催化式红外辐照改善樱桃番茄去皮效果及品质

徐保国，周天楚，魏本喜，任晓锋，吴本刚，周存山※，马海乐



催化式红外辐照改善樱桃番茄去皮效果及品质

徐保国1,2，周天楚1，魏本喜1,2，任晓锋1，吴本刚1,2，周存山1※，马海乐1

（1. 江苏大学食品与生物工程学院，镇江 212013；2. 江苏大学农产品加工工程研究院，镇江 212013）

为了探寻一种去皮效果好、产品品质破坏低和环境友好型的樱桃番茄去皮方法，该文采用催化式红外技术对樱桃番茄进行处理，研究了不同催化式红外条件对樱桃番茄去皮效果的影响，并与传统的去皮方式（热水和碱液去皮）和超声波去皮方式进行对比，比较其去皮效果、番茄红素含量、果肉色泽和质构等指标变化。结果表明：催化式红外在照射距离30 cm和照射时间3 min的条件下，樱桃番茄的去皮效果最佳；与传统的去皮方式相比，催化式红外的去皮效果显著提升（<0.05）；并且经催化式红外去皮方法所得樱桃番茄的皮肉质量比仅为7.68%，显著降低了樱桃番茄的果肉损失（<0.05）。此外，催化式红外去皮很好地保持了去皮后番茄果肉形状的完整度，是一种去皮效果良好的环境友好型樱桃番茄去皮方式。

红外照射；去皮；食品加工；樱桃番茄；催化式红外；理化性质

0 引 言

樱桃番茄，又名圣女果、珍珠番茄，是一种茄科番茄属中多汁的浆果类[1-4]。樱桃番茄中富含谷胱甘肽、番茄红素和维生素PP等物质，可增加人体抵抗力，抗衰老，促进人体的生长发育，并对肝脏疾病也有辅助治疗作用[5-6]。樱桃番茄的营养价值优于普通番茄，可作蔬菜、鲜果食用，近年来，备受消费者青睐[5]。

樱桃番茄除了直接食用，还可以将其去皮后深加工成番茄罐头等产品[7-8]。然而，樱桃番茄有1层外果皮，是由1层薄的角质层，1层表皮细胞和2~4层皮下细胞组成。这层外果皮非常坚韧，消费者难以接受，因此，在番茄的深加工上，需要将其去除[9]。目前，番茄的去皮方法主要是热水去皮和碱液去皮[10]。然而，这2种传统的去皮方式主要缺点在于：用水量大，能耗高；尤其是碱液去皮方式由于其碱液的强腐蚀性易导致去皮过度和质量损失等不良结果[11]，并且去皮过程中产生的大量废液对环境造成极大的污染[12-14]。因此，番茄的深加工亟需探寻一种新的低能耗、低耗水量且环境友好型的去皮方法。

近年来，超声波和红外2种新型的去皮方式备受食品行业的广泛关注。美国弗罗里达大学的Rock博士[15]系统地研究了超声波在番茄去皮中的应用，结果显示超声波不仅可以降低番茄去皮的质量损失，而且相比较于传统的碱液去皮和热水去皮，经济成本显著下降。国内对超声波去皮鲜有报道，近2 a，浙江大学刘东红教授团队将功率超声波分别应用于桃和樱桃番茄的去皮研究当中[16]，结果显示功率超声波结合2%氢氧化钠溶液（90℃）显著缩短了桃的去皮时间，并且去皮后的桃质量损失少，营养物质保存率高；同时，功率超声波结合95℃的热水显著降低了樱桃番茄去皮的质量损失，番茄红素的保存率提高。因此，功率超声是一种新型的具有很好去皮效果的去皮方式。然而，从研究中不难看出，超声去皮需将物料浸泡在90℃以上的热水或者碱液当中，以促进物料的去皮效果，也可以说超声去皮方法是在传统的去皮方法上的改进，依然需要消耗大量的水资源和能量。

红外加热技术广泛应用于食品加工行业中，如干燥[17]、烘焙[18]、烘烤[19]和解冻[20]等。本研究所采用的是催化式红外技术，即在催化剂的作用下，由天然气与氧气发生氧化反应，产生能量[21]。与传统的电红外相比，催化式红外的能量直接由天然气转换为红外加热，具有更高的能量利用效率[22]。催化式红外具有很强的表面加热效果，依靠红外的加热特性，加热樱桃番茄果皮，使其与果肉分离，同时由于红外线穿透性低，适当的红外条件可以实现只加热果皮，对果肉部分加热效果不明显[12]。因此，红外处理对果肉的外形以及理化性质影响较小，以达到优质的去皮效果，且果肉不受或者少受影响，有助于提高樱桃番茄制品的生产效率，提升其深加工产品品质，节约生产成本。

本文旨在考察催化式红外技术对樱桃番茄去皮效果的影响，并与热水去皮、碱液去皮、以及超声波去皮方式进行对比，通过对比分析其去皮效果以及相关理化指标，为催化式红外技术在食品工业中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

樱桃番茄：海南千禧，成熟度为坚熟期（樱桃番茄的色泽全为红色，但未软化），同一批次，购于镇江欧尚超市，置于4 ℃冰箱中冷藏，备用。选取质量15 g左右，形状接近圆形，表皮无明显疤痕，颜色鲜艳的樱桃番茄作为试验原料。试验过程中，每批次处理均选取形状和质量非常接近的樱桃番茄(150±5)g。

1.2 仪器与设备

本试验中所用催化式红外干燥设备[21]，由江苏大学自制，具体结构见图1，其主要由红外干燥系统（主要包括：催化式红外发生器、干燥室、样品托盘和辐照距离调节螺钉等部分），供气系统（主要包括：压力控制阀、压力表、气体释放开关和液化气等部分）和称样品质量系统组成。其中，催化式红外发生器的尺寸为30 cm× 60 cm，干燥室的尺寸为100 cm×100 cm×60 cm。试验过程中，先通过电子元件将催化式红外发生器预热15 min，再通过供气系统通入液化气，待红外发生器表面温度达(380±5)℃，将样品托盘放入干燥室内，通过调节螺钉来控制辐照距离和辐射温度。样品的表面温度和质量变化分别通过手持式红外测温仪（TM350+ Tecmen电子有限公司，香港，精度0.1 ℃）和天平（BAS2202S，Sartorius，精度0.01 g）进行测定。

1. 天平（数值为精度） 2. 气体释放按钮 3. 催化式红外发生器 4.样品盘 5. 压力表 6. 压力控制阀 7. 气体释放开关 8. 液化气 9. 距离调整螺钉 10. 干燥室

其他仪器设备：紫外可见分光光度计：T6新世纪，北京普析通用仪器有限公司；手持式色差仪：CR-400，日本柯尼卡美能达；质构仪：TA XT Plus型，英国Stable Micro System公司；扫描电子显微镜：Quanta-200型，美国FEI公司。

1.3 试验方案

1.3.1 樱桃番茄催化式红外去皮效果研究

催化式红外对樱桃番茄去皮效果的2个最重要工艺参数为照射距离和照射时间，通过前期的试验发现，当照射距离低于20 cm时，由于照射距离过近，样品表面温度较高，易导致樱桃番茄表面焦化；当照射距离高于40 cm时，由于照射距离过远，样品表面的温度较低，效果较差。因此，分别研究不同的催化式红外照射距离（20、30、40 cm）和照射时间（1、2、3、4、5 min）对红外去皮效果的影响。

1.3.2 樱桃番茄的不同去皮方法效果比较

先研究不同去皮方式下（热水去皮、碱液去皮和超声去皮）的最优去皮条件，再对不同去皮方式下最优的去皮效果进行对比。其中，手工去皮是指樱桃番茄不经过任何处理，直接徒手去皮；热水去皮是指将番茄放在95℃的热水中处理后，再手撕去皮；碱液去皮是将番茄放在95℃的5%的NaOH碱液中处理，再手撕去皮；超声处理是将番茄放在30℃的超声场水浴中进行处理，再手撕去皮，超声频率为20 kHz，功率为300 W。几种去皮方式下，番茄和溶液的比例为1∶5（质量：体积）。

1.4 评价指标与测定方法

1.4.1 感官评价（去皮效果评价）

参照刘淼等[23]的测定方法，并做适当的修改。设立感官评定小组，小组成员共10人，分别来自不同的实验室，评定小组对处理后的樱桃番茄进行手工去皮，对去皮效果进行综合评价，评价标准如表1所示。

表1 感官评价评分

1.4.2 皮肉质量比

对去皮前后的樱桃番茄质量进行测定，皮肉质量比计算公式如式（1）。

式中为皮肉质量比，%；1、2分别为番茄去皮后果皮和果肉的质量，g。

1.4.3 番茄红素含量的测定

参照Fish等[24]的方法，并做了适当的修改。称取番茄4 g，匀浆后加入20 mL体积比为2∶1∶1的正己烷、丙酮和乙醇混合液，避光条件下搅拌20 min，然后，加入蒸馏水10 mL混合均匀，待分层后取出正己烷层，稀释至合适的倍数，于472 nm波长处测量其吸光度。番茄红素含量计算公式如式（2）。

式中为番茄红素质量分数，mg/kg；为稀释倍数；为吸光值；为样品质量，g；31.2为换算系数。

1.4.4 去皮番茄色泽的测定

采用手持式色差仪对去皮樱桃番茄果肉样品表面的色泽进行测量，并记录测量结果*，*，*。其中*代表样品的亮度，*代表样品的红绿度，*代表样品的黄蓝度。

1.4.5 去皮番茄质构的测定

采用质构仪对去皮后番茄的硬度进行测定。选择直径为2 mm的圆柱型探头对其进行测试，测试前、测试中和测试后的速度分别为2.00、1.00和5.00 mm/s，触发力为5.0 g。每个样品重复测试6次。

1.4.6 扫描电子显微镜观察

参照王丽娟等[25]的测试方法，对新鲜樱桃番茄皮和不同去皮方法得到的樱桃番茄皮进行扫描电子显微镜观察。

1.5 统计分析

每个试验至少3次重复，数据以平均值±标准偏差表示，采用SPSS 18.0软件中的Ducan程序进行数据方差分析。

2 结果与分析

2.1 催化式红外对樱桃番茄去皮效果的影响

感官评价是衡量番茄去皮效果最直接有效的方式。图2显示了不同催化式红外条件下樱桃番茄的去皮效果。从图2中可以看出，当红外处理1 min的时候，3种不同照射距离下的樱桃番茄均没有良好的去皮效果，果皮很难撕下，几乎和不处理的樱桃番茄一样难去皮。当处理时间延长到2 min时，在红外板间距20 cm的情况下，樱桃番茄果皮明显的被加热且软化，有一部分樱桃番茄的果皮开始变得容易去除。当红外处理3 min的时候，所有条件下的绝大多数樱桃番茄均容易去皮，红外去皮效果显著；但是，在红外上下板间隔20 cm的情况下，已经发现少部分果皮开始变色，出现黄色色斑，这是因为板间距过小，且处理时间延长，过高的红外辐射热量使得番茄表面过热导致的。当处理时间延长至4和5 min时，所有条件下的樱桃番茄果皮均出现明显的变色，甚至出现黑色焦糊状区域，表明处理时间过长。综上所述，当红外处理1和2 min的时候，去皮效果均不显著；在处理3 min的时候，去皮效果最好(4.5分)；超过3 min以后，番茄果皮就会出现不同程度的过热现象，果皮易出现焦糊现象，对果皮损伤大。

图2 不同催化式红外条件下樱桃番茄的去皮效果

2.2 不同去皮方法对樱桃番茄去皮效果及理化特性的影响

2.2.1 不同去皮方法的去皮效果

为了筛选出不同去皮方法下的适宜处理条件，分别研究了不同热水、碱液和超声去皮的作用时间对番茄去皮效果的影响。图3分别显示了热水（图3a）、碱液（图3b）和超声（图3c）3种不同去皮方式下番茄的去皮效果。从图中可以看出，随着处理时间的延长，3种去皮方式下番茄的去皮效果均显著提升（<0.05）；然而，到了一定的时间之后，随着处理时间的继续延长，去皮效果不再显著变化（>0.05）。Gao等[26]研究了不同的碱液浓度和处理时间对樱桃番茄去皮效果的影响，结果显示了随着碱液浓度的提高，达到100%去皮效果所需的时间逐渐缩短，在6%的碱液浓度条件下，20 s就达到了100%的去皮效果。Wang等[27]研究了超声辅助碱液处理对桃去皮效果的影响，结果显示随着去皮时间的延长，去皮效果逐渐提高，并且起始作用时间对去皮效果的影响更显著，当作用时间达到90 s后，再继续延长作用时间，对去皮效果影响的显著性逐渐降低。综合时间和经济成本，热水、碱液和超声去皮最佳处理时间分别为120 s、90 s和15 min，分别标记为HWP-120，LP-90和UP-15。

注：同一指标不同字母表示差异显著（P<0.05），下同。

不同去皮方式下番茄最佳去皮效果如图4所示。从图中可以看出，催化式红外照射距离为30 cm时，番茄的去皮效果最好，而红外照射距离20 cm时，去皮效果相对较差，这是因为照射距离过近，红外的高强度辐射热致使番茄皮发生了一定程度上的焦化。相比较红外30 cm去皮方式，传统的热水和碱液去皮方式对番茄的去皮效果显著降低（<0.05），这说明红外去皮比传统的去皮方法对樱桃番茄有更好的去皮效果。图4还显示了超声处理对番茄去皮效果，可以看出，超声波的去皮效果感官评价值最低。

注：图中CIP-20，CIP-30和CIP-40分别为催化式红外照射距离20，30和40 cm处理；HWP-120为热水处理120 s；LP-90为碱液处理90 s；UP-15为超声处理15 min,下同。

为了更加直观地观察不同去皮方式下樱桃番茄的去皮效果，樱桃番茄去皮前后的效果如图5所示。从图中可以看出，红外照射距离30 cm（图5a）处理下，去除的番茄皮薄且透明，果肉黏带非常少，说明了催化式红外对番茄有非常好的去皮效果，是最理想的去皮方式。图5还显示了热水（图5b）和碱液（图5c）处理下的番茄去皮前后效果图，可以看出，两者处理后番茄皮均被去除，果肉形状的完整性也得到了较好的保留，然而，番茄皮上的果肉黏带量大；超声处理后的番茄（图5d），果皮不易撕下，且撕下的果皮上果肉黏带量大，最终的番茄果肉形状完整性非常差，在去皮过程中，番茄的果肉极易遭到严重破坏，造成内部汁液流出，因此，超声对番茄的去皮效果相对较差。王丽娟等[25]研究了功率超声波对樱桃番茄的脱皮效果，结果显示功率超声波与热水具有协同作用，对碱液具有促进作用，显著降低樱桃番茄的去皮质量损失。本文的研究结论与文献报道有较大差异，造成樱桃番茄去皮效果差异的原因可能在于超声作用条件不同，文献中所采用的条件为高强度（2.7 kW）、高温度（95 ℃）和短时间（60 s），而本文所采用的条件为低强度（300 W）、低温度（30 ℃）和长时间（15 min）。

2.2.2 不同去皮方法对番茄皮微观结构的影响

不同去皮方法下，番茄外表皮的微观结构变化情况如图6所示。新鲜的樱桃番茄外果皮表面有1层很薄的疏水蜡质层上皮细胞以及2～4层的下皮细胞。其中蜡质层是保持组织完整性的重要结构。图6a为未经处理的番茄外表皮微观结构图，可以看出细胞轮廓清晰可见，细胞与细胞之间连接紧密。经过处理之后，番茄外表皮微观结构都发生了不同程度地变化，其中，红外照射距离30 cm处理（图6b）下的果皮细胞发生一定程度的破坏，且细胞壁厚度明显增加，但细胞轮廓清晰可见；热水（图6c）和碱液（图6d）处理下的番茄果皮细胞轮廓依稀可见；超声处理的樱桃番茄样品（图6e）结构变化相对较大，细胞轮廓基本消失，超声处理后的样品中出现了很多的孔洞，这是因为超声产生无数微小的空化气泡， 而这些空化泡破裂使周围液体发生微射流，产生了剪切力[28]，破坏了樱桃番茄表皮的结构，这也说明了超声处理对樱桃番茄的果皮破坏性较大。

注:每张图左边为去皮前，右边去皮后。

注：图中Control为不经过任何处理。

2.2.3 不同去皮方法下的番茄皮肉质量比和番茄红素含量变化

皮肉质量比是指番茄去皮后果皮和果肉质量的比值，该比值越低，证明果皮上黏连的果肉越少，可以很好地减少去皮时果肉的损失，也从侧面说明去皮后番茄果肉的完整性越好。从图7中可以看出，与对照组相比，所有去皮方式处理后的番茄，皮肉质量比显著下降（< 0.05）。其中，红外去皮的番茄皮肉质量比为7.68%，显著低于其他去皮方式（<0.05），说明红外的去皮效果有较好的优越性；超声去皮后的番茄皮肉质量比最高（26.87%），说明超声去皮后的番茄果皮上的果肉黏带量最大，去皮效果较差，此处的试验结果与图4和图5所得的结论一致。

图7 不同去皮方法对番茄皮肉质量比和果肉中番茄红素的影响

不同去皮方式下的果肉中番茄红素的含量如图7所示，从图中可以看出，不同处理方式都能提高番茄红素的含量。其中，热水处理后的番茄红素含量最高，这可能是因为热水处理一定程度上破坏了番茄果肉的细胞组织结构，致使测定过程中番茄红素溶出多。

2.2.4 不同去皮方法对番茄质构的影响

质构是消费者评价果蔬产品品质的最重要指标之一[28-29]。图8显示了不同去皮方法对番茄硬度的影响。与对照组相比，处理后的番茄硬度都显著下降，这是因为处理后的番茄细胞膨压遭到了不同程度的破坏[30]，并且从图5也可以看出，有些处理后的番茄外表皮有开裂现象，这些都会导致番茄的硬度下降。此外，从图7还可以看出，超声处理后的樱桃番茄硬度最低，红外照射距离30 cm处理后的樱桃番茄的硬度显著高于其他3种处理方式，说明了红外处理后的番茄质构保持相对较好。

图8 不同去皮方法对番茄硬度的影响

2.2.5 不同去皮方法对番茄果肉色泽的影响

不同去皮方式下，番茄果肉的色泽变化如表2所示。表中*表示明亮度，*越大表示越亮，*表示红绿度，*表示黄蓝度。从表2中可以看出，与对照组相比，红外30 cm的照射距离，番茄在亮度上与对照组无显著性差异（>0.05）。碱液处理会降低樱桃番茄果肉的明亮程度，而热水处理会提高樱桃番茄果肉的明亮程度；此外，与对照组相比，不同去皮方式处理后番茄果肉的*和*值相差不是特别明显。通过色泽测定结果说明了不同的去皮方式下，番茄果肉的色泽属性会发生一些变化，但都在可接受的范围之内。

表2 不同去皮方法对番茄色泽的影响

3 结 论

本文研究了催化式红外在樱桃番茄去皮加工中的应用，得出结论如下：

1）在催化式红外去皮方式下，随着去皮时间的延长，去皮效果呈现出先升高后下降的趋势，当红外照射距离为30 cm，照射时间3 min时，感官评分值达到最高值（4.5分）；在热水、碱液和超声去皮方式下，随着去皮时间的延长，去皮效果逐渐提高，且作用时间对去皮效果的影响更显著，当作用时间达到一定值后，再继续延长作用时间，对去皮效果的影响显著性降低。

2）与传统的去皮方法（热水和碱液去皮）相比，催化式红外去皮效果更优越；尤其在红外照射距离30 cm和处理时间3 min的红外条件下，所得的脱皮番茄形状保持好，且果皮上果肉黏连少。红外去皮所得的番茄皮肉质量比最低（7.68%），超声去皮的皮肉质量比相对较高（26.87%）。

3）与对照组相比，所有去皮方法处理后的番茄在色泽和质构上都发生了不同程度的变化；红外去皮所得的番茄与传统的去皮方法相比，在质构和色泽上与对照组更接近。

综合以上分析，结合红外去皮不需消耗水和不产生废液等优点，可以看出，红外去皮是一种可行的新兴樱桃番茄去皮方式。

[1] 黄丽华，李芸瑛. 樱桃番茄果实营养成分分析[J]. 中国农学通报，2005，21(10)：91－92. Huang Lihua, Li Yunying. Analysis on nutrient components in cherry tomato fruit[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2005, 21(10): 91－92. (in Chinese with English abstract)

[2] 张彪，张文涛，李喜宏，等. 气体二氧化氯对樱桃番茄贮藏品质的影响[J]. 食品研究与开发，2017，38(8)：173－176. Zhang Biao, Zhang Wentao, Li Xihong, et al. Gaseous chlorine dioxide impact on storage quality of cherry tomato[J]. Food Research and Development, 2017, 38(8): 173－176. (in Chinese with English abstract)

[3] 雷静，张娜，阎瑞香，等. LED红蓝弱光照射保持樱桃番茄冷库贮藏品质[J]. 农业工程学报，2016，32(9)：248－254. Lei Jing, Zhang Na, Yan Ruixiang, et al. Red and blue LED weak light irradiation maintaining quality of cherry tomatoes during cold storage[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(9): 248－254. (in Chinese with English abstract)

[4] 张浩，郭丽丽，叶嘉，等. 樱桃番茄叶片气孔特征和气体交换过程对NaCl胁迫的响应[J]. 农业工程学报，2018，34(5)：107－113. Zhang Hao, Guo Lili, Ye Jia, et al. Responses of leaf stomatal traits and gas exchange process of cherry tomato to NaCl salinity stress[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(5): 107－113. (in Chinese with English abstract)

[5] 蒋红芝，义崇宽，林小菲，等. 樱桃番茄干燥工艺的研究[J]. 食品研究与开发，2012，33(4)：100－104. Jiang Hongzhi, Yi Chongkuan, Lin Xiaofei, et al. Cherry tomato drying process[J]. Food Research and Development, 2012, 33(4): 100－104. (in Chinese with English abstract)

[6] 田华，汪金萍，王远. 圣女果品质特征及检测技术研究进展[J]. 食品研究与开发，2018，39(11)：204－209. Tian Hua, Wang Jinping, Wang Yuan. Research progress on quality detection of cherry tomatoes[J]. Food Research and Development, 2018, 39(11): 204－209. (in Chinese with English abstract)

[7] Barringer S. Canned Tomatoes: Production and Storage[M]. Boca Raton: CRC Press, 2003: 109－120.

[8] Yong W, Xuan L, Gang S, et al. A comparison of dynamic mechanical properties of processing-tomato peel as affected by hot lye and infrared radiation heating for peeling[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 126: 27－34.

[9] Shao D, Atungulu G G, Pan Z, et al. Characteristics of isolation and functionality of protein from tomato pomace produced with different industrial processing methods[J]. Food & Bioprocess Technology, 2014, 7(2): 532－541.

[10] Garcia E, Barrett D M. Peelability and yield of processing tomatoes by steam or lye[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2006, 30(1): 3－14.

[11] Das D J, Barringer S A. Potassium hydroxide replacement for lye (sodium hydroxide) in tomato peeling[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2006, 30(1): 15－19.

[12] Li X, Pan Z, Atungulu G G, et al. Peeling mechanism of tomato under infrared heating: Peel loosening and cracking[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 128(1): 79－87.

[13] Li X, Pan Z, Atungulu G G, et al. Peeling of tomatoes using novel infrared radiation heating technology[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2014, 21(4): 123－130.

[14] Pan Z, Li X, Khir R, et al. A pilot scale electrical infrared dry-peeling system for tomatoes: Design and performance evaluation[J]. Biosystems Engineering, 2015, 137: 1－8.

[15] Rock C R. Development of a Novel Tomato () Peeling Process Using Power Ultrasound Technology[D]. Florida: University of Florida, 2012.

[16] 王丽娟. 三种水果罐头原料去皮技术的研究[D]. 杭州：浙江大学，2017. Wang Lijuan. Study on the Peeling Technology of Three Canned Fruits[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[17] Onwude D I, Hashim N, Abdan K, et al. Modelling the mid-infrared drying of sweet potato: Kinetics, mass and heat transfer parameters, and energy consumption[J]. Heat & Mass Transfer, 2018, 54(10): 2917－2933.

[18] Nicolas V, Glouannec P, Ploteau J P, et al. Experiment and multiphysic simulation of dough baking by convection, infrared radiation and direct conduction[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2017, 115: 65－78.

[19] 陈团伟，康彬彬，陈绍军，等. 远红外烘烤咸酥花生的工艺参数优化及品质分析[J]. 农业工程学报，2010，26(8)：320－325. Chen Tuanwei, Kang Binbin, Chen Shaojun, et al. Optimized parameters and quality analysis of salty and crisp peanut by far-infrared roasting[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(8): 320－325. (in Chinese with English abstract)

[20] 王安敏，王晓军，李锋，等. 远红外低温解冻装置设计[J]. 轻工机械，2017，35(3)：1－4. Wang Anmin, Wang Xiaojun, Li Feng, et al. Design of far infrared low temperature thawing device[J]. Light Industry Machinery, 2017, 35(3): 1－4. (in Chinese with English abstract)

[21] 吴本刚. 胡萝卜催化式红外干法杀青红外热风顺序联合干燥技术研究[D]. 镇江：江苏大学，2014. Wu Bengang. Study of Carrot Drying-blanching and Dehydration Using Sequential Infrared Radiation Heating and Hot Air Drying[D]. Zhenjiang: Jiangsu University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[22] Wu B, Ma H, Qu W, et al. Catalytic infrared and hot air dehydration of carrot slices[J]. Journal of Food Process Engineering, 2014, 37(2): 111－121.

[23] 刘淼，王俊. 山核桃仁碱液浸泡法去皮工艺的研究[J]. 农业工程学报，2007，23(10)：256－261. Liu Miao, Wang Jun. Optimization of the technology for peeling hickory kernel by lye[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(10): 256－261. (in Chinese with English abstract)

[24] Fish W W, Perkinsveazie P, Collins J K. A quantitative assay for lycopene that utilizes reduced volumes of organic solvents[J]. Journal of Food Composition & Analysis, 2002, 15(3): 309－317.

[25] 王丽娟，宋思圆，姜鹏，等. 不同去皮方法对番茄去皮效果和品质的影响[J]. 食品科学，2017，38(5)：26－31. Wang Lijuan, Song Siyuan, Jiang Peng, et al. Effect of different peeling methods on the peeling efficiency and quality of tomatoes[J]. Food Science, 2017, 38(5): 26－31. (in Chinese with English abstract)

[26] Gao R, Ye F, Lu Z, et al. A novel two-step ultrasound post-assisted lye peeling regime for tomatoes: Reducing pollution while improving product yield and quality[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2018, 45: 267－278.

[27] Wang W, Wang L, Feng Y, et al. Ultrasound-assisted lye peeling of peach and comparison with conventional methods[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2018, 47: 204－213.

[28] Xu B G, Zhang M, Bhandari B, et al. Effect of ultrasound immersion freezing on the quality attributes and water distributions of wrapped red radish[J]. Food & Bioprocess Technology, 2015, 8(6): 1366－1376.

[29] Zhang M, Xu B G, Bhandari B, et al. Influence of ultrasound-assisted osmotic dehydration and freezing on the water state, cell structure, and quality of radish(L.) cylinders[J]. Drying Technology, 2014, 32(15): 1803－1811.

[30] Garrote R L, Silva E R, Bertone R A. Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes[J]. Journal of Food Engineering, 2000, 45(2): 67－76.

Catalytic infrared radiation improving peeling effect and quality of cherry tomatoes

Xu Baoguo1,2, Zhou Tianchu1, Wei Benxi1,2, Ren Xiaofeng1, Wu Bengang1,2, Zhou Cunshan1※, Ma Haile1

(1.212013,; 2.212013,)

Tomatoes are regarded as an important agricultural commodity in the world due to their essential role in the diet as a vital source of vitamins (C and E), phenolics and flavonoids. Tomatoes is available in various products including juice, purees, pastes, ketchup, sauces, salsas, soups and canned tomatoes. However, tomato skin, which consists of a thin cuticle layer, a single layer of epidermal cells, and two to four layers of hypodermal cells, is very tough and undesirable to consumers. Therefore, during the processing of tomato products, peeling is the first and particularly important unit operation. The traditional peeling methods including mechanical, chemical and hot soaking peeling have been applied for cherry tomatoes. These peeling methods with high energy and water consumption, serious product salinity and wastewater disposal problems are not environmental friendly. Therefore, sustainable and non-chemical peeling methods have been desired by tomato processors for a long time to reduce water, energy and chemical reagent consumption, meanwhile obtain high quality peeled products. Recently, infrared and ultrasound technologies had been studied as alternatives to food processing technologies. Thus, catalytic infrared radiation and ultrasound technologies were chosen for peeling cherry tomatoes in this study. The effects of different catalytic infrared radiation parameters and ultrasonic durations on the peeling effect of cherry tomatoes were investigated. In addition, the comparison of traditional peeling methods (hot water and lye peeling) on the peeling effect, lycopene content, flesh color and texture of cherry tomatoes was also carried out. Microstructural changes in tomato epidermal tissues under catalytic infrared radiation were also compared with those of control, hot water, hot lye and ultrasonic treated samples. The results showed that the optimal catalytic infrared radiation parameters were as follows: radiation distance of 30 cm and duration of 3 min. In addition, as the peeling times of the hot water, lye and ultrasonic peeling methods increased, the peeling effects of cherry tomatoes enhanced. Compared to the hot water, lye and ultrasonic peeling methods, the peeling effect of catalytic infrared radiation significantly improved (<0.05), and the infrared peeling significantly reduced the flesh loss of cherry tomatoes (<0.05); Moreover, the infrared peeling well maintained the integrity of the peeled tomato shape. The hardness of catalytic infrared peeled tomatoes under the radiation distance of 30 cm was significantly (<0.05) higher than that of hot water, lye and ultrasonic peeled tomatoes, respectively. The results of scanning electron microscopy showed that microstructural destruction in tomato epidermal tissues by ultrasonic treatment was the most severe; so many small holes could be clearly observed in the picture of ultrasonic treated tomatoes. The ratio of skin to flesh of catalytic infrared peeled tomatoes was significantly (<0.05) lower than that of hot water, lye and ultrasonic peeled tomatoes, suggesting that catalytic infrared peeling method had a better peeling effect than other peeling methods. Therefore, the results of this research provided scientific evidence of the benefits of catalytic infrared peeling in comparison to the hot water, lye and ultrasonic peeling methods and demonstrated the potential of catalytic infrared peeling as an alternative to conventional cherry tomato peeling methods.

infrared radiation; peeling; food processing; cherry tomatoes; catalytic infrared; physico-chemical properties

徐保国，周天楚，魏本喜，任晓锋，吴本刚，周存山，马海乐.催化式红外辐照改善樱桃番茄去皮效果及品质[J]. 农业工程学报，2018，34(24)：299－305. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036 http://www.tcsae.org

Xu Baoguo, Zhou Tianchu, Wei Benxi, Ren Xiaofeng, Wu Bengang, Zhou Cunshan, Ma Haile. Catalytic infrared radiation improving peeling effect and quality of cherry tomatoes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(24): 299－305. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036 http://www.tcsae.org

2018-07-03

2018-10-15

江苏省自然科学青年基金项目（BK20170538）；中国博士后科学基金面上项目（2017M611738）；国家重点研发计划课题（2017YFD0400903-01）

徐保国，博士，助理研究员，主要从事果蔬的干燥、保鲜和速冻技术。Email：xbg@ujs.edu.cn

周存山，教授，博士生导师，主要从事果蔬干燥节水节能技术及装备。Email：cunshanzhou@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036

TS255.1

A

1002-6819(2018)-24-0399-07