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西瓜汁熱變性的研究及其解決方法探討

文章來(lái)源:未知 發(fā)布日期:2014-08-27 16:30:32作者:admin 點(diǎn)擊次數: 次
摘要：針對西瓜汁工業(yè)化加工的難題， 主要敘述了西瓜汁發(fā)生熱變性的原因， 并通過(guò)對西瓜原汁及質(zhì)化處理后的西瓜原汁進(jìn)行加熱試驗與研究， 對結果與數據進(jìn)行對比分析， 終得出陜西省當地西瓜汁變性的臨界溫度點(diǎn)為 55 ℃。 在此基礎上， 提出了采用非熱殺菌方法進(jìn)行西瓜汁的加工， 并對幾種主要的非熱殺菌方法進(jìn)行了探討。
    西瓜瓤甜多汁、 清涼爽口， 在酷暑高溫季節，食之消暑解渴， 是人們?yōu)橄矏?ài)的盛夏佳果。 西瓜除不含脂肪和膽固醇外， 含有人體所需的各種招牌營(yíng)養素， 是一種富有營(yíng)養、 食用安全的食品。 西瓜全身是寶， 食藥兼備。 《本草綱目》 中記載： 西瓜“消煩止渴， 解暑熱， 療喉痹， 寬中下氣， 利小水， 治血痢， 解酒毒。” 《食用本草》 中記載： “西瓜性寒解毒， 有天性白虎湯之號。” 現代研究表明， 西瓜果肉中含有蛋白質(zhì)、 葡萄糖、 瓜氨酸、 胡蘿卜素、 VA、 VB、 VC等物質(zhì)。 由于西瓜成熟季節性很強， 大量上市主要集中在夏季 6 月下旬至 8 月上旬。 西瓜又不便于長(cháng)途運輸， 往往出現旺季供過(guò)于求， 淡季有求難覓的現象。 西瓜多汁， 貯藏中容易出現過(guò)熟、 倒瓢， 而低溫貯藏易產(chǎn)生低溫冷害病， 所以一般都是市場(chǎng)鮮銷(xiāo)。 每年都有大量西瓜在產(chǎn)區運不出， 出現賣(mài)瓜難， 嚴重挫傷了瓜農的生產(chǎn)積性。 這樣不僅造成大量的經(jīng)濟損失， 直接影響瓜農的收入， 而且嚴重影響城市的環(huán)境衛生，威脅人們的身體健康。
    隨著(zhù)人們消費觀(guān)念的變化和文明意識的增強，對鮮食西瓜也感到不方便和不雅觀(guān)。 所以， 除鮮銷(xiāo)外， 還應搞好西瓜的綜合加工， 改進(jìn)食用價(jià)值，使消費者能品嘗到具有甘甜爽口、 消暑解渴特點(diǎn)的西瓜系列產(chǎn)品。 但西瓜的工業(yè)化加工是個(gè)難題， 主要是因為西瓜汁的熱變性。 西瓜汁低酸多糖， 對熱非常敏感， 保鮮儲藏和加工難度大。 國內曾有采用熱力殺菌法生產(chǎn)西瓜飲料的嘗試， 但當瓜汁加熱到一定溫度后分層明顯、 色澤暗淡， 有難聞的蒸煮氣味， 產(chǎn)品很難讓消費者接受。 因此， 有必要對西瓜汁的熱變性進(jìn)行研究， 從而確定西瓜汁的熱變點(diǎn)臨界溫度， 提出具有可行性的解決途徑， 為西瓜的工業(yè)化加工做好基礎工作。
1 西瓜汁熱變性產(chǎn)生的原因
    西瓜汁的風(fēng)味成分多為易揮發(fā)的醇、 醛、 酮類(lèi)， 如： 順 -3- 壬烯醇、 順 -6- 壬二烯醇、 順 -3-己烯醇這 3 種物質(zhì)是西瓜中呈現強烈清葉香和黃瓜清鮮氣味的主要物質(zhì)， 而且這 3 種物質(zhì)具有揮發(fā)溫度低， 揮發(fā)濃度高的特點(diǎn)。 這些成分一旦在加熱中揮發(fā)、 變性， 西瓜汁就失去了它獨特的清香氣味，并產(chǎn)生難聞的煮熟氣味， 影響西瓜汁的風(fēng)味。
    在西瓜汁中顯色的物質(zhì)以番茄紅素為主， 主要存在細胞壁中。 番茄紅素是一種脂溶性天然色素，不溶于水， 對熱較穩定， 但易氧化褐變。 在番茄紅素的結構中存在大量的不飽和雙鍵， 氧、熱、 光及脂肪氧化酶、 過(guò)氧化酶的存在會(huì )促使番茄紅素順?lè )串悩嫽脱趸到夂肿儯?尤其在 pH 值較低的時(shí)候褐變更加明顯。 西瓜汁是一種偏酸性的飲料， 且其中含有一定量的過(guò)氧化酶， 因而有氧和高溫的殺菌方式會(huì )導致西瓜汁細胞壁中番茄紅素發(fā)生氧化降解， 并使番茄紅素隨著(zhù)細胞壁的沉淀而沉淀， 從而引起西瓜汁色澤的變化。
    由于西瓜汁低酸性， 加熱殺菌強度要求較高，易產(chǎn)生“蒸煮味” 等不良風(fēng)味。 “蒸煮味” 是指西瓜汁一經(jīng)加熱， 糖、 氨基酸、 脂類(lèi)的非酶反應產(chǎn)生的一種綜合氣味， 這種氣味是隨著(zhù)加熱溫度的增高和加熱時(shí)間的增長(cháng)而加重。 并且西瓜汁加熱后， 會(huì )使其中懸浮顆粒加速絮凝而產(chǎn)生沉淀， 致使西瓜汁的工業(yè)化生產(chǎn)存在較大困難。
2 西瓜汁熱變臨界溫度點(diǎn)的確定
2.1 西瓜鮮榨原汁熱變臨界溫度點(diǎn)的確定
    挑選紅麒麟、 新紅寶、 京欣 1 號等 3 個(gè)不同品種的新鮮良好的西瓜， 經(jīng)清洗、 消毒、 取瓤、 榨汁、 過(guò)濾等環(huán)節后， 每種品種的西瓜汁各稱(chēng)取1200g， 分為 6 份， 每份 200g， 每 3 份為一組進(jìn)行加熱試驗。 這 3 組西瓜汁樣品加熱溫度范圍確定為使其中懸浮顆粒加速絮凝而產(chǎn)生沉淀， 致使西瓜汁的工業(yè)化生產(chǎn)存在較大困難。
    不同品種的 3 組西瓜汁共 9個(gè)樣品的熱變范圍在 50 ℃～60 ℃之間。 為了進(jìn)一步確定西瓜汁的熱變點(diǎn)溫度， 我們對另外 3 組的 9 個(gè)西瓜汁樣品進(jìn)行加熱， 溫度變化范圍確定在 50 ℃～60 ℃之間， 每 1 ℃為一個(gè)梯度進(jìn)行觀(guān)察，3 個(gè)樣品在 55 ℃這一溫度點(diǎn)開(kāi)始出現變化。 為了更加準確的確定西瓜汁的熱變點(diǎn)， 挑選紅麒麟、 新紅寶、 京欣 1 號 3 個(gè)品種的多個(gè)西瓜進(jìn)行了多次上述重復性試驗， 得到的結果與上述試驗結果基本相同。 因此， 我們可以初步確定西瓜原汁的熱變臨界溫度點(diǎn)為 55 ℃。
2.2 西瓜原汁質(zhì)細化后熱變臨界溫度點(diǎn)的確定
    為了更進(jìn)一步的確定西瓜在加工過(guò)程中的熱變點(diǎn)， 將上述紅麒麟、 新紅寶、 京欣 1 號 3 種不同品種的西瓜過(guò)濾汁， 再各取 2 000 mL， 分別在質(zhì)機里進(jìn)行 2 次質(zhì)， 質(zhì)壓力 25 MPa。 質(zhì)后的不同品種的西瓜汁各取 1 200 g， 分為 6 份， 每份 200 g，每 3 份為一組進(jìn)行加熱試驗。 參照上述試驗結果，先對 3 組西瓜汁共 9 個(gè)樣品在 50 ℃～60 ℃溫度變化范圍內進(jìn)行加熱， 每 1 ℃為一個(gè)梯度進(jìn)行觀(guān)察對另外 3 組西瓜汁重復做上述試驗， 得到結果基本相同。 為了更加準確的確定西瓜汁的熱變點(diǎn)，對紅麒麟、 新紅寶、 京欣 1 號 3 個(gè)品種的多個(gè)西瓜進(jìn)行了多次上述重復性試驗， 得到的結果與上述試驗結果基本相同。
2.3 小結
    試驗結果表明西瓜原汁的熱變臨界溫度點(diǎn)為55 ℃， 亦即要生產(chǎn)加工西瓜汁及其相關(guān)飲品， 要嚴格控制加工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節的溫度不過(guò) 55 ℃，并盡可能優(yōu)化各項工藝參數， 使其物料在加工過(guò)程中的溫度遠低于這一熱變臨界溫度點(diǎn)。
3 西瓜汁熱變性的解決方法探討
    基于對西瓜汁熱變性的成因分析及熱變臨界溫度點(diǎn)的確定， 傳統的熱力殺菌法不適于應用在西瓜汁飲料的生產(chǎn)過(guò)程中， 而應從非熱滅菌加工技術(shù)方面尋求突破。 非熱加工技術(shù)可以限度的保留食品原有的新鮮風(fēng)味和營(yíng)養， 成為當前食品加工新技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 當前用于果蔬汁加工的非熱滅菌技術(shù)主要有高壓、 脈沖電場(chǎng)、 電離輻射等，其他如聲波、 光脈沖、 二氧化碳等非熱技術(shù)在果蔬汁中的應用則較少。
    據有關(guān)報道， 安徽省合肥工業(yè)大學(xué)潘見(jiàn)教授利用高壓動(dòng)態(tài)殺菌工藝技術(shù)， 獲得了良好的效果，做到了有效殺滅有害菌， 保留其營(yíng)養物質(zhì)與生物活性成分， 并保持西瓜汁天然風(fēng)味、 色澤與口感， 同時(shí)大的延長(cháng)了西瓜汁制成品的保質(zhì)期。 曾慶梅研究西瓜汁常溫高壓處理， 試驗殺菌壓力范圍在100 MPa～500 MPa 之間， 保壓時(shí)間為 10 min， 以“加壓—保壓 （10 min） 一卸壓一停頓 （5 min）” 為一個(gè)脈動(dòng)施壓循環(huán)， 對西瓜汁樣品進(jìn)行多次循環(huán)高壓處理。 結果表明： 在 30 ℃且處理壓力達到或過(guò) 400 MPa 時(shí)， 西瓜汁中微生物含量達到國家食品衛生標準要求； 隨著(zhù)脈動(dòng)施壓次數的增加， 微生物存活量減少； 西瓜汁中殘存耐壓菌以革蘭氏陽(yáng)性菌為主， 達 70％， 此外還殘存有少量革蘭氏陰性菌和霉菌。 馬海樂(lè )研究西瓜汁的高強度脈沖磁場(chǎng)殺菌技術(shù)。 研究結果表明： 隨著(zhù)場(chǎng)強和脈沖數的增加， 從整體上講殺菌效果增強； 在場(chǎng)強為 2.53 T、 脈沖數為 20 時(shí)， 殺菌效果； 當脈沖數為 40 時(shí)， 磁場(chǎng)強度對殺菌效果的影響為單調增加； 當磁場(chǎng)強度為4.22 T 時(shí)， 脈沖數對殺菌效果的影響為單調增加。
但在某些參數下殺菌效果出現反彈現象， 其原因有待進(jìn)一步探討。 高夢(mèng)祥研究西瓜汁脈沖磁場(chǎng)殺菌，結果表明： 參數組合為磁場(chǎng)強度 7.59 T， 脈沖數 15， 西瓜汁溫度 20 ℃， 參數下菌落總數和大腸菌群數可達到商業(yè)要求。 這些非熱殺菌技術(shù)的嘗試， 解決了西瓜汁因熱敏性而在熱殺菌中產(chǎn)生的異味， 但是沒(méi)有得到很好的應用。 原因是高壓處理所需壓力太大， 對設備要求非常高， 難以推廣。 而脈沖磁場(chǎng)殺菌機理尚沒(méi)有得到充分研究， 某些參數下殺菌效果可能出現反彈現象， 原因不明。
    總之， 與傳統加熱殺菌比較， 非熱力殺菌能充分保留食品營(yíng)養成分和原有風(fēng)味，甚至產(chǎn)生某些令人喜愛(ài)的風(fēng)味， 且殺菌， 處理時(shí)間短， 不產(chǎn)生毒性物質(zhì)。但由于有些技術(shù)還不成熟， 在實(shí)際應用中還受到較大程度限制。 隨著(zhù)非熱力殺菌機理深入探討和技術(shù)逐步完善， 相信非熱力殺菌技術(shù)將會(huì )在工業(yè)化生產(chǎn)中取代現有食品熱殺菌技術(shù)， 人們將能享受到高品質(zhì)、 安全、 新鮮的西瓜汁飲品。
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