真空预冷对卷心菜预冷过程及贮藏后品质的影响

谢思芸，钟瑞敏，朱建华，黄华，刘晓明，廖彩虎

（韶关学院英东食品科学与工程学院，广东韶关512005）

真空预冷对卷心菜预冷过程及贮藏后品质的影响

谢思芸，钟瑞敏，朱建华，黄华，刘晓明，廖彩虎*

（韶关学院英东食品科学与工程学院，广东韶关512005）

测定预冷过程中卷心菜不同部位（表面、二分之一、四分之一）的温湿度变化情况以及贮藏过程中的相关指标来评价不同预冷方式对卷心菜的影响。结果表明，真空预冷的降温速率明显大于风冷的降温速率，降温速率快以及内外温差大是导致卷心菜真空预冷过程中不同部位产生大量“水珠”且水分损失较大的主要原因。综合评价，真空预冷后的卷心菜在贮藏过程中其VC含量、呼吸率等指标上要优于风冷。

真空预冷；卷心菜；重量损失；降温速率

真空预冷是通过降低压强来降低水的沸点，利用物料表面或内在的水分在较低温度下蒸发而带走物料自身热量，实现降温目的的一种常用的冷却方式。目前，真空预冷常用于花卉、叶菜和真菌类等产品，此类产品多具备良好的孔隙结构、表面积大和含水量多的特点，通过真空预冷，能够快速消除田间热、降低果蔬呼吸强度、保持新鲜度和延长果蔬货架期，是目前非常有效的预冷手段［1-3］。

卷心菜，是一类比表面积大，含水量高（达90%）的叶菜，从理论上说，是非常适合于真空预冷。目前对于卷心菜真空预冷的研究多侧重于两个方面，其一是如何加快降温速率，其二是如何改善真空预冷后卷心菜品质，但是对真空预冷导致卷心菜水分损失较大的原因研究较少。同时，前期大量研究发现真空预冷后卷心菜易在表面形成大量的水珠。而该水珠的形成会不会是导致其水分损失更大（相比于理论水分损失量）的原因鲜见报道。因此，本文创新性地在卷心菜不同部位（表面、二分之一、四分之一）处放置温湿度记录仪，利用温湿度仪记录预冷过程中卷心菜不同部位的温湿度变化情况，旨在通过测定卷心菜在真空预冷过程中温湿度的变化情况，从宏观角度探讨卷心菜水分损失的内在原因。同时，测定预冷后贮藏过程中的VC、呼吸率、顶端气体比例等指标，讨论不同预冷方式对卷心菜品质的影响［4-6］。

1材料与方法

1.1原辅材料

卷心菜购自广东省韶关市第二农贸市场，选取当天采摘，新鲜度高，大小适中（直径13.5 cm～14.5 cm，重量940 g～960 g），色泽均匀一致，无机械损伤的。

1.2仪器设备

KM-50真空预冷机：东莞科美斯制冷设备有限公司；Testo175-T2温度计：德国德图公司；Testo174H温湿度记录仪：德国德图公司；Center309温度计：台湾群特公司；Geotech-CO2分析仪-G100：英国Geotech公司。

1.3方法

利用不同的预冷方式（风冷和真空预冷）对卷心菜进行预冷。风冷方式是直接采用冷库（-2℃～2℃，风速为0.5 m/s～1 m/s，相对湿度为95%～100%）来对卷心菜进行预冷；真空预冷方式是采用抽气速率指数为0.315/min（抽气速率指数由1 000 mbar降至6.5 mbar所需时间计算而得1 mbar=100 Pa）来对卷心菜进行预冷，则每次平行试验有两组样品。每组含8个卷心菜样品，其中1个样品用于重量变化检测，1个样品用于温度变化检测（利用台湾群特温度计记录，温度探头插入卷心菜几何中心），3个样品用于做温湿度检测（分别将德图温湿度计放入卷心菜中心、四分之一、表面处来记录），3个样品分别于第2、4、6天进行检测。每组试验平行3次，数据结果用平均值±方差表示。同时，真空预冷机冷媒介质的温度设为-10℃～-5℃。真空预冷和风冷均将卷心菜中心温度冷至5℃，然后密封包装。

1.4指标测定

1.4.1失重率的测定

采用电子天平（精确到0.001 g）称量好鲜切莲藕的重量m1，待预冷后再称量鲜切莲藕的重量m2，平行样做3次。

1.4.2德图温湿度值的测定

采用Testo174H温湿度计来进行测定。试验时选取3个大小及重量较一致的卷心菜。其中一个用锋利小刀将卷心菜对半切开，并挖出一个大小长×宽×高（8 cm×4 cm×2 cm）的槽来填放温湿度计；另外两个卷心菜分别在四分之一处与表面采用同样的方法放入温湿度计。每个样品均平行测定3次，并取其平均值进行比较。

1.4.3呼吸率的测

采用静置法测定，同时参考杨振生［7］等的方法。

1.4.4VC含量的测定

参考Martinon［8］等的方法。

1.5数据处理

测定和分析结果采用SPSS 13.0 for Windows、TA Universal analysis和Excel 2003进行处理。

2结果与分析

2.1不同预冷方式对卷心菜质量及压强变化曲线

图1显示了不同预冷方式对卷心菜质量及压强的变化。

图1　不同预冷方式对卷心菜质量及压强变化曲线Fig.1Variation curve of weigh and pressure reduction of iceberg lettuce by different cooling ways

不难发现，真空预冷过程的卷心菜质量下降曲线与风冷过程的卷心菜质量下降曲线明显不同，风冷过程中，质量基本没有变化，而真空预冷的质量下降程度则比风冷的大得多，其原因可能是在真空条件下，当箱体内绝对压强达到该温度下卷心菜所对应的饱和蒸汽压，卷心菜表面与内部的水分开始蒸发，温度开始下降，随着压强持续降低，蒸发程度加剧，降温速率增大，水分损失增大，卷心菜重量下降程度增大。风冷和真空预冷最终的水分损失分别为0.89%和3.78%，其原因可能是真空预冷降温速率快，导致物料表面与内部温差较风冷方式大，易出现内部水分蒸发所产生的水蒸气在传递至蒸发表面时遇冷而形成冷凝水，而冷凝水在抽真空过程中，以液态形式离开物料，导致水分损失。为了进一步探讨水分损失的内在原因，有必要对预冷过程中水分与温度变化情况进行研究。

2.2不同预冷方式对卷心菜温湿度变化的影响

图2是不同预冷方式对卷心菜不同部位的温湿度变化影响曲线。

图2　不同预冷方式都卷心菜不同部分的温湿度变化图Fig.2Variation of Temperature and relative humidity of iceberg lettuce’s different placeby different cooling ways

真空预冷不同部位（表面、四分之一和二分之一）的温湿度曲线趋势基本一致，主要表现为不同部位物料温度均同时下降，不存在延滞性，说明真空预冷对卷心菜不同部位的降温是同时进行的；但是下降程度存在着明显的差异，其原因可能是与饱和蒸汽分压Psat和绝对压强Pv的差值有关，差值越大，动力越大，蒸发的水分越多，较为明显的是卷心菜表面靠近真空环境，差值越大；卷心菜内部在密闭的环境反而导致水蒸气不易传递，差值越小。所以卷心菜不同部分降温虽然是同时的，但降温的大小与水蒸气的传递至真空环境有关。该结论与前期金听祥［9］就有关熟肉降温模型中降温是通过水蒸气传递有关，同时传递初期存在着压力差，也与图4的水珠形成结论有关。由于需要插入温湿度计，故样品的二分之一、四分之一及表面均被切开后再重新组装过，故温度下降速率要较未切开的预冷速率快。

2.3不同预冷方式对卷心菜不同部位温度变化的影响

图3描述了不同预冷方式对卷心菜不同部位的温度变化的比较。

图3　不同预冷方式对卷心菜不同部位的温度变化图Fig.3Variation of Temperature of iceberg lettuce’s differentplaceby different cooling ways

由图3可知，真空预冷对卷心菜不同部位的降温速率均比风冷对卷心菜不同部位的降温速率快，两种预冷方式都是表面降温速率最快，中心（即二分之一处）温度下降最慢。不难发现，真空预冷对卷心菜降温速率虽然远大于风冷，但表面形成了大量的“水珠”（如图4所示，图中红色的点为试验后立即用红色染料标记的，环境温度5℃，相对湿度95%）。而水珠的产生一般认为由如下两方面的原因形成：其一是温差（卷心菜内外温差）；其二是单位时间内蒸发的水分。由此说明，该真空预冷抽气速率不仅形成了温差，同时也在较短的时间内形成了大量的水蒸气。不难推测，如果选择合适的抽气速率则有可能获得较快预冷的同时又不至于使得卷心菜表面产生大量的水珠，毕竟水珠的产生是由于内部短时间内产生的大量水蒸气在没有被抽走时就被已冷却的卷心菜外表面冷凝成液体水反而阻碍了温度的下降。卷心菜仅被热电偶插入至指定位置，试验前样品未被切开或破坏。

图4　不同预冷方式对卷心菜内部水珠分布图Fig.4Scattered drop of water of inner of iceberg lettuce by different cooling ways

2.4不同预冷方式下的卷心菜在贮藏过程中的VC变化

不同预冷方式对卷心菜贮藏过程中VC的变化见表1。

表1　不同预冷方式对卷心菜贮藏过程中VC的变化Table 1Variation of vitamin C of iceberg lettuce during cold storage by different cooling ways

从表1中的数据可以看出，真空预冷对卷心菜预冷后的VC均高于风冷，且差异性显著（P＜0.05）。产生这个现象的原因可能是真空预冷降温速率比风冷快，能较快降低卷心菜的呼吸作用（如表2所示），减缓卷心菜自身代谢，有利于减少VC的损失。

2.5不同预冷方式下的卷心菜在贮藏过程中的呼吸率值变化影响

不同预冷方式对卷心菜在贮藏过程中呼吸率变化情况见表2。

表2　不同预冷方式对卷心菜贮藏过程中的呼吸率变化Table 2Variation of respiratory rate of iceberg lettuce during cold storage by different cooling ways

由表2中可知，真空预冷对卷心菜预冷后贮藏过程中呼吸率均明显低于风冷，且差异性显著（P＜0.05）。其原因可能是真空预冷降温速率明显比风冷降温速率快，快速降低甚至抑制卷心菜的呼吸作用，同时，真空预冷在后续的贮藏过程中出现呼吸率逐步上升的趋势，有可能是因为卷心菜对周围环境的适应，需要调整自身呼吸代谢，虽然第6天的呼吸速率增大，但是相对风冷而言，仍然处于较低的呼吸水平，说明真空预冷对其呼吸作用有很好的抑制作用。

3结论

采用真空预冷方式对卷心菜进行预冷不仅能够实现快速降温的目的，同时在后续贮藏过程中相关指标检测结果均优于风冷，说明真空预冷是比较适用于卷心菜的一种预冷降温的方式。但是，此方法也存在一定的不足之处，即在预冷过程中，由于内外温差大导致“水珠”形成，水分损失较严重，因此，后续的试验将着重研究在获得较好的预冷速率的前提下，尽可能地减少水分损失，采用调节抽气速率、补水等是后续研究讨论的重点。

［1］McDonald K，Sun D W.Vacuum cooling technology for the food processing industry:a review［J］.Jorunal of Food Engineering，2000，45（2）:55-65

［2］Cheng H P，Hsueh C F.Multi-stage vacuum cooling process of cabbage［J］.Journal of Food Engineering，2007，79:37-46

［3］Ozturk HM，Ozturk H K.Effect of pressure on the vacuum cooling of iceberg lettuce［J］.International Jouranl of Refrigeration，2009，32: 402-410

［4］Wang L J，Sun D W.Rapid cooling of porous and moisture foods by using vacuum cooling technology［J］.Trends in Food Science and Technology，2001，12（5/6）:174-184

［5］HeSY，Feng G P，Yang H S，et al.Effects of pressure reduction rate on quality and ultrastructure of iceberg lettuce after vacuum cooling and storage［J］.Postharvest biology and Technology，2004，33:263-273

［6］Cheng H P.Vacuum cooling combined with hydrocooling and vacuum drying on bamboo shoots［J］.Applied Thermal Engineering，2006，26:2168-2175

［7］杨振生，袁唯.果蔬呼吸强度测定方法［J］.保鲜与加工，2003（2）: 24-25

［8］Martinon M E，Moreira R G，Castell-Perez M E，et al.Development of a multilayered antimicrobial edible coating for shelf-life extension of fresh-cut cantaloupe stored at 4℃［J］.LWT-Food Science and Technology，2014，56:341-350

［9］金听祥，张海川，李改莲，等.熟肉真空冷却过程中水分迁移理论分析和实验［J］.农业工程学报，2008，24（8）:309-312

Effect of Vacuum Cooling on Cooling Process and Quality of Iceberg Lettuce after Storage

XIE Si-yun，ZHONG Rui-min，ZHU Jian-hua，HUANG Hua，LIU Xiao-ming，LIAO Cai-hu*
（Yingdong College of Food Science and Engineering，Shaoguan University，Shaoguan 512005，Guangdong，China）

Some critical indexes including the change of the temperature and humidity in different position of the material（surface，half，quarter）during precooling and storage process were detected to evaluate the effect of different cooling ways on the iceberg lettuce.The experimental results showed that vacuum cooling was more effective to remove this heat than cold room cooling.However，more larger temperature difference between different position of iceberg lettuce and faster cooling rate during vacuum cooling was the main reason for the formation of drop water and for the lager water loss.It seems that the probable reason for this phenomenon was the inner water vapour didn't transfer from the inner of iceberg lettuce to the ourer vacuum environment but condense in the surface of iceberg lettuce during vacuum cooling.In a word，vacuum cooling in some physical and chemical indexes such as vitamin C concentration and respiration rate and so on was better than cold room cooling.

vacuum cooling；iceberg lettuce；weight loss；temperature reduction rate

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.16.040

2015-08-11

谢思芸（1987—），女（汉），实验师，硕士，研究方向：农副产品深加工。

廖彩虎（1984—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：农副产品深加工。