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摘要: 采用电阻测定法, 测定草莓的共晶点温度, 并采用两种冻结方式对草莓进行真空冷冻干燥。试验研究了冻干过程中草莓的温度、质量动态变化及冻干制品的微观结构。结果表明, 快速冻结能更好地保持草莓的细胞组织特性。

关键词: 草莓; 共晶点; 冻结速度; 真空冷冻干燥; 多孔性

草莓属于浆果类水果, 色泽鲜艳, 香气浓郁, 酸甜可口。但草莓收获期短, 上市集中, 保藏困难, 除了产地可及时加工成果汁、果酱等产品外, 干制品加工开发尚有广阔的发展空间

冷冻干燥就是将含有大量水分的物质预先进行降温冻结成固体。然后在真空条件下使水从固态直接蒸发成水蒸气, 而物质本身留在冻结的冰架子中,从而使干燥制品不失原有的固体骨架结构, 保持物料原有的形态, 且制品复水性*

冻干过程中的冻结就是将物体中所含有水分的部分或全部转变成冰的过程, 在浆果类冻结过程中产生的大冰晶容易机械性损伤草莓组织, 引起细胞壁破坏, 同时因脱水产生质壁分离, zui终造成液质流失, 影响营养成分的保持。笔者比较中速、快速冻结对冻干后草莓多孔性微观结构的影响,旨在保持经冻干后草莓细胞组织特性。

本试验以FD- 520 型真空冷冻升华干燥机( 日本产) 、SALD6- 0.3 低温试验箱(上海澳莹制冷设备有限公司)、DR220 型温度巡检测仪( 上海大华仪表厂)、MP200B 电子天平( 上海良平仪器仪表公司) 等辅助试验仪器构成了整个实验平台。其中, 电子天平经改装后, 将压力应变片放置在真空干燥室内, 数据采集及显示部分放置在干燥室外,满足了在真空状态下, 在线监测物料质量变化的要求。

供试草莓均为试验当天购买, 色泽接近、果肉饱满、成熟度一致、无机械损伤。1.2 共晶点温度测定采用电阻测定方法测定草莓的共晶点温度。笔者选取电阻变化率约1 MΩ/min 时, 作为选取共晶点温度的依据[3]。方法如下: 将铝制托盘用95%酒精洗净, 待自然风干后, 放入草莓浆液重约40 g,厚度为6 mm, 然后放入- 60 ℃低温试验箱内进行冻结, 将铜- 康铜热电偶导线一端插入草莓浆液的几何中心, 另一端与DR210 温度巡检测仪相连接, 测出草莓中心与表面温度变化; 同时, 采用两根铜- 康铜热电偶导线电极一端插入草莓浆液中,另一端与直流数字电阻测定仪相连, 监测草莓在冻结过程中电阻的变化。

采用中速、快速冻结方式进行对比试验[4]。中速冻结: 直接将草莓切片放置在冷冻干燥室内的搁板上, 采用金属搁板热传导的冻结方式, 冻结过程中利用温度巡迥检测仪监测草莓中心与表面温度随时间的变化。快速冻结: 将草莓切片放在低温试验箱内, 采用草莓与冷空气热交换的冻结方式,并用温度巡迥检测仪监测草莓中心与表面温度随时间的变化。1.4 多孔性微观结构观察方法。利用扫描电镜二次电子成像, 观察样品表面的形貌, 反映样品表面特征。取真空冷冻干燥草莓样品, 进行样品切割、粘贴、金属镀膜( 离子溅射法) 、放入电镜观察室观察, 比较中速、快速冻结对草莓多孔性微观结构的影响。

2 结果与分析<BR>2.1 草莓共晶点确定。*阶段, 随温度下降晶核形成, 电阻值变化小; 第二阶段, 随温度下降冰晶迅速生长且数量增多, 电阻值变化增大; 第三阶段, 随温度下降至共晶点, 物料内绝大部分水分冻结, 电阻突变, 反映了物料内水分因冻结而离子导电突然终止的实质[3]。由图1 可知, 为保证草莓绝大部分水分冻结,草莓共晶点温度为-22.6℃。

2.2两种冻结方式中温度动态变化<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在冻干过程中, 冷冻阶段物料中心与表面温度必须低于共晶点温度以下5～10 ℃, 以保证物料的水分从固态冰直接蒸发成水蒸气。试验取草莓中心温度低于- 28 ℃, 作为冷冻过程结束即真空升华干燥的起始点。图2、3 分别表示40 g草莓中速冻结降温趋势与快速冻结降温趋势, 得出: 在真空冷冻干燥箱内的冻结速度0.5 cm/h≤在- 60 ℃低温箱内的冻结速度7.5 cm/h。

2.3 真空冷冻干燥过程中物料温度以及质量动态变化<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图4 表示出草莓冻干过程温度、质量变化趋势,即快速冻结冷冻时间40 min, 干燥时间890 min; 慢速冻结冷冻时间130 min, 干燥时间780 min。随着物料干燥层的增厚, 快速冻结的样品干燥速率明显降低, 主要原因是随着升华的进行, 多孔干燥层厚度增加, 细小冰晶形成的空隙小, 水蒸气逸出的阻力大, 延缓了冰界面上升华水分子的外逸。

2.4 微观结构分析; 图5、6 分别为中速与快速冻结形成冻干产品的质构, 两者微观结构均有多孔性的特点, 但两者细胞组织形态差异明显

中速冻结时, 草莓中心与表面瞬间温差小, 冰晶会首先在细胞组织外的间隙中产生, 细胞组织内部的水分仍以液相形式存在, 在蒸汽压差作用下, 细胞组织内部水分透过细胞膜向细胞外的冰晶移动, 使大部分水冻结于细胞间隙内, 形成大冰<BR>晶、数量少, 分布不均匀。大冰晶对细胞膜产生胀力, 使细胞破裂, 产生质壁分离现象, 导致组织结构明显损伤。

快速冻结时, 草莓中心与表面瞬间温差大, 细胞内、外几乎同时达到形成冰晶的条件, 组织内冰层推进速度大于水分移动速度, 冰晶分布接近液态分布的状态, 冰晶细小, 数量多, 分布均匀, 组织结构无明显损伤。

结论

 ( 1) 采用电阻法, 测出草莓的共晶点温度为- 22.6 ℃。( 2) 上述试验证明, 冻结速度为7.5 cm/h, 形成的冰晶细小且分布均匀, 组织结构无明显损伤, 空隙持水性强, 更能反映物料多孔性的质构特点, 可zui大限度地保持草莓的细胞组织特性。http://www.ganzaoji。。ｏｒｇ/

参考文献: [1]李共国, 马子骏.草莓真空冷冻干燥研究[J].食品与机械,2003( 3) : 18—19. [2]潘永康, 王喜忠.现代干燥技术[M].北京: 化学工业出版社, 1998. [3]李云飞.在真空冷冻干燥中冻结温度的测定与分析[J].低温工程, 1997, 96( 2) : 39—42. [4]冯志哲. 食品冷藏学[M]. 北京: 中国轻工业出版社,2001, 63—64. [5]朱丽霞.生物学中的电子显微镜技术[M].北京: 北京大学出版社,