不同预处理方式对速冻草莓冻藏品质的影响

 张延琦1，赵金红1, 2，倪元颖1*

 1．中国农业大学食品科学与营养工程学院，国家果蔬加工工程技术研究中心（北京100083）； 2．中国农业科学院农产品加工研究所（北京100193）

摘要  色泽及硬度是衡量速冻草莓品质的两个重要指标，冻藏期间其品质的变化会很大程度上影响产品的价值。首先分别研究了不同质量分数、不同种类护色剂（植酸、柠檬酸和抗坏血酸）预处理对草莓色泽的影响，以及不同质量分数氯化钙溶液对草莓硬度的影响；以此试验结果为基础，进一步研究了不同方式预处理后的速冻草莓在-20℃条件下冻藏1个月内品质的变化。试验结果表明：与未处理组相比，-20℃条件下冻藏1个月后，0.5%氯化钙+0.9%柠檬酸联合预处理能够使得汁液流失率下降17.54%,硬度增加25.00%，维生素C含量提高48.68%，为最优条件。表明护色和保脆预处理能够显著提高冻结草莓的品质。

关键词  草莓；速冻；预处理；贮藏品质

  草莓( Strawberry)色泽鲜艳，果实中富含维生素C等多种营养成分，且经济价值较高，亦可作为多种再加工产品的原辅料，因此备受人们喜爱。但草莓外皮薄且无保护作用，不易保存，极大地限制了其相关产业的发展。速冻是一种使食品快速冻结的方法，在食品内生成的冰晶细小均匀，同时控制了微生物和酶的活性，采用速冻方式加工处理草莓，可以较好地保

持原料品质，并延长其贮藏保鲜期。

  色泽的丧失以及硬度的下降是目前速冻即食草莓存在的两大主要问题。研究表明，良好的预处理方式对显著提高速冻产品的品质有很大作用。但目前所研究的护色剂种类繁杂，多为针对同一护色剂不同梯度间的比较，且大多应用于草莓汁的加工中，针对整果的护色研究相对较少。不同研究中所用保脆剂种类相对单一，受品种间影响较大。同时，对于护色剂和保脆剂相结合的不同预处理方式在速冻草莓贮藏期内品质变化的研究鲜有报道。

 通过选取已报道文献中效果较好的三种护色剂（植酸、柠檬酸和抗坏血酸），在种类和梯度两个层面进行比较，选出最优的护色剂种类及质量分数。同时用不同质量分数CaCl2溶液对原料进行预处理，筛选出最佳保脆剂浓度。然后在此基础上通过最优护色条件、最优保脆条件以及最优保脆+护色条件分别对草莓进行预处理，并探究其对速冻草莓冻藏期间品质变化的影响，得到护色剂及保脆剂间交互效果，同时获得最优综合预处理条件，为进一步的试验和实际生产提供理论依据和技术支持。

1  材料与方法

1.1原料与试剂 

新鲜红颜草莓（着色部分占80%以上，5～10 g，横径3 cm左右），市售。

 试剂：氯化钙、柠檬酸（食品级，友进食品添加剂有限公司）、抗坏血酸、植酸（食品级，利源食品添加剂有限公司）、2，6-二氯靛酚、二水合草酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）、白陶土。

1.2仪器与设备

 TMS-Pro物性分析仪，美国Food Technology Corporation公司；SC-80C全自动色差仪，北京康光仪器有限公司；Sartorious BP221S电子天平，德国Sartorious公司；Model 20205 Flashlink温度记录仪，美国DeltaTRAK公司；pH计，梅特勒一托利多公司；海尔冰箱（-18℃）；W2-108手持糖量仪，北京万成北增精密仪器有限公司。

1.3试验方法

 首先进行单因素试验，分别选出相对较优的护色剂及其质量分数，以及较优的保脆剂（氯化钙）质量分数。然后在此基础上设计不同的预处理方式，并研究不同方式对速冻草莓冻藏期内（-20 ℃冻藏4周）品质变化的影响。即应用不同质量分数的护色剂、保脆剂、以及两种处理方式的组合作为不同的预处理方式，然后将草莓样品于-40℃条件下速冻（样品中心湿度由0 ℃降至-5℃所用时间少于30 min，符合速冻条件），而后进行冻藏试验。

1.3.1单因素试验

1.3.1.1护色单因素试验

 选取适宜大小且表皮85%以上红色覆盖的果实，以植酸、柠檬酸、抗坏血酸作为三种褐变抑制剂进行单因素试验，具体用量如表1所示。将原料在不同护色液(料液比1：5( g/m L)中浸泡15 min，取出沥水3 min后装入自封袋中，于4℃冰箱中贮藏3d，而后取出进行色泽测定。每个样品平行测定6次，取平均值，以色差仪测定结果为指标，比较不同抑制剂对原料的作用，确定速冻草莓的适宜褐变抑制剂种类及试验质量分数。

1.3.1.2保脆单因素试验

 选取适宜大小和成熟度的果实，以CaCI2作为保脆剂，分别在质量分数为0.25%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的CaCl2溶液(料液比1：5(g/m L))中浸泡20min，取出沥水3 min后装入自封袋中，于-40℃冰箱中冻结8h，转移至-20℃冰箱中贮藏3d。每个样品平行测定6次，取平均值，以TPA硬度值为指标，比较不同质量分数CaCI2溶液的作用，确定保脆处理的最适宜质量分数。

1.3.2冻藏试验

 以护色和保脆单因素试验结果为基础，分四组进行冻藏研究。冻藏温度-20℃，冻藏周期4周，每隔一周测定相应指标参数，比较其间差异及冻藏过程中的品质变化。四组试验工艺流程分别如下：

1.3.3测定指标

1.3.3.1  汁液流失率测定

 从冰箱中取出样品，浸入20℃流水中解冻至样品中心温度达4 ℃±1℃，用滤纸吸去样品表面水分，称重（冻前质量已称）。由此计算样品减少的质量与样品原质量的百分比，即为汁液流失率。

1.3.3.2硬度测定

 用TMS-Pro物性分析仪测定样品TPA硬度。测定模式采用质构剖面分析法( Texture profile analysis，TPA)。室温下，每组样品测6个平行，由测试获得质地特征曲线，经Texture Lab Pro软件分析得到硬度值。测定参数：整果测定，采用P/38(直径38 mm)圆柱平板探头，最大量程250 N，压缩比例30%，测试速度50 mm/min，起始力0.5 N，测量环境温度为25℃。

1.3.3.3  色泽测定

 应用全自动色差仪对样品色泽进行测定，选择镜面反射测量模式。测定样品颜色参数L*、a*、b*值和总色差，L*值表示样品的亮度或白度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，在该范围之间，L*越大代表白度越高。a*值是一个表征红和绿的指标，a*值为正则颜色偏红，a*值为负则颜色偏绿；b*值是表征黄和蓝的指标，b*值为正则颜色偏黄，b*值为负则颜色偏蓝。其中⊿E的计算公式如式(2)。

每组测定6个平行，取平均值。草莓采用对纵切面中心进行测色。

1.3.3.4总可溶性固形物（TSS）、pH和VC含量的测量

  将草莓打浆，用手持糖量仪蒸馏水调零后测定样品总可溶性固形物含量( TSS)，用pH计测定pH。使用2，6-二氯靛酚溶液滴定法进行VC含量的测量。每个样品重复测定三次。

1.3.3.5数据处理与分析

 使用Microsoft Excel 2007整理数据，用SPSS 17.0对数据进行显著性分析，采用Duncan Multiple RangeTest( p=0.05)方差分析，比较差异显著性。试验制图使用Origin 8.6软件制作。

2结果分析和讨论

2.1不同质量分数褐变抑制剂对速冻草莓色泽影响

 表2为不同种类、不同质量分数的褐变抑制剂对草莓色泽的影响。比较L*值及a*值可知，不同种类、不同质量分数的护色剂之间并非全部存在显著性差异。而比较⊿E可知，不同种类褐变的护色效果存在显著性差异(p<0.05)，同类抑制剂不同质量分数间也存在显著性差异(p<0.05)，由于AE越小代表其色泽性状与鲜样越接近，因此，0.9%柠檬酸组的护色效果最好(p<0.05)。

 这是因为草莓果实中含有的大量酚类物质，在pH6～7时易受酚酶作用发生氧化，加入柠檬酸后，体系pH降低，从而对其中的酚类物质起到一定程度上的保护作用。草莓中的主要呈色物质是花色苷，在加工过程中变色的原因比较复杂。例如柠檬酸在低pH环境中可以螯合铜离子从而起到抑制褐变的作用，因此0.9%柠檬酸护色效果最好。VC在一定程度上也可以抑制酶促褐变，但添加量不当时自身的氧化褐变又会反过来影响产品色泽，因此添加量增加时效果反而下降。这就是经过0.5%抗坏血酸处理后，AE值反而降低的原因。

2.2不同质量分数CaCI2溶液对草莓硬度的影响

 图1为不同质量分数的CaCl2溶液浸泡预处理对草莓硬度的影响。随着CaCl2质量分数的升高，草莓的硬度先上升后下降。钙离子主要通过在相邻多糖苷链上的羧基集团间形成钙桥，来增加细胞壁强度，以维持草莓适当的硬度。当钙离子输入过高时，果实内部原有的离子平衡被打破，新平衡又不能很快建立，导致代谢作用紊乱，而细胞质中钙浓度过高时又可促进酶的活化和细胞膜的过氧化，加速果实软化。最终导致果实品质下降。同时，钙防止果实软化的作用是细胞壁、细胞膜及各种钙调节的生理反应综合作用的结果。所以不同外源钙的添加量对果实硬度的影响表现出了先促进后抑制的效果。

 因此经过综合分析，草莓的CaCl2质量分数应控制在0.5%为宜。

2.3不同预处理方式对草莓冻藏期间色泽变化的影响

 图2为不同预处理方式对速冻草莓在冻藏期间色泽的影响。由图可以看出，处理组对草莓的护色效果显著优于未处理组(p<0.05)，使用柠檬酸处理草莓对其贮藏期的护色存在一定效果，这与刘振华的试验结果一致。草莓的色泽主要来源于花青素，经柠檬酸处理后，pH降低。研究表明，草莓的红色程度与酸度有关，酸度较高即pH较低时，可对多酚氧化酶起到抑制的作用，从而使色泽保持稳定，对光泽和红度的保留较好。未处理组在贮藏第2周时，果实L*值有短暂上升，而后下降。第2周时，氯化钙处理组L*达到一个短暂的巅峰，这可能是由于离子螯合作用，增强了花色苷在植物细胞液中的稳定性，从而使色泽保持较好。贮藏初期，处理组间差异不显著，随贮藏时间延长，贮藏第4周时，0.9%柠檬酸与0.5%氯化钙合用的护色+保脆组效果显著优于其他组。这可能是柠檬酸和氯化钙在护色方面具有协同作用，减少了酸类物质的降解，同时抑制了酶促褐变。但可以看出，就护色效果而言，柠檬酸护色组相较于其他组并未有显著性的优势，因此今后可尝试使用复合护色剂。

2.4不同预处理方式对草莓冻藏期间硬度变化的影响

 图3为不同预处理方式对速冻草莓在贮藏期间硬度值的影响。随贮藏时间的延长，各处理组的硬度均呈现下降趋势，且复合处理组硬度值最高，未处理组硬度值最低(p<0.05)。其中贮藏1周和3周时，氯化钙处理组的硬度高于柠檬酸处理组，这可能是因为钙离子可以有效地减缓原果胶的降解，降低水溶性果胶的生成，从而使果实保持较好的硬度，且用钙处理

水果时，水分子会从水果中流出而转移到溶液中，而自由水分的减少也可以有效减少细胞壁的坍塌，因此在一定程度上维持了果实的硬度。贮藏第2周和第4周时柠檬酸处理组的硬度高于氯化钙处理组，这可能是因为柠檬酸能调节体系pH，对于细胞膜上酶类等存在一定的作用，从而使得硬度值增加。贮藏时间不同导致了两种处理方式的贮藏结果出现差异，这可能是因为贮藏过程中草莓果实自身发生一系列复杂的生理生化反应，导致样品对钙离子的耐受力出现浮动，当样品中的钙离子已满足自身需求时，过多的外源添加会打破其原有平衡，导致离子失衡，从而无法起到维持果实硬度的作用。

2.5不同预处理方式对草莓冻藏期间汁液流失率变化的影响

 图4为不同预处理方式的草莓贮藏期间汁液流失率的变化。由图知，随贮藏时间延长，各处理组草莓样品的汁液流失率增加，不同组别之间也表现出显著性差异(p<0.05)，空白组的汁液流失率最大，而护色+保脆处理的样品其效果优于单纯护色或保脆处理，且随贮藏时间的延长，这种优势更明显，为最优条件。这可能是由于样品经CaCI2处理后，游离出的钙离子与细胞壁上的果胶酸结合形成果胶酸钙，而柠檬酸的存在促进了果胶酸钙的合成，并对其起到一定的保护作用，从而维持了细胞壁的结构，降低了汁液流失率。

2.6不同预处理方式对草莓冻藏期间VC含量变化的影响

 图5为不同预处理方式对速冻草莓冻藏期间VC含量的影响。冻藏1个月的时间内，VC含量迅速降低，随贮藏时间的延长，四组草莓的VC含量均显著下降(p<0.05)，各组之间对VC的保护效果也存在一定差异，其中未处理组的VC含量最低(p<0.05)。新鲜草莓VC含量为75.63 mg/100 g，-20℃冻藏1个月后VC明显损失，这与M.A．Sahar的试验结果基本一致。

 贮藏1周VC即有较多损失，这可能与预处理时除萼及沥水过程有关，VC可从新鲜切口流失，或因组织破坏受到抗坏血酸氧化酶作用而发生氧化还原反应使VC含量降低。随着贮藏时间延长，反应缓慢持续进行，因此VC含量持续降低。对于不同组别之间的差异，可能是因为钙离子对于细胞壁的作用，在一定程度上保护了细胞的结构，延缓了酶促反应的进行，从而保护了VC免受氧化。柠檬酸调节了体系pH，酸性条件可以保护VC。而护色+保脆组显著优于其他组(p<0.05)，这说明氯化钙和柠檬酸可能存在一定的协同作用。

2.7不同预处理方式对草莓冻藏期间pH和可溶性固形物( TSS)变化的影响

 表3为不同预处理方式对速冻草莓冻藏期间pH及可溶性固形物( TSS)的影响。TSS是草莓果实的主要营养成分之一，也是决定草莓口感的主要因素之一。冻藏期间，TSS整体呈下降趋势，除了保脆组在第3、第4周较前2周有明显升高。这可能是因为在贮藏后期汁液流失率增加，流失的物质中水分含量相对较高，从而导致TSS有一定的上升。各组之间相比，由于保脆组和护色+保脆组在整个贮藏期内汁液流失相对较低（如表3所示），所以水分含量相对较多，同一冻藏期内TSS含量也相应较低。据刘升报道，冻藏1个月时，全明星和四季品种的速冻草莓蔗糖含量降低，葡萄糖含量逐渐增加，而果糖分别上升和降低，这可能与蔗糖在酸或酶的作用下分解为果糖和葡萄糖有关。

 冻藏期间，四组样品的pH均表现了先上升再降低的趋势，这个可能是因为在冻藏的过程中，草莓果实的呼吸作用仍在进行，导致果实内的成分发生了变化。邢宏杰在研究中发现，草莓在低温下贮藏时有机酸呈下降趋势。姚平、刘升研究发现，速冻草莓在加工过程中，还原性糖的含量和VC的含量均迅速降低，VC可能被氧化；冻藏1个月后，柠檬酸含量降低而苹果酸含量增加，导致pH总体有上升趋势。pH是样品中所含有机酸的含量、种类等的综合表现，有机酸含量和种类发生变化，因此冻藏过程的pH出现波动。

3结论

 1）研究了不同护色、保脆的预处理方式对于速冻草莓贮藏期间品质变化的影响，试验结果表明：预处理可以显著提高样品的品质，并且速冻加工(-400C)能够在-20 0C冻藏1个月内较好地保持草莓的品质及维生素含量。

 2）经综合分析，从汁液流失率、硬度、VC含量等指标看，护色+保脆处理组显著优于其他组，可在贮藏期间减缓汁液流失率的上升、较好地保持草莓原有硬度和VC含量。因此，在速冻预处理过程中，采用护色加保脆两种方式相结合的手段（0.5%氯化钙+0.9%柠檬酸）为速冻草莓预处理的最优方法。