圣女果渗透脱水工艺研究

陈庆金+蒙麒全

摘 要：该研究以圣女果为实验对象，葡萄糖为渗透液溶质，在不同的渗透脱水条件下，對物料的失水率和固形物的增加率进行考察，探索圣女果的渗透脱水规律。通过实验研究表明，提高葡萄糖浓度可以加快传质速度，但不一定能提高圣女果的失水率；提高温度可以提高圣女果的失水率，但温度过高会使圣女果的失水速度降低；正交实验得到的圣女果渗透脱水的最佳工艺条件为：温度40℃，浓度60%，渗透时间4h。

关键词：圣女果；渗透脱水；葡萄糖；正交实验

中图分类号 TS255.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）23-0125-04

Study on Osmotic Dehydration Process of Cherry Tomatoes

Chen Qingjin et al.

（College of Agriculture and Food Engineering， Baise University， Baise 533000， China）

Abstract：Cherry tomatoes as the experimental object，glucose as the penetrating fluid solute，under the condition of different osmotic dehydration，for material filtration rate and solids increase rate，explore the osmotic dehydration of cherry tomatoes.Through experiment study，improving the glucose concentration can speed up the mass transfer，but can not necessarily improve the filtration rate of cherry tomatoes；Raising the temperature can improve the filtration rate of cherry tomatoes，but high temperature will make cherry tomatoes water loss rate reduce；Orthogonal experiment to get better technological conditions of cherry tomatoes osmotic dehydration is： infiltration temperature for 40℃， the concentration of osmotic dehydration 60%，infiltration time for 4 hours.

Key words：Cherry tomato；Osmotic dehydration；Glucose；Orthogonal test

圣女果产量高、成熟期集中，常温下贮存期短[1]，若短时间内不能将成熟的果实售出或进行深加工保藏，将会给圣女果农产品造成巨大的经济损失。因此，圣女果脱水干燥及其后续的深加工是其产业发展的一个重要环节。

渗透脱水在生产中多用于果蔬加工的前处理，与果蔬罐藏或干燥等方法混合使用[2]。与热风干燥相比，渗透脱水干燥方式中水分的转移没有产生相变化，脱水过程无需加热，可短时间内除去果蔬中的部分水分并减少破坏圣女果组织结构，从而可以更大程度地保持圣女果外形和营养品质。这种具有能耗低、营养损失少并能保持果蔬组织结构的干燥方式是一种极具发展前景的加工技术[3-5]。

渗透脱水作为果蔬脱水的前处理步骤，可以与2种或2种以上的干燥方式结合使用，充分利用联合脱水方式优势互补，起到降低干燥过程的生产能耗，缩短干燥时间，提高成品品质等作用。渗透脱水技术能耗低、操作简便、生产设备建设投入少，容易与后续生产中其他的干燥方式相结合，产品的干燥时间可缩短10%以上，同时由于体积和重量的减少，使干燥的有效荷载增加2～3倍，从而大大降低了能源消耗[6]，是理想的联合干燥前期脱水方式。正是由于渗透脱水具有如此多的优势，将使这一技术作为果蔬前处理方法而得到广泛的推广应用。为此，本试验以田阳圣女果为原料，从渗透脱水时间、渗透脱水浓度、渗透脱水温度等方面研究圣女果的渗透脱水工艺。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验仪器 SY-101-OA电热恒温干燥箱，广州市善友机械设备有限公司；EL-320S电子天平，常州天之平仪器设备有限公司；HH-4恒温水浴锅，国华电器有限公司；苏泊尔电磁炉电磁炉；WAY-2W阿贝折射仪；SMY-2000型自动测色色差计，北京盛名扬科技开发有限责任公司；WYT0-80%手持糖度计，成都泰华光学有限公司；烧杯和锥形瓶若干，玻璃棒等。

1.1.2 实验材料和试剂 圣女果，购自当地市场，葡萄糖，市售（食品级）。

1.1.3 实验试剂的配制 称取一定量的葡萄糖于蒸馏水中搅拌溶解，使用手持糖度计测定浓度。使用前将溶液调至40%、50%、60%、70%的葡萄糖溶液，分别倒入容器中待用。

1.1.4 实验指标的测定 圣女果样品初始水分以及渗透t时刻时的水分含量根据国标GB 50093-2010中规定的方法测定[7]。计算公式如下：

X（%）=（m1-m2）/（m1-m3）×100 （1）

式中：

X——样品水分含量，单位为%；

m1——干燥前称量瓶和试样的质量，单位为g；

m2——干燥后称量瓶和试样的质量，单位为g；

m3——称量瓶的质量，单位为g。

圣女果初始和渗透t时刻时的可溶性固形物含量根据国标GT/T 12143-2008[8]中规定的方法测定。用研钵将样品捣碎后用纱布过滤，使用阿贝折射仪测量滤液中可溶性固形物含量，结果按百分数表示。

失水率（ML）和固形物增加率（ML）按以下公式计算

ML（%）=100×（Moxo -Mtxt）/Mo （2）

SG（%）=100×（Mtst-Moso）/Mo （3）

式中：Mo、Mt分别为初始和渗透t时物料质量（kg）；Xo、Xt分别为初始和渗透t时物料的含水量（g/g，湿基质量）；St、So分别为初始和渗透t时物料的固形物含量（g/g，湿基质量）。

复水率测定方法如下：将烘干后的圣女果置于30℃蒸馏水中，圣女果与水的比例为1∶50，10min后将圣女果取出沥干，用滤纸吸干表面水分并称重，重复上述步骤直至连续两次测定质量变化小于0.001g，每组样品平行测定3次，计算公式为：

RR（%）=Wt/Wo （4）

式中：Wt为复水后样品的质量，g；Wo为复水前圣女果的质量，g；RR为复水率。

1.2 實验步骤

1.2.1 预处理 挑选无病虫害和大小均匀的新鲜圣女果，去蒂，流动清水清洗表面，洗净后用针在表皮上戳深度为8mm左右的孔，密度为8～10个孔/cm2。

1.2.2 渗透脱水 将一定量预处理的圣女果置于配好的葡萄糖渗透液中，料液比为1∶10。每隔30min搅拌一次，渗透结束用蒸馏水洗去物料表面的糖液，并用滤纸吸干圣女果表面的水分。

1.2.3 不同渗透时间脱水实验 将配制的50%葡萄糖溶液，以1∶10固液比的比例将圣女果浸入，50℃进行渗透脱水。每隔60min将浸泡中的圣女果捞出，用纯水洗去物料表面的糖液，并用滤纸吸干圣女果表面的水分，测定圣女果渗透失水率，分析并选取最佳脱水时间。

1.2.4 不同渗透浓度脱水试验 按1.2.2将圣女果置于40%、50%、60%、70%的葡萄糖溶液50℃下渗糖，渗透结束，测定并计算失水率、固形物获取率，测量经热风干燥后圣女果干制品的复水率，分析并选出最优的渗透浓度。

1.2.5 不同温度渗透脱水试验 按1.2.2将圣女果分别在30℃、40℃、50℃和60℃下进行渗透脱水。渗透结束后测定、计算失水率、固形物获取率，测量经热风干燥后圣女果干制品的复水率，分析并选出最优的渗透温度。

2 结果与分析

2.1 渗透脱水时间对圣女果渗透脱水的影响 实验结果如图1所示，在最初的1h内，失水速度最快，在渗透时间在180～240min时，失水率有所增加。而在60～180min时，失水率并没有发生明显变化。这是因为渗透初期细胞内外的浓度差大，产生的驱动力加速了细胞内水分的传出，随着时间增长高浓度的葡萄糖液逐渐被稀释，物料组织开始收缩，细胞内外的压力差逐渐减小，所以后期失水率速率逐渐降低，因此圣女果最佳脱水时间为240min。

2.2 不同渗透脱水浓度对圣女果渗透脱水的影响 实验结果如图2和表1所示。由图2可以看出，渗透液浓度小于60%时，失水率随着渗透液浓度的增高而增加，但当浓度达到70%时，失水率下降，原因可能是浓度过高导致渗透液粘度增加，在物料表面形成阻力，减少了水分渗出和固形物渗入；而浓度过低又会造成脱水不足。对比失水率可以知道渗透液浓度在60%时渗透效果最好。圣女果中的可溶性固形物与渗透液浓度呈正相关，渗透液浓度越高，可溶性固形物的获取率越高，这是由于渗透液浓度增高使得渗透压增大，溶质传递的速度也随之加快，使相同时间内固形物获取量增加，提高的固形物的获取率。由表1可以看出，葡萄糖渗透液浓度在50%和60%下失水率与固形物获取率的比值相同，但60%浓度下失水率更高。要想达到更好的脱水效果，需要从固形物获取率和失水率两个方面综合考虑，即在保证失水率的同时，尽量减少固形物的渗入，渗透液浓度在50%时，虽然失水率和固形物获取率的比值与浓度在60%时相同，但失水率较60%要低许多，故浓度采用60%为宜。圣女果脱水干燥后的复水率是随着浓度的增加先减小后增大，而后再减小，当渗透液浓度达到60%时，复水率较渗透液浓度在50%时有所增加，在保证较高的失水率和较低的固形物获取率的前提下，综合考虑，渗透脱水目标达到20%以上，失水率与固形物获取率的比值较高，复水率较50%和70%要高，这说明渗透液浓度在60%时是较适宜的。

2.3 渗透温度对圣女果渗透脱水的影响 渗透脱水的实质是一种质量传递的过程，温度逐渐升高使分子热运动加快，质量传递的速度也会加快。通过在脱水时间为240min，渗透液浓度为60%，按固液比1∶10对圣女果进行渗透脱水，研究渗透温度在30℃、40℃、50℃、60℃时圣女果的脱水效果，实验结果如图3以及表2所示。由图3可以看出，圣女果的失水率随着渗透温度的增高而逐渐增大，这是由于温度升高使分子热运动速度加快，从而提高了水分向葡萄糖渗透液中扩散的速度。从图2还可以看出，圣女果固形物获取率逐渐升高，这是因为温度上升提高了溶质进入圣女果组织细胞内的速度，相同时间内更多的溶质进入物料中，同时因为温度升高降低了渗透溶液的粘度，使物料表面的阻力减小，在加速了水分扩散速度的同时也加快了溶质的传递速度。从表2可以看出，随着温度的升高，圣女果的失水率与固形物获取率的比值逐渐降低，这是因为温度升高使得渗透液粘度迅速降低，溶质传递进组织细胞的速度加快，相同时间内进入组织细胞中的溶质的量增加，使失水率与固形物获取率的比值下降。

从表2可以看出，随着温度的增加，圣女果复水率逐渐降低。30～40℃和50～60℃时复水率下降平缓，40～50℃下复水率下降程度变大，考虑到脱水目标达到20%以上，渗透温度在40℃时复水率较高，失水率和固形物获取率与渗透温度在50℃时的结果接近，从节约能耗的角度看，40℃的渗透温度是比较合适的。

2.4 圣女果渗透脱水较佳工艺条件的确定 正交实验结果见表3、图4，实验9的失水率和固形物获取率与同条件下的单因素实验结果要小，经过研究发现，实验9中失水率和固形物获取率的比值为3.49，单因素实验的比值为3.28，差别不大，两者脱水效果相同，说明实验中并未出现操作失误，产生这一现象的原因可能是单果个体差异不同造成的，具体原因尚待进一步的研究。以失水率为主要指标，最终确定主次因素为C>B>A，直观上看最佳的脱水工艺组合为A3B3C3，因素A（温度）取40℃和50℃时失水率和固形物获取率指标相差不大，是次要因素，综合考虑失水率和固形物获取率，最终选择40℃作为试验参数。因素C（时间）取4h时的指标与5h时效果接近，最终效果上差别不大，考虑到实际生产效率，选4h作为最佳参数。最佳工艺组合为：A2B3C2，即渗透液温度为40℃，葡萄糖浓度为60%，脱水时间为4h。验证试验的结果为：失水率21.37%，固形物获取率为5.83，两者的比值为3.66。可以看出，所选择的工艺参数达到了较好的实验指标，因此可以认为实验有较好的重复性。

3 结论与讨论

圣女果随着渗透时间增加而逐渐失水，在4h后失水速度下降；随着渗透浓度的增加，圣女果的失水率先升高后降低，固形物获取率则随着浓度的升高而升高；圣女果的失水率和固形物获取率随着渗透温度的增加而增加。通过单因素实验，得到圣女果渗透脱水工艺的最优渗透时间为4h，最优渗透浓度为60%，最优渗透温度为40℃。通过正交实验，以失水率为主要指标得出渗透液温度为40℃，葡萄糖濃度为60%，脱水时间4h为最佳的脱水条件。验证试验的结果为：失水率21.37%，固形物获取率为5.83，两者的比值为3.66。

参考文献

[1]魏岩梅，陈晓燕.圣女果气调保鲜包装技术研究[J].中国包装工业，2005（12）：58-60.

[2]张芹芹.黑加仑渗透脱水和微波真空膨化工艺及品质研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2012.

[3]张慜等.食品渗透脱水研究进展[J].干燥技术与设备，2002，2（4）：3-9.

[4]张晓敏等.果蔬渗透脱水技术研究进展[J].食品研究与开发，2012，33（9）：204-207.

[5]邱伟芬.果蔬渗透脱水的研究进展及应用前景[J]，食品科技，2000，04：31-32.

[6]郑海鹰.莴笋在蔗糖体系下的渗透脱水研究[D].杭州：浙江工商大学，2011.

[7]GB 50093-2010 食品中水分的测定[S].

[8]GB-T12143-2008 饮料通用分析方法[S]. （责编：张宏民）