低压静磁场处理对鲜食核桃解冻效果及货架期品质的影响

孙席平,孔 娜,许铭强,王 苹,徐 斌,张 婷

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,乌鲁木齐 830091;2.新疆维吾尔自治区科技项目服务中心,乌鲁木齐 830000;3.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所/新疆主要农副产品精深加工工程技术研究中心,乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】薄皮核桃是新疆的特色林果之一[1-3],其鲜果仁饱满、口感脆嫩,含有丰富的不饱和脂肪酸、蛋白质、矿物质、维生素和氨基酸等营养成分以及较好的风味品质[4-7]。鲜食核桃采后贮运期间,极易发生种壳表面发霉发粘、发芽失水等现象,导致其种仁难以剥离,口感变差[8-9]。【前人研究进展】近年来从低温、气调、包装材料、保鲜剂等方面对鲜食核桃保鲜技术开展了研究,将其保鲜时间延长至60～80 d[7,10-12],虽从一定程度上延长了鲜食核桃的供应周期,但无法保障其长期销售和持续供给。低温冻藏可抑制鲜食核桃霉变,较好的保持种仁的风味和营养品质,实现其周年供应[9],但解冻后,极短时间内出现种皮褐变,种仁脆度下降,研究低压静磁场处理对鲜食核桃解冻效果及货架期品质影响。【本研究切入点】磁场作为一种绿色环保、节能性良好的果蔬新型冻结-解冻技术,其操作简便,经济实用,不会产生有毒有害物质[13],可有效降低果蔬过冷度,缩短水分相变时间,使冰晶趋向于雾化和沙粒化,减小对果蔬细胞破坏程度,尽可能保持其品质和风味,已在洋葱、胡萝卜、黄瓜、西葫芦等果蔬上得到证实[14]。然而,关于运用磁场技术解冻鲜食核桃的研究未见报道。需研究低压静磁场处理对鲜食核桃解冻效果及货架期品质的影响。【拟解决的关键问题】以温185冷冻鲜核桃为试材,于4℃低温条件下分别进行0、2、4和6 mT 4个不同强度的低压静磁场处理,测定其解冻后及低温货架期间果实的汁液流失率、含水量、色泽及质构等指标,分析并统计其感官指标及低压静磁场处理对鲜食核桃解冻效果及货架期品质的影响,为生产中长期冻藏的鲜核桃适时解冻销售提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

温185鲜食核桃(去青皮核桃)于2021年9月6日采自新疆阿克苏地区乌什县阿克托海10大队核桃示范园基地。采摘时挑选果实完整、无病虫害、损伤或病斑、大小均匀的果实,机械脱青皮后当天运回新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所冷库(0±1)℃。预冷后,挑选大小规格较为一致,无任何机械损伤和病虫侵害的鲜核桃,将其装入普通保鲜袋中,每袋500 g左右,袋口密封后迅速置于-20℃冰箱,备用。

DW-FL270美菱冰箱,中科美菱低温科技股份有限公司;JFA1002电子天平,上海浦春计量仪器有限公司;TMS-Pro型质构仪,美国 FTC;EMFI-T1可视化食品磁电耦合处理系统英都斯特(无锡)感应科技有限公司;WSC-2型色差计,北京光学仪器厂;MA30-000V3型红外水分测定仪,德国赛多利斯;

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

将冷冻鲜核桃随机分为4组,应用可视化食品磁电耦合处理系统,在反复预实验的基础上,分别对其进行2、4和6 mT 3个不同强度的低压静磁场处理,以0 mT解冻为对照。解冻温度设置为4℃,解冻时间设置为4 h,每组处理500 g(25～30个果实),解冻后(0 h)及4℃低温贮藏12、24、36、48、60及72 h后测定其汁液流失率、含水量、色泽及质构等指标,并统计其感官指标,各组均设置3个重复。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 汁液流失率

参照刘璐[15]方法。分别测定解冻前后的核桃质量。

汁液流失率(%)=(冷冻果实质量-解冻后果实质量)/冷冻果实质量×100%。

1.2.2.2 含水率

参照张婷等[16]方法,核仁含水量采用便携式红外水分测定仪测定。从各处理的每个重复中随机取出10个核桃,每个果实切取1/4鲜核仁样品混匀后测定。

1.2.2.3 色差

参照吕文静[17]方法。采用WSC-2型色差计测定核桃种仁色差值,选取果仁赤道面上的4个点来测定,每组重复测定10个果。测定结果用国际色差标准CIE-L*a*b*色差系统表示,总色差△E公式如下:

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

式中,L*表示亮度,值越小,产品的亮度越小;a*值表示红度和绿度,a*>0表示红值、a*<0表示绿值;b*值表示黄度和蓝度,b*>0表示黄值、b*<0表示蓝值,采用国际色差标准CIE色差系统。

1.2.2.4 质构

采用TMS-Pro 型质构仪进行测定。探头选取P/50探头,力量感应元设置为250 N,样品回升高度为35 mm,形变百分量50%,检测速度为50 mm/s,起始点力0.1N,压缩次数为2次。测定解冻后核桃仁的硬度、粘附性、弹性、咀嚼性及胶粘性等指标。

1.2.2.5 感官评价

参照李盼[18]方法,感官品质评价采用人工品尝的方法。表1

表1 核仁感官品质分级评定标准

各感官品质级别=

(1)

综合评分=种皮颜色(级)×0.15+种皮剥离难易程度×0.2+核仁色泽(级)×0.15+香气(级)×0.1+风味(级)×0.4。

(2)

1.3 数据处理

用Excel进行数据统计,GraphPad Prism 8.0.2软件进行作图,并用SPSS 26.0 软件进行显著性差异分析(ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 低压静磁场处理对鲜食核桃汁液流失率的影响

研究表明,4组处理均呈现先下降后上升的趋势。4组处理解冻后鲜果汁液流失率分别为1.30%、1.29%、1.04%、1.21%,其中4 mT磁场处理的果实解冻后汁液流失率显著低于其它各组处理(P<0.05)。货架期12 h时,4组处理都有明显的下降趋势,4 mT解冻汁液流失率仅为0.3%,显著低于其他3组(P<0.05);货架期12～48 h,4组处理的果实汁液流失率变化较小,但对照组果实的汁液流失率显著高于其它3组磁场处理(P<0.05);货架期60 h后,其中4 mT处理组果实的汁液流失率上升幅度较小,仅为1.73%,显著低于其它各处理组(P<0.05)。低压静磁场处理可有效抑制核桃冻果在解冻后及低温货架期间的果实汁液流失率,其中4 mT处理磁场组控制效果最显著。图1

图1 低压静磁场处理下鲜食核桃汁液流失率变化

2.2 低压静磁场处理对鲜食核桃含水量的影响

研究表明,不同低压静磁场处理核桃含水量表现出逐渐下降的趋势。解冻后,各处理组的含水量分别为29.53%、30.61%、32.64%、31.48%,随着低温货架期贮藏时间的延长,核仁水分逐渐下降,种皮开始变干。货架期12 h时,各处理无明显差异,含水量基本接近;货架期24～72 h,4 mT处理组含水量显著高于对照组(P<0.05)。至货架期结束时,核仁含水量分别为21.34%、23.81%、26.18%和23.51%,与解冻后比较,分别下降了8.19%、6.8%、6.46%和7.97%,其中4 mT磁场处理组含水量下降幅度最小。低压静磁场处理可从一定程度上维持冷冻鲜核桃解冻后及低温货架期间含水量。图2

图2 低压静磁场处理下鲜食核桃含水量变化

2.3 低压静磁场处理对鲜食核桃色泽的影响

研究表明,4组处理的L*均呈下降趋势,4组处理的冷冻鲜核桃解冻后,L*值分别为37.2、37.5、38.6、37.9,随着解冻后低温货架期贮藏时间的延长,L*值表现出逐渐下降趋势。解冻后,对照组核仁L*值为32.7,至货架期72 h,其L*值较解冻后下降了12.25%,其它3组低压静磁场处理组分别下降了10.67%、9.48%和11.15%,其中,4 mT磁场L*值在解冻后和货架期间,显著高于其他3组(P<0.05),适宜的低压静磁场处理可较好的保持核仁亮度。

a*表示解冻后的核仁红绿值,4组处理a*值变化规律不一。解冻后,对照组的核仁a*值最大,为9.63,4 mT磁场处理组a*值最小,为7.72,其它两组处理介于两者之间,随着低温货架贮藏时间的延长,对照组a*值出现逐渐下降趋势,2 mT磁场处理组a*值分别在24 h和60 h出现2个低点,4 mT磁场处理组a*值出现先上升后下降的趋势,6 mT磁场处理组a*值显著低于其它各处理组(P<0.05)。低压静磁场处理对解冻后影响较大,但对货架期间核仁的红绿值影响无显著规律。

b*表示解冻后核仁的黄蓝值,b*值越小,核仁黄度越高。解冻及低温货架贮藏期间,各处理组核仁的b*值均呈现上升趋势。0 h时,各处理组核仁的b*值分别为28.4、28.3、27.8和29,差异不显著(P>0.05),随着货架期时间的延长,不同处理组的核仁的b*值出现上升,与解冻后比较,分别上升了8.33%、9.00%、7.32%和7.61%,其中4 mT和6 mT磁场处理组核仁b*值显著低于其它两组(P<0.05)。4 mT和6 mT磁场处理组可有效维持冻核桃解冻及货架期间核仁的黄度。

ΔE*值为L*、a*、b*值与收获值之间的差值。各磁场处理组核仁的ΔE*值呈平缓下降趋势,解冻及低温货架贮藏期间,4 mT磁场处理组的核仁ΔE*显著高于其它各处理组(P<0.05)。4 mT磁场处理有利于维持核仁色泽,使其接近于收获期。图3

图3 低压静磁场处理下鲜食核桃色泽变化

2.4 低压静磁场处理对鲜食核桃质构的影响

研究表明,各处理组的核仁硬度呈现先下降后上升的趋势。低温货架0～24 h,对照组和2 mT磁场处理组的核仁硬度呈现逐渐下降,分别达到74.73和91.02 N,之后其硬度逐渐上升,而4 mT磁场处理组和6 mT磁场处理组的核仁硬度在低温货架36 h时,出现低点,达到102.13 N,之后也表现出和其它2组相似的趋势。整个低温货架贮藏过程中,4 mT磁场处理组核仁的硬度显著高于其它各处理组(P<0.05),适宜的磁场处理有利于维持鲜核桃解冻及低温货架期间核仁的硬度。

鲜核桃解冻后及低温货架期间,各处理组核仁的粘附性呈现逐渐下降的趋势。解冻后,3组磁场处理组的核仁粘附性显著高于对照组(P<0.05)。随着低温货架期时间的延长,各处理组核仁的粘附性逐渐下降,货架期48 h时,各处理组核仁的粘附性略微上升,这可能核仁含水量变化有关,之后逐渐下降,货架12～72 h,各处理组核仁粘附性无显著差异(P>0.05),表明低压磁场处理只对解冻后核仁的粘附性有显著影响,对低温货架贮藏期间的粘附性无影响。

低温货架期间,各处理组核仁的弹性整体表现出先下降后上升的趋势。解冻后,4 mT磁场处理组的核仁弹性值最大,达到5.52 N,其次是对照组,其值为5.46 N,6 mT磁场处理组和2 mT磁场处理组核仁的弹性显著低于以上2个处理组(P<0.05),4 mT磁场处理对解冻后核仁的弹性有一定的影响,但影响程度不大。低温货架期间,除了48 h时,4 mT磁场处理核仁的弹性显著高于其它3组处理外(P<0.05),其余时间各处理组核仁弹性变化无显著规律。低压静磁场仅对解冻后和货架期间核仁的弹性影响不大。

各处理组的鲜食冻核桃解冻后及低温货架期间,核仁咀嚼性呈现先下降后上升的趋势。解冻后,2 mT磁场处理的核仁咀嚼性达到168.75 mJ,显著高于其它3组处理(P<0.05),表明2 mT磁场处理可从一定程度上保持解冻后核仁的咀嚼性。低温货架期间,对照组核仁咀嚼性在贮藏36 h达到最低值,为103.50 mJ,显著低于其它各处理组(P<0.05),6 mT磁场处理组的核仁在贮藏48 h达到低值,显著低于2 mT和4 mT磁场处理组(P<0.05),但显著高于对照组(P<0.05),与该时间各处理感官评价口感较为一致。低压静磁场处理有利于维持核仁低温货架后期的咀嚼性,使其保持较好的口感。

各处理组核仁的胶黏性表现出先下降后上升的整体趋势。货架期0～24 h时,各处理组均表现为下降趋势,对照组和3个低压静磁场处理组核仁胶黏性均下降了20%,其中2 mT磁场处理的核仁胶黏性下降最明显,显著低于其它各处理组(P<0.05);货架期24～60 h,低压静磁场各处理组核仁的胶黏性显著高于对照(P<0.05),低压静磁场有利于维持解冻后核仁低温货架期间的胶黏性。图4

2.5 低压静磁场处理对鲜食核桃感官品质的影响

研究表明,解冻后,低压静磁场各处理组核桃感官品质综合评分分值显著低于对照组(P<0.05),低压静磁场处理有利于维持鲜食核桃解冻后感官品质。低温货架贮藏期间,随着时间的延长,低压静磁场处理组鲜食核桃感官评分也显著低于对照组(P<0.05),其中,4 mT磁场处理的效果最明显,表现为解冻后及低温冷藏72 h后,核仁种皮色泽持续保持黄色或暗黄色,种皮剥离程度较高,核仁口感较脆、有香味,具有一定的食用品质。表2

表2 低压静磁场处理下鲜食核桃感官品质变化

图4 低压静磁场处理下鲜食核桃质构变化

3 讨 论

汁液流失率不仅能反映冷冻样品的持水能力,也能反映出解冻后样品的风味和营养物质的保存情况[19]。核仁含水量的高低与其风味、营养品质等有密切关系,含水量越高,核仁口感越好[20]。色泽作为衡量果实品质的重要指标,果实的可接受程度和色泽息息相关,通常用L*(亮度)、a*(红值)、b*(黄值)参数表示,果皮亮度L*值越小说明其亮度越低,红绿值a越小说明绿度越高,黄蓝度b越小说明黄度越大。质构是衡量果蔬品质的重要指标,果蔬在采后加工、运输、贮藏和销售等环节中品质不可避免会受到不利因素的影响,质构可较为客观准确的反映果蔬产品质地特性,其测定的相关参数在一定程度上反映了果实组织结构的变化,是果蔬品质评价的重要依据之一[21-22]。粘附性代表的是探头抵抗试样本身粘着作用所消耗的功,其值大小表示口腔咀嚼果肉时,果实组织对上颚、牙齿、舌头等口腔接触面的粘着能力[23]。咀嚼性反映果实在咀嚼过程中对外力的持续抵抗性,在一定程度上反映了核仁的口感[24-25]。感官品质是评价核桃外观品质的主要指标,在一定程度上反映核桃的可接受程度,感官综合评价分值越低,表明其感官品质越好,反之,越差。低温冻藏是鲜食核桃采后领域中最有应用前景的保鲜技术之一。-5℃及以下低温使整个核桃鲜果的新陈代谢强度降至最低,且能够有效抑制其表面微生物繁殖,从而延长其贮藏期[26]。研究前期预实验发现,-20℃冻藏温度可使湿坚核桃保持较好的品质和营养,因此选材该温度条件下冻结的果实为试材开展研究,结果发现低压静磁场处理可使冻核桃在低温货架48 h内保持较低的汁液流失率,显著低于对照组(P<0.05),这与You[26]、Mok[27]及马国娇等[28]采用电场或振荡磁场解冻冷冻肉上的结果较为相似;然而,解冻后低温货架贮藏 60～72 h,各处理组的果实汁液流失率突然增大,其是否与静磁场处理时间有关,有待于进一步探索。

研究发现,随着核桃解冻后低温货架时间的延长,各处理组核仁含水逐渐减少,各磁场处理组核仁含水量显著高于对照组(P<0.05),其中,4 mT磁场处理效果最明显,表明适宜的磁场处理有利于维持解冻后及低温货架期间核仁的含水量,这与马国娇等[28]在冷冻肉上的研究结果较为一致。

研究表明,低压磁场处理可有效保持核仁解冻后及低温贮藏期间的色泽,可能与磁场作用下果实的叶绿素酶活性受到抑制,叶绿素降解速率减小,从而减小货架期间其色泽变化[29]。此外,试验研究发现,低压静磁场处理对解冻后核仁的硬度、粘附性、咀嚼性和胶粘性有一定的影响,但对低温货架期间质构相关值的影响不大(除核仁硬度外),该结果与各处理条件下核桃的感官品质评分较为一致。4 mT磁场处理的核仁低温货架72 h,其核仁口感较脆,具有一定的清香味,可见,适宜的磁场处理有利于维持冻藏核桃低温货架期间的品质,尤其是食用口感,该结果也在草莓[30]和豆角[31]上得到证实。

4 结 论

2、4和6 mT的低压静磁场处理可有效抑制冷冻核桃果实货架期间的汁液流失率和含水量下降,使核仁保持较好的色泽、硬度和感官品质,其中4 mT磁场解冻效果最为明显,使核桃果实在4℃货架期期贮藏72 h后,汁液流失率降低至1.57%,含水量保持在26.18%,核仁亮度仅下降9.48%,核仁种皮色泽持续保持黄色或暗黄色,硬度达到118.07 N,整体感官加权平均级别为2.15,核仁口感较脆,具有一定的清香味,种皮易剥离,具有较好的感官和食用品质,该结果为生产中长期冻藏的鲜核桃适时解冻销售提供理论依据和技术支持。