来自沈阳农业大学食品学院的刘璐、吕春茂*、孟宪军、辛广等人在前人研究的基础上,研究不同解冻方式(水浴解冻、室温解冻、超声波解冻、微波解冻、冷藏解冻)处理后树莓汁加工特性的变化情况,通过建立灰色关联体系,确定树莓汁加工过程中最佳的解冻方式,以期降低汁液损失率,减少微生物繁殖以及酶促和非酶促反应带来的不利影响。
1、不同解冻方式对树莓解冻效率的影响
不同解冻组解冻时间差异极显着。微波解冻的时间最短,解冻效率最高,其次是超声波解。
2、不同解冻方式对汁液损失率的影响
由于速冻在细胞内形成的冰晶较小,可减少细胞壁损伤,因此本实验选择了速冻树莓作为实验材料。微波可穿透树莓,使树莓内的极性分子相互摩擦产生热量,可达到内外同时加热的目的,降低了汁液损失率。而水浴和超声波解冻组汁液损失率较高,这是因为这两种解冻方式都在水中进行,当树莓表面融化时,冰晶对表面细胞膜的压力减小,从而使树莓内外产生压力差,使汁液向外流出。室温解冻和冷藏解冻的解冻条件较温和,不会因为温度瞬间升高造成汁液外渗。
3、不同解冻方式对树莓果汁加工特性的影响
3.1 树莓果汁加工特性指标的分析
经5 种解冻方式处理后,树莓汁的16 项加工特性指标差异均显着,说明不同解冻方式对树莓果汁的生产加工有较大影响。速冻树莓的L*、a*、b*值分别为31.10±0.42、22.93±0.58、14.36±0.51。超声波解冻处理后的树莓总酸质量分数最低,冷藏解冻和室温解冻后的总酸质量分数较高,可能是由于这两种方式的解冻时间较长,造成了反酸的现象。果汁的黏度主要与果汁内蛋白质和糖的含量有关,速冻树莓经解冻之后,其果汁的黏度差异显着,超声波解冻后的树莓果汁黏度最高,为4.86 mPa·s,微波解冻后的果汁黏度最低,为1.07 mPa·s。
3.2 相关性分析
出汁率与总糖质量分数、还原糖质量分数、SSC、总酚含量、ΔE值呈极显着正相关,与L、a、b值及褐变度、黏度呈显着或极显着负相关;褐变度与L值呈极显着负相关,说明树莓褐变越严重其亮度越低;黏度与粗蛋白含量、总糖质量分数分别呈极显着和显着正相关,说明果汁中的蛋白质和糖类含量越高,其黏度越大。此外,总糖质量分数与还原糖质量分数、总酚含量、SSC均呈极显着正相关,糖酸比与总糖质量分数呈极显着正相关,与总酸质量分数呈极显着负相关。
3.3 主成分分析
16 项指标的主成分分析中前4 个主成分的初始特征值大于1,且前4 个主成分的累计方差贡献率达到95.043%,可以代表这16 项指标的大部分信息,因此共提取出4 个主成分。第1 主成分的方差贡献率达到31.4%,主要综合了a值、b值、褐变度、ΔE值、总酸质量分数的信息,其中a值、b值、褐变度、总酸质量分数与第1主成分呈正相关,ΔE值与第1主成分呈负相关。第2主成分的方差贡献率为30.311%,综合了L值、黏度、粗蛋白含量、花色苷质量浓度、还原糖质量分数、SSC的信息,其中花色苷质量浓度、还原糖质量分数、SSC与第2主成分呈正相关,L值、黏度、粗蛋白含量与第2主成分呈负相关。第3主成分的方差贡献率为22.622%,包含了出汁率、总糖质量分数、总酚含量、VC含量的信息,这些指标与第3主成分均呈正相关。第4主成分方差贡献率为10.71%,主要是糖酸比,其与第4主成分呈正相关。主成分分析图可以反映出不同解冻方式对16 项指标的影响情况。冷藏解冻和水浴解冻在第1主成分(PC1)的正向,说明经过冷藏解冻和水浴解冻处理后,树莓中与第1主成分呈正相关的指标(a值、b值、褐变度、总酸质量分数)较高。微波解冻、室温解冻、超声波解冻在第1主成分的负向,说明树莓颜色变化(ΔE)较大;第2主成分中,水浴解冻和超声波解冻位于负向,说明经两种解冻方式处理后,树莓果汁的蛋白质含量较高,黏度较大。第3主成分中,冷藏解冻、室温解冻和微波解冻同样位于正向,说明这3 种解冻方式有利于保留树莓的总糖、总酚、VC等营养成分,且出汁率较高。第4主成分中,微波解冻处于正向,说明微波处理后的树莓糖酸比较高,口感更好。结合2.3.1节的结论,说明5 种解冻方式各具特点,因此有必要进一步对16 项指标进行聚类分析和灰色关联度分析,对5 种解冻方式进行综合评价。
3.4 聚类分析
16 项指标的聚类分析结果,共可分为3大类,第1类为出汁率、还原糖质量分数、SSC、总糖质量分数、总酚含量、花色苷质量浓度、糖酸比和ΔE;第2类为黏度、粗蛋白含量、L值;第3类为a值、褐变度、总酸质量分数、b值和VC含量。
3.5 指标的筛选
本实验主要通过比较各指标的复相关系数(R)对指标进行筛选,在聚类分析中,第1类指标的复相关系数R出汁率=0.990、R总糖=0.974、R花色苷=0.977、R总酚=0.964、R还原糖=0.946、R糖酸比=0.985、RΔE=0.976、Rssc=0.938,出汁率和糖酸比的R较大,且糖酸比为主成分分析中第4主成分的重要指标,因此选择出汁率和糖酸比作为评价指标。第二类指标中,R粗蛋白=0.928、RL=0.824、R粘度=0.937,选择黏度作为评价指标。第三类指标中,R总酸=0.869、Rb=0.701、R褐变度=0.966、Ra=0.960、RVC=0.548,选择褐变度作为评价指标。因此最终筛选的指标为出汁率、黏度、糖酸比、褐变度。
3.6 确定权重
在统计分析中,当对出汁率、黏度、糖酸比和褐变度进行综合评价时,4 项指标对评价结果并不是同等重要,权重系数反映了4 项指标的重要程度,评价指标权重系数越大,对结果影响越大。
3.7 灰色关联度分析
关联系数结合权重系数,计算加权关联度,其中微波解冻的加权关联度最高,为0.659,说明经综合评价微波解冻能够更好地保持树莓的品质,微波解冻后的树莓果汁质量最好,关联度最低的为水浴解冻,该解冻方式营养流失较严重。
结 论
5 种解冻方式的解冻效率和树莓汁液损失率均呈极显着性差异(P<0.01),解冻效率从大到小为:微波解冻>超声波解冻>水浴解冻>室温解冻>冷藏解冻,树莓汁液损失率从小到大为:微波解冻<室温解冻<冷藏解冻<超声波解冻<水浴解冻;在16 项树莓果汁的加工特性指标中,出汁率、黏度、糖酸比和褐变度是具有代表性的评价指标,其权重系数分别为0.239、0.196、0.250、0.315,经过灰色关联度分析,更适宜生产树莓果汁的解冻方式为微波解冻。