干裝蘋果罐頭貯藏過程中質(zhì)地與細胞壁組分的變化

張海燕，康三江*，張 芳，張霽紅，曾朝珍

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

干裝蘋果罐頭貯藏過程中質(zhì)地與細胞壁組分的變化

張海燕，康三江*，張 芳，張霽紅，曾朝珍

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

以干裝蘋果罐頭為研究對象，采用TPA質(zhì)構(gòu)分析和乙醇不溶物（AIR）法，研究干裝蘋果罐頭（4±1）℃和常溫貯藏過程中質(zhì)地和細胞壁組分的變化，并探討其質(zhì)地參數(shù)和細胞壁組分變化的相關(guān)性。結(jié)果表明，低溫貯藏能延緩干裝蘋果罐頭質(zhì)地和細胞壁組分的變化，（4±1）℃貯藏的在24個月時⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性的變化率分別為0.74%、1.92%、0.25%、0，水溶性果膠（WSF）降低率為5.45%、螯合劑溶性果膠（CSF）和碳酸鈉溶性果膠（NSF）升高8.88%和24.49%、半纖維素組分（HF）降低14.15%；常溫貯藏的在12個月時⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性的降低率分別為3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，WSF降低率為7.27%、CSF和NSF升高0.58%和4.08%、HF降低14.41%，質(zhì)地參數(shù)與WSF呈負相關(guān)，與CSF、NSF、HF呈顯著正相關(guān)。

干裝蘋果罐頭；貯藏；質(zhì)地；細胞壁組分

蘋果是甘肅省區(qū)Ⅱ特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和三大戰(zhàn)略主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一[1]。慶陽、平?jīng)觥⑻焖半]南四市的18個縣是我國農(nóng)業(yè)部劃定的西北黃土高原蘋果優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)的蘋果著色好、含糖量高、果肉細脆、耐貯運，已成為當(dāng)?shù)匕l(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟、實現(xiàn)農(nóng)民增收的重要途徑[2]。2014年甘肅省蘋果種植面積480萬畝，蘋果產(chǎn)量320萬t，產(chǎn)值160億元[3]，除鮮食外，大量的蘋果必須靠加工途徑來解決。干裝蘋果罐頭是指以蘋果為原料，經(jīng)去皮、去籽巢、切塊、抽空、脫水、裝罐、密封、殺菌等工藝制成的蘋果罐頭產(chǎn)品[4]，是近年來國內(nèi)外市場極具開發(fā)潛力的綠色食品。因其在加工工藝上保持了蘋果原汁原味和具有再造性的品質(zhì)特性，深受廣大消費者尤其是歐美國家的歡迎，據(jù)調(diào)查，國際市場需求量每年以15%的速度遞增，已形成穩(wěn)定的消費群體，產(chǎn)品主要出口德國、西班牙、英國、美國、愛爾蘭等歐美國家。植物細胞壁主要由果膠、半纖維素和纖維素組成，研究表明，果實的軟化取決于果膠組分和半纖維素組分[5-6]，果蔬細胞壁組分中的果膠分為水溶性果膠（water soluble fraction，WSF）、螯合劑溶性果膠（chelator soluble fraction，CSF）、碳酸鈉溶性果膠（Na2CO3soluble fraction，NSF）[7]。細胞壁的完整性和化學(xué)組成都與果蔬的質(zhì)地有密不可分的關(guān)系，果膠的降解或含量發(fā)生變化引起細胞間粘合力下降，細胞結(jié)構(gòu)受損，果蔬質(zhì)地下降[8]。

近年來，對果蔬質(zhì)地及細胞壁組分變化的研究主要集中在生長發(fā)育及采后的生理變化方面[9-11]，果蔬加工方面的研究報道較少，謝瑋[12]對不同品種蓮藕細胞壁組分與熱處理后質(zhì)地差異關(guān)系的研究表明，WSF、CSF和NSF果膠的含量是影響蓮藕熱處理后質(zhì)地的重要組分；杜勝蘭[13]研究粉脆質(zhì)地蓮藕細胞壁組分差異及其影響因素發(fā)現(xiàn)⒉度與CSF含量呈顯著正相關(guān)，與半纖維素含量呈負相關(guān)；鄭迥等[14]研究發(fā)現(xiàn)麻竹筍罐頭貯藏過程中⒉度、原果膠和水溶性果膠含量逐漸下降，原果膠和水溶性果膠含量與⒉度呈顯著正相關(guān)性；ZHANG F S等[15]研究證明黃桃罐頭⒉度與果膠含量及組成的變化具有顯著相關(guān)性。PARKER C C等[16]通過電子顯微鏡對細胞壁結(jié)構(gòu)研究證明煮制馬鈴薯質(zhì)地與細胞壁組分變化有較大的聯(lián)系。因此，該研究通過研究干裝蘋果罐頭貯藏過程中質(zhì)地與細胞壁組分的變化，為干裝蘋果罐頭產(chǎn)品品質(zhì)的控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干裝秦冠蘋果罐頭：天水昌盛食品有限公司生產(chǎn)。

檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉（均為食品級）、氧化鈣、醋酸鈉、環(huán)己二胺四乙酸、Na2CO3、去離子水、KOH等（均為分析純）：中瑞化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CT3質(zhì)構(gòu)儀：美國博勒飛公司；SH2-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵：鞏義市㈣華儀器有限公司；DHG9240A型鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；PHS-3C酸度計：上海雷磁儀器廠；ST2118美的電磁爐：美的集團；BL-2200H電子天平：日本島津公司；SB42L真空充氣包裝機：上海人民儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 干裝蘋果罐頭的制備

常溫常壓下，將適量檸檬酸充分溶解于水中，再根據(jù)Ca2+質(zhì)量濃度2.0 g/L將適量氧化鈣與D-異抗壞血酸鈉溶解于檸檬酸溶液中，配制成pH（3.0±0.2）的固化護色劑。固化護色劑與果肉的質(zhì)量比例為10∶7，將切分好的果塊浸入固化護色劑中，經(jīng)0.8 MPa減壓預(yù)抽30 min、蒸汽殺酶排氣脫水3 min、包裝、殺菌后隨機分為2個處理，處理1于（4±1）℃條件下貯藏，處理2于常溫（隨著貯藏期季節(jié)變化的室溫）下貯藏，每6個月測定質(zhì)構(gòu)參數(shù)及細胞壁組分的變化。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)的測定[17-19]

質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）采用CT3質(zhì)構(gòu)儀測定，經(jīng)過綜合分析選擇等作為干裝蘋果罐頭質(zhì)地評價指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)測定參數(shù)為：探頭TA5，夾具TA-TPB，目標(biāo)距離5 mm，觸發(fā)點7g，測試速度0.5 mm/s，數(shù)據(jù)頻率10點/s，每個處理重復(fù)10次，取平均值。

1.3.3 細胞壁組分的測定

綜合參考BRUMMELLD A等[20-23]的方法，采用乙醇不溶物（alcohol-insoluble residue，AIR）法測定細胞壁的水溶性果膠（WSF）、螯合劑溶性果膠（CSF）、碳酸鈉溶性果膠（NSF）以及半纖維素（half fiber，HF）。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel和DPS v7.05版數(shù)據(jù)分析軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 干裝蘋果罐頭貯藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化

食品質(zhì)地評價是其物理特征中除色、香、味之外另外一個重要的性質(zhì)，用來描述其組織、結(jié)構(gòu)和觸覺等，在食品加工中也是一個難以控制的因素。食品質(zhì)地的好壞取決于組織結(jié)構(gòu)，而組織結(jié)構(gòu)與其化學(xué)組成密切有關(guān)，化學(xué)成分又是影響其品質(zhì)的最基本因素，因此，質(zhì)地在某種程度上決定著產(chǎn)品的品質(zhì)高低[24]。質(zhì)地評價可以作為對食品加以改進及再次加工利用的標(biāo)準(zhǔn)[25]。

圖1 干裝蘋果罐頭貯藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化Fig.1 Texture changes of canned apple solid pack during the storage

由圖1可知，通過TPA質(zhì)構(gòu)分析，貯藏初期⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性均有升高，這可能是由于減壓預(yù)抽協(xié)同堿性鈣處理后，固化護色劑中的Ca2+進一步與低甲氧基果膠結(jié)合形成Ca2+凝膠，保持了干裝蘋果罐頭的質(zhì)地，初步表明干裝蘋果罐頭果肉組織結(jié)構(gòu)和組分的變化是引起其質(zhì)地變化的可能原因。隨著貯藏時間的延長，⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性均先升高后降低，（4±1）℃貯藏的干裝蘋果罐頭24個月內(nèi)先逐漸升高后趨于平緩，24個月后迅速降低，24個月時的變化率分別為0.74%、1.92%、0.25%、0；而常溫貯藏的在貯藏12個月內(nèi)先升高后降低，12個月時降低率分別為3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，之后迅速下降。表明質(zhì)地不僅是評價干裝蘋果罐頭品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也是影響其貯藏特性的重要因素。前人的研究表明，細胞壁的降解與果蔬的質(zhì)地有密切關(guān)系，質(zhì)地作為客觀地反⒊果肉內(nèi)部品質(zhì)變化的指標(biāo)，與果肉組織結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，其變化與細胞壁物質(zhì)中果膠組分的穩(wěn)定性有較大的關(guān)聯(lián)[26]。因此，進一步研究干裝蘋果罐頭貯藏期間細胞壁物質(zhì)的變化，對明確其質(zhì)地特性的變化機理意義重大。

2.2 干裝蘋果罐頭貯藏過程中細胞壁組分的變化

在果蔬加工中，Ca2+濃度適宜的條件下，果膠甲酯酶從果膠分子的還原性末端或其臨近的游離羧基去除甲氧基，形成二價陽離子的游離態(tài)半乳糖醛酸區(qū)Ⅱ，與Ca2+形成不溶性凝膠。通過對干裝蘋果罐頭水溶性果膠（WSF）、螯合劑溶性果膠（CSF）、碳酸鈉溶性果膠（NSF）以及半纖維素（HF）研究發(fā)現(xiàn)，（4±1）℃和常溫貯藏的WSF含量在6個月內(nèi)均呈現(xiàn)降低趨勢，隨后逐漸升高，分別在24個月和6～12個月后迅速升高，CSF和NSF含量在6個月內(nèi)變化趨勢均為先升高，隨后逐漸降低，HF隨著貯藏時間的延長逐漸降低，分別在24個月和6～12個月后迅速降低。這是因為經(jīng)減壓預(yù)抽協(xié)同堿性鈣處理后，果肉組織中存在大量的Ca2+，貯藏前期干裝蘋果罐頭中的WSF與固化護色劑中的Ca2+結(jié)合，形成穩(wěn)定性更好、不易溶解的果膠組分，CSF和NSF含量增加，但隨著貯藏時間的延長，由于果膠物質(zhì)的溶解和非酶降解作用，CSF和NSF又降解為穩(wěn)定性較差、黏合力較低的WSF，非酶降解是通過β-消除反應(yīng)（熱處理）和酸水解引起的，這應(yīng)該是常溫貯藏的干裝蘋果罐頭果膠物質(zhì)降解較早、較快的原因。半纖維素含量較低時，細胞結(jié)構(gòu)松散，細胞壁發(fā)生降解導(dǎo)致質(zhì)地下降，果肉組織軟化，因此，隨著貯藏時間的延長，細胞結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生降解，干裝蘋果罐頭HF含量逐漸降低。 與貯藏初期（0個月）相比，（4±1）℃貯藏的干裝蘋果罐頭在24個月時WSF含量變化較小，變化率為5.45%，CSF和NSF含量分別升高8.88%和24.49%，HF含量降低14.15%，均保持在較高水平；常溫貯藏12個月時WSF含量變化較小，變化率為7.27%，CSF和NSF含量分別升高0.58%和4.08%，HF降低14.41%，均保持在較高水平。

圖2 干裝蘋果罐頭貯藏過程中細胞壁組分的變化Fig.2 Cell wall components changes of canned apple solid pack during the storage

2.3 質(zhì)地與細胞壁組分的相關(guān)性分析

本課題組研究表明，堿性鈣在提高干裝蘋果罐頭⒉度的同時增加了柔韌性，說明⒉度雖然是干裝蘋果罐頭的重要品質(zhì)指標(biāo)之一，但其大小不能作為評判干裝蘋果罐頭質(zhì)地的唯一標(biāo)準(zhǔn)，回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性反應(yīng)了干裝蘋果罐頭的彈性質(zhì)地的變化[27]，是干裝蘋果罐頭質(zhì)地參數(shù)的重要組成部分，細胞壁組分的變化是引起果蔬質(zhì)地變化的原因之一。因此，研究分析⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性與細胞壁組分的相關(guān)性十分必要，質(zhì)地與細胞壁組分的相關(guān)性分析見表1。

表1 質(zhì)地與細胞壁組分的相關(guān)性分析Table 1 Correlations analysis of texture and cell wall components

由表1可知，⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性與WSF含量呈不顯著負相關(guān)關(guān)系（R=-0.57～-0.65）（P＞0.05），與魏建梅等[28]的研究部分一致，WSF與果膠的降解和質(zhì)地的下降密切相關(guān)，WSF含量增加，果膠質(zhì)內(nèi)部結(jié)合力降低，細胞壁降解加速，干裝蘋果罐頭質(zhì)地下降，品質(zhì)降低，可能是受到固化護色劑中Ca2+的影響，與質(zhì)地參數(shù)間的負相關(guān)性不顯著（P＞0.05），有待于進一步研究；⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性與CSF、NSF、HF含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0.86～0.98）（P＜0.01），這是因為CSF和NSF的變化導(dǎo)致其細胞間粘合力和細胞中間層發(fā)生變化，CSF和NSF含量較多時，果膠的穩(wěn)定性較好，細胞間的內(nèi)聚力、粘合力較大，干裝蘋果罐頭的質(zhì)地較好，HF反⒊了細胞壁組分的溶解和轉(zhuǎn)化，對質(zhì)地的影響也起主要的作用。WSF與CSF呈顯著負相關(guān)關(guān)系（R=-0.71）（P＜0.05），與NSF呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（R=-0.87）（P＜0.01），這是因為隨著貯藏時間的延長，CSF與NSF逐漸分解為WSF，WSF含量增加，CSF與NSF含量減少，與HF的負相關(guān)關(guān)系不顯著（R=-0.40）（P＞0.05）；CSF與NSF和HF均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0.93～0.95）（P＜0.01），NSF與HF呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0.78）（P＜0.05），隨著貯藏時間的延長，CSF、NSF與HF含量下降。說明WSF含量與干裝蘋果罐頭質(zhì)地呈負相關(guān)關(guān)系，CSF、NSF及HF的含量對質(zhì)地影響顯著（P＜0.05）。

有研究發(fā)現(xiàn)，果蔬質(zhì)地的變化與細胞中間層的結(jié)構(gòu)有較大聯(lián)系[29]，細胞中間層結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致細胞物質(zhì)發(fā)生分解，細胞結(jié)構(gòu)破損，引起果蔬質(zhì)地變軟，也有研究表明HF含量的變化對果蔬質(zhì)地沒有明顯的影響[30]，因此，有關(guān)細胞中間層以及半纖維素對果蔬質(zhì)地的影響有待于通過細胞微觀結(jié)構(gòu)的變化進一步研究。

3 結(jié)論

低溫貯藏能延緩干裝蘋果罐頭質(zhì)地的降低細胞壁組分的變化，（4±1）℃貯藏的干裝蘋果罐頭在24個月內(nèi)保持了較好的質(zhì)地品質(zhì)和細胞結(jié)構(gòu)，與貯藏初期（0個月）相比，24個月時，⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性等質(zhì)地參數(shù)的變化率分別為0.74%、1.92%、0.25%、0，WSF變化率為5.45%、CSF和NSF分別升高8.88%和24.49%、HF降低14.15%；常溫貯藏的干裝蘋果罐頭在12個月內(nèi)保持了較好的質(zhì)地品質(zhì)和細胞結(jié)構(gòu)，與貯藏初期（0個月）相比，12個月時，⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性等質(zhì)地參數(shù)的變化率分別為3.93%、3.85%、11.36%、3.45%，WSF變化率為7.27%、CSF和NSF分別升高0.58%和4.08%、HF降低14.41%。TPA質(zhì)構(gòu)分析所得的⒉度、回復(fù)性、咀嚼性、內(nèi)聚性等質(zhì)地參數(shù)與細胞壁組分的變化具有密切關(guān)系，CSF、NSF和HF與質(zhì)地之間的相關(guān)性高于WSF與質(zhì)地之間的相關(guān)性，表明CSF、NSF和HF的變化對質(zhì)地的變化起主要作用。

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Changes in texture and cell wall components of canned apples solid pack during the storage

ZHANG Haiyan,KANG Sanjiang*,ZHANG Fang,ZHANG Jihong,ZENG Chaozhen
（Agricultural Product Storage and Processing Research Institute,Gansu Academy of Agricultural Science,Lanzhou 730070,China）

Using canned apple solid pack as research object,the changes of texture and cell wall components of canned apples solid pack during the storage at（4±1）℃ and room temperature were analyzed by texture profile analysis and alcohol-insoluble residue method,and the correlation between texture and cell wall components was also investigated.The results showed that the changes of texture and cell wall components were delayed during the storage at（4±1）℃.After 24 months,the changing rates of hardness,resilience,chewiness,cohesiveness were 0.74%,1.92%,0.25%and 0,respectively;and the water soluble fraction （WSF）decreased 5.45%,chelator soluble fraction （CSF）and Na2CO3soluble fraction （NSF）increased 8.88%and 24.49%,respectively,andhemicellulose（HF）decreased14.15%.After12monthsstorage atroomtemperature,the changingratesofhardness,resilience,chewiness,cohesiveness were 3.93%,3.85%,11.36%and 3.45%,respectively,and WSF decreased 7.27%,CSF and NSF increased 0.58%and 4.08%,and HF decreased 14.41%.The texture parameters were negatively correlated with WSF,and significant positive correlation with CSF,NSF and HF.

canned apple solid pack;storage;texture;cell wall components

TS255

0254-5071（2017）12-0139-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.029

2017-07-31

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-27）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年基金項目（2015GAAS22）

張海燕（1981-），女，助理研究員，碩士，主要從事果蔬精深加工研究工作。

*通訊作者：康三江（1977-），男，研究員，本科，主要從事果蔬精深加工研究工作。