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摘要: 采用電阻測定法, 測定草莓的共晶點溫度, 并采用兩種凍結方式對草莓進行真空冷凍干燥。試驗研究了凍干過程中草莓的溫度、質量動態變化及凍干制品的微觀結構。結果表明, 快速凍結能更好地保持草莓的細胞組織特性。

關鍵詞: 草莓; 共晶點; 凍結速度; 真空冷凍干燥; 多孔性

草莓屬于漿果類水果, 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, 除了產地可及時加工成果汁、果醬等產品外, 干制品加工開發尚有廣闊的發展空間

冷凍干燥就是將含有大量水分的物質預先進行降溫凍結成固體。然后在真空條件下使水從固態直接蒸發成水蒸氣, 而物質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, 且制品復水性*

凍干過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程, 在漿果類凍結過程中產生的大冰晶容易機械性損傷草莓組織, 引起細胞壁破壞, 同時因脫水產生質壁分離, zui終造成液質流失, 影響營養成分的保持。筆者比較中速、快速凍結對凍干后草莓多孔性微觀結構的影響,旨在保持經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) 、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)、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實驗平臺。其中, 電子天平經改裝后, 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,滿足了在真空狀態下, 在線監測物料質量變化的要求。

供試草莓均為試驗當天購買, 色澤接近、果肉飽滿、成熟度一致、無機械損傷。1.2 共晶點溫度測定采用電阻測定方法測定草莓的共晶點溫度。筆者選取電阻變化率約1 MΩ/min 時, 作為選取共晶點溫度的依據[3]。方法如下: 將鋁制托盤用95%酒精洗凈, 待自然風干后, 放入草莓漿液重約40 g,厚度為6 mm, 然后放入- 60 ℃低溫試驗箱內進行凍結, 將銅- 康銅熱電偶導線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, 采用兩根銅- 康銅熱電偶導線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, 監測草莓在凍結過程中電阻的變化。

采用中速、快速凍結方式進行對比試驗[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, 凍結過程中利用溫度巡迥檢測儀監測草莓中心與表面溫度隨時間的變化。快速凍結: 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間的變化。1.4 多孔性微觀結構觀察方法。利用掃描電鏡二次電子成像, 觀察樣品表面的形貌, 反映樣品表面特征。取真空冷凍干燥草莓樣品, 進行樣品切割、粘貼、金屬鍍膜( 離子濺射法) 、放入電鏡觀察室觀察, 比較中速、快速凍結對草莓多孔性微觀結構的影響。

2 結果與分析<BR>2.1 草莓共晶點確定。*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, 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質[3]。由圖1 可知, 為保證草莓絕大部分水分凍結,草莓共晶點溫度為-22.6℃。

2.2兩種凍結方式中溫度動態變化<BR>    在凍干過程中, 冷凍階段物料中心與表面溫度必須低于共晶點溫度以下5～10 ℃, 以保證物料的水分從固態冰直接蒸發成水蒸氣。試驗取草莓中心溫度低于- 28 ℃, 作為冷凍過程結束即真空升華干燥的起始點。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 真空冷凍干燥過程中物料溫度以及質量動態變化<BR>    圖4 表示出草莓凍干過程溫度、質量變化趨勢,即快速凍結冷凍時間40 min, 干燥時間890 min; 慢速凍結冷凍時間130 min, 干燥時間780 min。隨著物料干燥層的增厚, 快速凍結的樣品干燥速率明顯降低, 主要原因是隨著升華的進行, 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 微觀結構分析; 圖5、6 分別為中速與快速凍結形成凍干產品的質構, 兩者微觀結構均有多孔性的特點, 但兩者細胞組織形態差異明顯

中速凍結時, 草莓中心與表面瞬間溫差小, 冰晶會首先在細胞組織外的間隙中產生, 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細胞膜向細胞外的冰晶移動, 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。大冰晶對細胞膜產生脹力, 使細胞破裂, 產生質壁分離現象, 導致組織結構明顯損傷。

快速凍結時, 草莓中心與表面瞬間溫差大, 細胞內、外幾乎同時達到形成冰晶的條件, 組織內冰層推進速度大于水分移動速度, 冰晶分布接近液態分布的狀態, 冰晶細小, 數量多, 分布均勻, 組織結構無明顯損傷。

結論

 ( 1) 采用電阻法, 測出草莓的共晶點溫度為- 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, 組織結構無明顯損傷, 空隙持水性強, 更能反映物料多孔性的質構特點, 可zui大限度地保持草莓的細胞組織特性。http://www.ganzaoji。。ｏｒｇ/

參考文獻: [1]李共國, 馬子駿.草莓真空冷凍干燥研究[J].食品與機械,2003( 3) : 18—19. [2]潘永康, 王喜忠.現代干燥技術[M].北京: 化學工業出版社, 1998. [3]李云飛.在真空冷凍干燥中凍結溫度的測定與分析[J].低溫工程, 1997, 96( 2) : 39—42. [4]馮志哲. 食品冷藏學[M]. 北京: 中國輕工業出版社,2001, 63—64. [5]朱麗霞.生物學中的電子顯微鏡技術[M].北京: 北京大學出版社,