摘要: 采用電阻測定法, 測定草莓的共晶點(diǎn)溫度, 并采用兩種凍結方式對草莓進(jìn)行真空冷凍干燥。試驗研究了凍干過(guò)程中草莓的溫度、質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化及凍干制品的微觀(guān)結構。結果表明, 快速凍結能更好地保持草莓的細胞組織特性。
關(guān)鍵詞: 草莓; 共晶點(diǎn); 凍結速度; 真空冷凍干燥; 多孔性
草莓屬于漿果類(lèi)水果, 色澤鮮艷, 香氣濃郁, 酸甜可口。但草莓收獲期短, 上市集中, 保藏困難, 除了產(chǎn)地可及時(shí)加工成果汁、果醬等產(chǎn)品外, 干制品加工開(kāi)發(fā)尚有廣闊的發(fā)展空間
冷凍干燥就是將含有大量水分的物質(zhì)預先進(jìn)行降溫凍結成固體。然后在真空條件下使水從固態(tài)直接蒸發(fā)成水蒸氣, 而物質(zhì)本身留在凍結的冰架子中,從而使干燥制品不失原有的固體骨架結構, 保持物料原有的形態(tài), 且制品復水性*
凍干過(guò)程中的凍結就是將物體中所含有水分的部分或全部轉變成冰的過(guò)程, 在漿果類(lèi)凍結過(guò)程中產(chǎn)生的大冰晶容易機械性損傷草莓組織, 引起細胞壁破壞, 同時(shí)因脫水產(chǎn)生質(zhì)壁分離, zui終造成液質(zhì)流失, 影響營(yíng)養成分的保持。筆者比較中速、快速凍結對凍干后草莓多孔性微觀(guān)結構的影響,旨在保持經(jīng)凍干后草莓細胞組織特性。
本試驗以FD- 520 型真空冷凍升華干燥機( 日本產(chǎn)) 、SALD6- 0.3 低溫試驗箱(上海澳瑩制冷設備有限公司)、DR220 型溫度巡檢測儀( 上海大華儀表廠(chǎng))、MP200B 電子天平( 上海良平儀器儀表公司) 等輔助試驗儀器構成了整個(gè)實(shí)驗平臺。其中, 電子天平經(jīng)改裝后, 將壓力應變片放置在真空干燥室內, 數據采集及顯示部分放置在干燥室外,滿(mǎn)足了在真空狀態(tài)下, 在線(xiàn)監測物料質(zhì)量變化的要求。
供試草莓均為試驗當天購買(mǎi), 色澤接近、果肉飽滿(mǎn)、成熟度一致、無(wú)機械損傷。1.2 共晶點(diǎn)溫度測定采用電阻測定方法測定草莓的共晶點(diǎn)溫度。筆者選取電阻變化率約1 MΩ/min 時(shí), 作為選取共晶點(diǎn)溫度的依據[3]。方法如下: 將鋁制托盤(pán)用95%酒精洗凈, 待自然風(fēng)干后, 放入草莓漿液重約40 g,厚度為6 mm, 然后放入- 60 ℃低溫試驗箱內進(jìn)行凍結, 將銅- 康銅熱電偶導線(xiàn)一端插入草莓漿液的幾何中心, 另一端與DR210 溫度巡檢測儀相連接, 測出草莓中心與表面溫度變化; 同時(shí), 采用兩根銅- 康銅熱電偶導線(xiàn)電極一端插入草莓漿液中,另一端與直流數字電阻測定儀相連, 監測草莓在凍結過(guò)程中電阻的變化。
采用中速、快速凍結方式進(jìn)行對比試驗[4]。中速凍結: 直接將草莓切片放置在冷凍干燥室內的擱板上, 采用金屬擱板熱傳導的凍結方式, 凍結過(guò)程中利用溫度巡迥檢測儀監測草莓中心與表面溫度隨時(shí)間的變化??焖賰鼋Y: 將草莓切片放在低溫試驗箱內, 采用草莓與冷空氣熱交換的凍結方式,并用溫度巡迥檢測儀監測草莓中心與表面溫度隨時(shí)間的變化。1.4 多孔性微觀(guān)結構觀(guān)察方法。利用掃描電鏡二次電子成像, 觀(guān)察樣品表面的形貌, 反映樣品表面特征。取真空冷凍干燥草莓樣品, 進(jìn)行樣品切割、粘貼、金屬鍍膜( 離子濺射法) 、放入電鏡觀(guān)察室觀(guān)察, 比較中速、快速凍結對草莓多孔性微觀(guān)結構的影響。
2 結果與分析<BR>2.1 草莓共晶點(diǎn)確定。*階段, 隨溫度下降晶核形成, 電阻值變化小; 第二階段, 隨溫度下降冰晶迅速生長(cháng)且數量增多, 電阻值變化增大; 第三階段, 隨溫度下降至共晶點(diǎn), 物料內絕大部分水分凍結, 電阻突變, 反映了物料內水分因凍結而離子導電突然終止的實(shí)質(zhì)[3]。由圖1 可知, 為保證草莓絕大部分水分凍結,草莓共晶點(diǎn)溫度為-22.6℃。
2.2兩種凍結方式中溫度動(dòng)態(tài)變化<BR> 在凍干過(guò)程中, 冷凍階段物料中心與表面溫度必須低于共晶點(diǎn)溫度以下5~10 ℃, 以保證物料的水分從固態(tài)冰直接蒸發(fā)成水蒸氣。試驗取草莓中心溫度低于- 28 ℃, 作為冷凍過(guò)程結束即真空升華干燥的起始點(diǎn)。圖2、3 分別表示40 g草莓中速凍結降溫趨勢與快速凍結降溫趨勢, 得出: 在真空冷凍干燥箱內的凍結速度0.5 cm/h≤在- 60 ℃低溫箱內的凍結速度7.5 cm/h。
2.3 真空冷凍干燥過(guò)程中物料溫度以及質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化<BR> 圖4 表示出草莓凍干過(guò)程溫度、質(zhì)量變化趨勢,即快速凍結冷凍時(shí)間40 min, 干燥時(shí)間890 min; 慢速凍結冷凍時(shí)間130 min, 干燥時(shí)間780 min。隨著(zhù)物料干燥層的增厚, 快速凍結的樣品干燥速率明顯降低, 主要原因是隨著(zhù)升華的進(jìn)行, 多孔干燥層厚度增加, 細小冰晶形成的空隙小, 水蒸氣逸出的阻力大, 延緩了冰界面上升華水分子的外逸。
2.4 微觀(guān)結構分析; 圖5、6 分別為中速與快速凍結形成凍干產(chǎn)品的質(zhì)構, 兩者微觀(guān)結構均有多孔性的特點(diǎn), 但兩者細胞組織形態(tài)差異明顯
中速凍結時(shí), 草莓中心與表面瞬間溫差小, 冰晶會(huì )首先在細胞組織外的間隙中產(chǎn)生, 細胞組織內部的水分仍以液相形式存在, 在蒸汽壓差作用下, 細胞組織內部水分透過(guò)細胞膜向細胞外的冰晶移動(dòng), 使大部分水凍結于細胞間隙內, 形成大冰<BR>晶、數量少, 分布不均勻。大冰晶對細胞膜產(chǎn)生脹力, 使細胞破裂, 產(chǎn)生質(zhì)壁分離現象, 導致組織結構明顯損傷。
快速凍結時(shí), 草莓中心與表面瞬間溫差大, 細胞內、外幾乎同時(shí)達到形成冰晶的條件, 組織內冰層推進(jìn)速度大于水分移動(dòng)速度, 冰晶分布接近液態(tài)分布的狀態(tài), 冰晶細小, 數量多, 分布均勻, 組織結構無(wú)明顯損傷。
結論
( 1) 采用電阻法, 測出草莓的共晶點(diǎn)溫度為- 22.6 ℃。( 2) 上述試驗證明, 凍結速度為7.5 cm/h, 形成的冰晶細小且分布均勻, 組織結構無(wú)明顯損傷, 空隙持水性強, 更能反映物料多孔性的質(zhì)構特點(diǎn), 可zui大限度地保持草莓的細胞組織特性。http://www.ganzaoji。。org/
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