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预脱水对冷冻干燥胡萝卜片品质的影响

2023-03-20张馨月曹雪慧励建荣俞张富沈荣虎马文婷

中国调味品 2023年3期
关键词:鼓风冷冻干燥脆性

张馨月,曹雪慧*,励建荣,俞张富,沈荣虎,马文婷

(1.渤海大学 食品科学与工程学院,辽宁 锦州 121013;2.杭州萧山农业发展有限公司,杭州 萧山 311215)

胡萝卜(Daucuscarotavar.sativaHoffm.)富含维生素,食用价值较高。因胡萝卜具有特殊气味,因此研究人员从加工工艺等方面进行研究,开发出以胡萝卜为主产物或辅助添加物的胡萝卜产品[1-4]。

近些年胡萝卜干制品迅速流行,多数因采用烘烤或油炸等加工方式导致营养流失。真空冷冻干燥技术是在高真空的条件下,使预先冻结在食品中的水分以冰晶体形式直接升华为水蒸气脱去,从而获得干燥制品。低温下干燥有助于保持食品的色泽、营养、风味[5],食品收缩率小,含水量较低,复水性好,被认为是目前生产高品质制品的干制方法之一[6]。研究发现对柿子片进行冻干,可获得最佳的营养品质特性[7]。冻干的双孢菇产品中的可溶性糖和多元醇含量较高。冻干后的样品复水率显著高于其他干燥方法,香气质量更接近于新鲜样品[8]。

真空冷冻干燥在干燥样品时具有一定的品质优势,但是干燥后的样品存在韧性差、脆性低以及还原糖、总酚和果胶含量低等缺点[9]。目前主要技术瓶颈是装备自动化程度低;产品易吸潮、易破碎;能耗高、时间长。刘姝岩等[10]研究表明,热风处理后的豆豉粉色泽鲜亮;马有川[11]发现单糖渗透有效改善了脆片的硬度;林平等[12]发现微波预脱水可以明显缩短干燥时间。乙醇预处理马铃薯15 min改变了其组织形态和细胞结构,提高了复水性[13]。本文采用鼓风预脱水、微波预脱水、乙醇预脱水3种不同预处理方式进行冻干试验,对干燥后的样品的出品率、复水比、色泽、质构、微观结构进行分析比较。

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1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以新鲜、无伤、成熟度基本一致的胡萝卜为试验材料,购于锦州市水果蔬菜市场。

总之,从横向的维度来分析,两种版本的编排方式有显著差异,如苏教版安排的例题明显要少于康轩版,但练习要多于康轩版,而解决问题和操作性要求的题目康轩版所占比例较大.仅就单元内容而言,康轩版安排的明显比苏教版多,而且对学生的学习要求也比较高.

人工气道吸痰方式改进让机械通气治疗患者口咽部的细菌增加,分泌物会滞留在人工气管上,增加了吸入的危险,清除气囊上的分泌物,能够降低该并发症的发生率。

如汪以俊的作品《六合同春》中,便是将画面中的主次通过合理安排,放置,让画面更有主次感,在对牡丹,丹顶鹤的数量安排上,也是采取最恰当的安排,疏密簇叠,丹顶鹤错落有致。画面虚实结合,将所绘制之景栩栩如生地展现在我们眼前。

传统制造业要成功实现数字化转型升级,除了需要坚定信念、顶层设计和团队建设以外,还需要针对生产、管理现状和问题大胆变革,勇于创新。

1.2 仪器与设备

Chroma Meter CR-400色彩色差计 日本Minolta公司;TA.XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司;FA2004型电子分析天平 上海恒平科学仪器有限公司;BCD-206ZMZB型冰箱 合肥美菱股份有限公司;HH-6型数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司;Forma 900型超低温冰箱 美国Thermo公司;G80F20CN1L-DG型微波炉 佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司;DHG-9038A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;ALPHA 1-2LD Plus冻干机 德国Marin Christ公司;80-i型研究级摄影生物显微镜 日本尼康公司。

1.3 试验方法

每组试验平行测定3次,数据采用SPSS 19软件进行分析,图形采用Origin 2021软件制作,显著性差异水平为P<0.05。

选择新鲜、无伤的胡萝卜,手工去皮,用机器切片,厚度为(2.0±0.1) mm并进行以下预处理。鼓风预脱水处理:将新鲜胡萝卜片在60 ℃鼓风干燥60 min;微波预脱水处理:将新鲜胡萝卜片在700 W微波下预脱水60 s;乙醇预脱水处理:将新鲜胡萝卜片在15%乙醇溶液中预脱水20 min,取出吸干表面水分。经过预处理的样品和未处理的样品置于-80 ℃超低温冰箱中冷冻6 h,再进行真空冷冻干燥(220 Pa,-50 ℃)至含水量20%以下停止干燥。

这样说,有人或许不理解:你不曾受过查处,站着说话不腰疼。其实,几年前有人就说过与吴德华类似的话。吉林省松原市国土资源局原局长陈建设,利用职务之便在土地出让、工程发包、安排工作等方面为他人谋取利益,收受贿赂1305.08万元,被法院以受贿罪判处无期徒刑,剥夺政治权利终身。案发后,他曾对检察机关说了这样一段话:“我特别感谢检察院,你们再晚来一段时间,我恐怕连性命都要丢了。”乍听起来,匪夷所思。冷静想想,不无道理。试想,短短三年时间,陈局长就收受1300余万元,假如不及时查处,任其继续在市国土资源局原局长的岗位上多干几年,则腐败的数额,可能要翻几番。那样,等待他的,怕就不是无期徒刑,而是死刑了。

式中:R为复水比;mf为复水后胡萝卜片的质量,g;md为干燥后胡萝卜片的质量,g。

出品率是样品干燥后质量与干燥前质量之比,按照下式计算出品率,每组样品平行测定3次,计算其平均值。

采用TA.XT Plus质构仪P/5型号探头测定干燥后胡萝卜片的硬度和脆性指标。探头型号为P/5,测试条件为前期测试速度2.0 mm/s,测试中速度1.5 mm/s,后期测试速度2.0 mm/s,检测距离为5 mm,触发力度为0.049 N,每个处理组平行测定3次。

1.3.3 复水比的测定

无水乙醇(分析纯):天津市风船化学试剂科技有限公司。

将干燥后的胡萝卜片进行称重并记录数据,然后在40 ℃水浴20 min,取出,用滤纸吸干表面水分,称重。计算公式如下[14]:

1.3.2 出品率的测定

1.3.4 色泽的测定

采用色差仪进行色差的测定,测定胡萝卜片的明度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*、总色差值ΔE。其中,ΔE越小表明胡萝卜片的颜色越好,颜色越接近鲜样。计算公式如下[15]:

法国的法律繁复,有许多艰涩的法律条文,为了准确翻译它们,我查遍翻烂了几本法中字典、法规词汇等,甚至还经常需要通宵达旦地奋战,才能找到适合的字句。

1.3.5 质构的测定

式中:w为出品率,%;w1为胡萝卜片冻干前的质量,g;w2为胡萝卜片冻干后的质量,g。

1.3.6 显微结构

采用带图像采集系统的摄影生物显微镜对不同预处理脱水后的胡萝卜片细胞进行微观结构的观察。观察干燥后的胡萝卜片在10倍显微镜下的细胞形态并拍照。

1.4 数据分析及处理

1.3.1 方法

2 结果与分析

2.1 预处理对胡萝卜出品率的影响

出品率是指干燥后的产品占原材料样品的百分比,是产品实际生产中重要的指标,与经济效益有直接联系。由图1可知,乙醇预处理后出品率为8.55%,乙醇预脱水冷冻干燥处理组与其他3组有显著性差异(P<0.05),而鼓风预脱水、微波预脱水、直接冷冻干燥处理组的出品率相对较高,可能是由于乙醇导致胡萝卜细胞内的物质溶出[16],如微溶于乙醇的胡萝卜素等。有关研究指出,乙醇预处理会增强细胞壁的通透性[17],形成一定的渗透压,可能是促使其他物质溶出的原因,也可能是由于一部分细胞膜、细胞壁的溶解,造成乙醇预脱水组的出品率降低。而鼓风预脱水、微波预脱水冷冻干燥和直接冷冻干燥仅去除胡萝卜中的水分,原有固溶物损失较少,因此出品率较高,具有较高的经济效益。

图1 预脱水对出品率的影响Fig.1 The effect of pre-dehydration on the yield

2.2 预处理对胡萝卜复水比的影响

复水比是评价干制品恢复到新鲜样品程度的指标。干制品的复水主要依靠其多孔结构,孔隙越大、越疏松,复水效果越好。由图2可知,3种预处理后的胡萝卜经干燥后复水,乙醇预脱水处理的胡萝卜复水比显著高于其他3组(P<0.05),复水比为7.89,可能是由于乙醇处理使变薄的细胞壁通透性增加,有利于加快食品的脱水和复水过程。因此,复水过程中水分更容易通过薄细胞壁进入样品内部,加快复水速度和效果。鼓风预脱水和微波预脱水冷冻干燥的复水比是各处理组中最低的,仅为6.46和6.53,可能是由于鼓风预脱水和微波预脱水使新鲜胡萝卜的细胞结构严重坍塌,失去了疏松的胞间结构,网状结构少,导致细胞失去了复水能力。

图2 预脱水对复水比的影响Fig.2 The effect of pre-dehydration on the rehydration ratio

2.3 预处理对胡萝卜色泽的影响

色泽是反映产品颜色差别的重要指标。4种方法处理的明度值(L*)、红绿值(a*)、黄蓝值(b*)和总色差值(ΔE)见表1。

表1 预脱水对色泽的影响Table 1 The effect of pre-dehydration on the color

由表1可知,鼓风预脱水冷冻干燥的明度L*最低,显著低于其他3组(P<0.05),a*、b*、ΔE变化显著,均显著高于其他冷冻干燥处理组(P<0.05)。可见,鼓风预脱水处理对胡萝卜片的色泽具有较大影响。相关研究显示,由于冷冻处理形成的孔隙结构较大,孔隙越大光散射作用越强,从而改变产品的明度[18]。微波预脱水处理组的a*最低,与冷冻干燥处理组的a*相比差异显著。直接冷冻干燥和乙醇预脱水冷冻干燥的胡萝卜片的a*相近。乙醇预脱水处理组的胡萝卜片的明度值最高,微波预脱水、乙醇预脱水冷冻干燥的胡萝卜片的b*最接近直接冷冻干燥处理组,说明微波预脱水、乙醇预脱水处理后的b*与冷冻干燥处理组相比无显著差异。而鼓风预脱水冷冻干燥的胡萝卜片的b*最高,说明鼓风预脱水后的胡萝卜片的黄度值最高,可能是由于鼓风预脱水冷冻干燥时间过长,导致褐变程度高,产生了美拉德反应。ΔE表明4种干燥方式的胡萝卜片整体颜色有差异性,鼓风预脱水冷冻干燥的ΔE最大,褐变程度较大,微波预脱水、乙醇预脱水冷冻干燥的ΔE无显著性差异(P>0.05)。

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2.4 预处理对胡萝卜质构的影响

图3 预脱水对硬度的影响Fig.3 The effect of pre-dehydration on the hardness

质构是样品品质的重要指标,其中硬度和脆性是评价脆片产品的重要感官指标。由图4可知,乙醇预脱水冷冻干燥处理的胡萝卜片的硬度最高,其次是鼓风预脱水冷冻干燥,硬度最低的是微波预脱水冷冻干燥处理组。微波预脱水干燥组的硬度偏低,可能是在冻干之前经过高温预加热导致组织软化,失去内部多孔结构而更易断裂。鼓风预脱水导致细胞结构坍塌紧缩,形成致密的结构,水分越低组织越致密,因此硬度较大[19]。鼓风预脱水处理的胡萝卜片的硬度显著大于冷冻干燥处理组的硬度(P<0.05)。4组样品的脆性具有显著差异,由高到低分别是乙醇预脱水冷冻干燥组>冷冻干燥组>鼓风预脱水冷冻干燥组>微波预脱水冷冻干燥组。乙醇预脱水冷冻干燥的样品脆性较高,可能是细胞结构被严重破坏,细胞壁、细胞膜部分溶解,细胞壁薄且脆弱,导致部分细胞结构不完整,经干燥后其脆性更强。微波预脱水冷冻干燥的脆性最低,可能是微波脱水时加热的特殊性导致细胞结构被破坏,相互折叠的细胞结构不易使水分散发,从而使结构松软,脆性最低。

图4 预脱水对脆性的影响Fig.4 The effect of pre-dehydration on the brittleness

2.5 预处理对胡萝卜显微结构的影响

不同预处理方式对胡萝卜片干燥后结构的影响通过光学显微镜的10倍放大倍数观察。由图5可知,鼓风预脱水冷冻干燥处理后样品的细胞结构重叠,细胞结构致密,细胞干瘪且细胞壁较薄,原因可能是鼓风预脱水时细胞内水分由水蒸气形式向胞外迁移,水分散失导致细胞收缩坍塌[20-21];经微波预脱水冷冻干燥后的细胞有明显的重叠现象,细胞边界不清晰,孔隙较小。微波预脱水冷冻干燥的样品孔隙率低于直接冷冻干燥的样品[22],可能是微波预脱水后冷冻干燥的样品的细胞由于加热后软化坍塌,细胞发生形变,机械力受损,硬度降低,因此导致孔径明显小于冷冻干燥的样品。由于微波的穿透性,由内向外加热,在干燥过程中组织结构破坏较剧烈,形成的孔隙较小,改变了原细胞结构,这与马有川等的研究结果一致;相比于其他3种预处理方式,直接冷冻干燥具有显著的优势,孔隙边界清晰,可见孔洞结构,孔隙率明显大于预脱水冷冻干燥的样品,细胞气孔较大。在真空冷冻干燥时,细胞内的水分由固态升华为气态脱离细胞,对细胞形态的影响较小[23];经乙醇预脱水的样品微观结构与其他处理组有较大的区别,细胞出现明显的断裂破损,细胞结构不连贯,细胞壁薄且边界明显,这与之前无论在干燥状态还是复水时一部分细胞膜、细胞壁溶解于乙醇中的假设一致。可能是乙醇预脱水破坏了细胞的结构和顺序,导致乙醇预脱水冷冻干燥处理组的复水比较大,高复水比不仅代表细胞复水效果好,也可能是短时间内细胞壁对水的扩散阻力较小所致。

图5 不同预处理对显微结构的影响Fig.5 The effect of different pre-treatments on the microstructure

3 结论

通过对比试验发现,不同预脱水处理方法制得的胡萝卜片的品质具有显著差异。通过分析乙醇预脱水冷冻干燥显微结构可推测乙醇处理后的样品细胞壁、细胞膜部分溶解,导致细胞破裂,样品质量损失,因此出品率较低,但乙醇预脱水冷冻干燥处理组的复水比、硬度、脆性均高于其他处理组。鼓风预脱水冷冻干燥的复水比较低,可能是鼓风预处理的样品结构坍塌且致密,导致其在硬度和脆性方面不同。微波预脱水冷冻干燥的样品由于经预加热后细胞结构可能被破坏、组织软化导致硬度和脆性较低,品质较差。直接冷冻干燥处理组具有较高的出品率和复水比,但由于干燥后其细胞结构疏松,更易吸潮变软,因此不具有较好的脆性和硬度,且不经预脱水处理的冷冻干燥能耗大,所需干燥时间长,提高了实际生产中的成本。乙醇预脱水冷冻干燥处理组具有良好的色泽、复水比、硬度和脆性等,但是出品率较低,可考虑将乙醇预脱水作为冷冻干燥的前处理方式。

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