冷凍對溫州蜜柑橘瓣品質影響的灰色關聯度分析評價*

胡中海，孫謙，馬亞琴，韓智，朱攀攀，吳厚玖

1(中國農業科學院柑桔研究所，重慶，400712)

2(西南大學食品科學學院，重慶，400715)

柑橘是世界第一大水果［1］。我國柑橘種類豐富，產量巨大。2004年，我國柑橘產量已接近1 500萬t，居世界第二位，其中寬皮柑橘占到了60%。但由于柑橘季節性較強，不耐貯運，短期內集中上市，造成了大量浪費，要提高柑橘的利用率，促進柑橘產業的良性發展，除提高柑橘保鮮技術外，在加工方面也需研究新的方法。

速凍技術是19世紀起源于美國的一種食品保鮮技術，它被認為是當前食品加工保藏技術中能最大限度地保存其原有風味和營養成分較理想的方法［2］。關于該技術在水果保鮮上的研究已較多［3-7］，Sophie等［8］比較了-20℃緩慢凍結、-80℃快速凍結和液氮(-196℃)超快速凍結3種凍結方式對蘋果微觀結構的影響，發現緩慢凍結會產生較大的冰晶體使細胞膜破裂，而液氮超快速凍結則會使細胞組織斷裂，同樣影響蘋果質量。李春艷［9］等則對速凍過程中獼猴桃果丁的PPO和PG活性進行了研究，發現慢凍、速凍、超速凍3種不同的凍結速率會引起獼猴桃果丁的PPO和PG活性發生不同變化，速凍條件下酶活下降最快，而超速凍條件下酶活上升最快;晏紹慶［10］等在蘋果的研究上得到了相似的結論。鄧永燕等［11］對速凍技術在柑橘加工保鮮中的應用進行了研究，證實了速凍對柑橘品質起到較好的保鮮效果，并指出柑橘速凍保鮮的凍結終溫以-18℃為宜。

本實驗以溫州蜜柑桔為原料，分別在-20、-30、-40、-50、-60、-70、-80℃冰箱里凍結和液氮(-196℃)凍結至中心溫度達到-18℃，解凍后采用灰色關聯分析評價法對橘品質進行綜合評價，探究凍結溫度對桔品質的影響，以確定溫州蜜柑最佳的凍結條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

溫州蜜柑，購于重慶市北碚區歇馬鎮宜客樂超市。

CuSO4、NaOH、無水葡萄糖、草酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛酚(均為分析純)，成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

REVCO VALUE SERIES超低溫冰箱，美國ThermoFisher公司 ;WAY-2S阿貝折光儀，上海精密科學儀器有限公司;Color i5色差儀，瑞士Gretag Macbech公司;USDA橙汁色標管，美國Intercit公司;布朗榨汁機，美國Brown公司;CT3質構儀，美國BROOKFIFLD公司;DeltaTRAK11036型數字顯示溫度計，美國DeltaTRAK公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 橘瓣的凍結工藝流程

溫州蜜柑進行手工剝皮，分瓣，挑取大小一致的橘瓣，用保鮮袋裝袋，每袋360 g，在不同溫度(-20、-30、-40、-50、-60、-70、-80 ℃)的超低溫冰箱中凍結，另取1份用液氮凍結，用數顯溫度計測定橘瓣中心溫度，至橘瓣中心溫度到達-18℃，記錄凍結時間。同時用新鮮樣品做對照，每個處理做3次重復。取出凍結的桔瓣用微波解凍。除質構特性外，其余指標榨汁后進行測定。

1.3.2 Vc的測定

依照GB/T 8210-2011《柑橘鮮果檢驗方法》中的2，6.二氯靛酚滴定法測定。

1.3.3 可滴定酸的測定

依照GB/T 8210-2011《柑橘鮮果檢驗方法》中的指示劑法測定。

1.3.4 還原糖的測定

依照GB/T 8210-201l《柑橘鮮果檢驗方法》中的斐林氏容量法測定。

1.3.5 可溶性固形物(TSS)的測定

用阿貝折光儀測定。

1.3.6 色澤的測定

Color i5色差儀測定。主要把 L*、a*、b*、c*值做為分析指標，各個值的具體含義見參考文獻［12］。

1.3.7 質構的測定

CT3質構儀測定。測試類型:TPA質構分析;目標類型:距離;目標值:5 mm;觸發點負載:5 g;測試速度:1 mm/s;探頭:TA41。

1.3.8 灰色關聯綜合評價方法

根據灰色關聯分析中理想數據的選擇原則，正向指標選擇實測性狀值最高數據，而逆向指標則選擇實測性狀最低值數據［13］，組成“理想品質”數列，即X0，被比較數列(凍結處理)為Xi，i=1，2……8;k代表任一品質指標，k=1，2……8;關聯系數、關聯度的計算參考文獻［14］。因為營養指標是柑橘品質的重要指標，故營養指標中 TSS、Vc、還原糖、可滴定酸各占15%，而色澤指標中的 L*值、a值、b值、c值各占5%，質構指標中的硬度、彈性、膠著性、咀嚼性各占5%。最后根據關聯度大小進行排序，得到關聯序，關聯序越大，說明與理想品質的關聯越小，處理后的品質變化越大，差距越遠。

2 結果與分析

2.1 不同凍結溫度下所對應的凍結速率

由表1可知，不同的凍結溫度對應不同的凍結速率，溫度越低，凍結速率也越快，在-20～-40℃間，溫度每降低10℃，其冷凍速率緩慢升高，升高量均為0.02℃/min，當溫度繼續降低，在-40～-80℃時，冷凍速率的升高變快，溫度每降低10℃，冷凍速率分別升高了 0.05、0.06、0.16、0.37 ℃ /min，冰箱凍結以-80℃最快，速率為1.03℃/min。而液氮凍結整個過程只需30 s，凍結速率達到了66℃/min，屬于超快速凍結，液氮凍結后，橘瓣表面出現了裂痕。

表1 不同凍結溫度下所對應的凍結速率Table 1 Freezing rates under different freezing temperature

2.2 冷凍處理后的桔瓣品質指標

由表2可知，冷凍對橘瓣的營養指標、色澤指標和質構指標均有不同程度的影響，其中色澤指標和營養指標中的可滴定酸經冷凍后會變大，而其余指標均變小。質構指標變小是凍結過程中形成的冰晶對橘瓣組織的破壞引起的，而該破壞作用也引起了解凍過程中營養物質的流失，至于可滴定酸含量的增加，則可能是由微波解凍所引起的［15］。關于色澤指標增大的現象在草莓的研究中也有報道，并解釋為在冷凍過程中冰晶引起細胞壁的破裂，導致色素從中心位置分散到最外層細胞［16-17］。

2.3 數據無量綱化處理

采用初值化法對原始數據進行無量綱化處理，即用參考數列X0(理想數列)分別去除Xi(冷凍處理)數列，得到一個新數列，見表3。

2.4 求關聯系數

根據表3計算數列X0與數列Xi在第k點的絕對差值Δi(k)，見表4。再根據公式和表3計算冷凍處理桔瓣與理想桔瓣品質的關聯系數ζi(k)，分辨系數取ρ=0.5，結果見表5。

表2 冷凍處理后的桔瓣品質Table 2 quality of citrus segments after freezing

表3 無量綱化后桔瓣品質的指標數據Table 3 Nondimensionalization of quality attributes of citrus segments

表5 冷凍處理與理想桔瓣品質之間的關聯系數Table 5 Correlation coefficients between observed and desired quality attributes of citrus segments subject to freezing

2.5 求關聯度和關聯序

根據公式和表5，分別計算冷凍處理后桔瓣與理想桔瓣品質的等權、加權關聯度及關聯序，結果見表6。

表6 冷凍處理與理想桔瓣品質的關聯度與排序Table 6 Correlation degree and order between observed and desired quality attributes of citrus segments subjected to freezing

由表6可知，通過灰色關聯綜合評價，經不同凍結溫度凍結的桔瓣品質的等權關聯序和加權關聯序基本一致。-40℃和-80℃的排序差別較大，前者加權關聯度排第四，而等權關聯度為最小，后者等權關聯度排第三，但加權關聯度排第六，出現這種差別是受到了權重的影響，說明在-40℃下凍結對色澤指標和質構的指標的影響要大于對營養指標的影響，而在-80℃下凍結對營養品質的影響要大于對色澤指標和質構指標的影響，該結果與直觀數據所呈現的結果相符合。而無論是加權關聯度還是等權關聯度，都以-50℃為最大，說明其營養指標、色澤指標和質構指標都最接近理想品質，其次是-60℃和-70℃，也較接近理想品質(加權分析)。當凍結溫度過高(-20、-30、-40℃)或者過低(液氮)時，其關聯度都較小，說明該條件對橘瓣品質影響較大，前者可能是由于凍結速率過慢，桔瓣組織形成較大的冰晶，對結構破壞較嚴重，而后者則可能是凍結速率過快，產生了低溫斷裂［10］。

3 結論

(1)-50℃下凍結的樣品品質與理想品質的等權關聯度和加權關聯度分別0.973 7、0.957 6，均為最大，說明-50℃下凍結，即凍結速率為0.36℃/min時，橘的營養品質、色澤指標和質構指標都變化較小，比較理想，其次是-60℃和-70℃凍結。

(2)-40℃下凍結的樣品品質與理想品質的等權關聯度為0.853 4，關聯序為8，而加權關聯度為0.893 5，關聯序為4，說明-40℃下凍結對色澤指標和質構的指標的影響要大于對營養指標的影響;-80℃下凍結的樣品品質與理想品質的等權關聯度為0.900 4，關聯序為3，而加權關聯度為0.886 4，關聯序為6，說明-80℃下凍結對營養品質的影響要大于對色澤指標和質構指標的影響。

(3)凍結速度過慢(-20、-30、-40℃)或者過快(液氮)，樣品的品質與理想品質的關聯度都較小，說明凍結過慢或過快對橘的品質影響都較大。

［1］ 單楊.我國柑橘工業現狀及發展趨勢［J］.農業工程技術-農產品加工業，2014(4);13-17.

［2］ 葉瓊娟，余銘，張全凱，等.速凍技術在食品工業中的應用研究進展［J］.農產品加工·學刊，2012(12):79-100.

［3］ Carolina D，Galetto，Roxana A.Freezing of strawberries by immersion in CaCl2solutions［J］.Food Chemistry，2010，123(2):243-248.

［4］ Modise D M.Does freezing and thawing affect the volatile profile of strawberry fruit?［J］.Postharvest Biology and Technology，2008，50(1):25-30.

［5］ Elena Velickova，Urszula Tylewicz，Marco Dalla Rose，et al.Effect of vacuum infused cryoprotectants on the freezing tolerance of strawberry tissues［J］.LWT-Food Science and Technology，2013，52(2):146-150.

［6］ 包海蓉，王華博.草莓凍藏過程中多酚氧化酶、過氧化物酶及維生素C的變化研究［J］.食品科學，2005，26(8):434-436.

［7］ Poiana M A，Moigradean D，Raba D，et al.The effect of long-term frozen storage on the nutraceutical compounds，antioxidant properties and color indices of different kinds of berries［J］.Journal of Food Agriculture ＆ Environment，2010，8(1):54-58.

［8］ Sophie C B，Cécile P，Marie F D.Changes in texture，cellular structure and cell wall composition in apple tissue as a result of freezing［J］.Food Research International，2009，42(7):788-797.

［9］ 李春艷，梁茂雨.速凍對獼猴桃果丁酶活性和產品質量的影響［J］.江蘇農業科學，2007(2):187-189.

［10］ 晏紹慶，劉寶林，華澤釗.凍結速率對蘋果片多酚氧化酶和過氧化物酶活性影響的研究［J］.食品工業科技，2000，21(2):8-10.

［11］ 鄧永燕，單楊，李高陽，等.橘瓣速凍工藝研究［J］.食品科學，2010，31(6):288-291.

［12］ 王華，劉俊軒，馬亞琴，等.哈姆林橙汁在貯藏過程中的理化指標及色澤變化［J］.食品科學，2012，33(24):321-324.

［13］ 李橙，楊志新，劉樹慶，等.河北省主產區葡萄品質綜合評價方法的比較分析［J］.安徽農業科學，2011，39(17):10 229-10 234.

［14］ 張學杰.不同胡蘿卜品種制汁加工特性的灰色關聯度分析評價［J］.食品科學，2007，28(7):54-56.

［15］ 徐貴華，葉興乾，徐國能，等.微波處理對胡柚皮酚酸、黃烷酮糖苷含量及抗氧化性的影響［J］.中國食品學報，2007，7(5):69-74.

［16］ Holzwarth M，Korhummel S，Carle R.Evaluation of the effects of different freezing and thawing methods on color，polyphenol and ascorbic acid retention in strawberries［J］.Food Research International，2012，48(1):241-248.

［17］ Ngo T，Wrolstad R E，Zhao Y.Color quality of oregon strawberries-impact of genotype，composition，and processing［J］.Journal of Food Science，2007，72(1):C25-C32.