柑汁胞硬化工藝的研究

董 曼,唐 頌,任婧楠,邵晉輝,臺亞楠,楊子玉,潘思軼,范 剛

(環境食品學教育部重點實驗室,華中農業大學食品科技學院,湖北武漢 430070)

董 曼,唐 頌,任婧楠,邵晉輝,臺亞楠,楊子玉,潘思軼,范 剛*

(環境食品學教育部重點實驗室,華中農業大學食品科技學院,湖北武漢 430070)

以湘西椪柑果實為材料,通過單因素實驗研究氯化鈣濃度、溫度、時間對柑橘汁胞的硬度與感官品質的影響,再通過正交實驗得到硬化的最佳工藝。實驗結果表明:在單因素實驗研究中,汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度和處理時間的增加而增大,感官分數隨著氯化鈣濃度和時間的增加均先增大后減小。汁胞硬度和感官分數隨溫度的升高先增大后減小,當溫度為40 ℃時最大。正交實驗表明,氯化鈣濃度為0.3%、時間30 min、溫度為40 ℃時硬度和感官品質最佳。

椪柑,汁胞,硬化,氯化鈣

柑橘是多室漿果,每個果實有8～12片室囊,每片室囊內緊密排列著汁胞,其數量可達400～500粒,汁胞表面覆蓋的一層蠟質使汁胞之間互相粘著,尤其在汁胞柄部粘著更為緊密。每粒汁胞是一個獨立的單體,其形狀有三角形和紡錘形等[1]。新鮮汁胞質地較軟,在加工與貯藏過程中易破損,使其中的營養物質流失從而降低原有品質,所以將分離得到的汁胞進行硬化處理,可使所得汁胞豐盈飽滿,大小均勻,形態一致,抗壓能力強,具有良好的感官品質并可延長其保質期。汁胞質地的變化主要與細胞壁和細胞膜的完損及強度有關,而細胞超微結構變化又與細胞壁以及細胞間質的果膠組分變化密切相關。氯化鈣可以滲入植物組織中與果膠形成鈣橋改善質地特性,硬化效果依賴于果膠和纖維素的含量。另外鹽類對果膠酶的活性和果膠溶解性也有一定影響。氯化鈣雖然能顯著提高產品的硬度,但也要控制在適宜濃度范圍,濃度過高時產品口感粗糙,品質會下降[2]。

目前,我國柑橘品質的主要研究方向是對不同品種的柑橘以及柑橘汁的理化指標和揮發性風味成分進行分析,對于柑橘及柑橘汁的感官品質要求并沒有進行系統的研究,所以對柑橘汁、柑橘汁胞等相關產品等相關產品的嗜好性以及感官評價指標的重要性進行研究,有利于柑橘汁、柑橘汁胞等產品的生產更加科學化、規范化。硬度是影響柑橘汁胞品質的重要方面,國外研究學者早已在食品力學特性和質地方面進行了較多的研究,德國人1861年發明出世界上第一臺食品品質特性測定儀;Magness首次用其發明的硬度計來判斷水果的成熟度[3];Szczeniak等人在1963年確定了綜合描述食品物性的“質構曲線分析法”[4],使用質構儀代替感官評定對奶酪[5]、面食類、肉類[6]、水果[7]等進行客觀分析;Dulcineia研究經傳統自然光晾干后的巴托羅茂梨果肉和新鮮梨在硬度、破裂力、內聚性和粘著性等參數的區別得出了不同于鮮果的質地[8],為果蔬原料的采摘、儲藏、加工等生產環節提供了理論依據。近年來,國內此方面的研究也越來越廣泛。例如劉海軍等根據草莓的結構特點以及海藻酸鈉和氯化鈣可形成一種不可逆的膠體性質,利用抽空方法將海藻酸鈉和氯化鈣滲入到草莓中填充細胞間隙,使草莓具有飽腹感,增加其硬度[9]。陸新龍等人用乳酸鈣作為櫻桃罐頭的硬化劑,0.053 MPa真空條件下抽30 min,出缸后放入高溫庫中硬化10 h,能大大提高產品的穩定程度[10]。鮑曉華等人對青芒果罐頭硬度進行研究,加入由氯化鈣、亞硫酸鈉、食鹽組成的硬化液,加入明礬后與分解生成的果膠結合成不溶性鋁鹽,使果實具有一定性狀和脆感[11]。

本文以湘西椪柑果實為研究對象,采用酸堿法脫囊衣、酸處理后水沖淋法得到汁胞粒,并對其硬化工藝進行研究,研究了氯化鈣濃度、處理溫度、處理時間對柑橘汁胞硬度及感官品質的影響,并通過正交實驗,確定了汁胞的最佳硬化工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

湘西椪柑 湘西州椪柑實驗站,采收時間為2012年12月，采收時,選取樹勢健壯、生長結果正常的果樹摘取成熟果實,采摘后果實可固含量達14°Brix,總酸11.5 mg/100 mL。食品級氯化鈣 分析純,天津市瑞金特化學品有限公司產品;鹽酸 分析純,信陽市化學試劑廠;氫氧化鈉 分析純,天津市恒興化學試劑有限公司。

TA.XT.PLUS質構儀 英國Stable Micro Systems公司;AR522CN電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司產品;HH-2數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司產品。

1.2 酸酶法脫囊衣

椪柑果實于95 ℃熱燙1 min,冷卻后剝皮、分瓣、去絡。以質量比為1∶1.5的比例混合柑橘瓣和0.4%鹽酸溶液,常溫處理20 min后分離料液,回收鹽酸處理液。再以質量比為1∶1.5的比例混合酸處理后的橘瓣和1%果膠酶溶液,在45 ℃的水浴鍋中處理30 min后分離料液,回收果膠酶處理液。將剩下固形物漂洗3 min,瀝干,所得為汁胞[12]。

1.3 酸處理后水沖淋分離汁胞

以質量比1∶1.5混合柑橘果肉與0.4%鹽酸溶液,常溫處理20 min后進行固液分離,回收鹽酸處理液,以100 mL/s流量的自來水沖洗柑橘汁胞。沖洗后除去上浮的異物,瀝干汁胞。

1.4 單因素實驗

1.4.1 氯化鈣濃度對汁胞硬度和感官品質的影響 將1.3所得汁胞分別用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的CaCl2在室溫條件下浸泡30 min。

1.4.2 處理時間對汁胞硬度和感官品質的影響 將1.3所得汁胞在室溫條件下用0.3%的CaCl2分別浸泡10、20、30、40、50 min。

1.4.3 處理溫度對汁胞硬度和感官品質的影響 將1.3所得汁胞分別置于20、30、40、50、60 ℃條件下濃度為0.3%的CaCl2溶液中浸泡30 min。

1.5 正交實驗

根據單因素實驗所得結果,選取氯化鈣濃度、時間、溫度進行L9(33)正交實驗。因素水平選取、正交實驗設計如表1所示。以感官評分、汁胞硬度為評價指標,確定最佳硬化工藝條件。

表1 硬化工藝正交實驗設計

1.6 汁胞硬度的測定

使用TA.XT.PLUS質構儀測定柑橘汁胞的硬度。物性測試的參數為:測定模式,TPA;測定探頭,下壓探頭,P/0.5;測試前速度5 mm/s;測試速度1 mm/s;測試后速度5 mm/s;壓縮率30%;引發力5 g;引發類型自動;獲取數率200 PPS。

1.7 感官評價

根據本文作者前期通過專家咨詢調查法建立的柑橘汁胞感官品質評價體系,采用表2所示的感官評價標準對不同硬化條件處理后的柑橘汁胞進行感官評分。

表2 柑橘汁胞感官評價標準

1.8 數據統計分析

各測定指標的平均值和標準差等采用Microsoft Office Excel 2003軟件處理數據。

2 結果與分析

2.1 氯化鈣濃度對汁胞硬度和感官品質的影響

由圖1可知,汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度的增加而逐漸增大,在氯化鈣濃度低于0.3%時硬度增加得較慢,濃度高于0.3%時硬度增加得較快。而感官分數隨著氯化鈣濃度增加先增大后減小,在氯化鈣濃度為0.3%時最大。鈣是水果蔬菜中重要的化學成分,具有維持細胞壁結構功能,降低細胞壁降解酶的活性;抑制呼吸以及激活果實體內某些氧化酶,誘導合成植保素等功能[13]。其硬化的機理是纖維素在維持汁胞硬度上起著骨架作用,果膠填充其間,氯化鈣能滲入到組織內部與果膠形成鈣橋或強化細胞壁的纖維結構,強化細胞的基本骨架。氯化鈣濃度較高時硬化效果明顯,但是所得汁胞硬度過大,口感粗糙,有苦澀味,反而使感官品質下降,感官分數較低。胡云紅對黃桃罐頭硬化機理進行研究發現,氯化鈣濃度低于0.4%時,黃桃脆感隨濃度增加而加強,當濃度達到0.4%時開始出現輕微澀味,超過0.5%時澀味明顯,達到0.6%時除了澀味還出現了苦味,與本實驗結果大致相符[14]。PG是一種通過水解果膠酸的D-半乳糖醛酸α-1,4-糖苷鍵從而破壞細胞結構的果膠酶[15]。Li對棗進行研究發現鮮棗采后滲鈣可降低果實中PG的活性,延緩果實硬度下降[16]。綜合考慮硬度和感官分數,在選擇正交實驗時氯化鈣的濃度在0.2%～0.4%之間。

圖1 氯化鈣濃度對硬化效果的影響Fig.1 The effect of calcium chloride concentration on hardening

2.2 處理時間對汁胞硬度和感官品質的影響

由圖2可知,汁胞硬度隨著處理時間的增加而增大。感官分數隨著處理時間的增加呈先增大后減小的趨勢,且在時間為30 min時最大。氯化鈣與果膠形成鈣橋這一硬化過程需要時間,隨著時間的增加,氯化鈣不斷滲入組織中與果膠結合,使汁胞纖維結構逐漸強化,硬度相應增大。劉紹軍等對草莓罐頭果肉硬化進行研究,結果表明當用80～90 ℃水對草莓進行熱燙處理時,時間超過20 min草莓硬度發生顯著下降[17]。吳根福等人將汁胞用2%CaCl2溶液浸泡后瀝干,倒入0.5%海藻酸鈉溶液中,可在汁胞表面形成一層能大大增加汁胞強度的海藻酸鈣的凝膠薄膜。同時發現汁胞在CaCl2溶液中浸泡時間過長會顯著增加細胞膜的通透性[18]。對汁胞進行感官評價時發現,硬化時間太短時汁胞較軟,硬度不夠,分數較低,但硬化時間太長會有苦澀味,口感變差,感官分數較低。綜合考慮硬度和感官分數,選擇處理時間在20～40 min范圍進行正交實驗。

圖2 處理時間對硬化效果的影響Fig.2 The effect of processing time on hardening

2.3 處理溫度對汁胞硬度和感官品質的影響

圖3 溫度對硬化效果的影響Fig.3 The effect of temperature on hardening

由圖3可知,硬度和感官分數隨著溫度的升高先增大后減小。當溫度為40 ℃時,硬度和感官分數都最大。氯化鈣與果膠反應時需要適宜的反應溫度,溫度較低時,反應速率較慢,硬化效果較差。隨著溫度的升高,反應速率加快,硬化效果加強。但是溫度過高時,會破壞汁胞的纖維結構使其軟化,硬度反而會下降。同時,溫度開始升高時,感官分數會隨著硬化效果的增強而增大。過高溫度會在一定程度上破壞汁胞的風味、口感,使其感官分數下降。劉海軍等研究溫度對草莓罐頭果實硬度的影響,結果表明作為維持硬度的主要物質的果膠和半纖維素在酸的催化下熱處理時降解分離,從而使其硬度遞減[9]。胡云紅通過顯微鏡觀察也發現,在高溫條件下黃桃表面隨時間延長變得越來越粘稠且無明顯溶脫現象,結果表明高溫使纖維素、果膠等物質發生軟化,平均分子量降低,部分分解變成可溶性物質,從而降低硬度[14]。謝培榮等人發現柑橘汁胞室溫貯藏法的硬化率最大,平均值為2.92%,其次為通風庫貯藏法、低溫貯藏法硬化率,平均值分別為1.24%、0.66%。低溫貯藏能有效降低果實的呼吸作用,延緩衰老代謝,室溫貯藏法溫度偏高,生命活動旺盛,加速果實的衰老,硬化進程加快[19]。國外多名學者研究表明,38 ℃熱處理蘋果96 h可以延緩果實軟化,保持蘋果硬度從而延長貯藏壽命[20-21]。綜合考慮硬度和感官分數,選擇處理溫度在30～50 ℃范圍進行正交實驗。

2.4 硬化工藝正交實驗

不同硬化條件對汁胞硬度和感官品質影響的正交分析如表3所示,硬化條件對硬度和感官影響的方差分析如表4和表5所示。

表3 不同硬化條件對汁胞硬度和感官品質影響的正交分析

表4 硬化條件對硬度影響的方差分析

表5 硬化條件對感官影響的方差分析

由表3中的極差分析可知,汁胞硬化后硬度與感官評分的各個影響因素的極差由大到小都是CaCl2濃度、溫度、時間。硬化條件對汁胞硬度影響的方差分析由表4可知,因素A、B、C的F≤ F0.05,說明因素A、B、C對實驗結果影響均不顯著。硬化條件對汁胞感官評分影響的方差分析由表5可知,因素A的F>F0.05,說明因素A即CaCl2濃度對實驗結果影響顯著;因素B、C的F

根據硬化條件對汁胞硬度和感官的影響分析可得,最優方案是A2B2C2,即最佳工藝為CaCl2濃度為0.3%、處理時間為30 min、處理溫度為40 ℃。

3 結論

本文圍繞柑橘汁胞硬化這一課題,對氯化鈣濃度、處理時間和溫度對汁胞硬度的影響進行了研究,旨在為柑橘汁胞的加工工藝設計、設備選型、質量控制和感官評價等提供理論參考。本論文研究的主要結論如下:

汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度的增加而增大,在濃度低于0.3%時硬度增加較慢,濃度高于0.3%時硬度增加較快。而感官分數隨著氯化鈣濃度增加先增大后減小,在氯化鈣濃度為0.3%時最大。汁胞硬度隨著處理時間的增加而增大,感官分數隨著處理時間的增加呈先增大后減小的趨勢,且在時間為30 min時最大。硬度和感官分數隨著溫度的升高先增大后減小,當溫度為40 ℃時,硬度和感官分數都最大。

汁胞硬化后硬度與感官評分的各個影響因素的極差由大到小都是CaCl2濃度、溫度、時間。根據硬化條件對汁胞硬度和感官評分的影響分析可得最佳工藝為:CaCl2濃度為0.3%、處理時間為30 min、處理溫度為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，碩士，研究方向：果蔬加工化學，E-mail：361800395@qq.com。

*通訊作者:范剛(1982-)，男，博士，副教授，研究方向：果蔬加工化學，E-mail：fangang@mail.hzau.edu.cn。

國家科技支撐計劃(2012BAD31B10-6)；國家自然科學基金(31101239)；中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助項目(2013PY097)。

TS254.1

B

1002-0306(2015)21-0223-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.038