鲜切荔枝果肉冰点调节工艺*

吴汶飞，余小林，胡卓炎，周宇

(华南农业大学食品学院，广东 广州，510642)

鲜切荔枝果肉冰点调节工艺*

吴汶飞，余小林，胡卓炎，周宇

(华南农业大学食品学院，广东 广州，510642)

研究了蔗糖、山梨醇、葡萄糖3种冰点调节剂对降低鲜切荔枝果肉冰点的效果及复配浓度的影响。在单因素实验的基础上，以鲜切荔枝果肉的冰点为响应值，通过响应曲面法建立回归模型，得到山梨醇、葡萄糖、蔗糖3种冰点调节剂的优化复配浓度为:山梨醇6.24%，葡萄糖7.31%，蔗糖40.93%。鲜切荔枝果肉经此优化复配浓度在3℃、浸渍3h处理后，其冰点可降至－4.15℃，与模型预测值(－4.13℃)接近，比未处理果肉的冰点降低了1.3℃。

鲜切荔枝果肉，冰点调节，冰温

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)属无患子科植物，是一种珍贵的亚热带水果，其形、色、香、味俱佳，富含糖、维生素、矿物质及多种氨基酸，极具营养和滋补作用［1］。近年来，随着现代生活节奏的加快和食品的多样化，人们的消费模式正在逐渐改变，对鲜切果蔬的青睐度逐渐提高。以荔枝为原料，通过切分等处理，所生产的鲜切荔枝果肉产品既可用于配餐，也可用于冰淇淋、果冻、糕点等的加工，市场潜力较大。但由于荔枝果实的植物学生理特性，加之切分对细胞造成一定损伤，改变了其生理活动，因此鲜切荔枝果肉更不易贮藏［2］，需要采用更为适宜有效的贮藏保鲜技术。

冰温技术是继冷藏和气调贮藏之后的第三代果蔬保鲜技术，由日本学者山根昭美在20世纪70年代研究开发。与传统贮藏保鲜技术相比，果蔬在冰温条件下保存，不仅可以有效地降低冷藏设备的能耗，还可克服冻结食品因冰结晶带来的蛋白质变性、生物细胞破坏、组织结构损伤和汁液流失等现象［3－5］;与冷藏相比，其抑制呼吸和有害微生物活动的作用更明显，因而可明显延长保藏期和提高贮藏品质［6－7］。本研究在对蔗糖、山梨醇、葡萄糖、尿素、Vc、氯化钙、乳糖、氯化钠等常用的冰点调节剂的冰点调节效果进行前期研究的基础上，结合鲜切荔枝果肉风味、色泽等品质保持效果，选用蔗糖、葡萄糖、山梨醇3种冰点调节剂进行鲜切荔枝果肉冰点调节的工艺研究，以其为鲜切荔枝果肉的冰温贮藏提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜桂味品种荔枝，购于广州市水果批发市场，选择色泽、大小均一的荔枝，清洗后去皮、去核，果肉沿轴线纵向切为二等分，待用。

蔗糖、葡萄糖、山梨醇，均为食用级。

1.2 仪器与设备

手持糖度计，广州市铭睿电子科技有限公司;RS232高低温交变湿热试验箱，广州市成诚试验设备厂;OSR光纤探头测温系统，加拿大FISO TECHNOLOGIES公司;BS 110S分析天平，德国Sartorius公司等。

1.3 实验设计

1.3.1 单因素实验设计

根据预实验结果，按表1浓度分别配置蔗糖、山梨醇、葡萄糖溶液。

表1 蔗糖、山梨醇、葡萄糖浓度的单因素设计表

蔗糖单因素实验时，山梨醇、葡萄糖的添加量为0;山梨醇和葡萄糖的单因素实验时，蔗糖的浓度均为40%。

1.3.2 响应曲面实验设计

根据单因素实验所得蔗糖、山梨醇、葡萄糖3个浓度因素的适宜范围，采用Box-Behnken模型，对山梨醇浓度(X1)、葡萄糖浓度(X2)和蔗糖浓度(X3)进行响应曲面实验设计。实验以随机次序进行，采用SAS 9.0软件对实验所得数据进行回归分析，得出鲜切荔枝果肉的最优冰点调节参数。并根据最优参数对鲜切荔枝果肉进行处理，验证模型实验。

1.3.3 荔枝果肉浸渍处理方法

1.3.1 、1.3.2实验中，鲜切荔枝果肉质量均为150 g、料液比为1∶2(g∶mL)，浸渍环境温度3℃、浸渍时间3h。浸渍处理结束后，取出荔枝果肉，沥干浸渍液，置于小塑料蓝中，立即放入高低温交变湿热试验箱，箱内设定温度为－30℃，绘制各样品从3℃开始的温度下降曲线，确定其冰点;以未经浸渍处理的鲜切荔枝果肉为对照。

1.4 检测项目

1.4.1 鲜切荔枝果肉冰点测定

测温探头为FISO FOT-L，将测温光纤探头横穿插入距鲜切荔枝果肉顶端1.8 cm处，测定鲜切荔枝果肉在－30℃环境的温度变化，温度采集时间间隔为6 s，每个处理设置5次平行实验，各取其平均值，根据温度变化情况确定不同处理的冰点。

1.4.2 失重率测定

称取浸渍处理前后的鲜切荔枝果肉质量，计算失重率:

式中:m1为浸渍前果肉质量(g)，m2为浸渍后果肉质量(g)。

1.4.3 可溶性固形物含量(TSS)测定

采用手持糖度计测定，挤取果肉汁液置于糖度计镜片，直接读取数值(%)。

2 结果与分析

2.1 未处理鲜切荔枝果肉的温度下降曲线

图1表示在－30℃的温度环境中，用OSR光纤测温系统测定的未处理鲜切荔枝果肉的温度变化曲线。

图1 未处理鲜切荔枝果肉在－30℃的温度变化曲线

由图1可知，荔枝果肉温度由3℃开始下降，在282s时达到过冷点(－3.45℃)，随后温度稍有回升，这是因为果肉有部分水分冻结，释放出潜热使温度上升;至－2.85℃后温度变化趋于平缓，即热交换达到动态平衡，该温度值即为果肉的冰点温度值。

2.2 单因素实验结果

根据OSR光纤测温系统测定的单因素各不同处理的果肉温度变化(图略)，分别确定了各自的冰点，以冰点变化作图，比较不同处理条件对鲜切荔枝果肉冰点的影响，即降冰点的效果。

2.2.1 蔗糖浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

图2表示经不同浓度蔗糖浸渍液处理的鲜切荔枝果肉冰点变化。

图2 蔗糖浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

由图2可知，未经蔗糖浸渍处理的鲜切荔枝果肉其冰点为－2.85℃，经浓度30～40%蔗糖溶液浸渍处理后，果肉冰点显著下降，在蔗糖浓度40%处，果肉达到冰点最低值－3.40℃;当蔗糖浓度为45%时，冰点回升至－3.25℃，但仍低于未处理;而蔗糖溶液浓度为50%时，果肉的冰点升至与未处理相当的－2.85℃，说明荔枝果肉的冰点变化并不单纯表现为蔗糖溶液浓度越高、冰点越低的趋势。

2.2.2 山梨醇浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

蔗糖浓度40%，添加不同浓度山梨醇对鲜切荔枝果肉冰点的影响如图3所示。

图3 山梨醇浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

由图3可知，在蔗糖浓度为40%的条件下，当山梨醇添加浓度为4%时，鲜切荔枝果肉冰点与未添加处理基本相同，均为－3.40℃;山梨醇浓度添加量为5%及6%时，冰点明显下降，于6%处取得冰点最低值－3.55℃;此后，随山梨醇浓度增加冰点变化表现为升高，山梨醇浓度为8%时，鲜切荔枝果肉冰点上升至－3.30℃，高于未添加山梨醇处理组。

2.2.3 葡萄糖浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

图4表示处理液蔗糖浓度40%时，添加不同浓度葡萄糖对鲜切荔枝果肉冰点的影响，其变化趋势与山梨醇大致相同。即葡萄糖浓度为5%时，鲜切荔枝果肉的冰点与未添加的相同，为－3.40℃;浓度为6～7%时，果肉冰点下降，在葡萄糖浓度为7%时，冰点取得最低值－3.60℃;此后浓度增加，果肉冰点上升，葡萄糖浓度9%时的冰点为－3.45℃。

图4 葡萄糖浓度对鲜切荔枝果肉冰点的影响

2.2.4 不同浓度浸渍处理对鲜切荔枝果肉失重率和可溶性固形物含量的影响

单因素实验中，经不同浓度的蔗糖、山梨醇、葡萄糖溶液浸渍后，鲜切荔枝果肉失重率及可溶性固形物含量的变化见表2。

表2 失重率和可溶性固形物含量变化

由表2可知，浸渍后鲜切荔枝果肉的失重率均随3种冰点调节剂浓度的增加而增大;失重率最大的是40%蔗糖+9%葡萄糖处理组，为10.40%，最小的是30%蔗糖处理组，为3.55%。果肉TSS的变化趋势表现为随3种冰点调节剂浓度的增加先增大、而后减小的趋势;对于蔗糖处理组，浓度为40%时的TSS最大，为24.0%;对于蔗糖+山梨醇处理组，在山梨醇浓度6%的TSS最大，为27.0%;对于蔗糖+葡萄糖处理组，葡萄糖浓度7%时的TSS最大为33.0%。

2.3 响应曲面法优化鲜切荔枝果肉冰点调节剂的复配浓度

2.3.1 因素水平的选取

根据单因素实验结果，响应曲面自变量因素编码及水平如表3。

表3 实验自变量因素水平表

2.3.2 回归模型的建立及显著性检验

根据表3的因素编码及水平，以冰点为响应值的Box-Behnken实验设计及结果如表4所示。

表4 Box-Behnken实验设计与结果

续表4

对表4数据进行回归拟合，所得鲜切荔枝果肉冰点(Y)对山梨醇浓度(X1)、葡萄糖浓度(X2)和蔗糖浓度(X3)三个因素的二次多项回归方程为:

该模型方差分析结果见表5，回归模型系数显著性检验结果见表6。

表5 回归模型方差分析

表6 回归模型系数显著性检验

由表5可知，回归模型F值为36.158 3，Pr＞F小于0.01，表明回归模型极显著;失拟项 F值为0.25，Pr＞F大于0.05，表明失拟项不显著;模型决定系数 R2为0.984 9，R2Adj为0.957 6，说明该模型能解释95.76%的响应值变化，模型拟合程度良好。以上分析数据证明实验误差小，可以用此模型对鲜切荔枝果肉的冰点进行分析和预测。由表6可知，一次项X1、X2、X3极显著，由 F值和 Pr＞F可知，单因素的影响顺序为:X3＞X2＞X1，即蔗糖浓度＞葡萄糖浓度＞山梨醇浓度;二次项X12、X22、X32极显著;交互项不显著，由此表明各个影响因素与响应值之间不是简单的线性关系。

2.3.3 因素交互作用分析

山梨醇浓度(X1)、葡萄糖浓度(X2)、蔗糖浓度(X3)3个因素的两两交互作用如图5～7所示。

图5 山梨醇浓度(X1)和葡萄糖浓度(X2)交互作用图

图6 山梨醇浓度(X1)和蔗糖浓度(X3)交互作用图

图7 葡萄糖浓度(X2)和蔗糖浓度(X3)交互作用图

由图5～7图可知，山梨醇浓度、葡萄糖浓度、蔗糖浓度3个因素两两交互作用对鲜切荔枝果肉冰点的影响均表现为随着3种糖浓度的增加，冰点先降低至最小值，然后逐渐增加，与单因素实验的变化趋势相符。在山梨醇浓度6%附近、葡萄糖浓度7%附近、蔗糖浓度40%附近时，冰点可降至最低。

2.3.4 优化条件的确定及验证实验

根据表4的实验设计及SAS 9.0软件分析，得到理论优化工艺参数为:山梨醇浓度6.24%，葡萄糖浓度7.31%，蔗糖浓度40.93%，此参数下鲜切荔枝果肉冰点的最小预测值为－4.13℃。对优化工艺参数进行验证实验，重复3次，得出鲜切荔枝果肉冰点的平均实测值为－4.15℃，与模型预测值－4.13℃的差值仅为0.02℃，由此验证了鲜切荔枝果肉冰点调节回归模型的合理性和可靠性。

3 讨论

3.1 冰点调节剂的浓度与鲜切荔枝果肉冰点变化的关系

由以上单因素实验及响应曲面实验可知，鲜切荔枝果肉冰点随各冰点调节剂浓度的增大呈先降低后上升的变化趋势。分析认为，在冰点调节剂浸渍处理时，鲜切荔枝果肉与浸渍液之间存在着传质过程:首先是鲜切荔枝果肉在一定糖浓度产生的渗透压作用下，细胞组织发生脱水，然后是糖液中的糖分子渗入果肉中。当冰点调节剂浓度较低时，产生的渗透压较小，果肉脱水较少，浸渍液中的糖分渗入到果肉也较少，因此冰点变化不显著;随着冰点调节剂浓度的增大、渗透压逐渐增大，脱水较多，同时糖分子较多地渗入至组织中，使果肉的可溶性固形物含量增大，故冰点下降明显。但是，当冰点调节剂浓度较高时，较高的渗透压导致鲜切荔枝果肉脱水过快，此过程同时将果肉的可溶性固形物析出，而糖分向果肉组织的渗入速度慢于脱水速度，致使果肉可溶性固形物含量下降而导致冰点回升。

3.2 不同冰点调节剂的降冰点效果差异分析

因荔枝果肉中的糖类物质以蔗糖为主［12］，故研究中以蔗糖作为基本的冰点调节剂，高浓度蔗糖可产生较大的渗透压，在保持和提高鲜切荔枝果肉风味的同时，推测其应该可以较好地降低冰点。结果表明，当蔗糖浓度达到45%以上时，浸渍后果肉冰点反而回升;当在蔗糖浓度40%的溶液中分别添加不同浓度的山梨醇、葡萄糖时，降冰点效果有所增加。如45%蔗糖溶液处理后的果肉冰点为－3.25℃、40%蔗糖+5%山梨醇处理后的果肉冰点为－3.50℃、40%蔗糖+5%葡萄糖处理后的果肉冰点为－3.40℃;同时，当山梨醇浓度、葡萄糖浓度在5～6%变化时，山梨醇的降冰点效果优于同浓度葡萄糖;而当山梨醇浓度、葡萄糖浓度在7～8%变化时，葡萄糖的降冰点效果优于同浓度山梨醇。推测认为，生物组织细胞内的天然高分子物质以空间网状结构存在，使水分子之间的移动在某种程度上受到一定阻碍而产生冻结回避现象，因而细胞液的冰点与纯水存在差异［8］;糖的种类及浓度的不同，可导致果肉脱水程度不一、糖液渗透程度不一，其在果肉中形成的空间网状结构也可能不同，细胞具备的冻结回避能力不同，这些因素均会影响冰点的变化。总而言之，荔枝果肉在浸渍处理过程中的分子动力学规律较复杂，当浸渍液中同时存在多种冰点调节剂时，其物质平衡状态由多种因素共同决定，其降冰点效果的机理尚需通过进一步研究加以探明。

4 结论

(1)单因素实验表明，当蔗糖质量分数为35% ～45%、山梨醇质量分数为5% ～7%、葡萄糖质量分数为6%～8%时，可明显降低鲜切荔枝果肉的冰点。

(2)以鲜切荔枝果肉冰点(Y)为响应值，所建立的复合冰点调节剂的回归模型，经检验合理可靠，能较准确地分析和预测鲜切荔枝果肉的冰点。

(3)经响应曲面分析，鲜切荔枝果肉冰点调节的最优工艺参数为:山梨醇浓度6.24%，葡萄糖浓度7.31%，蔗糖浓度40.93%。在此最优参数下所得鲜切荔枝果肉冰点可降至－4.15℃，相对于未处理鲜切荔枝果肉冰点(－2.85℃)，降低了1.3℃，浸渍后鲜切荔枝果肉可溶性固形物含量31.5%、失重率11.43%。

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Study on the Controlling Process of Freezing Point in Fresh-cut Litchi Pulp

Wu Wen-fei，Yu Xiao-lin，Hu Zhuo-yan，Zhou Yu
(College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

Effects of different freezing point regulators including sucrose，sorbitol and glucose on the freezing point of fresh－cut litchi pulp were evaluated and optimized by response surface methodology.Results showed that the optimal conditions were:sorbitol content 6.24%，glucose content 7.31%and sucrose content 40.93%.Under the optimal conditions，the freezing point of the fresh－cut litchi pulp decreased to －4.15℃，close to the predicted value of －4.13℃.The optimal freezing point of the fresh－cut litchi pulp was reduced by 1.3℃ comparing to the control group.

fresh-cut litchi pulp，freezing point regulating，ice temperature

硕士研究生(余小林教授为通迅作者)。

*广东省科技攻关项目(2010B02312012);现代农业产业技术体系建设专项资金资助(nycytx－32－07)

2011－08－18，改回日期:2011－09－07