温州蜜柑热烫过程中营养成分和感官品质变化的研究

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(1.南京农业大学食品科技学院,江苏南京 210095;2.浙江省农业科学院食品科学研究所,浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室，浙江杭州 310021)

温州蜜柑营养丰富,除含有糖分、有机酸等成分外,还含有丰富的类胡萝卜素、酚酸和类黄酮等生理活性成分。除鲜食外,主要用于制造罐头等加工食品,其中橘瓣罐头加工比例占我国柑橘加工总量的八成以上。我国是柑橘罐头加工最大的生产国,出口量占世界贸易量的70%以上[1]。

柑橘罐头加工中,热烫是关键步骤之一,主要是为了降低橘皮硬度,便于果皮与果肉分离。热烫是果蔬加工预处理工序,可降低果实硬度、钝化酶的活性、改善果蔬外观,有利于进一步的加工;但热烫过程也会造成果蔬中一些营养成分降解和溶出[2],降低营养品质。随着人们对食品营养的关注度越来越高,减少果蔬加工中营养损失已成为食品加工中重要的目标。

目前国内外关于温州蜜柑热烫方面的研究主要集中在采后热处理对温州蜜柑储藏稳定性的影响。研究表明热烫可以改善温州蜜柑的外观,减少温州蜜柑采后腐烂、降低温州蜜柑在低温环境下的冷害症状、抑制病原微生物,增强柑橘果实低温逆境的抗性,保持果实品质延长果实货架期[3-6],而有关柑橘罐头加工中热烫对营养品质影响的研究较少。本研究采用不同热烫条件探讨热烫温度和时间对柑橘营养及感官品质的影响及其机理,为柑橘产品加工降低品质损失提供参考。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

温州蜜柑 产自浙江黄岩,成熟度在8～9成;没食子酸标准品、葡萄糖标准品、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) 分析纯,sigma-aldrich公司;Folin-Ciocalteu试剂 上海如吉生物科技发展有限公司;其它试剂 均为国产分析纯。

离心机(LXJ-HB) 上海安亭科学仪器厂;紫外/可见光光度计(UV-1800) 日本岛津公司;pH计(FE20)、折光仪(Quick-Brix90) 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;色彩色差仪(CR-410) 日本柯尼卡美能达公司;GY系列果实硬度计(GY-2) 浙江托普仪器有限公司;电热恒温水浴锅(DK-8D) 上海精宏实验设备有限公司;热像仪(Ti10) 上海锐测电子科技有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 柑橘热烫实验设计 选择80kg温州蜜柑备用,按随机取样原则,热烫前取出4kg温州蜜柑作为对照样。采用恒温水浴锅,设置75、85、95、100℃四个温度和烫漂30、60、120、180s四个时间水平,料液比例为1∶5(g/mL)。每个处理烫漂4kg温州蜜柑。热烫后立即测定柑橘温度分布,橘皮硬度,然后去皮、榨汁,用200目滤布过滤后,放入4℃冰箱内保藏待测。随后再分别测定维生素C、类胡萝卜素、总酚、总黄酮、总糖、还原糖、可溶性固形物、褐变指数、DPPH·清除率、色泽等指标。

1.2.2 测定方法

1.2.2.1 VC含量 采用2,6-二氯靛酚法[7]测定。

1.2.2.2 总酚含量 采用Folin-Ciocalteu’s[8]法测定。

1.2.2.3 总黄酮含量 按NY/T 2010-2011柑橘类水果及制品中总黄酮含量的测定[9]方法测定。

1.2.2.4 总糖含量 采用苯酚-硫酸比色法[10]测定。

1.2.2.5 还原糖含量 采用DNS法[11]测定,以葡萄糖表示。

1.2.2.6 类胡萝卜素含量 采用分光光度法[12]测定,结果以β-胡萝卜素计。

1.2.2.7 褐变指数 参照文献[13]测定。

1.2.2.8 色泽 采用CR-410色彩色差仪,室温下以标准白板作为标准,透射模式下测定L*、a*、b*值,并通过以下公式计算ΔE:

1.2.2.9 DPPH·清除率 参照文献[14]测定。

按下式计算样品对DPPH·的抑制率:

DPPH·的抑制率(%)=[1-(Ai-Aj)/A0]×100

注:A0为空白对照值,Ai为样品值,Aj为本底值。

1.2.2.10 可溶性固形物含量 采用Quick-Brix90折光仪测定。

1.2.2.11 橘皮硬度 采用GY-2型硬度计测定,将硬度计垂直于柑橘表面,探头均匀压入橘皮,记录穿透橘皮时硬度计的最大显示值,每个柑橘表面均匀选取30个位点,取平均值,单位为kg/cm2。

1.2.2.12 柑橘表皮及中心温度 采用在线式热像仪测定。

1.2.2.13 营养成分保存率 保存率(%)=热烫后柑橘中某一营养成分含量/未热烫柑橘中某一营养成分含量×100

1.2.3 数据分析 每个实验进行3次重复实验,实验结果取3次实验的平均值表示。

2 结果与讨论

2.1热烫过程中柑橘果实温度分布

柑橘温度分布情况如图1所示,热烫过程中,柑橘果实由外向内温度逐渐降低。不同热烫温度和时间对柑橘表面和中心的温度的影响如图2所示,随着热烫时间和温度的增加,柑橘表面和中心温度均增加,但柑橘表面温度迅速上升,而中心温度增加较为缓慢,且在本研究条件下,中心温度始终低于45℃。

图1 100℃热烫30s柑橘温度分布图 Fig.1 The temperature distribution of citrus fruit after blanching at 100℃ for 30s

图2 不同热烫温度和时间对柑橘表面和中心温度的影响 Fig.2 Effect of blanching temperature and time on temperature of surface and center in citrus fruit

2.2不同热烫条件对橘皮硬度的影响

柑橘罐头加工中热烫的目的是软化橘皮,便于橘皮和橘肉分离,提高剥皮效率。热烫条件对橘皮硬度的影响如图3所示,随着热烫温度的升高,时间的增加,橘皮硬度逐渐下降,表明采用高温短时热烫或低温长时热烫均可以显著降低橘皮硬度。目前柑橘罐头生产厂普遍采用95℃左右的热水,烫橘60s,以此条件下的橘皮硬度为标准,则图3中虚线下方的热烫条件均能满足硬度要求。

图3 不同热烫温度和时间对橘皮硬度的影响 Fig.3 Effect of blanching temperature and time on hardness of citrus peel

2.3不同热烫条件对柑橘营养品质的影响

2.3.1 不同热烫条件对柑橘果肉总酚及总黄酮含量的影响 热烫条件对柑橘果肉中总酚和总黄酮变化率的影响如图4、图5所示,随着热烫温度的升高,时间的增加,柑橘果肉中总酚和总黄酮的变化率呈增加趋势。本研究条件下,柑橘总酚和总黄酮含量最多可提高19.15%和45.20%。共轭的酚类物质(单宁等)在热处理过程的氧化聚合作用中降解成单个的酚类物质[15];同时多酚氧化酶(PPO)属于非耐热酶,加热处理就能使PPO失活。有研究发现青椒在80～100℃热水处理1～3min后,PPO活性显著降低[16]。在蓝莓汁加工过程中,热烫可使花青素和肉桂酸含量显著增加[17]。本实验表明适当提高热烫温度,有利于提高柑橘果肉中酚类物质的含量。

图4 不同热烫温度和时间对柑橘果肉中总酚变化率的影响 Fig.4 Effect of blanching temperature and time on change rate of total phenols in Satsuma mandarin flesh

图5 不同热烫温度和时间对柑橘果肉总黄酮变化率的影响 Fig.5 Effect of blanching temperature and time on change rate of total flavonoids in Satsuma mandarin flesh

2.3.2 不同热烫条件对柑橘果肉中总糖和还原糖含量的影响 不同热烫温度和时间对柑橘果肉中总糖和还原糖含量的影响如图6、图7所示,75～100℃热水热烫30～180s后,柑橘中总糖和还原糖含量分别降低了6.00%～19.96%和0.74%～8.72%。Saldivar[18]等研究表明果蔬在热烫过程中,葡萄糖、果糖等含量均显著降低,可能是发生了美拉德反应。

图6 不同热烫温度和时间对柑橘果肉中总糖保存率的影响 Fig.6 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of total sugar in Satsuma mandarin flesh

图7 不同热烫温度和时间对柑橘果肉中还原糖保存率的影响 Fig.7 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of reducing sugar in Satsuma mandarin flesh

2.3.3 不同热烫条件对柑橘果肉中维生素C含量的影响 热烫条件对柑橘果肉中维生素C保存率的影响如图8所示,热烫后柑橘果肉中VC的保存率,随着热烫温度和时间的增加而降低。75～100℃热水热烫30～180s后,柑橘果肉中VC保存率降低了6.20%～47.76%。虽然热处理能钝化抗坏血酸氧化酶和过氧化氢酶以及排除氧气,减少VC的氧化损失,但另一方面,VC在高温下不稳定,热烫会促进其氧化[19]。本实验表明降低热烫温度和时间均可减少VC的损失。

图8 不同热烫温度和时间对柑橘果肉中VC保存率的影响 Fig.8 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of vitamin C in Satsuma mandarin flesh

2.3.4 不同热烫条件对柑橘果肉中类胡萝卜素含量的影响 柑橘中含有丰富的类胡萝卜素,类胡萝卜素含量的变化影响柑橘汁的营养价值和色泽。热烫条件对柑橘果肉中类胡萝卜素含量的影响如图9所示,随着热烫温度的升高,时间的增加,柑橘果肉中类胡萝卜素的保存率显著降低。类胡萝卜素分子结构中含有大量不稳定的共轭双键和其它官能团,易与氧发生反应,导致类胡萝卜素降解。本实验条件下,柑橘果肉中类胡萝卜素保存率降低了9.18%～14.63%。在相同热烫条件下,与维生素C的保存率相比,类胡萝卜素的保存率较高,说明类胡萝卜素相对较稳定。

图9 不同热烫条件对柑橘果肉中类胡萝卜素保存率的影响 Fig.9 Effect of blanching temperature and time on rate retention ratio of carotenoids in Satsuma mandarin flesh

2.4不同热烫条件对柑橘果肉颜色与主要理化指标的影响

图10 不同热烫温度和时间对柑橘果肉亮度(L*)的影响 Fig.10 Effect of blanching temperature and time on lightness(L*)in Satsuma mandarin flesh

2.4.1 不同热烫条件对柑橘果肉色泽的影响 色泽是果蔬制品的重要品质指标,它通常影响消费者对产品的可接受性。热烫条件对柑橘果肉色泽的影响如图10～图13所示,与未热烫的柑橘果肉色泽相比,随着热烫温度的升高,时间的增加,L*、b*值升高,a*值降低,表现为橘肉亮度增加,黄色加深,红色变浅。表明热烫后柑橘果肉颜色由橘红向橘黄转变,颜色变浅。这主要与热烫过程中类胡萝卜素和VC含量降低有关。有研究证实,类胡萝卜素和维生素C的变化是导致橙汁色泽变化的主要因素,VC有稳定类胡萝卜素的作用,因此VC的损失将加剧类胡萝卜素的降解,从而会影响柑橘果肉在加工过程中的色泽[20]。Lee[21]的研究也表明,橙汁色泽的变化与类胡萝卜素和维生素C含量的变化有着显著的关系,可能是由于其内部不稳定的富含类胡萝卜素的悬浮颗粒部分沉淀所致。

图11 不同热烫温度和时间对柑橘果肉红色值(a*)的影响 Fig.11 Effect of blanching temperature and time on redness(a*)in Satsuma mandarin flesh

图12 不同热烫温度和时间对柑橘果肉黄色值(b*)的影响 Fig.12 Effect of blanching temperature and time on yellowness(b*)in Satsuma mandarin flesh

图13 不同热烫温度和时间对柑橘果肉色差(ΔE)的影响 Fig.13 Effect of blanching temperature and time on the chromatic difference(ΔE)in Satsuma mandarin flesh

色差值(ΔE)可评价样品色泽的总变化程度,当ΔE≥2时人眼就能感觉到明显的视觉差异[12]。由图13可以看出:随着热烫温度升高和时间的增加,柑橘果肉色差值(ΔE)逐渐增大,但仅在100℃,热烫3min后ΔE大于2(如图13中虚线所示)。表明柑橘在100℃以下,3min内热烫对柑橘果肉色泽的影响不大。

2.4.2 不同热烫条件对柑橘果肉中可溶性固形物含量的影响 热烫条件对柑橘果肉可溶性固形物含量的影响如图14所示,随着热烫温度的升高,时间的增加,柑橘果肉中可溶性固形物的含量逐渐增加。75～100℃热水热烫30～180s后,柑橘果肉可溶性固形物含量增加了0.096%～16.34%。这主要是由于热烫可以软化组织,有利于可溶性固形物的溶出。

图14 不同热烫温度和时间对柑橘果肉可溶性固形物含量的影响 Fig.14 Effect of blanching temperature and time on soluble solid content in Satsuma mandarin flesh

2.4.3 不同热烫条件对柑橘果肉褐变指数的影响 褐变指数是常用的衡量果蔬褐变的重要指标。热烫条件对柑橘果肉褐变指数的影响如图15所示,随着热烫温度的升高,时间的增加,褐变指数逐渐降低,表明适当提高热烫温度可以抑制柑橘果肉褐变的程度。果蔬褐变包括酶促褐变和非酶促褐变,热烫后美拉德反应使糖含量降低,褐变指数提高;而热烫后由于酶促褐变受到抑制,会使褐变指数降低;在本研究中这两个方面综合作用的结果导致褐变指数降低。研究证实酚类物质是引起果蔬酶促褐变的重要因素,热烫可以降低酚酶活性,有效的降低褐变度[22]。同时褐变指数与多酚氧化酶含量成正相关,与酚类底物含量成负相关[23]。

图15 不同热烫温度和时间对柑橘果肉褐变指数(A420)的影响 Fig.15 Effect of blanching temperature and time on browning index(A420)in Satsuma mandarin flesh

2.4.4 不同热烫条件对柑橘果肉清除DPPH·能力的影响 热烫条件对柑橘果肉清除DPPH·能力的影响如图16所示,在同一温度下,随着热烫时间的增加,柑橘果肉清除DPPH·的能力整体呈增加趋势;在同一热烫时间下,随着热烫温度的升高,柑橘果肉清除DPPH·的能力逐渐增大。柑橘抗氧化能力的增加与热烫后柑橘果肉中多酚类、黄酮类物质的含量升高有关[17]。

图16 不同热烫温度和时间对柑橘果肉清除DPPH·能力的影响 Fig.16 Effect of blanching temperature and time on DPPH· scavenging activity in Satsuma mandarin flesh

3 结论

3.1热烫时,随着热烫温度的升高、时间的增加,橘皮硬度逐渐下降,高温短时或低温长时热烫均可以显著降低橘皮硬度,达到橘瓣罐头生产中剥皮工序要求。

3.2热烫时,随着热烫温度的升高、时间的增加,柑橘果肉中类胡萝卜素、VC、总糖及还原糖含量降低;总酚、总黄酮及可溶性固形物的含量升高。

3.3热烫时,随着热烫温度的升高、时间的增加,柑橘果肉褐变指数降低;清除DPPH·能力增强;橘肉亮度变浅,颜色由橘红向橘黄转变。在100℃以下,3min内热烫对柑橘果肉颜色的影响不大。

3.4热烫可以抑制柑橘酶促褐变,提高果蔬抗氧化能力。

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