基于质构品质变化的芒果果粒加工工艺优化

2018-01-22志春杰民刘国

食品工业科技 2018年1期

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(1.广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室培育基地,广西南宁 530007)

芒果(MangiferaindicaL.)属于漆树科(Anacardiaceae)芒果属(Meagifera),是热带和亚热带地区的重要经济作物,也是我国第四大热带水果[1-2]。芒果含有丰富的类胡萝卜素、维生素、氨基酸和丰富的微量元素,香味浓郁,素有热带水果之王的美称[3-7]。芒果是典型的跃变型水果,完熟后的果实迅速衰老,品质下降,逐渐失去商品价值,因此需要进行深加工提高附加值[8-9]。有关芒果系列食品加工工艺的报道主要集中在果汁、果酒、果醋、果脯等产品方面[10-12],对于芒果果粒加工的相关研究却鲜有报道。近年来,带果粒的产品[13-15]因其营养丰富,风味独特,咀嚼性好,果粒直观真实,从外形到口感都对消费者有巨大的诱惑力,具有极大的发展潜力。在果粒产品加工过程中,水果粒容易出现软化、硬度欠佳、容易破碎等问题,直接影响了产品质量,不易被消费者接受。因此,保持果粒良好的质感与硬度是提高产品品质的关键因素之一。张岩等[16]以台农芒果品种果粒为研究对象,分析了果胶甲酯酶、钙预处理结合超高压技术对芒果粒硬度品质的影响,实验结果表明芒果粒经过果胶甲酯酶和CaCl2·2H2O预处理,在0.09 MPa,15 min真空协助渗透下,果粒硬度比鲜果组提高18%;张伟丽和武波波[17]对芒果果粒谷物酸奶的产品配方及发酵条件进行研究,通过配料优化组合,得到了一种细腻、光滑、清新、风味独特的芒果果粒谷物酸奶;陈文硕等[18]以具有广西特色的芒果和水牛奶为原料,利用Box-Behnken中心组合设计,优化搅拌型芒果果粒水牛酸乳制作工艺,实验结果表明最优制作工艺条件是:砂糖质量分数为8%,果粒添加量10%,复配稳定剂添加量0.09%,得到了一种水牛酸乳与芒果的特殊风味和营养融为一体的新产品;但均未对芒果果粒的硬化工艺进行研究,芒果果粒加工工艺还有待进一步挖掘开发。本文以芒果为原料,通过研究不同工艺条件对芒果果粒质构品质指标的影响,探索芒果果粒加工的最优工艺参数,提高果粒的硬度,拓展其在果汁、乳制品、糕点、冰激凌等下游产品中的应用,以期为芒果产业的综合开发及加工增值提供参考。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

芒果品种为:台农、红贵妃、玉芒、金煌芒,2016年7～8月采自广西热作所种质苗圃,选取无病虫害、无腐烂损伤的果实;硬化剂:乳酸钙、氯化钙、海藻酸钠为食品级;水为去离子水。

PGL精密天平深圳市怡华新电子有限公司;CT3质构仪博勒飞中国阿美特克商贸(上海)有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 芒果果粒加工工艺流程新鲜芒果→清洗→去皮→切粒→硬化(室温25 ℃)→复水清洗→沥干→成品。

1.2.2 原料品种及成熟度的选择芒果原料品质在参照NY/T 3011《芒果等级规格》标准的基础上,以红贵妃、台农、玉芒、金煌芒为试制材料。因不同成熟度芒果的质构品质差异较大[19],故成熟度选择青熟、完熟、过熟3个成熟阶段[20]。以台农芒为原料,将芒果切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于乳酸钙浓度为0.03 g/mL的硬化剂中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.3 硬化剂的选择以乳酸钙、氯化钙、海藻酸钠为硬化剂,以完熟的台农芒为原料,将芒果切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.4 单因素实验

1.2.4.1 硬化剂浓度的选择以完熟的台农芒为原料,将1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度分别为0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL的浸泡液中硬化(3.0 h)后测定质构指标。

1.2.4.2 硬化时间的选择以完熟的台农芒为原料,将1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中分别浸泡0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h后测定质构指标。

1.2.4.3 果粒大小的选择以完熟的台农芒为原料,按芒果分别切成大小为0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm、0.5 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的果粒,置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.5 正交实验设计在单因素实验的基础上,以样品的硬度得分为指标,按L9(34)正交表做正交实验,因素水平设计见表1,最终确定芒果果粒最佳加工工艺。

表1 正交实验水平因素表Table 1 Factors and levels of orthogonal test design

1.2.6 质构特性测定 TPA测试参数:选用平底型探头P/100,夹具TA-RT-KI,预测试速度2 mm/s,测试速度0.5 mm/s,返回速度1.0 mm/s,触发点负载5 g,循环次数2次,压缩程度20%,数据频率50点/秒。由质地特征曲线得到芒果果粒质地参数:硬度、弹性、内聚性、咀嚼性。每个处理设6个重复,结果取平均值。

1.2.7 数据处理所有数据为3次以上重复实验的平均值±标准差;使用SPSS 19.0软件进行统计分析,利用邓肯多重比较法(Duncan)对数据间进行差异显著性分析,p<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1不同品种对果粒质构品质的影响

本实验对广西主栽的4个不同芒果品种的果粒进行TPA质构分析,结果如图1所示。

图1 不同芒果品种对果粒质构品质的影响Fig.1 Effects of different mango varieties on the textural quality of mango granules注:同组间不同字母表示差异显著性(p<0.05),图2～图6同。

芒果品种繁多,其加工性能也相差较大,对加工后的产品品质有着直接影响,因此筛选出适合芒果果粒加工用的品种尤为重要。硬度为第一次压缩时的最大峰值,反映的是芒果果粒在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小[21];由图1A可见,4个不同芒果品种的果粒间硬度指标有所差异,台农芒显著高于贵妃芒、玉芒(p<0.05),与金煌芒无显著性差异(p>0.05);金煌芒与贵妃芒、玉芒无显著性差异(p>0.05)。弹性表示果实经第1次压缩后能恢复的程度,弹性越大表明果实质地越致密[22];由图1A可知,台农芒的弹性显著高于贵妃芒、玉芒、金煌芒(p<0.05);贵妃芒与金煌芒之间无显著性差异(p>0.05),但均显著高于玉芒(p<0.05);说明硬化后台农芒的果实质地最致密。内聚性反映了咀嚼果粒时,果粒抵抗受损并紧密连接,使果实保持完整性质的程度,它反映了细胞间结合力的大小,果肉内聚性越好,其质地越好[22];由图1B可知,4个不同品种的芒果果粒间内聚性无显著性差异(p>0.05)。果实咀嚼性综合反映果实对咀嚼持续抵抗性[22];从图1B可知,台农芒、金煌芒显著高于贵妃芒、玉芒(p<0.05),台农芒与金煌芒无显著性差异(p>0.05),贵妃芒与玉芒无显著性差异(p>0.05)。因此,综合考虑各质构指标,台农芒为最适合果粒加工的品种。

2.2不同成熟度对果粒质构品质的影响

本实验对不同成熟度的芒果果粒进行TPA质构分析,结果如图2所示。

图2 不同成熟度对果粒质构品质的影响Fig.2 Effects of different maturities on the textural quality of mango granules

果品成熟度是表示原料品质与加工适应性的标准之一,不同工艺的加工制品,其原料的成熟度要求不同。成熟度对芒果果粒的品质有着较大的影响,成熟度高,果粒的颜色美观,风味佳美,但硬度低,品质软烂;成熟度低,则果粒硬度高、塑形好,但风味不足。由图2A可见,不同成熟度的芒果果粒存在显著性差异,青熟、完熟的果粒硬度显著高于过熟的果粒(p<0.05),青熟与完熟果粒之间无显著性差异(p>0.05);青熟的果粒弹性与完熟的果粒无显著性差异(p>0.05),但显著高于过熟的果粒(p<0.05)。由图2B可见,青熟、完熟、过熟的果粒三者间的内聚性无显著性差异(p>0.05);青熟、完熟的果粒咀嚼性无显著性差异(p>0.05),均显著高于过熟的果粒(p<0.05)。因此,分析各质构指标,青熟、完熟芒果均最适合果粒加工,这与刘功德[23]在菠萝果粒加工时的成熟度的选择结果一致。但综合考虑色泽、风味等因素,本实验选择完熟的芒果作为果粒加工的原料。

2.3不同硬化剂对果粒质构品质的影响

不同硬化剂处理的芒果果粒TPA质构指标测定结果如图3所示。

图3 不同硬化剂对果粒质构品质的影响Fig.3 Effects of different curing agents on the textural quality of mango granules

水果果粒在加工过程中会软化,所以一般会对果实进行硬化处理提高咀嚼度,最大限度地改善并保持果粒的质地,增强果粒的口感。传统上习惯用海藻酸钠及含钙离子等金属离子的物质作为硬化剂[24]。本实验用氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种硬化剂分别对芒果果粒进行硬化处理。由图3A可见,不同硬化剂处理的芒果果粒存在显著性差异,乳酸钙处理组的硬度显著高于氯化钙、海藻酸钠处理组(p<0.05),氯化钙处理组的硬度显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05)。氯化钙处理组的弹性显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05),但与乳酸钙处理组无显著性差异(p>0.05)。由图3B可知,氯化钙、乳酸钙处理组的内聚性显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05),但氯化钙与乳酸钙处理组间无显著性差异(p>0.05)。氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种不同硬化剂的咀嚼性之间无显著性差异(p>0.05)。因此,综合考虑各质构指标,选择乳酸钙为硬化剂。

2.4单因素实验

2.4.1 不同硬化剂浓度对果粒质构品质的影响不同乳酸钙硬化剂浓度对果粒质构品质的影响如图4所示。

图4 不同硬化剂浓度对果粒质构品质的影响Fig.4 Effects of different curing agent concentrations on the textural quality of mango granules

由图4A可知,随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的硬度总体呈上升趋势,0.02～0.05 g/mL处理组显著高于0～0.01 g/mL处理组(p<0.05)。芒果果粒硬度经0～0.02 g/mL乳酸钙质量浓度处理变化明显,硬度由260.5 g上升为416.8 g,上升幅度为60.00%;当乳酸钙质量浓度上升到0.02 g/mL后,硬度上升速率平缓,表明乳酸钙在一定浓度范围内可以提高芒果果粒的硬度。这与李萌萌[25]用质构仪测定的硬化剂处理后蓝莓果粒硬度指标变化一致,这是由于金属离子能与水果中的果胶物质反应生成果胶酸钙凝胶,果胶酸钙凝胶不会再像果胶一样会被分解成果胶酸,这样组织结构就会变得紧密不松软[24]。随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的弹性呈先缓慢下降后上升趋势,0.04 g/mL处理组显著高于0.01 g/mL处理组(p<0.05),0～0.03、0.05 g/mL处理组之间无显著性差异(p>0.05),0～0.005 g/mL、0.02～0.05 g/mL处理组之间也无显著性差异(p>0.05)。由图4B可知,随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的内聚性变化平缓,0～0.05 g/mL处理组间无显著性差异(p>0.05)。芒果果粒的咀嚼性总体呈上升趋势,0.02～0.05 g/mL处理组显著高于0～0.01 g/mL处理组(p<0.05)。芒果果粒咀嚼性经0～0.02 g/mL乳酸钙质量浓度处理变化明显,咀嚼性由0.58 mj上升为1.0 mj,上升幅度为72.41%;当乳酸钙质量浓度上升到0.02 g/mL后,咀嚼性上升速率平缓,这表明在一定浓度范围内,乳酸钙能有效提高芒果果粒的咀嚼性。综合考虑,乳酸钙的浓度应在0.02～0.04 g/mL之间。

2.4.2 不同硬化时间对果粒质构品质的影响不同硬化时间对果粒质构品质的影响如图5所示。

图5 不同硬化时间对果粒质构品质的影响Fig.5 Effects of different curing time on the textural quality of mango granules

由图5可知,随着硬化时间增加,芒果果粒的硬度总体呈上升趋势,2 h处理组显著高于0～1.5 h处理组(p<0.05),与2.5、3.0 h处理组无显著性差异(p>0.05)。在0～2.0 h,芒果果粒硬度由323.0 g上升为458.6 g,上升幅度为41.98%,在2.0～3.0 h硬度无显著性差异(p>0.05),表明乳酸钙在一定时间范围内可以提高芒果果粒的硬度。随硬化时间增加,芒果果粒的弹性、内聚性变化平缓,0～3.0 h处理组间均无显著性差异(p>0.05),弹性保持在0.88～1.03 mm之间,内聚性保持在0.19～0.24 mm之间。随着硬化时间增加,芒果果粒的咀嚼性总体呈上升趋势,2.5、3.0 h处理组显著高于0～2.0 h处理组(p<0.05),最高值为2.5 h处理组(1.51 mj)。因此,综合分析硬化时间应在2.0～3.0 h之间。

2.4.3 果粒大小对果粒质构品质的影响果粒大小对果粒质构品质的影响如图6所示。

表3 正交实验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal test

表4 验证性实验结果Table 4 The result of verification experiment

图6 果粒大小对果粒质构品质的影响Fig.6 Effects of different granule sizes on the textural quality of mango granules

果粒形状大小是影响消费者感官评价的重要指标,不同形状、不同大小的果粒,比表面积不同,对果肉质地的影响也不同[26]。由图6可知,随着果粒体积的增大,芒果果粒的硬度、弹性呈迅速上升趋势,各处理组间差异著性(p<0.05),这说明芒果果粒大小对硬度、弹性的影响较大。芒果果粒的内聚性0.5 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm处理组四者之间无显著性差异(p>0.05),但均显著高于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm处理组(p<0.05)。芒果果粒的咀嚼性随着果粒的增大,呈迅速上升趋势,1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm处理组显著高于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm～1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm处理组(p<0.05)。因此,综合分析果粒大小选择在1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm～1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm之间。

2.5正交实验

果粒硬化的主要目的是使果粒细胞间的粘合加强,从而提高果粒的硬度及坚固性,赋予果粒更好的口感。因此,根据单因素实验结果,以硬度为指标,选取果粒大小、硬化剂浓度、硬化时间进行L9(34)正交实验,实验结果和极差分析结果如表2、表3所示。由表2极差分析结果可知,各因素对果粒硬度影响顺序为:A>B>C,即果粒大小>硬化剂浓度>硬化时间。而表3方差分析结果表明,因素A、B即果粒大小、浓度对硬度的影响差异显著(p<0.05),而因素C即硬化时间对硬度的影响无显著性差异(p>0.05)。因此,为了提高果粒硬度,较适宜的组合条件为A3B3C1。按A3B3C1进行6次平行实验,结果见表4。从表4可知,A3B3C1条件下芒果果粒硬度高于表2中的实验结果,故A3B3C1为最优化实验条件,且平行实验的结果具有较好的重现性和稳定性。

表2 芒果果粒正交实验结果Table 2 Orthogonal test results for mango granules

3 结论

研究结果表明,台农、红贵妃、玉芒、金煌芒4个不同品种芒果果粒的质构指标有所差别,台农芒在硬度、咀嚼性、弹性表现最佳,为最适芒果果粒加工品种。不同成熟度的芒果果粒存在显著性差异,青熟、完熟芒果果粒的硬度、弹性、咀嚼性表现较佳。氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种不同硬化剂处理的芒果果粒存在显著性差异,乳酸钙处理组的硬度、弹性、内聚性表现较佳,为最适硬化剂。在单因素实验中,随着硬化剂质量浓度的升高,硬度、弹性、咀嚼性总体呈上升趋势,而内聚性变化平缓;随着硬化时间的增加,芒果果粒的硬度、咀嚼性总体呈上升趋势,弹性、内聚性变化平缓;随着果粒大小的增大,芒果果粒的硬度、弹性、咀嚼性呈迅速上升趋势。在正交实验中,由极差分析结果可知,各因素对果粒硬度影响顺序为果粒大小>硬化剂浓度>硬化时间,适宜芒果果粒加工的优化工艺为:果粒大小为1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm,硬化剂浓度为0.04 g/mL,硬化时间为2 h,芒果果粒的硬度为525.17 g。

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