不同預(yù)處理方式對速凍草莓凍藏品質(zhì)的影響
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張延琦1，趙金紅1, 2，倪元穎1*
1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心（北京100083）； 2．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所（北京100193）
摘要 色澤及硬度是衡量速凍草莓品質(zhì)的兩個重要指標(biāo)，凍藏期間其品質(zhì)的變化會很大程度上影響產(chǎn)品的價值。首先分別研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同種類護(hù)色劑（植酸、檸檬酸和抗壞血酸）預(yù)處理對草莓色澤的影響，以及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈣溶液對草莓硬度的影響；以此試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究了不同方式預(yù)處理后的速凍草莓在-20℃條件下凍藏1個月內(nèi)品質(zhì)的變化。試驗結(jié)果表明：與未處理組相比，-20℃條件下凍藏1個月后，0.5%氯化鈣+0.9%檸檬酸聯(lián)合預(yù)處理能夠使得汁液流失率下降17.54%,硬度增加25.00%，維生素C含量提高48.68%，為最優(yōu)條件。表明護(hù)色和保脆預(yù)處理能夠顯著提高凍結(jié)草莓的品質(zhì)。
關(guān)鍵詞 草莓；速凍；預(yù)處理；貯藏品質(zhì)
草莓( Strawberry)色澤鮮艷，果實中富含維生素C等多種營養(yǎng)成分，且經(jīng)濟(jì)價值較高，亦可作為多種再加工產(chǎn)品的原輔料，因此備受人們喜愛。但草莓外皮薄且無保護(hù)作用，不易保存，極大地限制了其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。速凍是一種使食品快速凍結(jié)的方法，在食品內(nèi)生成的冰晶細(xì)小均勻，同時控制了微生物和酶的活性，采用速凍方式加工處理草莓，可以較好地保
持原料品質(zhì)，并延長其貯藏保鮮期。
色澤的喪失以及硬度的下降是目前速凍即食草莓存在的兩大主要問題。研究表明，良好的預(yù)處理方式對顯著提高速凍產(chǎn)品的品質(zhì)有很大作用。但目前所研究的護(hù)色劑種類繁雜，多為針對同一護(hù)色劑不同梯度間的比較，且大多應(yīng)用于草莓汁的加工中，針對整果的護(hù)色研究相對較少。不同研究中所用保脆劑種類相對單一，受品種間影響較大。同時，對于護(hù)色劑和保脆劑相結(jié)合的不同預(yù)處理方式在速凍草莓貯藏期內(nèi)品質(zhì)變化的研究鮮有報道。
通過選取已報道文獻(xiàn)中效果較好的三種護(hù)色劑（植酸、檸檬酸和抗壞血酸），在種類和梯度兩個層面進(jìn)行比較，選出最優(yōu)的護(hù)色劑種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaCl2溶液對原料進(jìn)行預(yù)處理，篩選出最佳保脆劑濃度。然后在此基礎(chǔ)上通過最優(yōu)護(hù)色條件、最優(yōu)保脆條件以及最優(yōu)保脆+護(hù)色條件分別對草莓進(jìn)行預(yù)處理，并探究其對速凍草莓凍藏期間品質(zhì)變化的影響，得到護(hù)色劑及保脆劑間交互效果，同時獲得最優(yōu)綜合預(yù)處理條件，為進(jìn)一步的試驗和實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
1 材料與方法
1.1原料與試劑
新鮮紅顏草莓（著色部分占80%以上，5～10 g，橫徑3 cm左右），市售。
試劑：氯化鈣、檸檬酸（食品級，友進(jìn)食品添加劑有限公司）、抗壞血酸、植酸（食品級，利源食品添加劑有限公司）、2，6-二氯靛酚、二水合草酸（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、白陶土。
1.2儀器與設(shè)備
TMS-Pro物性分析儀，美國Food Technology Corporation公司；SC-80C全自動色差儀，北京康光儀器有限公司；Sartorious BP221S電子天平，德國Sartorious公司；Model 20205 Flashlink溫度記錄儀，美國DeltaTRAK公司；pH計，梅特勒一托利多公司；海爾冰箱（-18℃）；W2-108手持糖量儀，北京萬成北增精密儀器有限公司。
1.3試驗方法
首先進(jìn)行單因素試驗，分別選出相對較優(yōu)的護(hù)色劑及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及較優(yōu)的保脆劑（氯化鈣）質(zhì)量分?jǐn)?shù)。然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計不同的預(yù)處理方式，并研究不同方式對速凍草莓凍藏期內(nèi)（-20 ℃凍藏4周）品質(zhì)變化的影響。即應(yīng)用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的護(hù)色劑、保脆劑、以及兩種處理方式的組合作為不同的預(yù)處理方式，然后將草莓樣品于-40℃條件下速凍（樣品中心濕度由0 ℃降至-5℃所用時間少于30 min，符合速凍條件），而后進(jìn)行凍藏試驗。
1.3.1單因素試驗
1.3.1.1護(hù)色單因素試驗
選取適宜大小且表皮85%以上紅色覆蓋的果實，以植酸、檸檬酸、抗壞血酸作為三種褐變抑制劑進(jìn)行單因素試驗，具體用量如表1所示。將原料在不同護(hù)色液(料液比1：5( g/m L)中浸泡15 min，取出瀝水3 min后裝入自封袋中，于4℃冰箱中貯藏3d，而后取出進(jìn)行色澤測定。每個樣品平行測定6次，取平均值，以色差儀測定結(jié)果為指標(biāo)，比較不同抑制劑對原料的作用，確定速凍草莓的適宜褐變抑制劑種類及試驗質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
1.3.1.2保脆單因素試驗
選取適宜大小和成熟度的果實，以CaCI2作為保脆劑，分別在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的CaCl2溶液(料液比1：5(g/m L))中浸泡20min，取出瀝水3 min后裝入自封袋中，于-40℃冰箱中凍結(jié)8h，轉(zhuǎn)移至-20℃冰箱中貯藏3d。每個樣品平行測定6次，取平均值，以TPA硬度值為指標(biāo)，比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaCI2溶液的作用，確定保脆處理的最適宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
1.3.2凍藏試驗
以護(hù)色和保脆單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，分四組進(jìn)行凍藏研究。凍藏溫度-20℃，凍藏周期4周，每隔一周測定相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)，比較其間差異及凍藏過程中的品質(zhì)變化。四組試驗工藝流程分別如下：
1.3.3測定指標(biāo)
1.3.3.1 汁液流失率測定
從冰箱中取出樣品，浸入20℃流水中解凍至樣品中心溫度達(dá)4 ℃±1℃，用濾紙吸去樣品表面水分，稱重（凍前質(zhì)量已稱）。由此計算樣品減少的質(zhì)量與樣品原質(zhì)量的百分比，即為汁液流失率。
1.3.3.2硬度測定
用TMS-Pro物性分析儀測定樣品TPA硬度。測定模式采用質(zhì)構(gòu)剖面分析法( Texture profile analysis，TPA)。室溫下，每組樣品測6個平行，由測試獲得質(zhì)地特征曲線，經(jīng)Texture Lab Pro軟件分析得到硬度值。測定參數(shù)：整果測定，采用P/38(直徑38 mm)圓柱平板探頭，最大量程250 N，壓縮比例30%，測試速度50 mm/min，起始力0.5 N，測量環(huán)境溫度為25℃。
1.3.3.3 色澤測定
應(yīng)用全自動色差儀對樣品色澤進(jìn)行測定，選擇鏡面反射測量模式。測定樣品顏色參數(shù)L*、a*、b*值和總色差，L*值表示樣品的亮度或白度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，在該范圍之間，L*越大代表白度越高。a*值是一個表征紅和綠的指標(biāo)，a*值為正則顏色偏紅，a*值為負(fù)則顏色偏綠；b*值是表征黃和藍(lán)的指標(biāo)，b*值為正則顏色偏黃，b*值為負(fù)則顏色偏藍(lán)。其中⊿E的計算公式如式(2)。
每組測定6個平行，取平均值。草莓采用對縱切面中心進(jìn)行測色。
1.3.3.4總可溶性固形物（TSS）、pH和VC含量的測量
將草莓打漿，用手持糖量儀蒸餾水調(diào)零后測定樣品總可溶性固形物含量( TSS)，用pH計測定pH。使用2，6-二氯靛酚溶液滴定法進(jìn)行VC含量的測量。每個樣品重復(fù)測定三次。
1.3.3.5數(shù)據(jù)處理與分析
使用Microsoft Excel 2007整理數(shù)據(jù)，用SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，采用Duncan Multiple RangeTest( p=0.05)方差分析，比較差異顯著性。試驗制圖使用Origin 8.6軟件制作。
2結(jié)果分析和討論
2.1不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)褐變抑制劑對速凍草莓色澤影響
表2為不同種類、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的褐變抑制劑對草莓色澤的影響。比較L*值及a*值可知，不同種類、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的護(hù)色劑之間并非全部存在顯著性差異。而比較⊿E可知，不同種類褐變的護(hù)色效果存在顯著性差異(p<0.05)，同類抑制劑不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)間也存在顯著性差異(p<0.05)，由于AE越小代表其色澤性狀與鮮樣越接近，因此，0.9%檸檬酸組的護(hù)色效果最好(p<0.05)。
這是因為草莓果實中含有的大量酚類物質(zhì)，在pH6～7時易受酚酶作用發(fā)生氧化，加入檸檬酸后，體系pH降低，從而對其中的酚類物質(zhì)起到一定程度上的保護(hù)作用。草莓中的主要呈色物質(zhì)是花色苷，在加工過程中變色的原因比較復(fù)雜。例如檸檬酸在低pH環(huán)境中可以螯合銅離子從而起到抑制褐變的作用，因此0.9%檸檬酸護(hù)色效果最好。VC在一定程度上也可以抑制酶促褐變，但添加量不當(dāng)時自身的氧化褐變又會反過來影響產(chǎn)品色澤，因此添加量增加時效果反而下降。這就是經(jīng)過0.5%抗壞血酸處理后，AE值反而降低的原因。
2.2不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaCI2溶液對草莓硬度的影響
圖1為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CaCl2溶液浸泡預(yù)處理對草莓硬度的影響。隨著CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，草莓的硬度先上升后下降。鈣離子主要通過在相鄰多糖苷鏈上的羧基集團(tuán)間形成鈣橋，來增加細(xì)胞壁強度，以維持草莓適當(dāng)?shù)挠捕�。�?dāng)鈣離子輸入過高時，果實內(nèi)部原有的離子平衡被打破，新平衡又不能很快建立，導(dǎo)致代謝作用紊亂，而細(xì)胞質(zhì)中鈣濃度過高時又可促進(jìn)酶的活化和細(xì)胞膜的過氧化，加速果實軟化。最終導(dǎo)致果實品質(zhì)下降。同時，鈣防止果實軟化的作用是細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及各種鈣調(diào)節(jié)的生理反應(yīng)綜合作用的結(jié)果。所以不同外源鈣的添加量對果實硬度的影響表現(xiàn)出了先促進(jìn)后抑制的效果。
因此經(jīng)過綜合分析，草莓的CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.5%為宜。
2.3不同預(yù)處理方式對草莓凍藏期間色澤變化的影響
圖2為不同預(yù)處理方式對速凍草莓在凍藏期間色澤的影響。由圖可以看出，處理組對草莓的護(hù)色效果顯著優(yōu)于未處理組(p<0.05)，使用檸檬酸處理草莓對其貯藏期的護(hù)色存在一定效果，這與劉振華的試驗結(jié)果一致。草莓的色澤主要來源于花青素，經(jīng)檸檬酸處理后，pH降低。研究表明，草莓的紅色程度與酸度有關(guān)，酸度較高即pH較低時，可對多酚氧化酶起到抑制的作用，從而使色澤保持穩(wěn)定，對光澤和紅度的保留較好。未處理組在貯藏第2周時，果實L*值有短暫上升，而后下降。第2周時，氯化鈣處理組L*達(dá)到一個短暫的巔峰，這可能是由于離子螯合作用，增強了花色苷在植物細(xì)胞液中的穩(wěn)定性，從而使色澤保持較好。貯藏初期，處理組間差異不顯著，隨貯藏時間延長，貯藏第4周時，0.9%檸檬酸與0.5%氯化鈣合用的護(hù)色+保脆組效果顯著優(yōu)于其他組。這可能是檸檬酸和氯化鈣在護(hù)色方面具有協(xié)同作用，減少了酸類物質(zhì)的降解，同時抑制了酶促褐變。但可以看出，就護(hù)色效果而言，檸檬酸護(hù)色組相較于其他組并未有顯著性的優(yōu)勢，因此今后可嘗試使用復(fù)合護(hù)色劑。
2.4不同預(yù)處理方式對草莓凍藏期間硬度變化的影響
圖3為不同預(yù)處理方式對速凍草莓在貯藏期間硬度值的影響。隨貯藏時間的延長，各處理組的硬度均呈現(xiàn)下降趨勢，且復(fù)合處理組硬度值最高，未處理組硬度值最低(p<0.05)。其中貯藏1周和3周時，氯化鈣處理組的硬度高于檸檬酸處理組，這可能是因為鈣離子可以有效地減緩原果膠的降解，降低水溶性果膠的生成，從而使果實保持較好的硬度，且用鈣處理
水果時，水分子會從水果中流出而轉(zhuǎn)移到溶液中，而自由水分的減少也可以有效減少細(xì)胞壁的坍塌，因此在一定程度上維持了果實的硬度。貯藏第2周和第4周時檸檬酸處理組的硬度高于氯化鈣處理組，這可能是因為檸檬酸能調(diào)節(jié)體系pH，對于細(xì)胞膜上酶類等存在一定的作用，從而使得硬度值增加。貯藏時間不同導(dǎo)致了兩種處理方式的貯藏結(jié)果出現(xiàn)差異，這可能是因為貯藏過程中草莓果實自身發(fā)生一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，導(dǎo)致樣品對鈣離子的耐受力出現(xiàn)浮動，當(dāng)樣品中的鈣離子已滿足自身需求時，過多的外源添加會打破其原有平衡，導(dǎo)致離子失衡，從而無法起到維持果實硬度的作用。
2.5不同預(yù)處理方式對草莓凍藏期間汁液流失率變化的影響
圖4為不同預(yù)處理方式的草莓貯藏期間汁液流失率的變化。由圖知，隨貯藏時間延長，各處理組草莓樣品的汁液流失率增加，不同組別之間也表現(xiàn)出顯著性差異(p<0.05)，空白組的汁液流失率最大，而護(hù)色+保脆處理的樣品其效果優(yōu)于單純護(hù)色或保脆處理，且隨貯藏時間的延長，這種優(yōu)勢更明顯，為最優(yōu)條件。這可能是由于樣品經(jīng)CaCI2處理后，游離出的鈣離子與細(xì)胞壁上的果膠酸結(jié)合形成果膠酸鈣，而檸檬酸的存在促進(jìn)了果膠酸鈣的合成，并對其起到一定的保護(hù)作用，從而維持了細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，降低了汁液流失率。
2.6不同預(yù)處理方式對草莓凍藏期間VC含量變化的影響
圖5為不同預(yù)處理方式對速凍草莓凍藏期間VC含量的影響。凍藏1個月的時間內(nèi)，VC含量迅速降低，隨貯藏時間的延長，四組草莓的VC含量均顯著下降(p<0.05)，各組之間對VC的保護(hù)效果也存在一定差異，其中未處理組的VC含量最低(p<0.05)。新鮮草莓VC含量為75.63 mg/100 g，-20℃凍藏1個月后VC明顯損失，這與M.A．Sahar的試驗結(jié)果基本一致。
貯藏1周VC即有較多損失，這可能與預(yù)處理時除萼及瀝水過程有關(guān)，VC可從新鮮切口流失，或因組織破壞受到抗壞血酸氧化酶作用而發(fā)生氧化還原反應(yīng)使VC含量降低。隨著貯藏時間延長，反應(yīng)緩慢持續(xù)進(jìn)行，因此VC含量持續(xù)降低。對于不同組別之間的差異，可能是因為鈣離子對于細(xì)胞壁的作用，在一定程度上保護(hù)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，延緩了酶促反應(yīng)的進(jìn)行，從而保護(hù)了VC免受氧化。檸檬酸調(diào)節(jié)了體系pH，酸性條件可以保護(hù)VC。而護(hù)色+保脆組顯著優(yōu)于其他組(p<0.05)，這說明氯化鈣和檸檬酸可能存在一定的協(xié)同作用。
2.7不同預(yù)處理方式對草莓凍藏期間pH和可溶性固形物( TSS)變化的影響
表3為不同預(yù)處理方式對速凍草莓凍藏期間pH及可溶性固形物( TSS)的影響。TSS是草莓果實的主要營養(yǎng)成分之一，也是決定草莓口感的主要因素之一。凍藏期間，TSS整體呈下降趨勢，除了保脆組在第3、第4周較前2周有明顯升高。這可能是因為在貯藏后期汁液流失率增加，流失的物質(zhì)中水分含量相對較高，從而導(dǎo)致TSS有一定的上升。各組之間相比，由于保脆組和護(hù)色+保脆組在整個貯藏期內(nèi)汁液流失相對較低（如表3所示），所以水分含量相對較多，同一凍藏期內(nèi)TSS含量也相應(yīng)較低。據(jù)劉升報道，凍藏1個月時，全明星和四季品種的速凍草莓蔗糖含量降低，葡萄糖含量逐漸增加，而果糖分別上升和降低，這可能與蔗糖在酸或酶的作用下分解為果糖和葡萄糖有關(guān)。
凍藏期間，四組樣品的pH均表現(xiàn)了先上升再降低的趨勢，這個可能是因為在凍藏的過程中，草莓果實的呼吸作用仍在進(jìn)行，導(dǎo)致果實內(nèi)的成分發(fā)生了變化。邢宏杰在研究中發(fā)現(xiàn)，草莓在低溫下貯藏時有機(jī)酸呈下降趨勢。姚平、劉升研究發(fā)現(xiàn)，速凍草莓在加工過程中，還原性糖的含量和VC的含量均迅速降低，VC可能被氧化；凍藏1個月后，檸檬酸含量降低而蘋果酸含量增加，導(dǎo)致pH總體有上升趨勢。pH是樣品中所含有機(jī)酸的含量、種類等的綜合表現(xiàn)，有機(jī)酸含量和種類發(fā)生變化，因此凍藏過程的pH出現(xiàn)波動。
3結(jié)論
1）研究了不同護(hù)色、保脆的預(yù)處理方式對于速凍草莓貯藏期間品質(zhì)變化的影響，試驗結(jié)果表明：預(yù)處理可以顯著提高樣品的品質(zhì)，并且速凍加工(-400C)能夠在-20 0C凍藏1個月內(nèi)較好地保持草莓的品質(zhì)及維生素含量。
2）經(jīng)綜合分析，從汁液流失率、硬度、VC含量等指標(biāo)看，護(hù)色+保脆處理組顯著優(yōu)于其他組，可在貯藏期間減緩汁液流失率的上升、較好地保持草莓原有硬度和VC含量。因此，在速凍預(yù)處理過程中，采用護(hù)色加保脆兩種方式相結(jié)合的手段（0.5%氯化鈣+0.9%檸檬酸）為速凍草莓預(yù)處理的最優(yōu)方法。
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