真空处理对酥梨渗透脱水率和固形物增加率的影响

王中凤 韦 田 张 敏 吴 环

WANG Zhong－feng WEI Tian ZHANG MinWU Huan

（合肥学院生物与环境工程系，安徽 合肥 230601）

（Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei，Anhui 230601，China）

渗透脱水是利用渗透剂产生的渗透压，脱除水果、蔬菜或者肉类、水产品中的部分水分的一种加工技术。渗透处理可脱除水果或蔬菜中高达50%的水分［1］。因此，渗透脱水作为一种干燥前的预处理工艺，已经在多种水果蔬菜中应用，比如凤梨［2］、苹果［3］、哈蜜瓜［4］、猕猴桃［5］等。如果没有其它的辅助设施，渗透脱水速度慢、耗时长。为了加速脱水，各种辅助技术被结合应用，如脉冲真空［6］、欧姆加热［7］、超声波［8］、微波［3］等。

渗透脱水过程涉及方向相反的物质转移过程，水分从食品内向溶液中扩散，溶质从溶液中渗入食品内部［9］。渗透剂渗入食品太多对产品的成分构成和风味都会有负面影响，同时也增加水分向外扩散的阻力［10］。如果渗透处理仅仅作为生产脱水制品的预处理，渗透过程的脱水率（WL）与固形物渗入率（SG）之比例越高越好；如果为了加工强化食品，则希望渗透介质中的固形物能高效进入食品组织内部［11］。通过控制操作条件如时间、温度、压力、原料性质、渗透剂的种类和浓度等，可以调节这个比例。Azarpazhooh等［3］采用连续流动的渗透液结合微波辅助加热方式提高脱水率抑制固形物渗入。负压或者脉冲真空可以提高某种营养或功能性成分的渗入［12］。

据报道，真空渗透能提高水果的渗透脱水率［13］，为了进一步探明真空处理对水果渗透脱水的脱水率和固形物增加率的作用效果，本研究拟以砀山酥梨为原料，探索在不同温度、糖液浓度、时间等条件下，一次真空和脉冲真空处理与常压渗透比较，并对渗透脱水的脱水率计算问题进行探析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

砀山酥梨：从当地超市购买，挑选中等大小、形正、石细胞少的梨果为材料；

优质白砂糖：从当地超市购买。

1.2 主要仪器

真空干燥箱：DZF－6210型，上海东麓仪器设备有限公司；

电子天平：SECURA224－1CN型，德国赛多利斯公司；

鼓风干燥箱：DHG－9023A型，上海齐欣科学仪器有限公司；

数显恒温水浴锅：HH－8型，江苏省金坛市环宇科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 渗透处理方法 洗净去皮，以直径1.5 cm的园柱形中空刀具切取园柱形果肉，然后切成约0.5 cm厚的园片，精确称重，每片9～10 g。将果片浸入蔗糖溶液中进行真空渗透（VI）（绝对压力20 kPa）和常压渗透（AI）处理，糖液与果片的比例为10∶1（m∶m）。渗透处理后迅速沥去糖液并用自来水冲掉样品表面的糖液，然后用吸水纸吸掉表面多余水分，称重，105℃烘干至恒重。

1.3.2 糖液浓度试验 将蔗糖配制成30，40，50°Bx溶液，果块分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，真空处理（VI）30 min，然后常压渗透30 min，渗透处理的总时间为60 min，温度40℃。以不经真空处理的常压渗透（AI）为对照。

1.3.3 温度试验 设置温度10，25，40，55℃，以50°Bx糖液进行VI处理（真空渗透30 min＋常压渗透30 min），以AI为对照。

1.3.4 脉冲真空试验 果块在60°Bx蔗糖溶液中，55℃，以 VI 10 min—AI 50 min的方式，进行4次循环（4RVI），总时间240 min。

1.3.5 脱水率和固形物增加率的计算 以原料中的水分质量为基础计算渗透脱水率（WL），以原料中的干基质量为基础计算固形物增加率（SG）。公式如下：

式中：

WL——以原料中的水分质量为基础的渗透脱水率，%；

SG——以原料中的干基质量为基础的固形物增加率，%；

M0——渗透前质量，g；

Mt——渗透后质量，g；

W0——渗透前含水率，%；

Wt——渗透后含水率，%。

所有试验都进行3次重复，采用Excel 2007进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同糖液浓度进行VI和AI渗透的WL和SG

由图1可知，在相同浓度的糖液中，VI与AI比较，前者的WL显著低于后者，SG显著高于后者，所试3种糖液浓度的VI与AI差异是一致的。在低浓度（30°Bx）糖液中，VI和AI产生的 WL／SG值分别是0.13和1.41，后者是前者的10.84倍。这说明真空处理对糖的渗入有显著促进作用、但不利于水分脱除，在低浓度糖液中表现更突出。

AI的 WL／SG比值在50°Bx糖液中（0.62）反而显著低于30°Bx和40°Bx的值（1.44），这说明在高浓度糖液中，糖的渗入更多，相应地抑制了水分的脱除，这与Lazarides的报道［14］一致。其中40°Bx糖液在AI状态渗透，所得脱水率显著高于30°Bx和50°Bx糖液，固形物渗入率显著低于50°Bx糖液，所以其 WL／SG最高（1.44），这说明以中等浓度的蔗糖液进行AI处理，有利于在控制糖分渗入的情况下获得较高的渗透脱水率。

图1 糖液浓度对真空与常压渗透的失水率和固形物增率的影响Figure 1 Effect of VI and AI on WL and SG at different sucrose concentrations

2.2 VI和AI处理在不同温度的WL和SG

由图2可知，原料含水量相同时，真空处理的WL随温度升高而升高，但SG随温度变化的幅度很小，即使在10℃的低温SG也达到46.55%，说明在真空处理即便在低温条件下也能加速固形物渗入。所以在10℃和25℃的WL／SG显著低于40℃和50℃的值。

图2 温度对真空渗失水率和固形物增率的影响Figure 2 Effect of VI on WL and SG at different temperatures

当原料含水量不同时，含水量对SG的影响极显著（P＜0.01）。由图3可知，10，25，40℃处理的原料含水率分别为89.75%，86.66%和83.94%，含水率以大约3%的梯度递减，VI和AI的SG随原料含水率减少的方向呈明显下降趋势。原料含水率不同时，WL没有呈现随温度或者含水率而变化的明显趋势。图3中10℃与55℃的原料含水率相同（89.75%），55℃的WL和SG明显高于10℃。不论温度和含水率多少，AI的WL／SG都显著高于VI。

该试验说明原料含水率对固形物的增加具有促进作用，温度的影响相对较小。真空处理增加SG、降低WL的效果不受温度和含水率的影响。

图3 不同含水量的样品在不同温度进行真空与常压渗透的WL和SGFigure 3 The WL and SG of VI and AI for different moisture content samples at different temperatures

2.3 脉冲真空对渗透脱水的效果

由图4可知，4RVI处理所产生的WL在任何时间段都显著低于单一的AI处理，而SG则显著高于单一的AI处理。处理时间60～240 min，4RVI的 WL从26.77%上升到52.04%，SG 从59.40%上 升 到104.64%；AI的 WL 从43.09%上升到73.45%，SG从50.56%上升到72.99%。因此，在各个时间段VI的WL／SG仅是AI的一半左右。

图4 脉冲真空处理对渗透脱水效果的影响Figure 4 Effect of pulsed VI on WL and SG

3 讨论

虽然Matusek等［14］报道真空处理能降低苹果片的含水量，但不能提高脱水速率；Lombard等［2］也发现26.66 kPa脉冲真空处理10 min能促进凤梨脱水；Yadav等［13］报道真空渗透增加脱水率但不影响固形物增加率；Shi等［15］报道真空渗透对杏、草莓、风梨渗透脱水率高于常压处理，固形物渗入率更低。但本研究结果与之相反。理论上，对于多孔状果蔬组织，真空渗透处理过程，是内部孔隙中的气体和液体与渗透液进行的物质交换［16］。真空状态下，组织内部毛细管及细胞间隙水和空气在被抽出，进入渗透液。破除真空以后，在大气压力作用下，渗透液中的固形物和水分都可能进入被排空的组织空间。因为，与常压处理相比，真空处理的脱水率更低，固形物的渗入率更高。真空渗透对WL和SG的影响程度应该与果肉的组织结构、细胞间隙含水量和含气量密切相关。

如果需要通过渗透处理强化产品中的某种营养或者功能成份［17］，或者经渗透处理后含糖量的增加不影响产品质量，则可以采用真空渗透处理。因为真空渗透不仅可加速固形物渗入，还能改善制品色泽，减少组织内部的氧气含量，抑制产品氧化劣变［13］。

4 结论

在一定范围，较高浓度的渗透液有利于提高 WL和WL／SG值，糖液浓度不宜超过50°Bx。WL也随温度升高而增加，SG受温度影响很小。原料含水量对WL和SG的影响超过温度的，含水量越高WL和SG也越高，反之越低。

不管是脉冲真空还是一次真空，也不管在何种糖液浓度和温度条件，真空渗透梨肉的脱水率都显著低于常压渗透，固形物渗入率高于常压渗透。因此，仅以脱水为目的而且需要控制含糖量的水果加工，不适合采用真空渗透处理。

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