冷冻对温州蜜柑橘瓣品质影响的灰色关联度分析评价*

胡中海，孙谦，马亚琴，韩智，朱攀攀，吴厚玖

1(中国农业科学院柑桔研究所，重庆，400712)

2(西南大学食品科学学院，重庆，400715)

柑橘是世界第一大水果［1］。我国柑橘种类丰富，产量巨大。2004年，我国柑橘产量已接近1 500万t，居世界第二位，其中宽皮柑橘占到了60%。但由于柑橘季节性较强，不耐贮运，短期内集中上市，造成了大量浪费，要提高柑橘的利用率，促进柑橘产业的良性发展，除提高柑橘保鲜技术外，在加工方面也需研究新的方法。

速冻技术是19世纪起源于美国的一种食品保鲜技术，它被认为是当前食品加工保藏技术中能最大限度地保存其原有风味和营养成分较理想的方法［2］。关于该技术在水果保鲜上的研究已较多［3-7］，Sophie等［8］比较了-20℃缓慢冻结、-80℃快速冻结和液氮(-196℃)超快速冻结3种冻结方式对苹果微观结构的影响，发现缓慢冻结会产生较大的冰晶体使细胞膜破裂，而液氮超快速冻结则会使细胞组织断裂，同样影响苹果质量。李春艳［9］等则对速冻过程中猕猴桃果丁的PPO和PG活性进行了研究，发现慢冻、速冻、超速冻3种不同的冻结速率会引起猕猴桃果丁的PPO和PG活性发生不同变化，速冻条件下酶活下降最快，而超速冻条件下酶活上升最快;晏绍庆［10］等在苹果的研究上得到了相似的结论。邓永燕等［11］对速冻技术在柑橘加工保鲜中的应用进行了研究，证实了速冻对柑橘品质起到较好的保鲜效果，并指出柑橘速冻保鲜的冻结终温以-18℃为宜。

本实验以温州蜜柑桔为原料，分别在-20、-30、-40、-50、-60、-70、-80℃冰箱里冻结和液氮(-196℃)冻结至中心温度达到-18℃，解冻后采用灰色关联分析评价法对橘品质进行综合评价，探究冻结温度对桔品质的影响，以确定温州蜜柑最佳的冻结条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

温州蜜柑，购于重庆市北碚区歇马镇宜客乐超市。

CuSO4、NaOH、无水葡萄糖、草酸、抗坏血酸、2，6-二氯靛酚(均为分析纯)，成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

REVCO VALUE SERIES超低温冰箱，美国ThermoFisher公司 ;WAY-2S阿贝折光仪，上海精密科学仪器有限公司;Color i5色差仪，瑞士Gretag Macbech公司;USDA橙汁色标管，美国Intercit公司;布朗榨汁机，美国Brown公司;CT3质构仪，美国BROOKFIFLD公司;DeltaTRAK11036型数字显示温度计，美国DeltaTRAK公司。

1.3 实验方法

1.3.1 橘瓣的冻结工艺流程

温州蜜柑进行手工剥皮，分瓣，挑取大小一致的橘瓣，用保鲜袋装袋，每袋360 g，在不同温度(-20、-30、-40、-50、-60、-70、-80 ℃)的超低温冰箱中冻结，另取1份用液氮冻结，用数显温度计测定橘瓣中心温度，至橘瓣中心温度到达-18℃，记录冻结时间。同时用新鲜样品做对照，每个处理做3次重复。取出冻结的桔瓣用微波解冻。除质构特性外，其余指标榨汁后进行测定。

1.3.2 Vc的测定

依照GB/T 8210-2011《柑橘鲜果检验方法》中的2，6.二氯靛酚滴定法测定。

1.3.3 可滴定酸的测定

依照GB/T 8210-2011《柑橘鲜果检验方法》中的指示剂法测定。

1.3.4 还原糖的测定

依照GB/T 8210-201l《柑橘鲜果检验方法》中的斐林氏容量法测定。

1.3.5 可溶性固形物(TSS)的测定

用阿贝折光仪测定。

1.3.6 色泽的测定

Color i5色差仪测定。主要把 L*、a*、b*、c*值做为分析指标，各个值的具体含义见参考文献［12］。

1.3.7 质构的测定

CT3质构仪测定。测试类型:TPA质构分析;目标类型:距离;目标值:5 mm;触发点负载:5 g;测试速度:1 mm/s;探头:TA41。

1.3.8 灰色关联综合评价方法

根据灰色关联分析中理想数据的选择原则，正向指标选择实测性状值最高数据，而逆向指标则选择实测性状最低值数据［13］，组成“理想品质”数列，即X0，被比较数列(冻结处理)为Xi，i=1，2……8;k代表任一品质指标，k=1，2……8;关联系数、关联度的计算参考文献［14］。因为营养指标是柑橘品质的重要指标，故营养指标中 TSS、Vc、还原糖、可滴定酸各占15%，而色泽指标中的 L*值、a值、b值、c值各占5%，质构指标中的硬度、弹性、胶着性、咀嚼性各占5%。最后根据关联度大小进行排序，得到关联序，关联序越大，说明与理想品质的关联越小，处理后的品质变化越大，差距越远。

2 结果与分析

2.1 不同冻结温度下所对应的冻结速率

由表1可知，不同的冻结温度对应不同的冻结速率，温度越低，冻结速率也越快，在-20～-40℃间，温度每降低10℃，其冷冻速率缓慢升高，升高量均为0.02℃/min，当温度继续降低，在-40～-80℃时，冷冻速率的升高变快，温度每降低10℃，冷冻速率分别升高了 0.05、0.06、0.16、0.37 ℃ /min，冰箱冻结以-80℃最快，速率为1.03℃/min。而液氮冻结整个过程只需30 s，冻结速率达到了66℃/min，属于超快速冻结，液氮冻结后，橘瓣表面出现了裂痕。

表1 不同冻结温度下所对应的冻结速率Table 1 Freezing rates under different freezing temperature

2.2 冷冻处理后的桔瓣品质指标

由表2可知，冷冻对橘瓣的营养指标、色泽指标和质构指标均有不同程度的影响，其中色泽指标和营养指标中的可滴定酸经冷冻后会变大，而其余指标均变小。质构指标变小是冻结过程中形成的冰晶对橘瓣组织的破坏引起的，而该破坏作用也引起了解冻过程中营养物质的流失，至于可滴定酸含量的增加，则可能是由微波解冻所引起的［15］。关于色泽指标增大的现象在草莓的研究中也有报道，并解释为在冷冻过程中冰晶引起细胞壁的破裂，导致色素从中心位置分散到最外层细胞［16-17］。

2.3 数据无量纲化处理

采用初值化法对原始数据进行无量纲化处理，即用参考数列X0(理想数列)分别去除Xi(冷冻处理)数列，得到一个新数列，见表3。

2.4 求关联系数

根据表3计算数列X0与数列Xi在第k点的绝对差值Δi(k)，见表4。再根据公式和表3计算冷冻处理桔瓣与理想桔瓣品质的关联系数ζi(k)，分辨系数取ρ=0.5，结果见表5。

表2 冷冻处理后的桔瓣品质Table 2 quality of citrus segments after freezing

表3 无量纲化后桔瓣品质的指标数据Table 3 Nondimensionalization of quality attributes of citrus segments

表5 冷冻处理与理想桔瓣品质之间的关联系数Table 5 Correlation coefficients between observed and desired quality attributes of citrus segments subject to freezing

2.5 求关联度和关联序

根据公式和表5，分别计算冷冻处理后桔瓣与理想桔瓣品质的等权、加权关联度及关联序，结果见表6。

表6 冷冻处理与理想桔瓣品质的关联度与排序Table 6 Correlation degree and order between observed and desired quality attributes of citrus segments subjected to freezing

由表6可知，通过灰色关联综合评价，经不同冻结温度冻结的桔瓣品质的等权关联序和加权关联序基本一致。-40℃和-80℃的排序差别较大，前者加权关联度排第四，而等权关联度为最小，后者等权关联度排第三，但加权关联度排第六，出现这种差别是受到了权重的影响，说明在-40℃下冻结对色泽指标和质构的指标的影响要大于对营养指标的影响，而在-80℃下冻结对营养品质的影响要大于对色泽指标和质构指标的影响，该结果与直观数据所呈现的结果相符合。而无论是加权关联度还是等权关联度，都以-50℃为最大，说明其营养指标、色泽指标和质构指标都最接近理想品质，其次是-60℃和-70℃，也较接近理想品质(加权分析)。当冻结温度过高(-20、-30、-40℃)或者过低(液氮)时，其关联度都较小，说明该条件对橘瓣品质影响较大，前者可能是由于冻结速率过慢，桔瓣组织形成较大的冰晶，对结构破坏较严重，而后者则可能是冻结速率过快，产生了低温断裂［10］。

3 结论

(1)-50℃下冻结的样品品质与理想品质的等权关联度和加权关联度分别0.973 7、0.957 6，均为最大，说明-50℃下冻结，即冻结速率为0.36℃/min时，橘的营养品质、色泽指标和质构指标都变化较小，比较理想，其次是-60℃和-70℃冻结。

(2)-40℃下冻结的样品品质与理想品质的等权关联度为0.853 4，关联序为8，而加权关联度为0.893 5，关联序为4，说明-40℃下冻结对色泽指标和质构的指标的影响要大于对营养指标的影响;-80℃下冻结的样品品质与理想品质的等权关联度为0.900 4，关联序为3，而加权关联度为0.886 4，关联序为6，说明-80℃下冻结对营养品质的影响要大于对色泽指标和质构指标的影响。

(3)冻结速度过慢(-20、-30、-40℃)或者过快(液氮)，样品的品质与理想品质的关联度都较小，说明冻结过慢或过快对橘的品质影响都较大。

［1］ 单杨.我国柑橘工业现状及发展趋势［J］.农业工程技术-农产品加工业，2014(4);13-17.

［2］ 叶琼娟，余铭，张全凯，等.速冻技术在食品工业中的应用研究进展［J］.农产品加工·学刊，2012(12):79-100.

［3］ Carolina D，Galetto，Roxana A.Freezing of strawberries by immersion in CaCl2solutions［J］.Food Chemistry，2010，123(2):243-248.

［4］ Modise D M.Does freezing and thawing affect the volatile profile of strawberry fruit?［J］.Postharvest Biology and Technology，2008，50(1):25-30.

［5］ Elena Velickova，Urszula Tylewicz，Marco Dalla Rose，et al.Effect of vacuum infused cryoprotectants on the freezing tolerance of strawberry tissues［J］.LWT-Food Science and Technology，2013，52(2):146-150.

［6］ 包海蓉，王华博.草莓冻藏过程中多酚氧化酶、过氧化物酶及维生素C的变化研究［J］.食品科学，2005，26(8):434-436.

［7］ Poiana M A，Moigradean D，Raba D，et al.The effect of long-term frozen storage on the nutraceutical compounds，antioxidant properties and color indices of different kinds of berries［J］.Journal of Food Agriculture ＆ Environment，2010，8(1):54-58.

［8］ Sophie C B，Cécile P，Marie F D.Changes in texture，cellular structure and cell wall composition in apple tissue as a result of freezing［J］.Food Research International，2009，42(7):788-797.

［9］ 李春艳，梁茂雨.速冻对猕猴桃果丁酶活性和产品质量的影响［J］.江苏农业科学，2007(2):187-189.

［10］ 晏绍庆，刘宝林，华泽钊.冻结速率对苹果片多酚氧化酶和过氧化物酶活性影响的研究［J］.食品工业科技，2000，21(2):8-10.

［11］ 邓永燕，单杨，李高阳，等.橘瓣速冻工艺研究［J］.食品科学，2010，31(6):288-291.

［12］ 王华，刘俊轩，马亚琴，等.哈姆林橙汁在贮藏过程中的理化指标及色泽变化［J］.食品科学，2012，33(24):321-324.

［13］ 李橙，杨志新，刘树庆，等.河北省主产区葡萄品质综合评价方法的比较分析［J］.安徽农业科学，2011，39(17):10 229-10 234.

［14］ 张学杰.不同胡萝卜品种制汁加工特性的灰色关联度分析评价［J］.食品科学，2007，28(7):54-56.

［15］ 徐贵华，叶兴乾，徐国能，等.微波处理对胡柚皮酚酸、黄烷酮糖苷含量及抗氧化性的影响［J］.中国食品学报，2007，7(5):69-74.

［16］ Holzwarth M，Korhummel S，Carle R.Evaluation of the effects of different freezing and thawing methods on color，polyphenol and ascorbic acid retention in strawberries［J］.Food Research International，2012，48(1):241-248.

［17］ Ngo T，Wrolstad R E，Zhao Y.Color quality of oregon strawberries-impact of genotype，composition，and processing［J］.Journal of Food Science，2007，72(1):C25-C32.