干装苹果罐头贮藏过程中质地与细胞壁组分的变化

张海燕，康三江*，张 芳，张霁红，曾朝珍

（甘肃省农业科学院 农产品贮藏加工研究所，甘肃 兰州 730070）

干装苹果罐头贮藏过程中质地与细胞壁组分的变化

张海燕，康三江*，张 芳，张霁红，曾朝珍

（甘肃省农业科学院 农产品贮藏加工研究所，甘肃 兰州 730070）

以干装苹果罐头为研究对象，采用TPA质构分析和乙醇不溶物（AIR）法，研究干装苹果罐头（4±1）℃和常温贮藏过程中质地和细胞壁组分的变化，并探讨其质地参数和细胞壁组分变化的相关性。结果表明，低温贮藏能延缓干装苹果罐头质地和细胞壁组分的变化，（4±1）℃贮藏的在24个月时⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性的变化率分别为0.74%、1.92%、0.25%、0，水溶性果胶（WSF）降低率为5.45%、螯合剂溶性果胶（CSF）和碳酸钠溶性果胶（NSF）升高8.88%和24.49%、半纤维素组分（HF）降低14.15%；常温贮藏的在12个月时⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性的降低率分别为3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，WSF降低率为7.27%、CSF和NSF升高0.58%和4.08%、HF降低14.41%，质地参数与WSF呈负相关，与CSF、NSF、HF呈显著正相关。

干装苹果罐头；贮藏；质地；细胞壁组分

苹果是甘肃省区Ⅱ特色优势产业和三大战略主导产业之一[1]。庆阳、平凉、天水及陇南四市的18个县是我国农业部划定的西北黄土高原苹果优势产区，生产的苹果着色好、含糖量高、果肉细脆、耐贮运，已成为当地发展农村经济、实现农民增收的重要途径[2]。2014年甘肃省苹果种植面积480万亩，苹果产量320万t，产值160亿元[3]，除鲜食外，大量的苹果必须靠加工途径来解决。干装苹果罐头是指以苹果为原料，经去皮、去籽巢、切块、抽空、脱水、装罐、密封、杀菌等工艺制成的苹果罐头产品[4]，是近年来国内外市场极具开发潜力的绿色食品。因其在加工工艺上保持了苹果原汁原味和具有再造性的品质特性，深受广大消费者尤其是欧美国家的欢迎，据调查，国际市场需求量每年以15%的速度递增，已形成稳定的消费群体，产品主要出口德国、西班牙、英国、美国、爱尔兰等欧美国家。植物细胞壁主要由果胶、半纤维素和纤维素组成，研究表明，果实的软化取决于果胶组分和半纤维素组分[5-6]，果蔬细胞壁组分中的果胶分为水溶性果胶（water soluble fraction，WSF）、螯合剂溶性果胶（chelator soluble fraction，CSF）、碳酸钠溶性果胶（Na2CO3soluble fraction，NSF）[7]。细胞壁的完整性和化学组成都与果蔬的质地有密不可分的关系，果胶的降解或含量发生变化引起细胞间粘合力下降，细胞结构受损，果蔬质地下降[8]。

近年来，对果蔬质地及细胞壁组分变化的研究主要集中在生长发育及采后的生理变化方面[9-11]，果蔬加工方面的研究报道较少，谢玮[12]对不同品种莲藕细胞壁组分与热处理后质地差异关系的研究表明，WSF、CSF和NSF果胶的含量是影响莲藕热处理后质地的重要组分；杜胜兰[13]研究粉脆质地莲藕细胞壁组分差异及其影响因素发现⒉度与CSF含量呈显著正相关，与半纤维素含量呈负相关；郑迥等[14]研究发现麻竹笋罐头贮藏过程中⒉度、原果胶和水溶性果胶含量逐渐下降，原果胶和水溶性果胶含量与⒉度呈显著正相关性；ZHANG F S等[15]研究证明黄桃罐头⒉度与果胶含量及组成的变化具有显著相关性。PARKER C C等[16]通过电子显微镜对细胞壁结构研究证明煮制马铃薯质地与细胞壁组分变化有较大的联系。因此，该研究通过研究干装苹果罐头贮藏过程中质地与细胞壁组分的变化，为干装苹果罐头产品品质的控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干装秦冠苹果罐头：天水昌盛食品有限公司生产。

柠檬酸、D-异抗坏血酸钠（均为食品级）、氧化钙、醋酸钠、环己二胺四乙酸、Na2CO3、去离子水、KOH等（均为分析纯）：中瑞化学试剂公司。

1.2 仪器与设备

CT3质构仪：美国博勒飞公司；SH2-D（Ⅲ）循环水式真空泵：巩义市㈣华仪器有限公司；DHG9240A型鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；PHS-3C酸度计：上海雷磁仪器厂；ST2118美的电磁炉：美的集团；BL-2200H电子天平：日本岛津公司；SB42L真空充气包装机：上海人民仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 干装苹果罐头的制备

常温常压下，将适量柠檬酸充分溶解于水中，再根据Ca2+质量浓度2.0 g/L将适量氧化钙与D-异抗坏血酸钠溶解于柠檬酸溶液中，配制成pH（3.0±0.2）的固化护色剂。固化护色剂与果肉的质量比例为10∶7，将切分好的果块浸入固化护色剂中，经0.8 MPa减压预抽30 min、蒸汽杀酶排气脱水3 min、包装、杀菌后随机分为2个处理，处理1于（4±1）℃条件下贮藏，处理2于常温（随着贮藏期季节变化的室温）下贮藏，每6个月测定质构参数及细胞壁组分的变化。

1.3.2 质构的测定[17-19]

质构分析（texture profile analysis，TPA）采用CT3质构仪测定，经过综合分析选择等作为干装苹果罐头质地评价指标。质构测定参数为：探头TA5，夹具TA-TPB，目标距离5 mm，触发点7g，测试速度0.5 mm/s，数据频率10点/s，每个处理重复10次，取平均值。

1.3.3 细胞壁组分的测定

综合参考BRUMMELLD A等[20-23]的方法，采用乙醇不溶物（alcohol-insoluble residue，AIR）法测定细胞壁的水溶性果胶（WSF）、螯合剂溶性果胶（CSF）、碳酸钠溶性果胶（NSF）以及半纤维素（half fiber，HF）。

1.3.4 数据处理

试验数据采用Excel和DPS v7.05版数据分析软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 干装苹果罐头贮藏过程中质构的变化

食品质地评价是其物理特征中除色、香、味之外另外一个重要的性质，用来描述其组织、结构和触觉等，在食品加工中也是一个难以控制的因素。食品质地的好坏取决于组织结构，而组织结构与其化学组成密切有关，化学成分又是影响其品质的最基本因素，因此，质地在某种程度上决定着产品的品质高低[24]。质地评价可以作为对食品加以改进及再次加工利用的标准[25]。

图1 干装苹果罐头贮藏过程中质构的变化Fig.1 Texture changes of canned apple solid pack during the storage

由图1可知，通过TPA质构分析，贮藏初期⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性均有升高，这可能是由于减压预抽协同碱性钙处理后，固化护色剂中的Ca2+进一步与低甲氧基果胶结合形成Ca2+凝胶，保持了干装苹果罐头的质地，初步表明干装苹果罐头果肉组织结构和组分的变化是引起其质地变化的可能原因。随着贮藏时间的延长，⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性均先升高后降低，（4±1）℃贮藏的干装苹果罐头24个月内先逐渐升高后趋于平缓，24个月后迅速降低，24个月时的变化率分别为0.74%、1.92%、0.25%、0；而常温贮藏的在贮藏12个月内先升高后降低，12个月时降低率分别为3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，之后迅速下降。表明质地不仅是评价干装苹果罐头品质的重要指标之一，也是影响其贮藏特性的重要因素。前人的研究表明，细胞壁的降解与果蔬的质地有密切关系，质地作为客观地反⒊果肉内部品质变化的指标，与果肉组织结构直接相关，其变化与细胞壁物质中果胶组分的稳定性有较大的关联[26]。因此，进一步研究干装苹果罐头贮藏期间细胞壁物质的变化，对明确其质地特性的变化机理意义重大。

2.2 干装苹果罐头贮藏过程中细胞壁组分的变化

在果蔬加工中，Ca2+浓度适宜的条件下，果胶甲酯酶从果胶分子的还原性末端或其临近的游离羧基去除甲氧基，形成二价阳离子的游离态半乳糖醛酸区Ⅱ，与Ca2+形成不溶性凝胶。通过对干装苹果罐头水溶性果胶（WSF）、螯合剂溶性果胶（CSF）、碳酸钠溶性果胶（NSF）以及半纤维素（HF）研究发现，（4±1）℃和常温贮藏的WSF含量在6个月内均呈现降低趋势，随后逐渐升高，分别在24个月和6～12个月后迅速升高，CSF和NSF含量在6个月内变化趋势均为先升高，随后逐渐降低，HF随着贮藏时间的延长逐渐降低，分别在24个月和6～12个月后迅速降低。这是因为经减压预抽协同碱性钙处理后，果肉组织中存在大量的Ca2+，贮藏前期干装苹果罐头中的WSF与固化护色剂中的Ca2+结合，形成稳定性更好、不易溶解的果胶组分，CSF和NSF含量增加，但随着贮藏时间的延长，由于果胶物质的溶解和非酶降解作用，CSF和NSF又降解为稳定性较差、黏合力较低的WSF，非酶降解是通过β-消除反应（热处理）和酸水解引起的，这应该是常温贮藏的干装苹果罐头果胶物质降解较早、较快的原因。半纤维素含量较低时，细胞结构松散，细胞壁发生降解导致质地下降，果肉组织软化，因此，随着贮藏时间的延长，细胞结构不断发生降解，干装苹果罐头HF含量逐渐降低。 与贮藏初期（0个月）相比，（4±1）℃贮藏的干装苹果罐头在24个月时WSF含量变化较小，变化率为5.45%，CSF和NSF含量分别升高8.88%和24.49%，HF含量降低14.15%，均保持在较高水平；常温贮藏12个月时WSF含量变化较小，变化率为7.27%，CSF和NSF含量分别升高0.58%和4.08%，HF降低14.41%，均保持在较高水平。

图2 干装苹果罐头贮藏过程中细胞壁组分的变化Fig.2 Cell wall components changes of canned apple solid pack during the storage

2.3 质地与细胞壁组分的相关性分析

本课题组研究表明，碱性钙在提高干装苹果罐头⒉度的同时增加了柔韧性，说明⒉度虽然是干装苹果罐头的重要品质指标之一，但其大小不能作为评判干装苹果罐头质地的唯一标准，回复性、咀嚼性、内聚性反应了干装苹果罐头的弹性质地的变化[27]，是干装苹果罐头质地参数的重要组成部分，细胞壁组分的变化是引起果蔬质地变化的原因之一。因此，研究分析⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性与细胞壁组分的相关性十分必要，质地与细胞壁组分的相关性分析见表1。

表1 质地与细胞壁组分的相关性分析Table 1 Correlations analysis of texture and cell wall components

由表1可知，⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性与WSF含量呈不显著负相关关系（R=-0.57～-0.65）（P＞0.05），与魏建梅等[28]的研究部分一致，WSF与果胶的降解和质地的下降密切相关，WSF含量增加，果胶质内部结合力降低，细胞壁降解加速，干装苹果罐头质地下降，品质降低，可能是受到固化护色剂中Ca2+的影响，与质地参数间的负相关性不显著（P＞0.05），有待于进一步研究；⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性与CSF、NSF、HF含量均呈极显著正相关关系（R=0.86～0.98）（P＜0.01），这是因为CSF和NSF的变化导致其细胞间粘合力和细胞中间层发生变化，CSF和NSF含量较多时，果胶的稳定性较好，细胞间的内聚力、粘合力较大，干装苹果罐头的质地较好，HF反⒊了细胞壁组分的溶解和转化，对质地的影响也起主要的作用。WSF与CSF呈显著负相关关系（R=-0.71）（P＜0.05），与NSF呈极显著负相关关系（R=-0.87）（P＜0.01），这是因为随着贮藏时间的延长，CSF与NSF逐渐分解为WSF，WSF含量增加，CSF与NSF含量减少，与HF的负相关关系不显著（R=-0.40）（P＞0.05）；CSF与NSF和HF均呈极显著正相关关系（R=0.93～0.95）（P＜0.01），NSF与HF呈显著正相关关系（R=0.78）（P＜0.05），随着贮藏时间的延长，CSF、NSF与HF含量下降。说明WSF含量与干装苹果罐头质地呈负相关关系，CSF、NSF及HF的含量对质地影响显著（P＜0.05）。

有研究发现，果蔬质地的变化与细胞中间层的结构有较大联系[29]，细胞中间层结构的变化导致细胞物质发生分解，细胞结构破损，引起果蔬质地变软，也有研究表明HF含量的变化对果蔬质地没有明显的影响[30]，因此，有关细胞中间层以及半纤维素对果蔬质地的影响有待于通过细胞微观结构的变化进一步研究。

3 结论

低温贮藏能延缓干装苹果罐头质地的降低细胞壁组分的变化，（4±1）℃贮藏的干装苹果罐头在24个月内保持了较好的质地品质和细胞结构，与贮藏初期（0个月）相比，24个月时，⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性等质地参数的变化率分别为0.74%、1.92%、0.25%、0，WSF变化率为5.45%、CSF和NSF分别升高8.88%和24.49%、HF降低14.15%；常温贮藏的干装苹果罐头在12个月内保持了较好的质地品质和细胞结构，与贮藏初期（0个月）相比，12个月时，⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性等质地参数的变化率分别为3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，WSF变化率为7.27%、CSF和NSF分别升高0.58%和4.08%、HF降低14.41%。TPA质构分析所得的⒉度、回复性、咀嚼性、内聚性等质地参数与细胞壁组分的变化具有密切关系，CSF、NSF和HF与质地之间的相关性高于WSF与质地之间的相关性，表明CSF、NSF和HF的变化对质地的变化起主要作用。

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Changes in texture and cell wall components of canned apples solid pack during the storage

ZHANG Haiyan,KANG Sanjiang*,ZHANG Fang,ZHANG Jihong,ZENG Chaozhen
（Agricultural Product Storage and Processing Research Institute,Gansu Academy of Agricultural Science,Lanzhou 730070,China）

Using canned apple solid pack as research object,the changes of texture and cell wall components of canned apples solid pack during the storage at（4±1）℃ and room temperature were analyzed by texture profile analysis and alcohol-insoluble residue method,and the correlation between texture and cell wall components was also investigated.The results showed that the changes of texture and cell wall components were delayed during the storage at（4±1）℃.After 24 months,the changing rates of hardness,resilience,chewiness,cohesiveness were 0.74%,1.92%,0.25%and 0,respectively;and the water soluble fraction （WSF）decreased 5.45%,chelator soluble fraction （CSF）and Na2CO3soluble fraction （NSF）increased 8.88%and 24.49%,respectively,andhemicellulose（HF）decreased14.15%.After12monthsstorage atroomtemperature,the changingratesofhardness,resilience,chewiness,cohesiveness were 3.93%,3.85%,11.36%and 3.45%,respectively,and WSF decreased 7.27%,CSF and NSF increased 0.58%and 4.08%,and HF decreased 14.41%.The texture parameters were negatively correlated with WSF,and significant positive correlation with CSF,NSF and HF.

canned apple solid pack;storage;texture;cell wall components

TS255

0254-5071（2017）12-0139-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.029

2017-07-31

现代农业产业技术体系建设专项（CARS-27）；甘肃省农业科学院中青年基金项目（2015GAAS22）

张海燕（1981-），女，助理研究员，硕士，主要从事果蔬精深加工研究工作。

*通讯作者：康三江（1977-），男，研究员，本科，主要从事果蔬精深加工研究工作。