王中鳳 韋 田 張 敏 吳 環(huán)

WANG Zhong－feng WEI Tian ZHANG MinWU Huan

（合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系，安徽 合肥 230601）

（Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei，Anhui 230601，China）

滲透脫水是利用滲透劑產(chǎn)生的滲透壓，脫除水果、蔬菜或者肉類、水產(chǎn)品中的部分水分的一種加工技術(shù)。滲透處理可脫除水果或蔬菜中高達(dá)50%的水分［1］。因此，滲透脫水作為一種干燥前的預(yù)處理工藝，已經(jīng)在多種水果蔬菜中應(yīng)用，比如鳳梨［2］、蘋果［3］、哈蜜瓜［4］、獼猴桃［5］等。如果沒有其它的輔助設(shè)施，滲透脫水速度慢、耗時(shí)長。為了加速脫水，各種輔助技術(shù)被結(jié)合應(yīng)用，如脈沖真空［6］、歐姆加熱［7］、超聲波［8］、微波［3］等。

滲透脫水過程涉及方向相反的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程，水分從食品內(nèi)向溶液中擴(kuò)散，溶質(zhì)從溶液中滲入食品內(nèi)部［9］。滲透劑滲入食品太多對(duì)產(chǎn)品的成分構(gòu)成和風(fēng)味都會(huì)有負(fù)面影響，同時(shí)也增加水分向外擴(kuò)散的阻力［10］。如果滲透處理僅僅作為生產(chǎn)脫水制品的預(yù)處理，滲透過程的脫水率（WL）與固形物滲入率（SG）之比例越高越好；如果為了加工強(qiáng)化食品，則希望滲透介質(zhì)中的固形物能高效進(jìn)入食品組織內(nèi)部［11］。通過控制操作條件如時(shí)間、溫度、壓力、原料性質(zhì)、滲透劑的種類和濃度等，可以調(diào)節(jié)這個(gè)比例。Azarpazhooh等［3］采用連續(xù)流動(dòng)的滲透液結(jié)合微波輔助加熱方式提高脫水率抑制固形物滲入。負(fù)壓或者脈沖真空可以提高某種營養(yǎng)或功能性成分的滲入［12］。

據(jù)報(bào)道，真空滲透能提高水果的滲透脫水率［13］，為了進(jìn)一步探明真空處理對(duì)水果滲透脫水的脫水率和固形物增加率的作用效果，本研究擬以碭山酥梨為原料，探索在不同溫度、糖液濃度、時(shí)間等條件下，一次真空和脈沖真空處理與常壓滲透比較，并對(duì)滲透脫水的脫水率計(jì)算問題進(jìn)行探析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碭山酥梨：從當(dāng)?shù)爻匈徺I，挑選中等大小、形正、石細(xì)胞少的梨果為材料；

優(yōu)質(zhì)白砂糖：從當(dāng)?shù)爻匈徺I。

1.2 主要儀器

真空干燥箱：DZF－6210型，上海東麓儀器設(shè)備有限公司；

電子天平：SECURA224－1CN型，德國賽多利斯公司；

鼓風(fēng)干燥箱：DHG－9023A型，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH－8型，江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 滲透處理方法 洗凈去皮，以直徑1.5 cm的園柱形中空刀具切取園柱形果肉，然后切成約0.5 cm厚的園片，精確稱重，每片9～10 g。將果片浸入蔗糖溶液中進(jìn)行真空滲透（VI）（絕對(duì)壓力20 kPa）和常壓滲透（AI）處理，糖液與果片的比例為10∶1（m∶m）。滲透處理后迅速瀝去糖液并用自來水沖掉樣品表面的糖液，然后用吸水紙吸掉表面多余水分，稱重，105℃烘干至恒重。

1.3.2 糖液濃度試驗(yàn) 將蔗糖配制成30，40，50°Bx溶液，果塊分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，真空處理（VI）30 min，然后常壓滲透30 min，滲透處理的總時(shí)間為60 min，溫度40℃。以不經(jīng)真空處理的常壓滲透（AI）為對(duì)照。

1.3.3 溫度試驗(yàn) 設(shè)置溫度10，25，40，55℃，以50°Bx糖液進(jìn)行VI處理（真空滲透30 min＋常壓滲透30 min），以AI為對(duì)照。

1.3.4 脈沖真空試驗(yàn) 果塊在60°Bx蔗糖溶液中，55℃，以 VI 10 min—AI 50 min的方式，進(jìn)行4次循環(huán)（4RVI），總時(shí)間240 min。

1.3.5 脫水率和固形物增加率的計(jì)算 以原料中的水分質(zhì)量為基礎(chǔ)計(jì)算滲透脫水率（WL），以原料中的干基質(zhì)量為基礎(chǔ)計(jì)算固形物增加率（SG）。公式如下：

式中：

WL——以原料中的水分質(zhì)量為基礎(chǔ)的滲透脫水率，%；

SG——以原料中的干基質(zhì)量為基礎(chǔ)的固形物增加率，%；

M0——滲透前質(zhì)量，g；

Mt——滲透后質(zhì)量，g；

W0——滲透前含水率，%；

Wt——滲透后含水率，%。

所有試驗(yàn)都進(jìn)行3次重復(fù)，采用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同糖液濃度進(jìn)行VI和AI滲透的WL和SG

由圖1可知，在相同濃度的糖液中，VI與AI比較，前者的WL顯著低于后者，SG顯著高于后者，所試3種糖液濃度的VI與AI差異是一致的。在低濃度（30°Bx）糖液中，VI和AI產(chǎn)生的 WL／SG值分別是0.13和1.41，后者是前者的10.84倍。這說明真空處理對(duì)糖的滲入有顯著促進(jìn)作用、但不利于水分脫除，在低濃度糖液中表現(xiàn)更突出。

AI的 WL／SG比值在50°Bx糖液中（0.62）反而顯著低于30°Bx和40°Bx的值（1.44），這說明在高濃度糖液中，糖的滲入更多，相應(yīng)地抑制了水分的脫除，這與Lazarides的報(bào)道［14］一致。其中40°Bx糖液在AI狀態(tài)滲透，所得脫水率顯著高于30°Bx和50°Bx糖液，固形物滲入率顯著低于50°Bx糖液，所以其 WL／SG最高（1.44），這說明以中等濃度的蔗糖液進(jìn)行AI處理，有利于在控制糖分滲入的情況下獲得較高的滲透脫水率。

圖1 糖液濃度對(duì)真空與常壓滲透的失水率和固形物增率的影響Figure 1 Effect of VI and AI on WL and SG at different sucrose concentrations

2.2 VI和AI處理在不同溫度的WL和SG

由圖2可知，原料含水量相同時(shí)，真空處理的WL隨溫度升高而升高，但SG隨溫度變化的幅度很小，即使在10℃的低溫SG也達(dá)到46.55%，說明在真空處理即便在低溫條件下也能加速固形物滲入。所以在10℃和25℃的WL／SG顯著低于40℃和50℃的值。

圖2 溫度對(duì)真空滲失水率和固形物增率的影響Figure 2 Effect of VI on WL and SG at different temperatures

當(dāng)原料含水量不同時(shí)，含水量對(duì)SG的影響極顯著（P＜0.01）。由圖3可知，10，25，40℃處理的原料含水率分別為89.75%，86.66%和83.94%，含水率以大約3%的梯度遞減，VI和AI的SG隨原料含水率減少的方向呈明顯下降趨勢(shì)。原料含水率不同時(shí)，WL沒有呈現(xiàn)隨溫度或者含水率而變化的明顯趨勢(shì)。圖3中10℃與55℃的原料含水率相同（89.75%），55℃的WL和SG明顯高于10℃。不論溫度和含水率多少，AI的WL／SG都顯著高于VI。

該試驗(yàn)說明原料含水率對(duì)固形物的增加具有促進(jìn)作用，溫度的影響相對(duì)較小。真空處理增加SG、降低WL的效果不受溫度和含水率的影響。

圖3 不同含水量的樣品在不同溫度進(jìn)行真空與常壓滲透的WL和SGFigure 3 The WL and SG of VI and AI for different moisture content samples at different temperatures

2.3 脈沖真空對(duì)滲透脫水的效果

由圖4可知，4RVI處理所產(chǎn)生的WL在任何時(shí)間段都顯著低于單一的AI處理，而SG則顯著高于單一的AI處理。處理時(shí)間60～240 min，4RVI的 WL從26.77%上升到52.04%，SG 從59.40%上 升 到104.64%；AI的 WL 從43.09%上升到73.45%，SG從50.56%上升到72.99%。因此，在各個(gè)時(shí)間段VI的WL／SG僅是AI的一半左右。

圖4 脈沖真空處理對(duì)滲透脫水效果的影響Figure 4 Effect of pulsed VI on WL and SG

3 討論

雖然Matusek等［14］報(bào)道真空處理能降低蘋果片的含水量，但不能提高脫水速率；Lombard等［2］也發(fā)現(xiàn)26.66 kPa脈沖真空處理10 min能促進(jìn)鳳梨脫水；Yadav等［13］報(bào)道真空滲透增加脫水率但不影響固形物增加率；Shi等［15］報(bào)道真空滲透對(duì)杏、草莓、風(fēng)梨滲透脫水率高于常壓處理，固形物滲入率更低。但本研究結(jié)果與之相反。理論上，對(duì)于多孔狀果蔬組織，真空滲透處理過程，是內(nèi)部孔隙中的氣體和液體與滲透液進(jìn)行的物質(zhì)交換［16］。真空狀態(tài)下，組織內(nèi)部毛細(xì)管及細(xì)胞間隙水和空氣在被抽出，進(jìn)入滲透液。破除真空以后，在大氣壓力作用下，滲透液中的固形物和水分都可能進(jìn)入被排空的組織空間。因?yàn)?，與常壓處理相比，真空處理的脫水率更低，固形物的滲入率更高。真空滲透對(duì)WL和SG的影響程度應(yīng)該與果肉的組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞間隙含水量和含氣量密切相關(guān)。

如果需要通過滲透處理強(qiáng)化產(chǎn)品中的某種營養(yǎng)或者功能成份［17］，或者經(jīng)滲透處理后含糖量的增加不影響產(chǎn)品質(zhì)量，則可以采用真空滲透處理。因?yàn)檎婵諠B透不僅可加速固形物滲入，還能改善制品色澤，減少組織內(nèi)部的氧氣含量，抑制產(chǎn)品氧化劣變［13］。

4 結(jié)論

在一定范圍，較高濃度的滲透液有利于提高 WL和WL／SG值，糖液濃度不宜超過50°Bx。WL也隨溫度升高而增加，SG受溫度影響很小。原料含水量對(duì)WL和SG的影響超過溫度的，含水量越高WL和SG也越高，反之越低。

不管是脈沖真空還是一次真空，也不管在何種糖液濃度和溫度條件，真空滲透梨肉的脫水率都顯著低于常壓滲透，固形物滲入率高于常壓滲透。因此，僅以脫水為目的而且需要控制含糖量的水果加工，不適合采用真空滲透處理。

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