,速冻荔枝分别在5个不同的温度条件下进行水解冻,研究水解冻不同温度对荔枝果皮色度、果肉TSS与TA含量、解冻时间、汁液流失率的影响。

由图1的结果可以看出,荔枝果皮L*值在水解温度为10 ℃条件下达到最大值28.46,此后随着温度的升高开始下降,在25 ℃条件下荔枝果皮L*值降至26.01。水解冻不同温度对荔枝果皮L*值有显著影响(p<0.05),可能是因为盐水温度降低则溶氧量显著降低[19],有效控制荔枝果皮细胞内成分的氧化,使得荔枝果皮更加鲜亮。此外,荔枝果皮a*值、b*值也随温度的升高呈下降趋势,总体而言,水解冻不同温度对荔枝果皮a*值、b*值无显著影响(p>0.05)。

图1 水解冻不同温度对荔枝果皮L*、a*、b*值的影响Fig.1 Effects of different temperatures for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由图2可知,在不同温度条件下水解冻,荔枝果肉TSS含量基本保持恒定,无明显变化(p>0.05)。在水温为5 ℃条件下水解冻,荔枝果肉TA含量为0.192 g/100 mL,在10 ℃条件下TA含量上升至0.206 g/100 mL,随后下降趋于稳定,总体而言,水解冻不同温度对荔枝果肉TA含量无显著影响(p>0.05)。解冻前后,烧杯内盐水始终澄清。这说明水解冻不同温度对荔枝果肉品质变化的影响较小,可能是因为在解冻前后,荔枝果肉受荔枝果皮保护与外界环境无直接接触,荔枝果肉品质处于相对稳定状态。此外,水解冻速度快,较高的解冻温度在短时间内不会对荔枝品质产生较大影响。

图2 水解冻不同温度对荔枝果肉TSS、TA含量的影响Fig.2 Effects of different temperatures for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由图3的结果可知,水解冻不同温度对荔枝解冻时间有显著影响(p<0.05),速冻荔枝在5 ℃水温下解冻时间为1411 s,之后解冻时间迅速下降,15 ℃水温下解冻时间降至404 s,此后水温升高解冻时间缓慢减少,在25 ℃水温下解冻时间为214 s。这说明提高水解温度可显著加快解冻速率,主要是因为水温升高增大水解冻环境与荔枝之间的温差,有效增强传热的推动力,换热量高,传热快,大大缩短解冻时间。水解冻不同温度对荔枝汁液流失率无显著影响(p>0.05),可能的原因是荔枝因速冻而产生的冰结晶对细胞所产生的机械损伤较为轻微,对荔枝物理化学体系影响较小。荔枝在盐水中快速解冻,汁液因毛细管力而保持在细胞中,所以解冻速度对汁液流失率影响较小[20-21]。

图3 水解冻不同温度对荔枝解冻时间、汁液流失率的影响Fig.3 Effects of different temperatures for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

荔枝在较高温度的条件下水解冻,虽解冻时间短,但水解冻属于传递换热的外部解冻[22],即热量从荔枝果实表层向内部传递,当果实中心部位达到0 ℃时,荔枝表层会出现过热现象,导致硬度降低。荔枝在较低温度的条件下水解冻,虽然解冻时间较长,但低温可抑制荔枝果实呼吸作用及乙烯的产生,荔枝水解冻后果皮亮度较高。综合考虑,选择10 ℃为速冻荔枝最佳的水解冻温度。

2.2 水解冻不同搅拌速度对荔枝品质的影响

在温度为10 ℃,盐度为2%的条件下,速冻荔枝分别在5个不同的搅拌速度条件下(0、100、200、300、400 r/min)进行水解冻,研究水解冻不同搅拌速度对荔枝果皮色度、果肉TSS与TA含量、解冻时间、汁液流失率的影响。

水解冻不同搅拌速度条件下荔枝果皮L*、b*值变化如图所示,随搅拌速度增加呈先波动后稳定趋势,水解冻不同搅拌速度的荔枝果皮L*、b*值有显著影响(p<0.05)。速冻荔枝在搅拌速度为200 r/min条件下水解冻,果皮L*、b*值同时产生了跳变,这可能是实验材料中部分荔枝本身颜色较差所造成。由图4可知,荔枝果皮a*值随水解冻搅拌速度的升高而缓慢下降,这可能是由于旋转的水流一定程度上加速了荔枝果皮色素的酶促降解,但由于水解冻效率高,解冻时间短,所以水解冻不同搅拌速度对荔枝果皮a*值无显著差异(p>0.05)。

图4 水解冻不同搅拌速度对荔枝果皮L*、a*、b*值的影响Fig.4 Effects of different stirring speeds for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由图5显示,荔枝果肉TSS、TA含量分别在为13.66～14.38 °Brix和0.185～0.193 g/100 mL范围内浮动,说明在不同搅拌速度条件下水解冻,荔枝果肉TSS、TA含量变化趋势基本一致。表明由于果皮的包裹,果肉细胞无外界水分渗入。解冻前后,烧杯内无浑浊或沉淀现象。水解冻不同搅拌速度对荔枝果肉TSS、TA含量无显著影响(p>0.05)。

图5 水解冻不同搅拌速度对荔枝果肉TSS、TA含量的影响Fig.5 Effects of different stirring speeds for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由图6可以看出,随着水解冻搅拌速度的升高,速冻荔枝的解冻时间逐渐减少,搅拌速度小于100 r/min条件下,速冻荔枝解冻时间相差不大,大于100 r/min后呈明显下降趋势,在400 r/min条件下速冻荔枝解冻时间为471 s。由于流水解冻主要是依靠流水与荔枝表面对流换热以及样品内部与外表的温差换热[23]。荔枝表面附近流体的流速越大,其表面对流换热系数越大,吸热效率越高[24]。因此,水解冻不同搅拌速度对荔枝解冻时间有显著影响(p<0.05)。搅拌速度小于200 r/min条件下水解冻,速冻荔枝的汁液流失率基本维持在12.20%～12.55%保持恒定,搅拌速度大于100 r/min后小幅下降,搅拌速度为400 r/min条件下荔枝的汁液流失率降至10.22%,总体来说,水解冻不同搅拌速度对荔枝汁液流失率无显著影响(p>0.05)。

图6 水解冻不同搅拌速度对荔枝解冻时间、汁液流失率的影响Fig.6 Effects of different stirring speeds for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

在本实验平台条件下,水解冻搅拌速度超过430 r/min,在离心率作用下产生明显的旋涡,荔枝遭受严重机械损伤使得品质无法保证。在保证品质的前提下,速冻荔枝在较快搅拌速度的条件下进行水解冻,不仅可以缩短解冻时间,减少汁液流失,荔枝解冻的均匀性还可大幅提高。综合考虑,选择400 r/min为速冻荔枝最佳的水解冻搅拌速度。

2.3 水解冻不同盐度对荔枝品质的影响

在温度为10 ℃,搅拌速度为400 r/min的条件下,速冻荔枝分别在5个不同的盐度条件下(0%、2%、4%、6%、8%)进行水解冻,研究水解冻不同盐度对荔枝果皮色度、果肉TSS与TA含量、解冻时间及汁液流失率的影响。

根据图7显示,荔枝果皮L*值随盐度增加由快到慢逐渐上升,不同盐度对荔枝果皮L*值有显著影响(p<0.05),这可能是因为盐离子增大了对光的反射[25]。荔枝果皮含丰富的多酚类物质和氧化酶[26],氯化钠在一定程度上可以抑制多酚氧化酶和过氧化物酶等蛋白质的活性[27],保护荔枝色泽。结合不同盐度条件下荔枝果皮L*值变化进行分析,盐度小于4%条件下,水解冻不同盐度对荔枝果皮L*值具有较大的影响,而对于盐度大于4%条件下则影响不大。在盐度小于4%条件下水解冻,荔枝果皮a*值差别不大,之后随着盐度增加小幅增大。荔枝果皮b*值变化规律同a*值相似,这可能是因为随着盐度的增加,溶氧量出现了显著的降低[28],从而防止了细胞内部成分的氧化,一定程度上保护了荔枝的色泽。整体而言,不同盐度对荔枝果皮a*、b*值无显著影响(p>0.05)。

图7 水解冻不同盐度对荔枝果皮L*、a*、b*值的影响Fig.7 Effects of different salinity conditions for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由图8可知,在不同盐度条件下水解冻,荔枝果肉TSS、TA含量无显著差异(p>0.05),荔枝果肉TSS、TA含量分别维持在13.63～14.70 °Brix和0.183～0.195 g/100 mL范围内保持恒定,无明显变化。解冻前后,烧杯内盐水均澄清,无浑浊或沉淀现象。可能的原因是荔枝果皮在结构上与果肉分离,由于果皮的保护,在不同盐度条件下水解冻,荔枝果肉的营养物质没有明显流失。

图8 水解冻不同盐度对荔枝果肉TSS、TA含量的影响Fig.8 Effects of different salinity conditions for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由图9可知,随着盐度的增加,解冻时间小幅下降,这是由于盐度越高,自由移动的Na+和Cl-的浓度提高,促进了水的渗透速度,解冻速度加快,从而缩短了解冻时间[29],但荔枝果肉由果皮包裹,与盐水无直接接触,且本实验非通电加热解冻,总体而言,不同盐度对荔枝解冻时间无显著影响(p>0.05)。当盐度小于4%时,在不同盐度条件下水解冻,荔枝汁液流失率差异较小,随后盐度升高,汁液流失率迅速增大。这可能是因为荔枝果皮细胞在内外浓度差的作用下,水分子从低浓度向高浓度扩散。随着盐度增加,盐溶液渗透压增大,加剧荔枝果皮细胞失水。不同盐度对荔枝汁液流失率有显著影响(p<0.05)。

图9 水解冻不同盐度对荔枝解冻时间、汁液流失率的影响Fig.9 Effects of different salinity conditions for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

综合考虑荔枝解冻后色度、汁液流失率和解冻时间,选择4%为速冻荔枝最佳的水解冻盐度。

3 结论

通过实验可以看出,不同条件水解冻对速冻荔枝各理化指标有不同的影响。荔枝在较低温度和一定盐度的条件下水解冻,果皮色度较高。不同搅拌速度条件下水解冻,果皮色度无明显变化规律。解冻前后,烧杯内盐水均澄清,无浑浊或沉淀现象,说明速冻荔枝在不同条件下水解冻,由于果皮的包裹,荔枝果肉品质均没有受到影响。解冻时间随着水解冻温度的升高、搅拌速度的增大以及盐度的增加呈下降趋势。水解冻不同温度及搅拌速度对荔枝汁液流失率影响较小,而随着盐度的增加,盐水渗透压增大,加剧了荔枝果皮细胞失水,使得汁液流失率增加。研究结果表明,速冻荔枝在水温10 ℃、搅拌速度400 r/min、盐度4%条件下水解冻,有较高的解冻速率和较优的品质,这为速冻荔枝水解冻加工提供理论依据。此外,荔枝品种及解冻终点温度的选取可能会对实验结果造成一定影响,本课题组将在今后进行深入研究。

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Effects of different water thawing conditions on the quality of quick-freezing litchi

LI Peng-fei1,2,LV En-li1,2,*,LU Hua-zhong1,2,WANG Guang-hai1,2,HUANG Zhang-hua1,2,HUANG Hao1,2

(1.Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment,Ministry of Education,South China Agriculral University,Guangzhou 510642,China; 2.College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

To explore the effects of different water thawing conditions on the quality of litchi,quick-freezing litchi were as the test material to study the effects of different temperatures,stirring speeds,and salinity conditions on the values of litchi peel,fruit quality,thawing time,and drip loss. Results showed no significant difference ina*value,b*value,fruit quality,and drip loss of litchi among different temperatures for water thawing. In 10 ℃ group,the optimumL*value was detected in litchi peel with short thawing time. The effects of different stirring speeds for water thawing on thawing time of litchi were significant,high stirring speed indicated high thawing efficiency,the stirring speed of 400 r/min was the most suitable for water thawing of litchi. The effects of different salinity conditions ona*value,b*value of litchi peel,and fruit quality were not significant. In 4% salinity group,the drip loss was low,and the fruit color was bright. The results of the study provided the reference for water thawing processing of quick-freezing litchi.

water thawing;temperature;stirring speed;salinity;quick-freezing litchi

2016-12-06

李鹏飞(1993-)，男，硕士，研究方向：冷链物流，E-mail:326965688@qq.com。

*通讯作者:吕恩利(1979-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬冷链物流技术与装备，E-mail:enlilv@scau.edu.cn。

TS255.36

A

1002-0306(2017)09-0087-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.008