速冻终温对刺嫩芽水分结晶及质构的影响

张秀玲,刘茜茜,柳晓晨,王晓君,李凤凤,高 宁

(1.东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030;2.林下经济资源研发与利用协同创新中心,黑龙江哈尔滨 150040)

速冻终温对刺嫩芽水分结晶及质构的影响

张秀玲1,2,刘茜茜1,柳晓晨1,王晓君1,李凤凤1,高 宁1

(1.东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030;2.林下经济资源研发与利用协同创新中心,黑龙江哈尔滨 150040)

为了探究速冻终温对刺嫩芽品质的影响及确定最佳的速冻终温,实验设定-20、-30、-40 ℃不同的速冻终温,测定不同速冻终温下刺嫩芽的速冻降温曲线、刺嫩芽表面水分冰晶结晶状态及质构参数。结果表明:-20 ℃速冻终温的刺嫩芽通过最大冰晶生成带的时间大约为120 s左右,-30、-40 ℃速冻终温的刺嫩芽通过最大冰晶生成带的时间大约为105 s左右;-30、-40 ℃速冻终温的刺嫩芽的表面水分冰晶结晶状态优于-20 ℃速冻终温刺嫩芽的表面水分冰晶结晶状态;-20 ℃速冻终温的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大约为30%、25%和30%左右,-30、-40 ℃速冻终温的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大约为20%、15%和15%。-30 ℃为速冻刺嫩芽的最佳速冻终温。

速冻终温,结晶,质构,刺嫩芽

刺嫩芽(Araliaelata(Miq.)Seem)又称刺龙芽,属于五加科穗木属落叶小乔木[1]。刺嫩芽是一种风味独特、营养丰富、味美清香的山野菜,具有丰富的药用价值,含有多种生物活性物质,根部皮可入药,能健胃、活血止痛、治疗慢性胃炎等症[2]。刺嫩芽具有较强的地域性及季节性限制,产地主要集中在东北三省,采摘期集中在每年的6～7月[3]。近年来,由于对刺嫩芽营养及药用价值的研究,国外市场对刺嫩芽需求量剧增,但其每年产量较少及采后易黄化萎蔫不易贮藏保鲜的问题限制了其进一步开发利用。

速冻加工技术目前在食品尤其是植物性食品保鲜领域被广泛应用[4],速冻过程由于速冻终温较低,冻结速率较快,尽量减少了细胞内外渗透压的较大变化,形成的较小的冰晶对食品细胞组织结构的损伤较小[5]。当速冻条件较为合适时,即便在食品解冻后,大部分速冻食品的水分仍会保留在速冻前的位置,使得食品在速冻前后,细胞内外的水分的分布、结合裱花很小,因此速冻可以很大限度地保留食品原有风味与品质[6]。

目前国内外关于刺嫩芽的研究主要集中在有效成分提取及功效研究方面,对于其贮藏保鲜的研究鲜有报道,本实验借助于目前在果蔬速冻领域研究较为深入的速冻加工技术,将其应用到刺嫩芽的贮藏保鲜研究,测定-20、-30、-40 ℃不同速冻终温的处理的刺嫩芽的表面的冰晶状态及质构指标,确定在选择的温度范围内的最佳速冻终温,为刺嫩芽的速冻加工贮藏保鲜提供新的理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜刺嫩芽 东北农业大学园艺学院山野菜实验田;柠檬酸、VC(食品级) 哈尔滨市德美实验仪器经销有限责任公司;柠檬酸、NaCl、95%乙醇(均为分析纯) 哈尔滨市德美实验仪器经销有限责任公司。

速冻仪 河南农业大学速冻重点实验室自制;低温高倍显微镜 深圳市科视威光学仪器有限公司;721型-紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司;YP20002电子天平 上海越平科学仪器有限公司;G70D20CN1P-D2(S0)格兰仕微波炉 格兰仕微波生活电器有限公司。

1.2 实验流程

参照张越等[7]的方法,设计如下实验流程:

1.2.1 原料预处理 采摘后的刺嫩芽预处理后,去除黄化衰老的组织部分,清洗、晾干后备用。

1.2.2 微波灭酶 微波功率为630 W,时间为1 min[6],将原料与纯净水按照1∶100(g/mL)比例操作[8]。选择柠檬酸、VC、CaCl2三种保脆护绿剂复配护绿,浓度分别为柠檬酸浓度为1.37 g/L、VC浓度为2.07 g/L、CaCl2浓度为1.08 g/L[7]。

1.2.3 解冻方法 将-20、-30、-40 ℃三组不同速冻终温处理的刺嫩芽均采用自然解冻的方法,将速冻处理后的刺嫩芽置于25 ℃解冻2 h,备用[11]。

1.3 实验方法

1.3.1 速冻降温曲线 称取300 g/份处理后的刺嫩芽,分别设置-20、-30、-40 ℃的速冻终温进行速冻,测定速冻降温曲线[9]。

1.3.2 表面冰晶状态 将-20、-30、-40 ℃三组不同速冻终温处理后的刺嫩芽置于-10 ℃的低温高倍显微镜下,调节目镜和物镜,放大120倍,观察其表面形成的冰晶的形状及大小[10]。

1.3.3 质构的测定 取于25 ℃下解冻2 h后的刺嫩芽用TA. XT Plus质构仪测定,选取P/5N平底圆柱型探头,设置TPA操作模式,测前、测中、测后速度分别为2、0.5、2 mm/s,下压距离4 mm,记录硬度、脆度和咀嚼度,每组重复测定3次取平均值[12]。

下降率(%)=初始质构参数-末期质构参数/初始质构参数×100

1.4 数据统计分析

实验数据采用SPSS 17.0中描述性统计、均值比较的统计方法统计与分析,计算重复实验数据的平均数及误差,采用Origin 8.5依据实验数据作图。

2 结果与分析

2.1 不同冻结终温对刺嫩芽降温曲线的影响

冻结速率作为食品冻结过程中影响冻结损伤的主要因素[13],冻结速率越快,速冻过程中生成的冰晶体积越小,食品损伤程度越轻,对样品细胞的损伤也就相对小[14]。目前果蔬速冻工艺的研究多采用控制速冻终温实现不同速冻速率的方法,刘开华[15]在信阳蕨菜速冻工艺中采用设定不同的速冻终温实现不同的速冻速率的研究。本实验通过设计-20、-30、-40 ℃不同的速冻终温,实现刺嫩芽不同的冻结速率,速冻速率以速冻降温曲线的形式展示,-20、-30、-40 ℃不同的速冻终温刺嫩芽速冻降温曲线如图1所示。-20 ℃速冻终温的刺嫩芽通过最大冰晶生成带的时间大约为120 s左右;-30 ℃速冻终温的刺嫩芽通过最大冰晶生成带的时间大约为105 s左右;-40 ℃速冻终温的刺嫩芽通过最大冰晶生成带的时间大约为105 s左右。-30 ℃及-40 ℃速冻终温的刺嫩芽菜体通过最大冰晶生成带的时间显著小于-20 ℃速冻终温的刺嫩芽,因此推测,-30 ℃及-40 ℃速冻终温的刺嫩芽表明冰晶的状态会较-20 ℃的速冻终温的刺嫩芽表面的冰晶更好。

图1 -20、-30、-40 ℃速冻终温条件下刺嫩芽的降温曲线Fig.1 Frozen cooling curves of Aralia elata(Miq.)seem under-20、-30、-40 ℃ final frozen temperature

2.2 不同冻结终温对刺嫩芽表面冰晶状态的影响

速冻过程中,食品表面的水分最先形成冰晶,之后向食品的内部推进[16]。在内部冰晶首先于细胞间隙产生,速冻终温较高、速冻速率较小时,细胞内水分呈过冷状态而不结冰,有时甚至低于-15 ℃时过冷状态仍能维持[17],由于过冷水的蒸汽压大于细胞间隙中生成的冰晶的蒸汽压,导致细胞内水分向外渗透,使得细胞间隙的冰晶体积继续增大,导致细胞脱水,部分细胞壁破裂,组织受损,食品品质劣化[18]。样品速冻后,样品表面的冰晶的形态如图2,-20 ℃速冻终温条件下冻结的刺嫩芽表面的冰晶凝结成块状,并且形成的冰晶较大,表面冰晶较多,在显微镜下表面白色区域较多;-30 ℃速冻终温的条件下冻结的刺嫩芽表面冰晶较小,显微镜下白色区域较少,冰晶较少凝结在一起;-40 ℃速冻终温的条件下冻结的刺嫩芽的表面的冰晶结构较小,显微镜下白色区域较少,冰洁较少凝结在一起,形态类似于-30 ℃速冻终温的条件下冻结的刺嫩芽表面冰晶形态。

图2 -20、-30、-40 ℃速冻终温条件下刺嫩芽的表面冰晶状态(120倍)Fig.2 Surface crystallization of Aralia elata(Miq.)seem under -20、-30、-40 ℃ final frozen temperature(120 times)

2.3 不同冻结终温对刺嫩芽质构的影响

将三组不同速冻终温处理的刺嫩芽解冻,测定其硬度、脆度、咀嚼度。三组样品解冻后,-30 ℃速冻终温的刺嫩芽解冻后感官状态较好,解冻后菜体呈现褐绿色,菜体相对硬挺,表现一定程度的萎蔫,水分损失相对较小。由图3可以看出,不同速冻终温对刺嫩芽质构的影响程度不一,其中-20 ℃速冻终温的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率分别为30%、25%和30%左右,-30 ℃、-40 ℃速冻终温的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大约为20%、15%和15%。-20 ℃速冻终温的刺嫩芽的质构较-30、-40 ℃速冻终温的刺嫩芽的质构有明显差异,在感官状态上-20 ℃速冻终温处理的刺嫩芽的感官状态较差,-30、-40 ℃不同速冻终温处理的刺嫩芽感官状态差异不显著,这可能由于-30、-40 ℃速冻终温处理的刺嫩芽温度下降速率快,较快的穿过最大冰晶生成带。冻结过程造成质构下降的主要原因是快速降温体积不均匀收缩,细胞水分外渗引起脱水损伤,以及水结成冰体积膨胀对细胞造成机械损伤[19]。刺嫩芽菜体中含有大量的水分,而-20 ℃速冻终温处理的刺嫩芽,由于速冻终温相对较高,菜体较为缓慢的通过最大冰晶生成带,在此期间,菜体细胞内的水分外渗,细胞外冰晶体积逐渐增大,增大的冰晶使大量的刺嫩芽细胞壁受损,细胞内外的渗透压差逐渐变大,导致其质构较差[20]。

图3 -20、-30、-40 ℃速冻终温条件下刺嫩芽的质构参数Fig.3 Texture parameters of Aralia elata(Miq.)seem under-20,-30,-40 ℃ final frozen temperature

3 结论

-30 ℃是选取的速冻终温范围内的最佳速冻终温,此条件下得到的速冻刺嫩芽表面冰晶数量多、体积小,脆度、硬度和咀嚼度下降率大约为20%、15%和15%,均优于-20、-40 ℃条件下处理后的刺嫩芽,因此选取-30 ℃作为刺嫩芽速冻的终温更合适。

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Effect of different final frozen temperatures onAraliaelata(Miq.)seem’s crystallization and texture

ZHANG Xiu-ling1,2,LIU Qian-qian1,LIU Xiao-chen1,WANG Xiao-jun1,LI Feng-feng1,GAO Ning1

(1.College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Collaborative Innovation Center of Forest Resource Development and Utilization,Harbin 150040,China)

In order to explore the effect of final frozen temperature onAraliaelata(Miq.)seem’s quality,frozen cooling curves surface crystallization and texture parameters were measured under -20,-30,-40 ℃ final frozen temperature. The results showed that the time dropped through maximum frozen crystal ofAraliaelata(Miq.)seem’s under -20 ℃ final frozen temperature was about 120 s,and the data of the -30,-40 ℃ group was about 105 s.Araliaelata(Miq.)seem’s surface crystallization under -30,-40 ℃ final frozen temperature was better than surface crystallization under -20 ℃ final frozen temperature. Friability,hardness and chewiness ofAraliaelata(Miq.)seemunder -20 ℃ final frozen temperature were decreased by about 30%,25% and 30%,these indexes ofAraliaelata(Miq.)seemunder -30,-40 ℃ final frozen temperature were by about 20%, 15% and 15%. It is conclued that -30 ℃ was the best final frozen temperature for theAraliaelata(Miq.)seem.

final frozen temperature;crystallization;texture;Araliaelata(Miq.)seem

2016-07-29

张秀玲(1968-),女,博士,研究方向:农产品加工及储藏,E-mail:zhangxiuling1118@sina.com。

“十三五国家重点研发计划”课题(2016YFC0500307);黑龙江省应用技术研究与开发计划重大项目(GA15B104-3)。

TS209

A

:1002-0306(2017)03-0049-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.001