干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝優(yōu)化

張海燕，康三江*，張 芳，張霽紅，曾朝珍，袁 晶

（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[1]，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)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(fèi)者尤其是歐美國(guó)家消費(fèi)者的歡迎，據(jù)調(diào)查，國(guó)際市場(chǎng)需求量每年以15%的速度遞增，已形成穩(wěn)定的消費(fèi)群體，產(chǎn)品主要出口德國(guó)、西班牙、英國(guó)、美國(guó)、愛爾蘭等歐美國(guó)家[2]。但由于其在加工過(guò)程中受漂燙、殺菌等因素的影響，使得果塊的成型穩(wěn)定性降低，發(fā)生變形、軟化，從而降低其品質(zhì)及感官質(zhì)量，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的出口及生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。

減壓預(yù)抽可以提高果蔬加工生產(chǎn)效率，改善和保持果蔬產(chǎn)品的品質(zhì)，同時(shí)還創(chuàng)造了抑制細(xì)菌生長(zhǎng)及抑氧的環(huán)境，使加工的產(chǎn)品符合衛(wèi)生要求，廣泛應(yīng)用于蜜餞、罐頭、脫水、凍結(jié)、功能性產(chǎn)品開發(fā)等果蔬加工領(lǐng)域[3-5]。鈣處理是果蔬固化的傳統(tǒng)方法，大量研究人員采用浸泡或真空浸漬協(xié)同氯化鈣、乳酸鈣等無(wú)機(jī)鈣或有機(jī)鈣的方法，提高了加工產(chǎn)品的硬度。但本課題組經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)，減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理彌補(bǔ)了傳統(tǒng)果蔬固化劑溶解性差、有異味或苦味等缺點(diǎn)，顯著提高了干裝蘋果罐頭的硬度和柔韌性[6-7]，但其作用機(jī)理尚不明確，有待深入研究。目前，普遍認(rèn)為Ca2+直接參與了植物細(xì)胞壁的構(gòu)成，Ca2+可以與果蔬細(xì)胞壁中的果膠物質(zhì)產(chǎn)生不溶性的果膠酸鹽類，形成交叉鏈橋狀的凝膠，進(jìn)一步增強(qiáng)了細(xì)胞的穩(wěn)定性，從而延緩果蔬及其加工產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)變軟崩潰[8]。De Roeck等[9]研究發(fā)現(xiàn)，由于Ca2+的存在，使果膠保持了更好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，Ca2+處理可以改善細(xì)胞間黏附力，更好地保護(hù)細(xì)胞壁中膠層。研究表明，果實(shí)的軟化與果膠組分和半纖維素組分的變化密切相關(guān)[10-12]，影響果膠凝膠的因素較多，主要有金屬離子的濃度、pH值、酯化度等，其中受濃度的影響較大[13]。因此，本研究通過(guò)考察Ca2+質(zhì)量濃度、減壓預(yù)抽真空度以及預(yù)抽液pH值對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分的影響，并以氯化鈉溶性鈣含量和螯合劑溶性果膠（chelator soluble pectin，CSP）含量為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面法優(yōu)化干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝，旨在為進(jìn)一步調(diào)控干裝蘋果罐頭果肉組織軟化機(jī)制和應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秦冠蘋果由天水昌盛食品有限公司提供。

檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉（均為食品級(jí)），氧化鈣、去離子水、NaCl、醋酸、鹽酸、醋酸鈉、環(huán)己二胺四乙酸、Na2CO3、NaBH4、KOH（均為分析純） 中瑞化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DQ-XP30蘋果削皮機(jī) 自制；SK-12抽真空機(jī)、Bw4T250封罐組合機(jī)、0806脫氣設(shè)備 汕頭市金平區(qū)順成食品機(jī)械廠；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(jì) 上海雷磁儀器廠；BL-2200H電子天平 日本島津公司；3500透析袋美國(guó)Sigma公司；CARY 100紫外-可見分光光度計(jì) 美國(guó)瓦里安有限公司；TGL-16LM高速冷凍離心機(jī) 湖南星科科學(xué)儀器有限公司；ICE-3500型原子吸收分光光度計(jì)美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.3 方法

1.3.1 干裝蘋果罐頭樣品的制備

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)量分?jǐn)?shù)將氧化鈣與D-異抗壞血酸鈉分別溶解于檸檬酸溶液中，分別配制成一定pH值的預(yù)抽液，按照預(yù)抽液與果肉的質(zhì)量比例為10∶7，將切分好的果塊分別浸入配制好的預(yù)抽液中，經(jīng)設(shè)定好的真空度減壓預(yù)抽30 min，蒸汽漂燙3 min，包裝、殺菌。常溫貯藏10 d后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每處理3 個(gè)重復(fù)。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

以干裝蘋果罐頭的不同形態(tài)鈣含量、細(xì)胞壁組分含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別以預(yù)抽液Ca2+質(zhì)量質(zhì)量濃度（0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L）、預(yù)抽真空度（0、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10 MPa）、預(yù)抽液pH值（0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0）為影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定各因素的影響效果與適宜范圍。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[14-15]，以Ca2+質(zhì)量濃度、預(yù)抽真空度、預(yù)抽液pH值為自變量，以X1、X2、X3表示，并以1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平，以對(duì)干裝蘋果罐頭細(xì)胞結(jié)構(gòu)影響較大的氯化鈉溶性鈣和CSP為響應(yīng)值，進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析，試驗(yàn)重復(fù)3 次，優(yōu)化干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝條件，響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Coded levels and actual corresponding levels of independent variables used for response surface analysis

1.3.4 不同形態(tài)鈣含量測(cè)定

參照王玲利[16]、小西茂毅[17]等的方法，分別用去離子水、1 mol/L NaCl、2%醋酸、5%鹽酸逐步提取水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣、鹽酸溶性鈣，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定樣品不同形態(tài)鈣含量。

1.3.5 細(xì)胞壁組分的測(cè)定

綜合參考Houben[18]、Moore[19]、蔣明鳳[20]等的方法，采用乙醇不溶物法，測(cè)定細(xì)胞壁各組分物質(zhì)水溶性果膠（water-soluble pectin，WSP）、CSP、碳酸鈉溶性果膠（Na2CO3-soluble pectin，NSP）以及半纖維素（hemicellulose fraction，HF）的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件，顯著性分析采用DPSv7.05軟件，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，Box-Behnken設(shè)計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 Ca2+濃度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)及細(xì)胞壁組分的影響

圖1 Ca2＋質(zhì)量濃度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（a）及細(xì)胞壁組分（b）的影響Fig. 1 Effects of Ca2+ concentration on calcium forms (a) and cell wall components (b) of canned solid pack apples

由圖1a可以看出，堿性鈣處理增加了干裝蘋果罐頭中水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣含量。隨著Ca2+質(zhì)量濃度的增加，水溶性鈣含量逐漸升高，各處理間差異極顯著（P＜0.01）；氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣先升高后降低，且在Ca2+質(zhì)量濃度為2.0 g/L時(shí)含量最高，分別為50.26、9.41、7.68 mg/kg，氯化鈉溶性鈣含量與各處理間差異極顯著（P＜0.01），醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣差異不顯著（P＞0.01）。說(shuō)明進(jìn)入到果肉組織中的鈣主要以水溶性鈣和氯化鈉溶性鈣的形態(tài)存在，果膠酸鈣是氯化鈉溶性鈣的主要成分，水溶性鈣中的Ca2+進(jìn)一步與果膠結(jié)合形成果膠酸鈣，作為主要鈣形態(tài)存在于果肉組織中，但還有大量的水溶性鈣存在。

如圖1b所示，干裝蘋果罐頭中CSP含量最高，其次是NSP，WSP和HF含量較低。隨著Ca2+質(zhì)量濃度的增加，WSP含量先降低后升高，Ca2+質(zhì)量濃度為2.0 g/L時(shí)含量最低，為1.84 mg/g，極顯著低于于其他處理（P＜0.01）；鈣處理增加了干裝蘋果罐頭中CSP、NSP和HF的含量，Ca2+質(zhì)量濃度為2.0 g/L時(shí)含量最高，分別為12.72、10.76、4.76 mg/g，均極顯著高于其他處理（P＜0.01），其后逐漸降低。這是因?yàn)榻?jīng)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理后，WSP與其他果膠及Ca2+交聯(lián)，形成穩(wěn)定性更好、不易溶解的果膠組分，CSP和NSP含量增加，這與Houben等[18]研究干裝蘋果罐頭貯藏過(guò)程中質(zhì)地與細(xì)胞壁組分變化的結(jié)果一致，而隨著Ca2+質(zhì)量濃度的進(jìn)一步升高，CSP和NSP降解為WSP，細(xì)胞黏著力下降，結(jié)構(gòu)破損。

綜合Ca2+質(zhì)量濃度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣、鹽酸溶性鈣）和細(xì)胞壁組分（CSP、NSP、WSP、HF）含量的影響，選擇Ca2+質(zhì)量濃度1.5～2.5 g/L進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.2 預(yù)抽真空度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)及細(xì)胞壁組分的影響

圖2 預(yù)抽真空度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（a）及細(xì)胞壁組分（b）的影響Fig. 2 Effect of vacuum degree on calcium forms (a) and cell wall components (b) of canned solid pack apples

如圖2a所示，隨著預(yù)抽真空度的升高，水溶性鈣含量先降低后升高，真空度為0.08 MPa時(shí)，其含量最低，為5.05 mg/kg，與其他各處理相比差異極顯著（P＜0.01）；氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣含量先升高后降低，真空度為0.08 MPa時(shí)，含量最高，分別為50.80、9.50、8.56 mg/kg，氯化鈉溶性鈣與其他各處理相比差異極顯著（P＜0.01），醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣差異不顯著（P＞0.01）。說(shuō)明適宜的真空度有利于Ca2+與細(xì)胞壁中膠層的果膠質(zhì)結(jié)合形成果膠酸鈣，從而保持細(xì)胞壁的完整性和穩(wěn)定性，使干裝蘋果罐頭具有較好的形狀和彈性。

如圖2b所示，干裝蘋果罐頭細(xì)胞壁組分主要以CSP為主，其次是NSP、WSP和HF含量較低。隨著真空度的升高，WSP含量先降低后升高，真空度為0.08 MPa時(shí)，含量最低，為1.82 mg/g，與其他各處理相比差異極顯著（P＜0.01）；CSP、NSP和HF含量先升高后降低，真空度為0.08 MPa時(shí)，含量最高，分別為16.15、10.77、3.95 mg/g，與其他各處理相比差異均極顯著（P＜0.01）。說(shuō)明適宜的預(yù)抽真空度有利于Ca2+與WSP結(jié)合，形成結(jié)合力較強(qiáng)的CSP和NSP，但隨著真空度的進(jìn)一步升高，在外力作用下，細(xì)胞被破壞，CSP和NSP又降解為WSP，細(xì)胞結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生降解，HF含量逐漸降低。

綜合預(yù)抽真空度對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣、鹽酸溶性鈣）和細(xì)胞壁組分（CSP、NSP、WSP、HF）含量的影響，選擇預(yù)抽真空度在0.07～0.09 MPa范圍內(nèi)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.3 預(yù)抽液pH值對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)及細(xì)胞壁組分的影響

圖3 預(yù)抽液pH值對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（a）及細(xì)胞壁組分（b）的影響Fig. 3 Effects of prepumping pH on calcium forms (a) and cell wall components (b) of canned solid pack apples

如圖3a可以看出，隨著預(yù)抽液pH值的升高，水溶性鈣含量先降低后升高，預(yù)抽液pH值為3.0時(shí)降至最低，且與其他各處理間有極顯著差異（P＜0.01）；氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣含量先升高后降低，當(dāng)預(yù)抽液pH值為3.0時(shí)，其含量達(dá)到最高值，分別為52.12、9.34、7.84 mg/kg，氯化鈉溶性鈣含量與其他各處理間有極顯著差異（P＜0.01），醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣無(wú)顯著差異（P＞0.01）。

如圖3b所示，當(dāng)預(yù)抽液pH值為3.0時(shí)，WSP含量降至最低，為2.06 mg/g，與其他各處理相比差異極顯著（P＜0.01），之后隨著預(yù)抽液pH值的進(jìn)一步增大逐漸升高，同時(shí)CSP、NSP和HF含量升至最高，分別為14.94、11.86、3.38 mg/g，與其他各處理間有極顯著差異（P＜0.01）。

綜合預(yù)抽液pH值對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣、鹽酸溶性鈣）和細(xì)胞壁組分（CSP、NSP、WSP、HF）含量的影響，選擇預(yù)抽液pH值在2.00～4.00范圍內(nèi)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

為確定減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理干裝蘋果罐頭最佳工藝參數(shù)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇堿性Ca2+質(zhì)量濃度、預(yù)抽真空度、預(yù)抽液pH值為影響因素，氯化鈉溶性鈣（Y1）和CSP（Y2）作為響應(yīng)值，對(duì)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理干裝蘋果罐頭工藝條件進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2所示。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Box-Behnken experimental design with experimental results

2.2.2 回歸模型的建立與方差分析

利用Design-Expert 8.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到氯化鈉溶性鈣（Y1）和CSP（Y2）對(duì)自變量Ca2+質(zhì)量濃度（X1）、預(yù)抽真空度（X2）、預(yù)抽液pH值（X3）的二次多項(xiàng)回歸模型方程分別為：

表3 氯化鈉溶性鈣回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model for the content of sodium chloride soluble Ca

對(duì)氯化鈉溶性鈣的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)P值為0.892 2，無(wú)顯著性影響（P＞0.05），回歸方程的相關(guān)系數(shù)R2為0.999 2，說(shuō)明該模型能夠解釋99.92%的變化，預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值之間有較好的相關(guān)性，該模型對(duì)干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝優(yōu)化試驗(yàn)擬合程度較好，可用該回歸方程預(yù)測(cè)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝條件。表3顯著性分析結(jié)果表明，X1、X2、X3、X1X2、X1X3、X2X3、X12、X22、X32在干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝中對(duì)氯化鈉溶性鈣的影響均達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。

對(duì)CSP的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)P值為0.467 9，無(wú)顯著性影響（P＞0.05），回歸方程的相關(guān)系數(shù)R2為0.999 3，說(shuō)明該模型能夠解釋99.93%的變化，預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值之間有較好的相關(guān)性，該模型對(duì)干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝優(yōu)化試驗(yàn)擬合程度較好，可用該回歸方程預(yù)測(cè)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝條件。表4顯著性分析結(jié)果表明，X1、X2、X3、X1X2、X1X3、X2X3、X12、X22、X32在干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝中對(duì)CSP的影響均達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。

表4 CSP回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model for CSP content

2.2.3 響應(yīng)面分析

圖4 各因素對(duì)干裝蘋果罐頭氯化鈉溶性鈣和CSP含量影響的響應(yīng)面圖及等高線圖Fig. 4 Response surface and contour plots showing the interactive effect of various factors on the contents of sodium chloride soluble Ca and CSP

如圖4所示，Ca2+質(zhì)量濃度、預(yù)抽真空度、預(yù)抽液pH值之間的交互作用均極顯著，在試驗(yàn)考察范圍內(nèi)，各因素對(duì)干裝蘋果罐頭氯化鈉溶性鈣和CSP的影響由大到小依次為：Ca2+質(zhì)量濃度（X1）＞預(yù)抽液pH值（X3）＞預(yù)抽真空度（X2），結(jié)果與方差分析相似。在適宜的Ca2+質(zhì)量濃度、真空度以及預(yù)抽液pH值范圍內(nèi)，可以獲得較高的氯化鈉溶性鈣和CSP含量。等高線變化趨勢(shì)圖中，Ca2+質(zhì)量濃度的最佳范圍為1.75～2.00 g/L，預(yù)抽真空度控制在0.75～0.80 MPa，預(yù)抽液pH值的最佳范圍為2.50～3.00。

通過(guò)響應(yīng)面分析并結(jié)合回歸模型，利用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行最大值分析，優(yōu)化出減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝為Ca2+質(zhì)量濃度2.0 g/L、預(yù)抽真空度0.08 MPa、預(yù)抽液pH 2.80，該條件下，預(yù)測(cè)氯化鈉溶性鈣含量為54.29 mg/kg，CSP含量為17.07 mg/g。為了確保所建回歸模型的準(zhǔn)確性，采用最優(yōu)速凍條件進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，實(shí)際得到的氯化鈉溶性鈣含量為55.26 mg/kg，CSP含量為17.45 mg/g，與預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差較小，說(shuō)明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝準(zhǔn)確可靠，能夠指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

3 討 論

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(jià)陽(yáng)離子的游離態(tài)半乳糖醛酸區(qū)域，與Ca2+形成不溶性凝膠[21]。本研究結(jié)果表明，減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理顯著提高了干裝蘋果罐頭水溶性鈣和氯化鈉溶性鈣的含量，且水溶性鈣中的Ca2+進(jìn)一步與果膠結(jié)合形成果膠酸鈣，作為主要鈣形態(tài)存在于果肉組織中，但對(duì)醋酸溶性鈣和鹽酸溶性鈣的影響不大，說(shuō)明果膠酸鈣可能參與了細(xì)胞壁的構(gòu)成，有效抑制了細(xì)胞壁果膠組分、半纖維素組分的降解，起著維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和完整性的作用，從而保持了干裝蘋果罐頭果肉組織的質(zhì)地，這與Silveira等[22]的研究結(jié)果一致。果膠組分（WSP、CSP和NSP）和半纖維素組分（HF）的差異引起果肉組織軟化的主要因素。WSP與果膠的降解和果蔬的軟化密切相關(guān)；CSP主鏈為鈣離子交聯(lián)的半乳糖醛酸聚糖；NSP、CSP和NSP的變化會(huì)影響細(xì)胞間的黏合力和細(xì)胞中間層的變化，二者含量越多，果膠質(zhì)的穩(wěn)定性越好；HF反映細(xì)胞壁成分的溶解和轉(zhuǎn)化，與果實(shí)的軟化有直接關(guān)系。本研究中，WSP含量降低，而CSP、NSP和HF的含量升高，這是因?yàn)榻?jīng)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理后，果肉組織中存在大量的Ca2+，WSP與Ca2+結(jié)合，形成穩(wěn)定性更好、不易溶解的果膠組分，增強(qiáng)了果膠質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善了干裝蘋果罐頭的質(zhì)地，在提高其硬度的同時(shí)增加了柔韌性，從根本上解決組織結(jié)構(gòu)松軟的問題。但有關(guān)減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理對(duì)干裝蘋果罐頭質(zhì)地的影響及其與鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分之間的相關(guān)性分析有待于進(jìn)一步研究，同時(shí)若能對(duì)果肉組織胞間層、初生壁、次生璧等的影響以及Ca2+在細(xì)胞壁中的分布變化進(jìn)行檢測(cè)分析，進(jìn)而從細(xì)胞壁微觀結(jié)構(gòu)的改變來(lái)推斷鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分的轉(zhuǎn)變，這對(duì)明確減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理在微觀環(huán)境下對(duì)果肉組織軟化的調(diào)控機(jī)制具有重要意義。

果膠的鈣化衍生物果膠酸鈣是由果膠中游離羧基與Ca2+反應(yīng)而生成，果膠中的甲氧基含量越低,游離羧基越多，越容易與鈣離子反應(yīng)生成果膠鈣[23]。隨著Ca2+質(zhì)量濃度的增加可以使凝膠強(qiáng)度增加，當(dāng)超過(guò)最佳濃度比時(shí)，會(huì)使凝膠三維結(jié)構(gòu)收縮，使凝膠強(qiáng)度變?nèi)?，這可能是由于Ca2+的加入會(huì)影響凝膠形成過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)行為，會(huì)使未酯化的羧基基團(tuán)參與到凝膠形成過(guò)程中，在一定范圍內(nèi)增加鈣離子濃度，會(huì)使凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)[24-25]。本研究結(jié)果顯示，Ca2+質(zhì)量濃度為2.0 g/L時(shí)，對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)（水溶性鈣、氯化鈉溶性鈣、醋酸溶性鈣、鹽酸溶性鈣）和細(xì)胞壁組分（WSP、CSP、NSP、HF）含量的影響效果顯著，說(shuō)明適當(dāng)濃度的鈣離子可以增強(qiáng)果膠凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，在果蔬加工中，可以利用適宜的Ca2+質(zhì)量濃度形成凝膠，阻止果膠的降解，從而抑制果蔬組織結(jié)構(gòu)的軟化。減壓預(yù)抽主要為了脫除干裝蘋果罐頭果塊組織中的殘留空氣，防止氧化褐變，以及提高傳熱速率進(jìn)而提高殺菌效率。但是，僅僅對(duì)蘋果果塊抽真空直接殺菌，容易出現(xiàn)果塊松散軟爛問題[26]。為此，采用減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝加以解決，使殺菌后的果塊形態(tài)完整而且口感柔韌。本研究以鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)適宜的減壓預(yù)抽真空度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，減壓預(yù)抽真空度為0.08 MPa時(shí)，氯化鈉溶性鈣、CSP、NSP和HF的含量最高。酸性條件下，鈣離子滲到果肉中，不僅能與果膠生成不易熱解、酶解的果膠酸鈣，也能與其他膠質(zhì)結(jié)合，生成不易熱解、酶解的物質(zhì)，增加了難容難降解物質(zhì)的含量及分子間的鏈接作用，適當(dāng)?shù)乃嵝詶l件有利于凝膠的形成，果膠分子上的COO-較多，果膠分子間排斥越嚴(yán)重，凝膠就越難形成，適當(dāng)降低pH值，果膠分子上帶電荷的COO-隨之減少，當(dāng)帶電荷總數(shù)降低到某一值的時(shí)候，凝膠開始形成，且隨著體系pH值的下降凝膠強(qiáng)度增強(qiáng)。但如果pH值過(guò)低，果膠分子間會(huì)形成一種低強(qiáng)度、非均勻的“預(yù)凝膠”[27]。因此本研究考察了不同預(yù)抽液pH值對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分的影響。結(jié)果表明，預(yù)抽液pH值為3.0時(shí)，對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分的影響顯著。因此，本研究以Ca2+質(zhì)量濃度、減壓預(yù)抽真空度、預(yù)抽液pH值為影響因素，在此基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和Design-Expert 8.0數(shù)據(jù)分析軟件，以氯化鈉溶性鈣含量和CSP含量為響應(yīng)值，優(yōu)化出干裝蘋果罐頭減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝為Ca2+質(zhì)量濃度2.0 g/L、預(yù)抽真空度0.08 MPa、預(yù)抽液pH 2.8，此條件下預(yù)測(cè)氯化鈉溶性鈣含量為54.29 mg/kg，CSP含量為17.07 mg/g。

4 結(jié) 論

通過(guò)單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝，得出各因素對(duì)干裝蘋果罐頭鈣形態(tài)和細(xì)胞壁組分的影響顯著；優(yōu)化出減壓預(yù)抽輔助堿性鈣處理工藝參數(shù)為Ca2+質(zhì)量濃度2.0 g/L、真空度0.08 MPa、預(yù)抽液pH 2.8，此條件下預(yù)測(cè)氯化鈉溶性鈣含量為54.29 mg/kg，CSP含量為17.07 mg/g，為控制干裝蘋果罐頭果肉組織軟化和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐提供部分理論資料。