超高压处理对不同果蔬结构和性质的影响

　　摘要：超高压处理用于提高食品的安全性和贮藏性已被广泛用于果蔬制品，但主要限于流态食品，原因是超高压处理可能会影响到固态食品的结构。为了探究超高压处理对不同品种的果蔬结构和性质的影响，选择了５种具有不同的密度、含水量、微观结构和质构特性的果蔬，采用不同的超高压处理条件，分析在不同压力大小和保压时间条件下，果蔬结构和性质的变化情况。结果表明：果蔬的质地会影响其耐压特性，当果蔬质地柔软、空泡结构较少时，耐压性较好；反之，果蔬的体积容易被压缩，由于组织结构的差异，不同果蔬受压时体积变化差异很大；密度大、初始硬度大的果蔬受超高压处理后硬度等质构指标下降幅度更大。保压时间的延长会进一步破坏果蔬的质构和结构。

　　关键词：超高压；果蔬；结构；性质

　　超高压对食品的处理是等静压加工，具有各向均匀性的特点，使被加工原料处于受力平衡状态，只要食品原料具有一定的弹性，体积能够在一定程度上伸缩，就适合采用超高压处理［１－２］。由于一般超高压采用的压力较高（１００～６００ＭＰａ），同时果蔬的组织一般较软［３］，经超高压处理后，固体形式的果蔬组织会受到不同程度的损伤，导致细胞壁和中胶层的结构以及胞内生物大分子的组成和数量发生变化［４－５］，造成果蔬的体积、质量、色泽和质构方面的变化［６－８］。目前有关超高压对果蔬结构和性质变化的研究多集中在细胞壁果胶变化及影响其变化的相关内源酶上，主要取决于细胞膜、细胞壁和细胞间隙的完整性［９］。Ｂａｓａｋ等［１０］研究了不同压力大小及保压时间对苹果、梨、橙子、胡萝卜、芹菜、青椒和红椒的硬度的影响，结果发现随着压力的增加，硬度会迅速降低，而在保压期间，硬度会进一步降低或逐渐恢复，并认为果胶甲酯酶活性是硬度增加的主要原因。Ｄｅｒｏｅｃｋ等［１１］研究发现，相比于热处理，高压协同高温处理的胡萝卜的果胶甲酯化程度显着降低，质构显示出最小的软化现象，且细胞间的粘附变化很小。Ｔａｎｇｗｏｎｇｃｈａｉ等［１２］研究了高压处理（２００～６００ＭＰａ、２０ｍｉｎ）对樱桃番茄的结构和关键软化酶（果胶甲酯酶和聚半乳糖醛酸酶）的影响，认为由压力引起的樱桃番茄的结构变化涉及至少两个相关现象，与液固组分相比，气相（空气）的压缩性更大，施加压力可以使其产生紧凑的结构；当压力解除时，组织中溶解和压缩的气体将在大气压下重新快速膨胀形成气泡，导致细胞膜渗透性增加，从而促进水分的渗出和增强酶作用，细胞区室化消失，组织变形软化，而参与进一步软化的酶主要是聚半乳糖醛酸酶，其在５００ＭＰａ及以上压力条件下失活。前者主要指压力导致的（细胞和组织）结构变化，后者指结构变化导致的物理和化学变化，后者的变化又会加剧前者的变化，但前者的变化（结构的受损）程度决定了后者的变化；前者的变化程度不仅取决于处理的压力，还受果蔬的种类和特性影响。目前关于超高压处理对液体介质下不同果蔬受超高压处理后结构及品质变化研究较少［１３］，而且多以研究单一品种的果蔬为主，缺乏横向对比，较少探讨和比较不同果蔬在超高压处理后的不同变化。

　　１材料与方法

　　１．１材料与设备

　　原料：包括荔枝、提子、胡萝卜、梨、苹果５种果蔬。均选用市售新鲜产品，选择相似的外观、成熟度和大小尺寸，其中成熟度主要以硬度和可溶性固形物含量为确定指标。荔枝为“桂味”品种，广东本地产；提子为青提，产地智利；胡萝卜为广东本地产；梨为皇冠梨，产地河北；苹果为红富士，产地山东烟台。白砂糖，食品级。试验仪器与设备：ｕｕＰＦ／５Ｌ／８００ＭＰａ超高静压处理设备（包头科发新型高技术食品机械有限公司），Ｄｚ－２８０／２ＳＤ真空封口机（东莞市金桥科技有限公司），ＤＨＧ－９０７０Ａ电热恒温鼓风干燥箱（海培因实验仪器有限公司），ＴＡ－ＸＴ２质构仪（ＳｔａｂｌｅＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓＬｔｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ），ＰＬ２０３电子天平（梅特勒－托利多仪器（上海）有限公司），ＦＲ－６００多功能自动薄膜封口机（上海申原包装机械厂），ＥＶＯ１８ＳｐｅｃｉａｌＥｄｉｔｉｏｎ扫描电镜（ＳＥＭ／ＥＤＳ）（德国卡尔蔡司有限公司），Ａｌｐｈａｌ－４Ｌｐｌｕｓ真空冷冻干燥机（德国Ｃｈｒｉｓｔ公司），ＷＹＺ阿贝折光仪（上海仪电物理光学仪器有限公司）。

　　１．２试验方法

　　１．２．１原料处理图１样品处理示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｒｅａｔｅｄｓａｍｐｌｅｓ选择５种果蔬作为实验原料：荔枝、提子、胡萝卜、梨和苹果。处理时将鲜荔枝去壳去皮后，沿径向方向将荔枝果肉制成直径１０ｍｍ、高５ｍｍ的圆柱形样品；将提子和胡萝卜切去两头后，沿中心取样，制成直径１０ｍｍ、高５ｍｍ的圆柱形样品，其中提子制样时选择大小相似、质量相近（±１ｇ）的样品，取样时避免取到果皮；梨和苹果沿轴向取样，避免取到果心和果核，制成直径１０ｍｍ、高５ｍｍ的圆柱形样品。随后将样品装入密封袋中，密封袋采用聚乙烯塑料袋（１０ｃｍ×１３ｃｍ）两层密封（不留顶隙），随后加入糖液，用密封机将密封袋封口，随后进行超高压处理。样品处理示意图如图１所示，经过压力处理后，果蔬的形态会发生变化，果蔬内部物质会与液体介质直接发生交换。

　　１．２．２体积变化率

　　采用排水法测定果蔬处理前后的体积，每个样品测定３次（误差小于０．１ｍＬ），每组样品做３次平行，以新鲜果蔬作为对照样，计算体积变化率［１４］ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ０Ｖ０×１００％（１）式中：ΔＶ表示体积变化率，％；Ｖ０表示高压处理前果蔬的体积，ｍＬ；Ｖ１表示高压处理后果蔬的体积，ｍＬ。

　　２结果与讨论

　　２．１不同果蔬的结构与性质

　　５种果蔬的密度由大到小的顺序为：荔枝、提子、胡萝卜、梨和苹果，它们还具有不同水分含量和可溶性固形物含量。５种果蔬的性质和质构指标如表１所示，微观结构如图２所示。

　　果蔬的质构主要由细胞壁和胞间层的结构决定，细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等聚合物构成，果胶质在中胶层中起粘连相邻细胞的作用［１７］。不同品种的果蔬在细胞壁和胞间层的结构上并不一致，核果类的荔枝和浆果类的提子纤维素含量低于０．５％，细胞壁的机械强度较弱，属于质地柔软型果蔬；而根菜类的胡萝卜、仁果类的梨和苹果纤维素含量高于２．０％，细胞壁的硬度较大，属于质地硬脆型果蔬［３］。结合表１和图２，可以发现，这５种果蔬的密度和硬度等指标不存在线性相关关系。

　　２．２压力大小对果蔬结构和性质的影响

　　一般认为，压力越大，果蔬受压缩的程度也越大，形变也越大，结构因此也会受到更大的破坏。采用不同的压力处理荔枝、提子、胡萝卜、梨和苹果５种果蔬，探究其结构变化情况。图３、图４分别表示采用２００～５００ＭＰａ处理这５种果蔬后体积和质量的变化情况，具有不同上标者表示差异显著（Ｐ＜０．０５）。

　　２．３保压时间对果蔬结构和性质的影响

　　实验中发现不同的压力处理时间对果蔬的体积和质量影响较小，没有显著性差异（Ｐ＜０．０５）（数据未列出），说明相同压力下处理时间的长短对于果蔬的体积和质量影响不大，造成果蔬质构指标降低的主要的原因是长时间的压力处理对于果肉本身结构的破坏加剧而造成的。４００ＭＰａ下对５种果蔬分别处理５、１０、１５和２０ｍｉｎ后果蔬的硬度和回复性的变化情况如图８、图９所示，图中具有不同上标者表示差异显著（Ｐ＜０．０５）。

　　３结论

　　选取密度、含水量、可溶性固形物含量、微观结构以及硬度、回复性存在差异的梨、苹果、荔枝、提子、胡萝卜这５种有代表性的果蔬作为实验对象，研究了不同压力大小和不同保压时间对果蔬结构和性质的影响。

　　（１）果蔬的质地会影响其耐压特性。质地柔软、果肉截面孔隙和空泡较少的荔枝和提子具有一定的耐压性，质地硬脆、孔隙和空泡结构较多的梨、苹果和胡萝卜受压时会被压缩。由于它们的组织结构不同，耐压程度也不同，其中梨最容易被压缩，压缩率最高；苹果耐压性弱，低压时结构已被压缩，增压不会引起其体积缩小；胡萝卜由于结构致密，具有一定的耐压性。从微观结构看，所有果蔬的果肉都会随着压力的增大而变得孔隙增多增大。果蔬的密度和初始硬度这两种性质影响处理后的质构指标变化，密度和初始硬度越大，处理后果蔬的硬度等指标下降幅度也越大。

　　（２）随着保压时间的延长，除胡萝卜的质构受保压时间的影响较小以外，其余４种果蔬的硬度、回复性均呈现下降的趋势，延长处理时间会进一步破坏果蔬的结构。综上分析可以得出，针对包含果蔬固体和液体介质（糖液）的产品，超高压处理是一个可行的加工手段。压力大小主要根据果蔬的耐受压力进行选择，在保证加工需要的情况下，应采用尽可能少的保压时间，以减小果蔬结构受到的影响。

　　参考文献：

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