高壓靜電冰凍冬棗的研究

高壓靜電冰凍冬棗的研究

冬棗因其果實大、果肉細膩、多汁、甘甜、爽口和豐富的營養(yǎng)而受到消費者的喜愛。尤以維生素C含量很高,素有“活維生素丸”之美譽。但作為鮮食果品,冬棗采后壽命極短,在常溫下3天~5天即喪失其鮮脆狀態(tài),出現(xiàn)嚴重失水皺縮;而低溫冷藏(-2~0℃)、氣調(diào)冷藏(溫度0℃,氣體條件O22%~4%,CO2低于5%)等方式,其貯藏期限很難突破3個月,且其貯藏技術(shù)在實際使用中仍存在許多問題。據(jù)研究,速凍冬藏可貯存冬棗6~12個月,腐爛果率低于3%,貯藏后果實不變形,果肉不變色,平均感官品質(zhì)可達到貯前的80%~95%,主要營養(yǎng)成分維生素C保存率超過80%,水分和可溶性固形物含量保存率不低于95%[3~4]。但冬棗冷凍貯藏后的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——解凍技術(shù),目前鮮有報道。高壓電場解凍機理認為,水是由氫鍵結(jié)合而成、具有一定極性水分子團結(jié)構(gòu)的液體,始終處于依靠氫鍵的分子聚合和解散的動態(tài)平衡中,當外加電場的微能量作用時,這種分子聚合和解散的平衡可能被打破,而趨于解散大于聚合的狀態(tài)之中,同時也使得水分子團結(jié)構(gòu)以及由此構(gòu)成的冰層結(jié)構(gòu)隨著起關(guān)鍵作用的氫鍵的崩潰而發(fā)生較大的變化,即冰逐步過渡到僅保持85%氫鍵的水的狀態(tài)。高壓靜電用于食品解凍,在部分食品上已有研究,且取得很好的解凍效果[6~7]。這里利用高壓靜電對速凍冬棗進行解凍,旨在為冬棗速凍后解凍技術(shù)提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1冬棗的制作和貯藏試驗材料取自山東濱州沾化地區(qū)果園。于2006年10月份冬棗成熟時,到沾化果園采摘冬棗,并于當天運回山東理工大學輕工與農(nóng)業(yè)工程學院食品科學與工程系實驗室冷庫,于1℃冷庫冷藏24h后。置于-40℃冷柜中冷凍并冷藏,實驗時從冰柜中隨機抽取進行解凍試驗。1.2電極處理和殘余靜電首先打開電源,開啟高壓發(fā)生器1;然后按下啟動按鈕,根據(jù)電場要求,旋轉(zhuǎn)調(diào)壓按鈕,調(diào)到指定電壓;然后用絕緣橡膠棒將樣品送至樣品處理處2,進行解凍處理;達到處理時間后,按停止按鈕,并用接地零線觸碰電極板3、4,發(fā)出多余靜電;最后,拿出處理樣品進行相關(guān)指標的測定。1.3解凍時間的測定分別在18℃和25℃時將速凍冬棗放置在50kV/m、100kV/m、150kV/m和200kV/m場強下,觀察冬棗的解凍時間長短;同時測定各處理解凍后維生素C、可溶性固形物、可溶性糖、有機酸、水分、硬度等品質(zhì)指標,找出適宜的解凍電壓和時間。同時以在同樣空氣溫度下不加電壓進行解凍作為對照處理(CK,文中CK均為18℃環(huán)境溫度下不加電壓的解凍處理)。1.4果汁硬度和可溶性糖含量測定冬棗至各種處理解凍時間后,削去果皮,用GY-1型硬度計測定果肉硬度;有機酸用滴定法測定,按照檸檬酸計算含量;維生素C采用2,6—二氯靛酚滴定法測定;可溶性糖用蒽酮比色法測定;水分含量用干燥法測定。2結(jié)果與討論2.1解凍場強有關(guān)1.圖2表明,與CK相比,無論處理時間長短,50kV/m和100kV/m均能保持較高的含水量,其中以100kV/m處理40min含水量最高,達78.81%。而150kV/m和200kV/m處理的冬棗含水量有減少趨勢,且隨著處理場強的增大,含水量降低愈多,如200kV/m處理45min的含水量比CK減少了1.6%。從解凍時間看,要達到解凍效果,CK需要60min,50kV/m需要50min左右,而100~200kV/m則需要40min左右,即隨著解凍場強的增加,解凍時間縮短。含水量可從一定程度上反應出冬棗的硬度、脆度、飽和度,含水量越高,就說明汁液流失少,風味和營養(yǎng)物質(zhì)保存較好。實驗以100kV/m處理40min效果最好。研究表明,在高壓靜電場強下解凍,場強低時延緩物品的解凍速率,而高場強則加速物品解凍,與實驗結(jié)果一致。至于場強高時,冬棗含水量降低,與解凍速率過快、凍結(jié)水分來不及回復到細胞內(nèi)部、造成汁液流失有關(guān)。2.2解凍場強對硬度的影響硬度可反應出冬棗的飽和度、堅硬度和一定的脆度,對解凍后的口感起著至關(guān)重要的作用。由圖3可以看出,50kV/m和100kV/m處理的硬度均比CK高,如50kV/m(50min)和100kV/m(40min)分別達到4.6km/cm2和5.08kV/cm2,比CK高出34.11%和48.11%。而到150kV/m和200kV/m時,無論處理時間長短,其硬度均比100kV/m處理的低。這可能與過低電壓起不到解凍效果,而過高電壓又造成冬棗解凍過快,汁液流失過多有關(guān)。同時可以看出,即使同一解凍場強條件下,不同解凍時間對解凍冬棗硬度值也有不同影響,如100kV/m條件下,解凍35min和45min硬度值只有解凍40min的98.42%和86.22%。因此,在利用高壓靜電進行解凍時,時間的選擇同樣影響解凍后品質(zhì)。2.3對冬棗兩水收率的影響有機酸含量是冬棗品質(zhì)的又一重要指標,適宜的有機酸和可溶性糖含量及其比例是冬棗酸甜可口的重要體現(xiàn)。由圖4可知,CK處理、50kV/m和100kV/m處理時冬棗有機酸含量差別不大,但均比150kV/m和200kV/m處理的含量高,其中以100kV/m處理40min含量最高,達0.22%。同時可以看出,即使在同一場強處理時,解凍時間對有機酸含量也有影響,如100kV/m、150kV/m和200kV/m處理時,以處理時間40min有機酸含量高,50kV/m處理時以50min有機酸含量高。說明,適宜的解凍時間也是保證冬棗解凍品質(zhì)的一個重要因素。2.4可溶性糖含量變化圖5表明,在各個處理中,以CK處理可溶性糖含量最低,僅為17.20%,100kV/m處理含量最高,分別達到26.00%(35min)、26.36%(40min)和25.39(45min)%。同時可以看出,在同一處理場強下,隨著處理時間的增加,冬棗可溶性糖含量基本呈下降趨勢,如200kV/m處理35min、40min和45min時,其可溶性糖含量分別為20.60%、18.40%和17.40%。這與較高場強下,冬棗解凍速率過快,汁液流失量增多有關(guān)。2.5解凍時間對vc含量的影響冬棗Vc含量非常高,這也是冬棗深受消費者青睞的一個重要因素,其含量的高低,是衡量冬棗解凍方式是否適宜的一個重要依據(jù)。圖6表明,100kV/m處理不同解凍時間條件下Vc含量最高,分別達到310.22mg/100gFW(35min)、322.35mg/100gFW(40min)和286.74mg100gFW(45min),分別比CK高76.14%、82.95%和62.50%。同時發(fā)現(xiàn),150kV/m和200kV/m處理的Vc含量存在一個普遍現(xiàn)象,即隨著解凍時間的增加,Vc含量顯著下降,這可能與解凍時間過長、造成Vc氧化所致。2.6解凍速率對冬棗b為了說明高壓靜電解凍處理時,環(huán)境溫度對冬棗解凍品質(zhì)的影響,將有代表性的數(shù)據(jù)列于表1。從解凍所需時間看,100kV/m和200kV/m場強下,18℃需要35~45min,而25℃需要25~35min,即25℃需要時間縮短了約10min。說明環(huán)境溫度同樣影響著速凍冬棗的解凍速率:溫度越高,所需時間越短。從解凍后品質(zhì)分析,均是18℃的品質(zhì)優(yōu)于25℃,如18℃100kV/m處理40min的Vc含量比25℃100kV/m處理35min的高67.83%。同時可以看出,在25℃條件下,隨著解凍時間的延長,冬棗Vc含量和含水量均呈降低趨勢,如100kV/m處理30min和35min的冬棗Vc含量分別為處理25min的97.71%和73.28%,處理30min和35min的含水量也比處理25min的降低了0.3%、1.4%。這與環(huán)境溫度較高、加速速凍冬棗過快解凍、造成果實汁液大量流失有關(guān)。3解凍場強的確定1)適宜的的高壓靜電場強能加速速凍冬棗的解凍速率,且較好地保持冬棗的含水量和硬度,維持較高的有機酸、可溶性糖和維生素C含量。其中以100kV/m的場強處理最好,場強過高則易造成冬棗解凍速率過快,汁液流失增多。2)解凍時