鮮食花生凍結(jié)特性及速凍品質(zhì)變化研究

劉雪平，黃 莉，王 亮，郭艷萍，趙 莉，趙孝東，王 鵬，劉凌霄，崔曉梅

（1.臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 臨沂 276012；2.浙江大學(xué)山東（臨沂）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，山東 臨沂 276034；3.臨沂市檢驗(yàn)檢測中心，山東 臨沂 276001）

花生又名落花生、長生果，通常是曬干榨油或加工成花生制品［1］。隨著人們生活水平的提高及保健意識的增強(qiáng)，鮮食花生因可避免經(jīng)高溫榨油或加工工藝造成營養(yǎng)物質(zhì)的流失，直接食用口感甜脆、清香可口，具有不溫不火、香而不膩、容易消化等特點(diǎn)［2］，受到越來越多人的青睞，使得鮮食花生的需求量日益增加。鮮食花生是指在花生收獲后不經(jīng)晾曬直接食用或煮熟食用［3］。但鮮食花生如果在采后數(shù)天內(nèi)不經(jīng)過處理，因其含水量高易在自然條件下失水、發(fā)芽、霉變等，導(dǎo)致營養(yǎng)價(jià)值和商品價(jià)值大打折扣［4］，且鮮食花生的收獲具有季節(jié)性，限制了鮮食花生的周年供應(yīng)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，在鮮食花生領(lǐng)域研究者主要集中于鮮食花生的栽培育種、品種間的對比以及采后短期保鮮等［5-9］，雖然已有一些速凍鮮食花生工藝的相關(guān)研究［10，11］，但對于不同速凍條件下鮮食花生的凍結(jié)特性及對品質(zhì)影響的研究甚少。本試驗(yàn)借鑒速凍果蔬加工技術(shù)［12-14］，在葡萄、青椒、黃瓜等［15，16］等速凍工藝基礎(chǔ)上，探索鮮食花生的速凍深加工工藝。通過以色澤鮮紅、果粒飽滿、口感甜脆的臨花16 號花生為原材料，充分保留其特點(diǎn)，將常規(guī)的漂燙工藝改為對花生莢果進(jìn)行電解水滅菌，研究鮮食花生的凍結(jié)特性及在不同冷凍溫度、不同冷凍時(shí)間條件下感官指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、營養(yǎng)指標(biāo)等的變化，使鮮食花生能夠保持最佳品質(zhì)，得到表皮鮮紅、口感嫩脆的速凍鮮食花生，從而為鮮食花生的速凍工藝提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料取自山東青果食品有限公司鮮食花生生產(chǎn)基地，品種為臨花16 號，播種期為2021 年5 月17 日，采收期為2021 年9 月5 日—9 月19 日。

乙酸鋅（分析純）、亞鐵氰化鉀（分析純）、乙腈（分析純）、石油醚（沸程30～60 ℃），購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；99%蔗糖標(biāo)準(zhǔn)品，購于深圳市邁迪加科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

UW6200H 型電子天平［島津企業(yè)管理（中國）有限公司］；Testo 926 型溫度計(jì)［德圖儀器（深圳）有限公司］；DW-FL270 型美菱超低溫冰箱（中科美菱低溫科技股份有限公司）；BCD-215WDGC 型海爾冰箱（青島海爾股份有限公司）；NR10QC 型便攜式色差儀（柯尼卡-美能達(dá)公司）；TA.GEL 型質(zhì)構(gòu)儀（上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司）；DHG-9123A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；Agilengt 1260 型高效液相色譜儀［安捷倫科技（中國）有限公司］；ZORBAX SB-C18色譜柱，5 μm，4.6 mm×250 mm。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 凍結(jié)曲線的測定 將采收后的鮮花生莢果進(jìn)行清洗、整理，選取飽滿且莢果表面無損傷的鮮花生，將數(shù)字溫度計(jì)的探針透過莢果插入花生果仁內(nèi)部（沿果殼往果仁內(nèi)部插入6～7 mm），分別在-25、-30、-35 ℃的溫度下凍結(jié)，每隔30 s 記錄1 次溫度，每個(gè)凍結(jié)溫度重復(fù)3 次，測定結(jié)果取平均值［17］。

1.3.2 原料速凍 鮮食花生前處理：殺菌→瀝水→速凍→包裝、凍藏。具體操作要點(diǎn)：

①前處理：將適期采收的鮮食花生莢果放入清水中清洗，洗去雜質(zhì)和泥沙，選取大小基本一致的莢果進(jìn)行試驗(yàn)。

②殺菌：將洗好的花生莢果置于有效氯濃度為85 mg/L 的微酸性電解水［18］中以料液比1∶2 的比例（m∶V）進(jìn)行浸泡清洗滅菌5 min，撈出瀝干表面水分。

③速凍：置于-25、-30、-35 ℃的溫度下速凍0.5、1.0 h，然后轉(zhuǎn)至-18 ℃下凍藏。指標(biāo)測定時(shí)，將其取出，解凍溫度至中心溫度20 ℃。

1.3.3 凍結(jié)特性值測定 凍結(jié)點(diǎn)為凍結(jié)曲線的第1個(gè)拐點(diǎn)的溫度。結(jié)晶率=（1-T凍結(jié)點(diǎn)/T終溫）×100%，可求出當(dāng)結(jié)晶率為80%時(shí)的終溫溫度（T終溫），終溫與凍結(jié)點(diǎn)之間的溫度為最大冰晶生成帶，對應(yīng)的時(shí)間為最大冰晶生成帶通過時(shí)間［19］。

1.3.4 色差測定 鮮食花生速凍前后色差的變化采用色差儀測定，每個(gè)測試組隨機(jī)取10 個(gè)果實(shí)，測定其花生種仁表皮的色澤，結(jié)果取平均值。其中a越高代表花生表皮顏色越鮮紅，ΔE代表被測速凍花生的色澤（L、a、b）與標(biāo)準(zhǔn)白板色澤（L*=94.31、a*=-0.61、b*=4.97）的色差值，ΔE與對照值越接近，代表花生種皮色澤變化越小，ΔE計(jì)算方法如下。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)測定 采用TA.GEL 型質(zhì)構(gòu)儀測定，探頭為TA-2（2.0 mm 柱形探頭），下壓形變50%，測試前速度3 mm/s，測試速度為1 mm/s，每個(gè)處理隨機(jī)取10 個(gè)花生種仁，記錄硬度、脆度和咀嚼度，結(jié)果取平均值。

1.3.6 含水量的測定 準(zhǔn)確稱取解凍后的速凍鮮食花生100 g，置于105 ℃干燥箱烘干至恒重，取出稱重，然后利用失重法計(jì)算速凍鮮食花生解凍后的含水量。

1.3.7 蔗糖含量 鮮食花生蔗糖含量根據(jù)GB 5009.8—2016 中的高效液相色譜法進(jìn)行測定［20］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 軟件整理并作圖，采用SPSS 26.0 軟件的Duncan 多重比較檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮食花生凍結(jié)曲線的測定

在物料的凍結(jié)過程中，物料中心溫度隨時(shí)間變化的曲線為凍結(jié)溫度曲線。曲線一般分為初階段（從初溫到凍結(jié)點(diǎn)，曲線陡，降溫快，放出顯熱）、中階段（曲線平坦，降溫慢）、終階段（剩余水分繼續(xù)結(jié)冰，溫度降至終溫）3 個(gè)階段。其中，中階段是物料凍藏研究的重點(diǎn)，該階段放出大量熱量，冰晶在此階段生成，細(xì)胞組織容易受到物理損傷，物料的品質(zhì)指標(biāo)會(huì)受到影響［21］。

鮮食花生在-25、-30、-35 ℃速凍溫度下的凍結(jié)曲線如圖1 所示。通過曲線可以看出，在不同速凍溫度下，凍結(jié)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的溫度均為-1.5 ℃，該溫度即為鮮食花生的凍結(jié)點(diǎn)，在此溫度下冰晶開始形成；由結(jié)晶率公式可知，結(jié)晶率為80%時(shí)的終溫溫度為-7.5 ℃，即對于鮮食花生而言，完成最大冰晶生成帶（即結(jié)晶率為80%）的溫度范圍是-1.5～-7.5 ℃；對比曲線可得，在-25、-30、-35 ℃速凍條件下通過最大冰晶生成帶的時(shí)間分別為55、24、19 min。根據(jù)速凍物料要求，其中心溫度通過最大冰晶生成區(qū)的時(shí)間小于30 min 稱為速凍［22］。當(dāng)速凍溫度為-30 ℃和-35 ℃時(shí)，符合速凍要求，說明低于-30 ℃即可滿足鮮花生的速凍要求。

對于一般果蔬而言，在速凍過程中，中心溫度有明顯的初階段、中階段和終階段［23］，而對于可溶性固形物含量較高的鮮食花生，其中階段和終階段的變化并不明顯，即在終階段曲線較平坦，且凍結(jié)溫度越高，曲線越平坦，這點(diǎn)和徐茂等［24］對烤甘薯凍結(jié)曲線的研究結(jié)果一致，甘薯在此階段的水分結(jié)冰，形成冰晶時(shí)放出大部分熱量，故在此階段降溫慢。吳錦鑄等［25］對板栗凍結(jié)規(guī)律進(jìn)行研究，分析其在-20、-25、-30、-35 ℃的凍結(jié)點(diǎn)分別為-2.6、-2.7、-3.0、-2.8 ℃，其凍結(jié)點(diǎn)變化范圍為（-2.8±0.2）℃，凍結(jié)點(diǎn)差別不大，與速凍鮮食花生的凍結(jié)點(diǎn)-1.5 ℃結(jié)果較為一致。

2.2 不同速凍條件對鮮食花生種仁表皮色差的影響

鮮食花生速凍前和經(jīng)-25、-30、-35 ℃條件下速凍0.5、1.0 h 后其種仁表皮的a*變化如圖2 所示。未經(jīng)速凍處理的新鮮花生速凍后，花生表皮的a*呈顯著下降（P＜0.05），但隨著速凍溫度的下降，a*升高。在稍高溫度凍結(jié)時(shí)（-25、-30 ℃），花生通過最大冰晶生成帶較為緩慢，花生種皮細(xì)胞因體積急劇增大造成機(jī)械損傷，相關(guān)色素物質(zhì)活性損失，a*降低，隨著速凍時(shí)間延長細(xì)胞液逐漸滲出，又使a*有所增加，當(dāng)在-35 ℃速凍時(shí)，a*較高，且速凍不同時(shí)間的a*保持相對穩(wěn)定。這是因?yàn)榛ㄉN皮形成較均勻細(xì)小的冰晶，良好的結(jié)構(gòu)使相關(guān)色素物質(zhì)的活性得以更好地保持［21］，使得a*相對穩(wěn)定且數(shù)值較高。

圖2 不同速凍條件對鮮食花生種仁表皮a*的影響

鮮食花生速凍前和經(jīng)-25、-30、-35 ℃條件下速凍0.5、1.0 h 后ΔE的變化如圖3 所示，速凍處理后ΔE顯著下降，速凍后不同速凍條件對ΔE的影響不大，在-35 ℃下速凍1.0 h 后ΔE下降，可能是速凍時(shí)間過久花生表皮水分減少，抑制了相關(guān)酶的活性，從而抑制相關(guān)色素的合成速度，使其總色差降低［26］。綜合來看，將鮮花生在-35 ℃下速凍0.5 h，花生的色差值相對均較好，說明在此條件下能夠更好地保持花生表皮的色澤。

圖3 不同速凍條件對鮮食花生種仁表皮ΔE 的影響

2.3 不同速凍條件對鮮食花生種仁質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.1 不同速凍條件對鮮食花生種仁硬度的影響

如圖4 所示，相對新鮮花生，速凍后花生的硬度指標(biāo)下降，在同一速凍溫度下，速凍時(shí)間對花生硬度變化影響不大，但速凍溫度對硬度影響較大，-25 ℃硬度下降較明顯，硬度損失率為新鮮花生的25%，-30、-35 ℃硬度損失率較-25 ℃有所降低，當(dāng)速凍溫度為-35 ℃時(shí)硬度最高。

圖4 不同速凍條件對鮮食花生種仁硬度的影響

2.3.2 不同速凍條件對鮮食花生種仁脆度的影響速凍對鮮食花生脆度的影響如圖5 所示，相較于新鮮花生，不同速凍溫度與速凍時(shí)間均使鮮食花生的脆度有所下降。速凍溫度越低，花生的脆度越高；在不同速凍時(shí)間下，速凍0.5 h 比速凍1.0 h 更有利于保持鮮食花生的脆度。當(dāng)速凍溫度為-35 ℃，速凍時(shí)間為0.5 h 時(shí)，鮮食花生的脆度保持最好。

圖5 不同速凍條件對鮮食花生種仁脆度的影響

2.3.3 不同速凍條件對鮮食花生種仁咀嚼性的影響 圖6 反映的是鮮食花生速凍前后咀嚼性指標(biāo)的變化情況，其變化趨勢與硬度、脆度的變化基本一致，速凍后鮮食花生的咀嚼性顯著下降，速凍溫度越低，速凍時(shí)間越短越有利于花生咀嚼性的保持。在速凍溫度為-35 ℃，速凍時(shí)間為0.5 h 時(shí)，花生咀嚼性最高。

圖6 不同速凍條件對鮮食花生種仁咀嚼性的影響

速凍過程中快速降溫引起的細(xì)胞體積不均勻收縮、脫水損傷以及水結(jié)成冰體積膨脹對細(xì)胞造成機(jī)械損傷是造成質(zhì)構(gòu)下降的主要原因［27］。但根據(jù)以上質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，速凍溫度為-35 ℃，速凍時(shí)間為0.5 h 的速凍條件更有利于速凍鮮食花生的硬度、脆度和咀嚼性的保持。說明在此冷凍溫度下花生結(jié)構(gòu)的破壞程度最小。

2.4 不同速凍條件對鮮食花生蔗糖含量、水分含量變化的影響

不同速凍條件對鮮食花生蔗糖含量、水分含量的影響如表1 所示。相較于新鮮花生，速凍后的花生蔗糖含量增加，水分含量降低，不同速凍條件的蔗糖含量與水分含量的變化呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），當(dāng)在-35 ℃速凍1.0 h 后蔗糖含量最高，與新鮮花生差異顯著。尤其當(dāng)-35 ℃速凍1.0 h 后，水分含量最低，這也可能是導(dǎo)致ΔE、脆度、咀嚼性等指標(biāo)在此條件下發(fā)生下降的原因之一。

表1 不同速凍條件對鮮食花生蔗糖含量、水分含量的影響

3 小結(jié)

通過將鮮食花生于不同速凍條件下速凍，探究凍結(jié)特性及品質(zhì)的變化。根據(jù)鮮食花生的凍結(jié)曲線，在-25、-30、-35 ℃的溫度下的凍結(jié)點(diǎn)為-1.5 ℃，通過最大冰晶生成帶（結(jié)晶率為80%）的溫度范圍為-7.5～-1.5 ℃，根據(jù)曲線通過最大冰晶生成區(qū)的時(shí)間分別為55、24、19 min，當(dāng)速凍溫度為低于-30 ℃時(shí)，可滿足速凍要求；通過色差指標(biāo)得出，速凍溫度為-35 ℃、速凍時(shí)間為0.5 h 時(shí)，能夠更好地保持花生表皮的a*，在此條件下ΔE也相對較高；根據(jù)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，速凍后鮮食花生的硬度下降，速凍溫度越低，其硬度越高，當(dāng)速凍溫度為-35 ℃、速凍時(shí)間為0.5 h時(shí)，脆度和咀嚼性等指標(biāo)達(dá)到最佳。鮮食花生速凍前后蔗糖含量與水分含量的變化呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），結(jié)合凍結(jié)特性及品質(zhì)指標(biāo)，在-35 ℃凍結(jié)0.5 h 可作為鮮食花生的速凍條件。