无花果果实果汁的冻结特点及影响因素分析
摘要:运用热镀锡膜铜-康铜热电偶测温方法测定了无花果果实在不同空气介质温度下不同部位的冻结曲线,对无花果果实与汁液的冻结特点作了比较,并对冰点温度与可溶性固形物含量的关系进行了探讨。结果表明:无花果果实的冻结曲线有3种形式,典型的形式具有过冷点、初始冰点、平衡冰点、终止冰点等关键特征点。空气介质温度越低,冻结速率越快,果实不同部位的温度梯度曲线差异越显著;果实不同部位的过冷点和冰点温度及其出现的时间顺序存在差异;与无花果果实相比,果汁更容易冻结;无花果果实的可溶性固形物含量为13.8%~20.9%,冰点温度为-2.4~-3.0℃,果汁的可溶性固形物含量为14%~23%,冰点温度为-2.1~-3.3℃。无花果果实、果汁冰点温度与可溶性固形物含量呈现一定的负相关性,也与其他因素有关。
关键词:无花果;热电偶;冻结曲线;冰点;过冷点
中图分类号:S663.301文献标识号:A文章编号:1001-4942(2013)08-0051-07
无花果(FicuscaricaL.)属桑科(Moraceae)无花果属植物,原产于亚洲西南部和地中海东部地区,现广泛种植于地中海的大多数国家和美国加利福尼亚[1,2]。我国种植无花果始自公元8世纪,目前国内最大的无花果露地栽培基地在山东威海,现种植面积约为3300hm2,青皮是主要的栽培品种[3]。无花果具有较高的营养价值与医用价值,但是果实含水量高、果皮保护功能不完善、果皮极易发生酶腐褐变,因此采摘后保存难度较大,贮藏期通常为1~2d[4]。温度是影响无花果贮藏寿命的重要环境因素,在一定温度范围内温度越低贮藏效果越好,但低于冰点温度时会产生冻伤,因此,对无花果冻结过程的研究十分必要。
本试验对无花果的冻结过程进行了初步研究,比较了无花果在不同空气介质温度下冻结曲线的不同,以及果实不同部位冰点的差异,对果实与果汁冻结特征进行对比,探讨了冰点温度与可溶性固形物的关系,旨在为确定无花果最适保鲜温度、延长贮藏时间提供依据。
1材料与方法
1.1试验材料
2012年9月下旬采自威海经济技术开发区泊于镇,果实品种为"青皮"。
1.2试验方法
1.2.1冻结过程测定试验采用自制的热镀锡膜铜-康铜热电偶作为测温装置[5],温度自动记录时间间隔1秒,精度为0.1℃。由于测头做得很小,测头热惰性极小、反应灵敏,同时可以最小限度地损坏被测组织的原始状态。
将待测样品置于待定温度的低温恒温箱中,测头刺入无花果果实的不同部位,利用由LU-R/C2100无纸记录仪改制的高灵敏度多通道微伏级数据采集处理器进行温度数据的采集、存储,可以准确灵敏地记录温度的微变过程,然后通过相关软件将温度数据在计算机上作进一步分析处理。
无花果果汁冻结过程的测定:将果肉放入榨汁钳进行挤压过滤取汁,滤液倒入小玻璃试管中,将测头悬空深入果汁,注意测头不要触壁,试管口处密封固定。
空气介质温度的测定:将测头悬空于低温恒温箱的一定位置,并将其固定以防止测头触碰到低温恒温箱内壁。
1.2.2可溶性固形物含量测定利用阿贝折射仪2WAJ测定可溶性固形物含量,每个试样重复3次。
2结果与分析
2.1无花果冻结过程中的几种典型曲线
样品在冻结过程中,温度与时间的关系被称为冻结曲线。在无花果大量冻结试验中,出现了3种较为典型的冻结曲线。
图1(A)是样品冻结中最为标准的一类曲线,在-15.8~-11.6℃空气介质温度中可以分为典型的三个阶段。初始阶段:样品从初温9.6℃经1898s到达过冷点(a)-5.8℃,在过冷点(a)冰核开始形成,此阶段为释放显热阶段,降温速率快,曲线较陡。中间阶段:由过冷点(a)-5.8℃经12s急速上升至第一个拐点(b)-3.0℃即初始冰点,a点与b点的差值反映了过冷现象的显著性;此后,曲线较平缓,温度恒定或有小幅下降,此过程中最为集中、曲线最平缓的温度点为平衡冰点(c),有研究认为[6],初始冰点与平衡冰点一般无显著性差异。在本图中,初始冰点为-3.0℃、平衡冰点为-3.6℃;在此阶段(a~d),冰晶大量生成,正在冻结部分潜热释放的速率与已冻结部分冷却的速率不分上下,因此,温度曲线比较平缓,且呈一定斜率的下降趋势,也有研究认为[7~9],在相对匀质的环境中,最大冰晶生成区更趋向平稳。终阶段:d点即终止冰点之后,温度加速下降,最终接近空气介质温度。
在图1(B)中,过冷点(a)是以较大的斜率上升,经历了325s后才出现初始冰点(b),这一现象在无花果的冻结试验中也多次出现,有待于进一步试验验证。
图1(C)是无花果果实冻结试验中出现频率最高的一类冻结曲线,其特点是无明显过冷现象或者说没有出现过冷点,而是由初温直接到达初始冰点(b)。
2.2不同空气介质温度下无花果果实的冻结曲线
无花果在不同空气介质温度中果肉部位的冻结曲线如图2所示。图2(A)是无过冷点的一种曲线类型,出现的频率较高,从中可以看出,介质温度越低,冰点越早出现,最大冰晶生成区越早结束,即冻结速率越快。
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