蒸烫处理对宽皮柑橘去皮的影响及作用机制

陈 红，万 琛，潘海兵，田皓予，李善军,4,5

蒸烫处理对宽皮柑橘去皮的影响及作用机制

陈 红1,2,3，万 琛1,2,3，潘海兵1,2,3，田皓予1,2,3，李善军1,2,3,4,5

（1. 华中农业大学工学院，武汉 430070；2. 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，武汉 430070；3. 国家柑橘保鲜技术研发专业中心，武汉 430070；4. 国家现代农业（柑橘）产业技术体系，武汉 430070；5. 农业农村部柑橘全程机械化科研基地，武汉 430070）

宽皮柑橘去皮前常采用蒸烫处理以降低去皮难度，在实际加工中由于缺少相关理论支撑，关于柑橘蒸烫去皮的作用机制尚不明了，常存在因蒸烫不当而导致去皮效果差的问题。为了探究蒸烫处理对宽皮柑橘果皮力学特性、组织结构、去皮性能的影响从而明确有效的蒸烫去皮工艺，该研究利用柑橘果皮分离性能测试平台研究了不同蒸烫时间下柑橘的去皮性能，利用果皮拉伸力学特性测试平台分析了蒸烫柑橘果皮的力学特性，基于Ray-CT断层扫描技术研究了蒸烫处理对柑橘外果皮、白皮层、果肉结构尺寸的影响规律，利用超景深显微镜和电子显微镜观察了果皮显微结构的变化。在此基础上，探讨了蒸烫处理对柑橘去皮性能的影响机理。结果表明：蒸烫时间对柑橘果皮分离时的最大拉力、分离位移、果皮的断裂强度、果皮与果肉间孔隙率影响极显著（<0.01），分离位移和断裂强度呈正相关，最大拉力和果皮与果肉间孔隙率呈负相关。随着蒸烫时间增加，果皮表面会起皱粗糙，果皮截面果胶化合物发生溶解，薄壁组织细胞和维管束组织坍塌消失，进而果皮与果肉间孔隙率逐渐增大、果皮断裂强度先增大后减小，导致去皮过程中最小拉力减小，分离位移先增大后减小。在蒸烫时间3 min时，最大拉力达到较小值1.59 N，相对于对照组减少了42.8%，果皮不易被拉断，分离位移达到最大值41.81 mm，相对于对照组增加了19.6%，整体去皮效果最好；蒸烫时间超过3 min后，果皮变得绵软易拉断，不利于果皮剥离。该研究为改善宽皮柑橘去皮困难和丰富蒸烫去皮机理提供了理论参考。

力学特性；试验；宽皮柑橘；蒸烫处理；组织结构；去皮性能

0 引 言

宽皮柑橘的果皮和瓤肉之间结合较紧密[1]，加之果皮脆性大、易断裂，难以成片剥离，这些都增大了去皮的难度[2]。因此，在橘瓣罐头、柑橘果醋等宽皮柑橘深加工产品的生产中，常在手工或机械去皮前进行热烫处理，以减小果皮脆性，降低去皮难度，便于皮、瓤分离[3-5]。

热烫是果蔬去皮或剥皮加工中常用的一种方法[6]。热烫处理后，果蔬细胞壁中高分子量果胶聚糖逐渐溶解、流失，引起细胞部分分离，表皮与内组织细胞粘着性减弱[7-8]；同时，细胞膨压丧失，细胞壁收缩，细胞膜破裂[9-11]，“纤维素微纤丝-半纤维素-果胶质”的经纬结构被破坏，细胞间结合力减小，果蔬质地软化，这些变化降低了直接去皮的难度[12-13]。

关于果蔬剥皮特性的研究主要集中在猕猴桃与番茄方面。Harker等[14]研究了猕猴桃果皮分离机理，从生物结构和力学性能等方面研究果皮与果肉附着力以及果皮撕裂性能。Wang等[15]研究经过处理后的番茄表皮细胞形态的变化与果皮瞬时的压力和温度升高之间的相关性，利用弹性薄壳理论阐述果皮开裂的原因。

在柑橘热烫去皮研究方面，王丽娟[16]研究了热水煮烫对宽皮橘橘皮微观结构、力学性质、理化性质的影响，评价了热水煮烫橘肉的感官风味，确定柑橘经85 ℃热水漂烫70 s后，橘皮抗拉强度增加，韧性提高，容易去皮。前期研究发现，无论是热水煮烫还是热蒸气蒸烫，随时间延长，果实脆性逐渐降低，果皮的去净率显著提高；同时，热烫对果实口感风味影响显著[17-18]，相同处理时间下，热水煮烫处理对果实脆性、弹性、口感的影响比热蒸汽处理大，当热水煮烫超过3 min时，果实风味急剧变酸，有较强的煮熟味[19]；蒸烫时间在5 min内对柑橘剥皮特性有显著影响，超过2 min后，柑橘果皮微观结构变化明显[20]。

综上所述，有关柑橘热烫去皮技术的研究主要集中在热烫工艺对柑橘去皮性能、风味品质影响等方面，关于热烫如何影响柑橘宏微观结构，进而影响去皮性能等方面的研究鲜有报道。柑橘的组织结构、表皮和瓤肉之间的结合方式与番茄等外表皮角质化类果蔬差异较大，不同产地、品种柑橘的去皮难度也不同。因此，本文在前期研究的基础上，开展蒸烫处理对宽皮柑橘果皮力学特性、果皮与果肉组织结构以及去皮性能的研究，旨在探讨柑橘蒸烫去皮机理，为优化蒸烫处理工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验研究对象为2020年10—11月采自武汉市江夏区的中熟温州蜜橘。果实均已完全成熟，试验前果实表面洁净，完整无破损，质量（110±5）g，高（55±3）mm，果径（65±2.5）mm，皮厚（2.5±0.2）mm。

1.2 仪器与设备

恒温蒸汽锅；显微CT nano Voxel-2000CT机，电子计算机X射线断层扫描（computed tomography,CT）参数为像素矩阵为1 920×1 536，平板探测器像素尺寸为0.1m（三英精密仪器公司）；TMS-PRO质构仪，力精度为0.01 N，位移精度为0.01 mm（美国FTC公司）；VHX-6000超景深三维显微镜（基恩士公司）；JSM-6390/LV扫描电子显微镜。

1.3 试验方法

在前期研究的基础上，选择蒸烫时间作为试验因素，水平定为0 （对照）、1 、2、3、4 min。柑橘在蒸烫（水蒸气99.8 ℃）后，分别开展果皮去皮试验、果皮拉伸试验和CT扫描试验，其中果皮拉伸试验和去皮试验采用同一个柑橘，每组单因素试验20次，取平均值。柑橘在蒸烫后开展果皮显微观察试验和扫描电镜试验，每组试验重复3次，选择微观结构清晰的图像。

1.3.1 宽皮柑橘蒸烫去皮性能试验

利用如图1所示果皮分离性能测试平台开展蒸烫柑橘去皮性能试验[21]，主要包括TMS-PRO质构仪、固定架、旋转夹持机构、果皮夹和驱动绳索。在柑橘赤道附近位置取宽度为25 mm的果皮，将果皮向外翻出15 mm。将柑橘放在旋转夹持机构中间，果皮夹夹住果皮外翻部分，质构仪驱动探头匀速上升，直至果皮被拉断，试验结束。获得载荷-位移曲线关系图，载荷代表果、皮分离过程中所需拉力大小，位移代表果、皮分离过程中果皮从整果上分离的长度；选择最大拉力和分离位移作为试验指标衡量柑橘的去皮性能：分离位移衡量果、皮分离时去皮的长度大小与效果，分离位移越大，去皮效果越好；最大拉力衡量果皮与果肉间的结合力，最大拉力越小，去皮越容易。

1.3.2 宽皮柑橘果皮蒸烫拉伸试验

通过果皮拉伸试验研究蒸烫处理对柑橘果皮力学特性的作用规律。果皮样本从柑橘最大果径处切取，形状为多圆弧类工字型，长度40 mm，宽度30 mm，中间的宽度为20 mm[22]。试验装置如图1。将柑橘果皮放在果皮夹具中间，质构仪驱动探头匀速上升，直至果皮被拉断。果皮的断裂强度代表了果皮发生形变的难易程度，断裂强度越大，说明果皮韧性越强，脆性越小，果皮越不容易被拉断。因此选用断裂强度作为试验指标衡量果皮的力学特性。通过果皮拉伸所获得的最大拉力可以计算出柑橘果皮的断裂强度，计算公式如下：

式中为断裂强度，MPa；为断裂力，N；为果皮断裂处横截面积，mm2；为果皮断裂面宽度，mm；为果皮断裂面厚度，mm。

1.TMS-PRO质构仪 2.驱动探头 3.驱动绳索 4.果皮夹 5.柑橘样品 6. 旋转夹持机构 7.固定架

1.TMS-PRO texture analyzer 2.Drive probe 3.Drive rope 4.Peel clip 5.sample 6.Rotary clamping mechanism 7.Fixed frame

图1 基于TMS-PRO质构仪的柑橘果皮分离性能测试平台

Fig.1 Test platform ofpeel separation based on TMS-PRO texture analyzer

1.3.3 宽皮柑橘蒸烫CT扫描试验

通过Ray-CT断层扫描试验研究柑橘在蒸烫处理下果皮与果肉间孔隙的变化。将宽皮柑橘放在完成预热的CT扫描仪样品台上，进行360°旋转扫描，每次扫描得到1 080张32位tiff格式图像。扫描时电压设定为150 kV，电流为100 mA，曝光时间0.5 s，分辨率50m。利用Voxel Studio软件对CT扫描得到的原始文件进行处理：1）预重建：将1 080张tiff格式图像进行初步重建，得到柑橘的三维体；2）调整重建参数：调节Hu值和Beta值提高柑橘图像的清晰度，对柑橘三维体进行硬化矫正。

利用Dragonfly软件对重建得到的柑橘三维体图像进行处理：1）图像预处理：对采集的数据进行合并以加快处理速度，对样品进行校正，增加图像亮度和对比度，并对图像进行降噪和平滑处理；2）确定研究区域：利用球形工具选取柑橘整果区域进行分割处理，并清除柑橘外围无关的数据信息；3）阈值分割：通过调整阈值区间，观察到柑橘内部所有孔隙部分在一个阈值区间内，外果皮和果肉部分在一个阈值区间内，白皮层部分在一个阈值区间内，利用目视法确定图像的最优分割阈值，对图像进行二值化处理，提取柑橘内部所有孔隙部分和外果皮果肉部分；4）膨胀腐蚀和数学逻辑算法：对柑橘整果进行腐蚀操作至外果皮部分全部被去掉，与外果皮和果肉部分进行相交运算，得到果肉部分，再利用相减运算得到外果皮部分。利用矩形工具选取包含果肉与果肉间孔隙的内果肉部分，与孔隙部分进行相交运算得到果肉与果肉间孔隙部分，再利用相减运算得到果皮与果肉间孔隙部分，最后用柑橘整体与上述4部分相减得到白皮层部分；5）图像分析与可视化：计算各部分的体积，对不同的内部结构渲染成不同的颜色进行可视化。

以柑橘各部分体积占总体积比例为分析指标，用柑橘果皮与果肉间孔隙率、柑橘果肉与果肉间孔隙率、柑橘果肉体积占比、柑橘果皮体积占比和柑橘白皮层体积占比衡量蒸烫处理对柑橘内部结构的变化。相关计算公式如下：

式中ρ为柑橘各部分体积占比，%；V为柑橘各部分体积，mm3；为柑橘总体积，mm3；=1，2，3，4，5分别代表柑橘果皮与果肉间孔隙、果肉、外果皮、白皮层和果肉与果肉间孔隙。

1.3.4 宽皮柑橘蒸烫果皮显微观察试验

利用超景深三维显微镜观察宽皮柑橘果皮的显微结构。将柑橘放置于移动平台上的底座内固定，调整镜头高度和柑橘的位置，确定最佳观察区域，锁定并自动对焦，对柑橘赤道附近位置的果皮进行观察和拍摄。光电三维彩色显微镜可以对拍摄的图像进行校准，自动消除人为误差，拍摄时采用VH-Z20R/Z20T超微型高性能变焦镜头，光源稳定，观测距离为25.5 mm。

1.3.5 宽皮柑橘果皮蒸烫扫描电镜试验

试验均取3 mm的方形柑橘果皮，采用镀膜法制样。将处理后的柑橘果皮样品直接放置在戊二醛固定液中，样品与固定液放置于微真空环境下5 min以改善固定液的渗透性，再在4 ℃冷藏柜中冷藏，观察前采用梯度酒精脱水法脱水，操作K850临界点干燥仪对所得的样品进行干燥，干燥后置于铝样柱上镀膜。采用NTC[JSM-6390LV]扫描电镜观察柑橘果皮微观结构，每组试验重复3次，拍摄具有代表性的图像。

1.4 数据处理

运用Excel软件记录数据和进行方差分析，运用SPSS 26.0软件进行LSD多重比较等统计分析，运用OriginPro 2019b软件进行回归分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 蒸烫对宽皮柑橘去皮性能的影响

蒸烫时间对柑橘去皮性能试验影响结果如图2所示，蒸烫时间对柑橘果皮分离时最大拉力和分离位移的影响极显著（<0.01）。随着蒸烫时间的增加，最大拉力逐渐减小，分离位移先逐渐增加后减小。蒸烫时间在4 min时，最大拉力达到最小值1.51 N，相对于对照组（0 min）减少了45.7%；蒸烫时间在3 min时，分离位移达到最大值41.81 mm，相对于对照组（0 min）增加了19.6%。通过LSD多重比较可知，与对照组（0 min）比较，蒸烫处理显著降低了柑橘果皮分离时的最大拉力（<0.05），使果皮更容易剥离，但蒸烫3和4 min的最大拉力差异不显著，在蒸烫时间3 min时，最大拉力达到较小值1.59 N，相对于对照组减少了42.8%；蒸烫显著增加了果皮分离位移（<0.05），使柑橘去皮效果更好，但是蒸烫时间超过3 min，分离位移减小，果皮易拉断，不利于果皮剥离。结果表明，蒸烫时间在3 min时，柑橘去皮容易且去皮效果最好，去皮性能表现最好。

图2 蒸烫处理对柑橘去皮性能的影响

2.2 蒸烫对宽皮柑橘果皮力学特性的影响

蒸烫处理对宽皮柑橘果皮断裂强度的影响如表1所示，蒸烫时间对柑橘果皮的断裂强度影响极显著（<0.01），随着蒸烫时间延长，果皮的断裂强度增大，表明果皮的韧性增强，在蒸烫时间3 min时，果皮断裂强度达到最大；当蒸烫时间超过3 min后，果皮断裂强度减小，表明果皮的韧性降低。断裂强度最大时相对于对照组（0 min）增大了28.2%，通过LSD多重比较可知，与对照组（0 min）相比，蒸烫处理显著增大了柑橘果皮的断裂强度（<0.05），表明蒸烫处理可以有效改善柑橘果皮的力学特性，使得脆性减小，果皮不容易被拉断。

表1 蒸烫处理对柑橘果皮断裂强度的影响

2.3 蒸烫对宽皮柑橘内部结构的影响

从图3的对照和蒸烫3 min的柑橘CT图像（果径处切面）可以看出，蒸烫处理后红色部分所代表的果皮与果肉间孔隙增大，蒸烫处理后，果肉受热膨胀体积增大，果肉向内收缩，果肉与果肉间孔隙减少。不同蒸烫时间下宽皮柑橘各组分体积占比如表2所示。结果表明，蒸烫时间对果皮与果肉间孔隙率、果肉与果肉间孔隙率、外果皮和白皮层的体积占比影响极显著（<0.01），对果肉影响显著（<0.05）。随蒸烫时间增加，果皮与果肉间孔隙率呈增大趋势，说明果皮与果肉之间的空隙增大，有利于果皮与果肉分离，在蒸烫时间4 min时，果皮与果肉间孔隙率最大，相比于对照组（0 min）增大了35.8%；白皮层体积占比逐渐减小，外果皮体积占比增大，说明白皮层与外果皮粘合在一起，果肉上白皮层覆盖率降低，有利于提高去皮效果。

注：黄色部分代表柑橘果肉，橙色部分代表柑橘外果皮，蓝色部分代表柑橘白皮层，红色部分代表柑橘果皮与果肉间的孔隙，绿色部分代表柑橘果肉与果肉间的孔隙。

2.4 蒸烫对宽皮柑橘果皮显微结构的影响

图4为不同蒸烫时间下宽皮柑橘果皮表面的显微结构，柑橘果皮覆盖着一层植物角质层，散布着大量油胞[23]。蒸烫前橘皮蜡质层平整，果皮内油胞大而饱满，油胞之间间隙大，橘皮细胞完整，如图4a所示；随着蒸烫时间增加，油胞外薄壁组织破碎，精油流失，油胞坍塌、小而萎缩，外果皮结构被破坏，橘皮蜡质层呈块状，油胞组织之间间隙变小，如图4b～4d所示；在长时间蒸烫处理下（大于3 min时），柑橘果皮表面的角质层结构开始出现裂缝，变得粗糙，起皱明显，油胞形态完全被破坏，如图4e所示。

2.5 蒸烫对宽皮柑橘果皮微观结构的影响

图5展示了不同蒸烫时间下宽皮柑橘的果皮微观结构，分别有果皮表面、气孔和果皮截面的图像。柑橘果皮表面主要由被角质层覆盖的外表皮层、包含油腺和晶体的薄壁组织细胞组成，上面分布着气孔[24-25]；果皮截面清晰可见薄壁细胞组织和由果胶、纤维素等组成的网状维管束组织，以及部分连接松散的白皮层[16,25]。

表2 蒸烫时间对柑橘各组分体积占比的影响

注：同一因素（行）肩标小写字母不同表示差异显著（<0.05），*表示显著（<0.05），**表示极显著（<0.01）。1、2、3、4、5分别为果皮与果肉间孔隙率、果肉体积占比、外果皮体积占比、白皮层体积占比、果肉与果肉间孔隙率。

Note: for the same factor (row), different lowercase letters of shoulder mark indicated significant differences （<0.05）, * indicated significant differences （<0.05）, ** indicated extremely significant differences （<0.01）.1,2,3,4,5are porosity between peel and pulp, percentage of pulp volume, volume percentage of exocarp, volume proportion of white skin, porosity between pulp and pulp.

图4 不同蒸烫时间的柑橘果皮显微结构图像

图5 不同蒸烫时间的柑橘果皮微观结构

如图5a所示，蒸烫处理前的果皮表面相对平整饱和，组织之间空隙大，气孔轮廓清晰可见。随着蒸烫时间增加，表面的细胞组织开始收缩，逐渐起皱，表面起伏出现变化，变得粗糙凹凸不平，出现沟壑，蜡质层呈现块状形态，在蒸烫3 min内能捕捉到的气孔数目更多。在蒸烫时间4 min时，果皮的起皱现象更加明显，表皮细胞组织被破坏，气孔几乎消失，出现颗粒状的白斑，有破裂脱离的迹象。这是因为蜡质在热环境下形成“熔融状态”，冷却后重新定型，呈现不规则的形态。

如图5b所示，蒸烫处理前的气孔结构完整，凸出表面呈闭合状。随着持续的蒸烫处理后，气孔由凸变凹，开孔面积增大，气孔变得更开放，在蒸烫4 min蒸烫时，可以明显看到气孔的保卫细胞遭受损伤，角质层受到破坏开始脱落，但在蒸烫时间3 min以内，这一现象并不明显。

图5c所示为不同蒸烫时间下果皮截面的微观结构变化，蒸烫处理前可以清晰地观察到薄壁组织细胞之间的间隙。随着蒸烫时间增加，果皮中果胶化合物开始溶解，截面网状结构开始消失，薄壁组织细胞和松散的维管束组织坍缩剧烈，超过3 min蒸烫后，图像中的细胞结构几乎全被破坏，白皮层的薄壁组织完全坍塌，细胞壁呈片状脱落。韩涛等[26]的研究表明，果蔬在受到热烫处理后，组织细胞各结构会发生不同程度的收缩和破裂，造成果蔬细胞中的果胶大量流失，因此白皮层结构被破坏可能与之有关。

3 讨 论

3.1 蒸烫果皮力学特性、果皮与果肉间孔隙率与去皮性能之间的关系

比较表1和图6，随着蒸烫时间增加，果皮断裂强度的变化趋势和柑橘去皮过程中分离位移的变化趋势相似，由于去皮试验和果皮拉伸试验采用的是同一个柑橘，因此将柑橘果皮的断裂强度与对应的分离位移进行相关性分析。相关性如图6所示，决定系数2为0.930 58，分离位移和断裂强度呈显著正相关关系（<0.05），表明断裂强度越大，果皮的韧性越大，果皮越不容易拉断，柑橘去皮过程中的分离位移越大，去皮效果越好。

表2所示果皮与果肉间孔隙率变化趋势与图7所示最大拉力变化趋势相反，因此，采用同一蒸烫时间下果皮与果肉间孔隙率的平均值与最大拉力的平均值进行决定分析，建立描述这两个参数之间的内在关系模型。相关性如图7所示，决定系数2为0.991 74，可以得到最大拉力与果皮与果肉间孔隙率之间呈显著负相关（<0.05），表明果皮与果肉间孔隙率越大，果皮与果肉之间的空隙就越大，果皮与果肉越容易分离，去皮过程中的最大拉力越小，去皮越容易。

3.2 蒸烫处理对宽皮柑橘去皮性能影响的作用机制分析

柑橘的宏观结构和果皮的力学特性与其微观结构密切相关，从微观结构的角度出发，可以对其宏观结构和力学特性的变化进行解释，而宏观结构和力学特性又和柑橘的去皮性能有关，从而分析柑橘蒸烫去皮性能变化的机理性原因。

图6 分离位移和果皮断裂强度的线性拟合

图7 最大拉力和孔隙率的线性拟合

将上述研究内容进行整理总结可知，蒸烫处理会引起柑橘组织细胞结构发生变化，主要体现在果皮表面和果皮截面上。蒸烫前果皮表面结构比较平坦完整，组织之间间隙大，拉伸去皮时断裂口易沿着间隙延展，导致果皮脆性大，断裂强度小，果皮容易被拉断，造成柑橘去皮时分离位移过小，去皮效果差。蒸烫处理后果皮表面结构被破坏，表面变得粗糙，油胞组织之间间隙变小，果皮断裂强度增大，韧性增强，脆性减小，不容易被拉断，柑橘去皮时分离位移增大，利于果皮连续剥离。长时间蒸烫处理下（大于3 min时），果皮表面组织细胞完全被破坏，果皮变得松弛，出现裂缝容易破裂，导致果皮断裂强度减小，果皮绵软易被拉断，果皮剥离时分离位移变小，去皮效果变差。

蒸烫处理后果皮截面果胶转化为水溶性果胶，白皮层结构被破坏，受到水蒸气影响会粘附在外果皮上，外果皮截面的细胞组织坍缩剧烈，在高温下不能保持原有的形状而塌陷，与白皮层橘络部分粘结在一起，造成白皮层体积占比减小而外果皮体积占比增大；白皮层的橘络部分减少，且维管束组织坍缩，导致果皮与果肉间孔隙率增大，果皮与果肉间粘结力变小。表现为柑橘去皮性能的变化：去皮过程中最大拉力减少，并且去皮后果肉上黏连的白皮层减少，去皮效果更好。

结合蒸烫处理对柑橘组织细胞结构的变化、宏观结构的变化、果皮力学特性的变化，得出蒸烫处理对柑橘去皮性能的影响机制。如图8所示，经过蒸烫处理的柑橘各层组织细胞结构发生改变，引起果皮断裂强度和果皮与果肉间孔隙率的变化，进而影响柑橘去皮性能。通过改变蒸烫去皮技术的工艺，引起柑橘组织细胞的变化，设法增加柑橘果皮与果肉间孔隙率、提高果皮的断裂强度是获得良好去皮效果的关键。

图8 蒸烫处理对柑橘去皮性能影响机理的流程图

4 结 论

本文通过宽皮柑橘蒸烫去皮试验，研究了不同蒸烫时间对柑橘去皮性能的影响，结合宽皮柑橘果皮蒸烫拉伸试验、CT扫描试验和果皮显微观察和电镜扫描试验，分析了不同蒸烫时间下柑橘果皮与果肉间孔隙率和果皮断裂强度的变化，探讨了柑橘蒸烫去皮的机理，得出的主要结论有：

1）蒸烫时间对柑橘去皮性能影响显著，新鲜柑橘果皮和果肉之间的结合力大，难以去皮，蒸烫后结合力变小。蒸烫3 min时，分离位移达到最大值41.81 mm，相对于对照组增加了19.6%，使果皮更容易地呈片剥离，去皮效果最好；同时最大拉力值较小，为1.59 N，相对于对照组减少了42.8%，表明容易去皮，效率高。

2）基于Ray-CT断层扫描技术，将柑橘分为果皮、果肉、白皮层、果皮与果肉间孔隙率和果肉与果肉间孔隙率。蒸烫时间对上述各部分体积占比均有显著影响。随着蒸烫时间增加，果皮与果肉间孔隙率增大，造成果皮与果肉间黏结力降低，最大拉力减少，白皮层覆盖率减小，去皮效果好。

3）随着蒸烫时间的增加，柑橘果皮的断裂强度不断增大，果皮脆性降低，韧性增强；但蒸烫时间超过3 min后，果皮断裂强度减小，果皮绵软易被拉断，韧性降低，造成去皮过程中的分离位移先增大后减少。

4）蒸烫处理会引起果皮表面和果皮截面组织细胞结构的变化，随着蒸烫时间的增加，果皮表面会变得起皱粗糙，果皮截面果胶化合物发生溶解，薄壁组织细胞和维管束组织坍塌消失。

[1] 单杨. 现代柑橘工业[M]. 北京：化学工业出版社，2013.

[2] Shan Y. Canned Citrus processing[M]. America: Academic Press, 2016.

[3] 单杨. 我国柑橘工业现状及发展趋势[J]. 农业工程技术（农产品加工业），2014(4)：13-17.

[4] 周玉林，蒋世侠，欧昌豪. 一种桔子剥皮机：CN107232618B[P].2022-09-13.

[5] 邓秀新，彭抒昂. 柑橘学[M]. 北京：中国农业出版社，2013.

[6] Arruda M C D, Jacomino A P, Pinheiro A L, et al. Hydrothermal treatment favors peeling of 'Pera' sweet orange fruit and does not alter quality[J]. Scientia Agricola, 2008, 65(2): 151-156.

[7] Tola Y B, Ramaswamy H S. Effect of novel processing techniques on texture softening and-carotene content of thermally processed carrots[J]. Food and Bioprocess Technology, 2014, 7(10): 2986-2999.

[8] Moelants K R N, Jolie R P, Palmers S K J, et al. The effects of process-induced pectin changes on the viscosity of carrot and tomato sera[J]. Food and Bioprocess Technology, 2013, 6(10).

[9] Le T N, Shiesh C C, Lin H L. Effect of vapor heat and hot water treatments on disease incidence and quality of Taiwan native strain mango fruits[J]. International Journal of Agriculture and Biology, 2010, 12(5).

[10] Pinheiro A L, Jacomino A P, Arruda M C D, et al. Duration of hydrothermal treatment and peeling of 'Murcott' tangor[J]. Scientia Agricola, 2011, 68(6): 638-642.

[11] Honest K, Hu Z, Zhao L, et al. Effect of steam blanching and drying on phenolic compounds of Litchi pericarp[J]. Molecules, 2016, 21(6): 729.

[12] Belie N D, Herppich W, Baerdemaeker J D. A kinetic model for turgor loss in red cabbage cells during mild heat treatment[J]. Journal of Plant Physiology, 2000, 157(3): 263-272.

[13] Diaz J V, Anthon G E, Barrett D M. Nonenzymatic degradation of citrus pectin and pectate during prolonged heating: Effects of pH, temperature, and degree of methyl esterification[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55(13): 5131-5136.

[14] Harker F R, Marsh K B, Young H, et al. Sensory interpretation of instrumental measurements 2: Sweet and acid taste of apple fruit[J]. Postharvest Biology and Technology, 2002, 24(3): 241-250.

[15] Wang Y, Li X, Sun G, et al. A comparison of dynamic mechanical properties of processing-tomato peel as affected by hot lye and infrared radiation heating for peeling[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 126: 27-34.

[16] 王丽娟. 三种水果罐头原料去皮技术的研究[D]. 杭州：浙江大学，2017.

Wang Lijuan. Study on the Peeling Technology of Three Canned Fruits[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2017.(in Chinese with English abstract)

[17] Chen H, Li J, Ference C, et al. Experimental study on peeling technology of Citrus reticulata Blanco[J]. International Agricultural Engineering Journal, 2017, 26(1): 51-59.

[18] 卢敏. 宽皮柑橘剥皮方法的试验研究[D]. 华中农业大学，2013.

Lu Min. Experimental Study of Citrus Reticulata Peel Method[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2013.(in Chinese with English abstract)

[19] 陈红，余豹，王振亚，等. 宽皮柑橘剥皮机对辊式剥皮装置工艺参数优化[J]. 农业工程学报，2015，31(4)：293-298.

Chen Hong, Yu Bao, Wang Zhenya, et al. Process parameter optimization of dual-roller peeling device for satsuma mandarin peeling machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2015,31(4):293-298.(in Chinese with English abstract)

[20] Shao X, Chen H, Pan H, et al. Effect of steam blanching on peelability and quality ofBlanco[J]. Journal of Food Science and Technology, 2021, 58(10): 3790-3797.

[21] 陈红，李善军，秦波，等. 果皮剥离特性的测定装置及测定方法：105053338B[P]. 2019-02-19.

[22] 施晓春. 宽皮柑橘果皮分离特性的研究[D]. 华中农业大学，2016.

Shi Xiaochun. Study on Separation Characteristics of Citrus Peeling[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2016.(in Chinese with English abstract)

[23] 张静. 贮藏过程中两种类型柑橘角质层变化及其对指状青霉侵染的作用[D]. 湖南大学，2018.

Zhang Jing. Changes of Two Types of Citrus Cuticle and their Impact on Penicillium digitatum Infection during Fruit Storage[D]. Changsha: Hunan University, 2018.(in Chinese with English abstract)

[24] 张静，丁胜华，谢秋涛，等. 温州蜜柑和冰糖橙果实表面角质层组分及微观结构差异分析[J]. 食品科学，2018，39(7)：131-138.

Zhang Jing, Ding Shenghua, Xie Qiutao, et al. Analysis of cuticle components and microstructure of ‘Satsuma’ mandarin and ‘Bingtang’ sweet orange[J]. Food Science, 2018,39(7):131-138.(in Chinese with English abstract)

[25] Domínguez E, Cuartero J, Heredia A. An overview on plant cuticle biomechanics[J]. Plant Science, 2011, 181(2): 77-84.

[26] 韩涛，李丽萍，艾启俊. 漂烫对蔬菜果实质地的影响及低温漂烫作用的机理[J]. 食品工业科技，2003(2)：89-92.

Effects and mechanism of blanching treatment on peeling ofBlanco

Chen Hong1,2,3, Wan Chen1,2,3, Pan Haibing1,2,3, Tian Haoyu1,2,3, Li Shanjun1,2,3,4,5

(1.,,430070,;2.-,,430070,;3.;4.(),430070,;5.,,430070,)

Blanching treatment is often used to reduce the difficulty of peelingBlanco before the real peeling process. However, the mechanism ofblanching is still unclear, particularly for the relevant theoretical support in the actual processing. It is a high demand to clarify the effect of the peeling process in the special way of blanching treatment. This study aims to determine the effect of blanching treatment on the mechanical characteristics, tissue structure, and the peeling performance ofBlanco peel. A test platform ofpeel separation was used to evaluate the peeling performance ofunder different blanching times. The tensile test was also carried out to evaluate the mechanical characteristics of blanchedpeel. The ultra-depth of field microscope and Electron Microscope (EM) were utilized to characterize the pericarp microstructure, white layer, and flesh structure based on the Ray CT tomography. The size of the exocarp of thewas observed after blanching treatment. Therefore, the influencing mechanism was then established for the blanching treatment on the peel ability of. The experimental results showed that the blanching time posed a significantly vital and crucial effect on the maximum tensile force, the separation displacement, the peel breaking strength, and the porosity between the peel and pulp duringpeel separation (<0.01). There was a positively correlated relationship between the separation displacement and the breaking strength. A negatively correlated relationship was found between the maximum tensile force and the porosity between peel and pulp. The peeled surface increasingly tended to be wrinkled, rough, and coarse with the increase of blanching time in the experiment. The pectin compounds on the peel cross section were slowly dissolved, whereas, the parenchyma cells and vascular bundle tissues totally collapsed and disappeared forward a single step. There was a gradual increase in the porosity between the peel and pulp. The peel-breaking strength changed accordingly, which first increased and then decreased. As a result, the minimum tension during peeling was reduced, where the separation displacement first increased and then decreased, the same as the peel-breaking strength. Once the blanching time was 3 min, the maximum tensile force reached the minimum of 1.59 N, which was reduced by 42.8%, compared with the control. The separation displacement also reached the maximum of 41.81 mm, which increased by 19.6%, compared with the control. The overall peeling effect was the best at that time. But after the blanching time was more than 3 min, the peel with soft foam to break cannot be easy for the peeling. This study provides a theoretical reference for improving the difficulty of peeling Citrus reticulata reticulata Blanco and enriching the mechanism of blanching peeling.

mechanical characteristics; experiment;Blanco; blanching treatment; tissue structure; peeling performance

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.036

TS255.36

A

1002-6819(2022)-18-0326-07

陈红，万琛，潘海兵，等. 蒸烫处理对宽皮柑橘去皮的影响及作用机制[J]. 农业工程学报，2022，38(18)：326-332.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.036 http://www.tcsae.org

Chen Hong, Wan Chen, Pan Haibing, et al. Effects and mechanism of blanching treatment on peeling ofBlanco[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(18): 326-332. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.036 http://www.tcsae.org

2022-04-20

2022-09-15

现代农业（柑橘）产业技术体系建设专项资金项目(CARS-26)；柑橘全程机械化科研基地建设项目(农计发[2017]19号)

陈红，博士，副教授，研究方向为农产品加工技术与装备。Email：chenhong@mail.hzau.edu.cn