基于质构品质变化的芒果果粒加工工艺优化

,, ,*,, ,,,志春,,,,杰民,刘国

(1.广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室培育基地,广西南宁 530007)

芒果(MangiferaindicaL.)属于漆树科(Anacardiaceae)芒果属(Meagifera),是热带和亚热带地区的重要经济作物,也是我国第四大热带水果[1-2]。芒果含有丰富的类胡萝卜素、维生素、氨基酸和丰富的微量元素,香味浓郁,素有热带水果之王的美称[3-7]。芒果是典型的跃变型水果,完熟后的果实迅速衰老,品质下降,逐渐失去商品价值,因此需要进行深加工提高附加值[8-9]。有关芒果系列食品加工工艺的报道主要集中在果汁、果酒、果醋、果脯等产品方面[10-12],对于芒果果粒加工的相关研究却鲜有报道。近年来,带果粒的产品[13-15]因其营养丰富,风味独特,咀嚼性好,果粒直观真实,从外形到口感都对消费者有巨大的诱惑力,具有极大的发展潜力。在果粒产品加工过程中,水果粒容易出现软化、硬度欠佳、容易破碎等问题,直接影响了产品质量,不易被消费者接受。因此,保持果粒良好的质感与硬度是提高产品品质的关键因素之一。张岩等[16]以台农芒果品种果粒为研究对象,分析了果胶甲酯酶、钙预处理结合超高压技术对芒果粒硬度品质的影响,实验结果表明芒果粒经过果胶甲酯酶和CaCl2·2H2O预处理,在0.09 MPa,15 min真空协助渗透下,果粒硬度比鲜果组提高18%;张伟丽和武波波[17]对芒果果粒谷物酸奶的产品配方及发酵条件进行研究,通过配料优化组合,得到了一种细腻、光滑、清新、风味独特的芒果果粒谷物酸奶;陈文硕等[18]以具有广西特色的芒果和水牛奶为原料,利用Box-Behnken中心组合设计,优化搅拌型芒果果粒水牛酸乳制作工艺,实验结果表明最优制作工艺条件是:砂糖质量分数为8%,果粒添加量10%,复配稳定剂添加量0.09%,得到了一种水牛酸乳与芒果的特殊风味和营养融为一体的新产品;但均未对芒果果粒的硬化工艺进行研究,芒果果粒加工工艺还有待进一步挖掘开发。本文以芒果为原料,通过研究不同工艺条件对芒果果粒质构品质指标的影响,探索芒果果粒加工的最优工艺参数,提高果粒的硬度,拓展其在果汁、乳制品、糕点、冰激凌等下游产品中的应用,以期为芒果产业的综合开发及加工增值提供参考。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

芒果 品种为:台农、红贵妃、玉芒、金煌芒,2016年7～8月采自广西热作所种质苗圃,选取无病虫害、无腐烂损伤的果实;硬化剂:乳酸钙、氯化钙、海藻酸钠为食品级;水为去离子水。

PGL精密天平 深圳市怡华新电子有限公司;CT3质构仪 博勒飞中国阿美特克商贸(上海)有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 芒果果粒加工工艺流程 新鲜芒果→清洗→去皮→切粒→硬化(室温25 ℃)→复水清洗→沥干→成品。

1.2.2 原料品种及成熟度的选择 芒果原料品质在参照NY/T 3011《芒果等级规格》标准的基础上,以红贵妃、台农、玉芒、金煌芒为试制材料。因不同成熟度芒果的质构品质差异较大[19],故成熟度选择青熟、完熟、过熟3个成熟阶段[20]。以台农芒为原料,将芒果切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于乳酸钙浓度为0.03 g/mL的硬化剂中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.3 硬化剂的选择 以乳酸钙、氯化钙、海藻酸钠为硬化剂,以完熟的台农芒为原料,将芒果切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.4 单因素实验

1.2.4.1 硬化剂浓度的选择 以完熟的台农芒为原料,将1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度分别为0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL的浸泡液中硬化(3.0 h)后测定质构指标。

1.2.4.2 硬化时间的选择 以完熟的台农芒为原料,将1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm大小的果粒置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中分别浸泡0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h后测定质构指标。

1.2.4.3 果粒大小的选择 以完熟的台农芒为原料,按芒果分别切成大小为0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm、0.5 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的果粒,置于硬化剂浓度为0.03 g/mL的浸泡液中浸泡3.0 h后测定质构指标。

1.2.5 正交实验设计 在单因素实验的基础上,以样品的硬度得分为指标,按L9(34)正交表做正交实验,因素水平设计见表1,最终确定芒果果粒最佳加工工艺。

表1 正交实验水平因素表Table 1 Factors and levels of orthogonal test design

1.2.6 质构特性测定 TPA测试参数:选用平底型探头P/100,夹具TA-RT-KI,预测试速度2 mm/s,测试速度0.5 mm/s,返回速度1.0 mm/s,触发点负载5 g,循环次数2次,压缩程度20%,数据频率50点/秒。由质地特征曲线得到芒果果粒质地参数:硬度、弹性、内聚性、咀嚼性。每个处理设6个重复,结果取平均值。

1.2.7 数据处理 所有数据为3次以上重复实验的平均值±标准差;使用SPSS 19.0软件进行统计分析,利用邓肯多重比较法(Duncan)对数据间进行差异显著性分析,p<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1不同品种对果粒质构品质的影响

本实验对广西主栽的4个不同芒果品种的果粒进行TPA质构分析,结果如图1所示。

图1 不同芒果品种对果粒质构品质的影响Fig.1 Effects of different mango varieties on the textural quality of mango granules注:同组间不同字母表示差异显著性(p<0.05),图2～图6同。

芒果品种繁多,其加工性能也相差较大,对加工后的产品品质有着直接影响,因此筛选出适合芒果果粒加工用的品种尤为重要。硬度为第一次压缩时的最大峰值,反映的是芒果果粒在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小[21];由图1A可见,4个不同芒果品种的果粒间硬度指标有所差异,台农芒显著高于贵妃芒、玉芒(p<0.05),与金煌芒无显著性差异(p>0.05);金煌芒与贵妃芒、玉芒无显著性差异(p>0.05)。弹性表示果实经第1次压缩后能恢复的程度,弹性越大表明果实质地越致密[22];由图1A可知,台农芒的弹性显著高于贵妃芒、玉芒、金煌芒(p<0.05);贵妃芒与金煌芒之间无显著性差异(p>0.05),但均显著高于玉芒(p<0.05);说明硬化后台农芒的果实质地最致密。内聚性反映了咀嚼果粒时,果粒抵抗受损并紧密连接,使果实保持完整性质的程度,它反映了细胞间结合力的大小,果肉内聚性越好,其质地越好[22];由图1B可知,4个不同品种的芒果果粒间内聚性无显著性差异(p>0.05)。果实咀嚼性综合反映果实对咀嚼持续抵抗性[22];从图1B可知,台农芒、金煌芒显著高于贵妃芒、玉芒(p<0.05),台农芒与金煌芒无显著性差异(p>0.05),贵妃芒与玉芒无显著性差异(p>0.05)。因此,综合考虑各质构指标,台农芒为最适合果粒加工的品种。

2.2不同成熟度对果粒质构品质的影响

本实验对不同成熟度的芒果果粒进行TPA质构分析,结果如图2所示。

图2 不同成熟度对果粒质构品质的影响Fig.2 Effects of different maturities on the textural quality of mango granules

果品成熟度是表示原料品质与加工适应性的标准之一,不同工艺的加工制品,其原料的成熟度要求不同。成熟度对芒果果粒的品质有着较大的影响,成熟度高,果粒的颜色美观,风味佳美,但硬度低,品质软烂;成熟度低,则果粒硬度高、塑形好,但风味不足。由图2A可见,不同成熟度的芒果果粒存在显著性差异,青熟、完熟的果粒硬度显著高于过熟的果粒(p<0.05),青熟与完熟果粒之间无显著性差异(p>0.05);青熟的果粒弹性与完熟的果粒无显著性差异(p>0.05),但显著高于过熟的果粒(p<0.05)。由图2B可见,青熟、完熟、过熟的果粒三者间的内聚性无显著性差异(p>0.05);青熟、完熟的果粒咀嚼性无显著性差异(p>0.05),均显著高于过熟的果粒(p<0.05)。因此,分析各质构指标,青熟、完熟芒果均最适合果粒加工,这与刘功德[23]在菠萝果粒加工时的成熟度的选择结果一致。但综合考虑色泽、风味等因素,本实验选择完熟的芒果作为果粒加工的原料。

2.3不同硬化剂对果粒质构品质的影响

不同硬化剂处理的芒果果粒TPA质构指标测定结果如图3所示。

图3 不同硬化剂对果粒质构品质的影响Fig.3 Effects of different curing agents on the textural quality of mango granules

水果果粒在加工过程中会软化,所以一般会对果实进行硬化处理提高咀嚼度,最大限度地改善并保持果粒的质地,增强果粒的口感。传统上习惯用海藻酸钠及含钙离子等金属离子的物质作为硬化剂[24]。本实验用氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种硬化剂分别对芒果果粒进行硬化处理。由图3A可见,不同硬化剂处理的芒果果粒存在显著性差异,乳酸钙处理组的硬度显著高于氯化钙、海藻酸钠处理组(p<0.05),氯化钙处理组的硬度显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05)。氯化钙处理组的弹性显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05),但与乳酸钙处理组无显著性差异(p>0.05)。由图3B可知,氯化钙、乳酸钙处理组的内聚性显著高于海藻酸钠处理组(p<0.05),但氯化钙与乳酸钙处理组间无显著性差异(p>0.05)。氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种不同硬化剂的咀嚼性之间无显著性差异(p>0.05)。因此,综合考虑各质构指标,选择乳酸钙为硬化剂。

2.4单因素实验

2.4.1 不同硬化剂浓度对果粒质构品质的影响 不同乳酸钙硬化剂浓度对果粒质构品质的影响如图4所示。

图4 不同硬化剂浓度对果粒质构品质的影响Fig.4 Effects of different curing agent concentrations on the textural quality of mango granules

由图4A可知,随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的硬度总体呈上升趋势,0.02～0.05 g/mL处理组显著高于0～0.01 g/mL处理组(p<0.05)。芒果果粒硬度经0～0.02 g/mL乳酸钙质量浓度处理变化明显,硬度由260.5 g上升为416.8 g,上升幅度为60.00%;当乳酸钙质量浓度上升到0.02 g/mL后,硬度上升速率平缓,表明乳酸钙在一定浓度范围内可以提高芒果果粒的硬度。这与李萌萌[25]用质构仪测定的硬化剂处理后蓝莓果粒硬度指标变化一致,这是由于金属离子能与水果中的果胶物质反应生成果胶酸钙凝胶,果胶酸钙凝胶不会再像果胶一样会被分解成果胶酸,这样组织结构就会变得紧密不松软[24]。随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的弹性呈先缓慢下降后上升趋势,0.04 g/mL处理组显著高于0.01 g/mL处理组(p<0.05),0～0.03、0.05 g/mL处理组之间无显著性差异(p>0.05),0～0.005 g/mL、0.02～0.05 g/mL处理组之间也无显著性差异(p>0.05)。由图4B可知,随着硬化剂乳酸钙质量浓度不断升高,芒果果粒的内聚性变化平缓,0～0.05 g/mL处理组间无显著性差异(p>0.05)。芒果果粒的咀嚼性总体呈上升趋势,0.02～0.05 g/mL处理组显著高于0～0.01 g/mL处理组(p<0.05)。芒果果粒咀嚼性经0～0.02 g/mL乳酸钙质量浓度处理变化明显,咀嚼性由0.58 mj上升为1.0 mj,上升幅度为72.41%;当乳酸钙质量浓度上升到0.02 g/mL后,咀嚼性上升速率平缓,这表明在一定浓度范围内,乳酸钙能有效提高芒果果粒的咀嚼性。综合考虑,乳酸钙的浓度应在0.02～0.04 g/mL之间。

2.4.2 不同硬化时间对果粒质构品质的影响 不同硬化时间对果粒质构品质的影响如图5所示。

图5 不同硬化时间对果粒质构品质的影响Fig.5 Effects of different curing time on the textural quality of mango granules

由图5可知,随着硬化时间增加,芒果果粒的硬度总体呈上升趋势,2 h处理组显著高于0～1.5 h处理组(p<0.05),与2.5、3.0 h处理组无显著性差异(p>0.05)。在0～2.0 h,芒果果粒硬度由323.0 g上升为458.6 g,上升幅度为41.98%,在2.0～3.0 h硬度无显著性差异(p>0.05),表明乳酸钙在一定时间范围内可以提高芒果果粒的硬度。随硬化时间增加,芒果果粒的弹性、内聚性变化平缓,0～3.0 h处理组间均无显著性差异(p>0.05),弹性保持在0.88～1.03 mm之间,内聚性保持在0.19～0.24 mm之间。随着硬化时间增加,芒果果粒的咀嚼性总体呈上升趋势,2.5、3.0 h处理组显著高于0～2.0 h处理组(p<0.05),最高值为2.5 h处理组(1.51 mj)。因此,综合分析硬化时间应在2.0～3.0 h之间。

2.4.3 果粒大小对果粒质构品质的影响 果粒大小对果粒质构品质的影响如图6所示。

表3 正交实验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal test

表4 验证性实验结果Table 4 The result of verification experiment

图6 果粒大小对果粒质构品质的影响Fig.6 Effects of different granule sizes on the textural quality of mango granules

果粒形状大小是影响消费者感官评价的重要指标,不同形状、不同大小的果粒,比表面积不同,对果肉质地的影响也不同[26]。由图6可知,随着果粒体积的增大,芒果果粒的硬度、弹性呈迅速上升趋势,各处理组间差异著性(p<0.05),这说明芒果果粒大小对硬度、弹性的影响较大。芒果果粒的内聚性0.5 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm处理组四者之间无显著性差异(p>0.05),但均显著高于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm处理组(p<0.05)。芒果果粒的咀嚼性随着果粒的增大,呈迅速上升趋势,1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm处理组显著高于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm～1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm处理组(p<0.05)。因此,综合分析果粒大小选择在1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm～1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm之间。

2.5正交实验

果粒硬化的主要目的是使果粒细胞间的粘合加强,从而提高果粒的硬度及坚固性,赋予果粒更好的口感。因此,根据单因素实验结果,以硬度为指标,选取果粒大小、硬化剂浓度、硬化时间进行L9(34)正交实验,实验结果和极差分析结果如表2、表3所示。由表2极差分析结果可知,各因素对果粒硬度影响顺序为:A>B>C,即果粒大小>硬化剂浓度>硬化时间。而表3方差分析结果表明,因素A、B即果粒大小、浓度对硬度的影响差异显著(p<0.05),而因素C即硬化时间对硬度的影响无显著性差异(p>0.05)。因此,为了提高果粒硬度,较适宜的组合条件为A3B3C1。按A3B3C1进行6次平行实验,结果见表4。从表4可知,A3B3C1条件下芒果果粒硬度高于表2中的实验结果,故A3B3C1为最优化实验条件,且平行实验的结果具有较好的重现性和稳定性。

表2 芒果果粒正交实验结果Table 2 Orthogonal test results for mango granules

3 结论

研究结果表明,台农、红贵妃、玉芒、金煌芒4个不同品种芒果果粒的质构指标有所差别,台农芒在硬度、咀嚼性、弹性表现最佳,为最适芒果果粒加工品种。不同成熟度的芒果果粒存在显著性差异,青熟、完熟芒果果粒的硬度、弹性、咀嚼性表现较佳。氯化钙、海藻酸钠、乳酸钙三种不同硬化剂处理的芒果果粒存在显著性差异,乳酸钙处理组的硬度、弹性、内聚性表现较佳,为最适硬化剂。在单因素实验中,随着硬化剂质量浓度的升高,硬度、弹性、咀嚼性总体呈上升趋势,而内聚性变化平缓;随着硬化时间的增加,芒果果粒的硬度、咀嚼性总体呈上升趋势,弹性、内聚性变化平缓;随着果粒大小的增大,芒果果粒的硬度、弹性、咀嚼性呈迅速上升趋势。在正交实验中,由极差分析结果可知,各因素对果粒硬度影响顺序为果粒大小>硬化剂浓度>硬化时间,适宜芒果果粒加工的优化工艺为:果粒大小为1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm,硬化剂浓度为0.04 g/mL,硬化时间为2 h,芒果果粒的硬度为525.17 g。

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