一种超声联合循环冻融处理南瓜果肉的方法
阅读说明：本技术 一种超声联合循环冻融处理南瓜果肉的方法 (Method for treating pumpkin pulp by ultrasonic combined circulating freeze-thawing ) 是由 范柳萍 绰尔鹏 李进伟 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声联合循环冻融处理南瓜果肉的方法,属于果蔬精深加工技术领域。本发明以新鲜籽用南瓜为原料,进行超声波联合循环冻融预处理再远红外干燥来提高籽用南瓜果肉干燥品质。与常规远红外干燥工艺相比,本发明采用超声波联合循环冻融预处理的籽用南瓜果肉远红外干燥方法,结合了超声波、循环冻融预处理各自的优势,与不经预处理直接远红外干燥的籽用南瓜果肉产品相比,提高了籽用南瓜远红外干燥效率,使干燥时间缩短了25％～40％,产品外观完整率高,更接近新鲜籽用南瓜果肉颜色,皱缩率小,硬度、脆度适中,游离酚类含量、单体酚含量均显著高于常规远红外干燥。(The invention discloses a method for treating pumpkin pulp by ultrasonic combined circulating freeze-thawing, belonging to the technical field of deep processing of fruits and vegetables. The invention takes fresh pumpkin for seeds as raw material, and improves the pulp drying quality of the pumpkin for seeds by ultrasonic wave combined cycle freeze-thaw pretreatment and far infrared drying. Compared with the conventional far infrared drying process, the seed pumpkin pulp far infrared drying method adopting ultrasonic wave combined circulating freeze-thaw pretreatment combines the advantages of ultrasonic wave and circulating freeze-thaw pretreatment, improves the far infrared drying efficiency of seed pumpkin compared with the seed pumpkin pulp product directly subjected to far infrared drying without pretreatment, shortens the drying time by 25-40%, has high product appearance integrity rate, is closer to the color of fresh seed pumpkin pulp, has small wrinkle shrinkage rate, moderate hardness and brittleness, and has free phenol content and monomer phenol content which are obviously higher than those of the conventional far infrared drying.)
技术领域
本发明涉及一种超声联合循环冻融处理南瓜果肉的方法，属于果蔬精深加工
技术领域
。背景技术
籽用南瓜是以种子作为主要食用器官或加工对象的南瓜类总称，属于葫芦科南瓜属。我国籽用南瓜的年产量30～40万吨，位居世界第一。目前，籽用南瓜产业化发展已初具规模，但主要以南瓜籽为主，果肉资源综合开发相对滞后。由于农民在籽用南瓜成熟后并不及时采收，而是等瓜肉即将腐烂时，直接破瓜取籽，然后将果肉丢弃在地里，造成了极大的经济损失、资源浪费及环境污染。然而，籽用南瓜果肉富含生物活性物质，主要包括酚类、类胡萝卜素、可溶性糖类、蛋白质、维生素、矿物质和微量元素等。因此，为了充分发挥资源优势，节能减排，增加种植户的经济收入，对籽用南瓜果肉进行综合开发利用有极大价值。
但新鲜籽用南瓜果肉的含水量在80％～90％之间，采收和贮藏期间极易因机械损伤、微生物的滋长、霉变等而腐烂变质，影响籽用南瓜的感官和营养品质，很难实现中长期保存或周年供应，故可将其进行脱水干制保存。常用的果蔬干燥方法涉及热风干燥、红外干燥和真空冷冻干燥等多种干燥方式。其中，远红外干燥因其干燥速度较其他干燥方式快，经济适用且样品处理量大，在产业化应用中使用较多。但远红外干燥时红外线易被水蒸气等吸收而受到损失，导致能量利用率降低，使其应用受到限制。因此，如何提高籽用南瓜片干燥后品质及提高干燥速率成为籽用南瓜果肉干燥中需要解决的问题。
发明内容
【技术问题】
本发明实际要解决的技术问题是：提供一种提高籽用南瓜果肉干燥品质的预处理方法。
【技术方案】
本发明通过对籽用南瓜果肉进行超声波联合循环冻融预处理，不仅能够显著提高其干燥速率，而且能够保证干燥后籽用南瓜外观和酚类、类胡萝卜含量。冻融是指将物品在低温下冻结，之后在高温下进行复温解冻的操作。植物组织在经过一次或反复多次冻结解冻处理后，其组织结构会有不同程度的疏松散乱，冻融过程能促进植物组织水分的脱除和多孔结构的形成，在冻结过程中冰晶附近未冻结区溶液浓度逐步增加，系统产生化学势差驱动的传递过程，使组织结构中的半结合水、甚至结合水剥离成为自由水，因此对干燥过程起到一定程度的促进作用。超声波是一种通过施加于弹性介质的而作用于客体的机械振动，通过与介质的相互机械振动产生对超声对象的热效应、机械作用和空化作用。同时超声波可加速果蔬后期干燥的传质传热系数，提高干燥速率。本发明的目的旨在提供一种超声波联合循环冻融预处理提高籽用南瓜果肉干燥品质的方法，显著提高干燥速率的同时，籽用南瓜果肉干制品的感官品质与酚类、类胡萝卜素含量较传统远红外干燥具有显著提升。
本发明的第一个目的是提供一种南瓜果肉的预处理方法，所述方法是采用超声联合循环冻融对南瓜果肉进行预处理。
在本发明的一种实施方式中，优选地，先对南瓜果肉进行超声处理，再进行循环冻融处理。
在本发明的一种实施方式中，超声处理条件为：将南瓜果肉置于频率20～25KHz，功率60～360W的超声条件下，在温度为25～30℃去离子水中超声处理10～30min，其中料液比为1：5～1：6。
在本发明的一种实施方式中，循环冻融处理条件为：将南瓜果肉置于低温冰箱内进行冷冻，冻结温度-20～-30℃，冻结至其中心温度-15℃～-20℃，然后在20～25℃环境解冻，以上处理循环1～3次。
本发明的第二个目的是提供一种上述预处理在制备南瓜制品方面的应用。
本发明的第三个目的是提供一种制备南瓜果肉干的方法，所述方法是将南瓜切成薄片，采用上述预处理对南瓜薄片进行处理，再经干燥得到南瓜果肉干。
在本发明的一种实施方式中，所述干燥包括热风干燥、红外干燥和真空冷冻干燥。
在本发明的一种实施方式中，所述红外干燥条件为：远红外波长范围为5～15μm，远红外光源距离籽用南瓜果肉为8～10cm，远红外干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为1～2h。
在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(1)去皮、去籽、切片：将清洗干净的籽用南瓜去皮、去籽，用切片机切成厚度为2～4mm薄片；
(2)超声预处理：将步骤(1)中籽用南瓜果肉置于频率20～25KHz，功率60～360W的超声条件下，在温度为25～30℃去离子水中超声处理10～30min，其中料液比为1：5～1：6。
(3)循环冻融处理：将步骤(2)中籽用南瓜果肉置于低温冰箱内进行冷冻，冻结温度-20～-30℃，冻结至其中心温度-15℃～-20℃，然后在20～25℃环境解冻，以上处理循环1～3次；
(4)远红外干燥：取经步骤(3)处理后的籽用南瓜果肉平铺于远红外干燥托盘中进行远红外干燥，至其至干燥终点，安全水分含量为7％～8％。所述远红外干燥条件为：远红外波长范围为5～15μm，远红外光源距离籽用南瓜果肉为8～10cm，远红外干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为1～2h。
本发明的第四个目的是提供一种应用上述方法制备得到的南瓜果肉干。
本发明的第五个目的是提供一种含有上述南瓜果肉干的食品。
本发明的有益效果：
本发明采用低频超声和循环冻融预处理联合的特定预处理工艺，与直接远红外干燥相比，籽用南瓜果肉远红外干燥速率显著提升，干燥时间减少了25％～40％，且干燥后籽用南瓜果肉色泽更接近新鲜籽用南瓜果肉颜色，皱缩率小，硬度、脆度适中，酚类、类胡萝卜素保留率高。
附图说明
图1为实施例1～5及对比例1～2中籽用南瓜果肉的干燥曲线。
图2为实施例1～5及对比例1～2中籽用南瓜果肉的干燥速率曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于这些实例。
1、水分含量的测定方法
参考GB 5009.3-2016对水分含量进行测定。
2、色差的检测方法：将色差仪基于CIE L*a*b*模式下，用新鲜籽用南瓜果肉作为色差衡量标准进行标样测定。在同一籽用南瓜果肉表面随机选取5个点进行测定。测得L*，a*，b*值，根据如下公式计算ΔE。其中，L0 *、a0 *和b0 *是新鲜籽用南瓜的颜色参数。
3、硬度、脆度的测定方法：采用TA-XT plus型物性分析仪。测定条件：探头P/25，测试前速率2mm/s，测试速率2mm/s，测试后速率2mm/s，触发力5.0g，进行75％的压缩试验。
4、体积收缩率的测定方法：采用体积排除法，收缩率Y＝(V1-V2)/(V1-V0)，式中：V1为小米与干燥前籽用南瓜果肉的体积，cm3；V1小米与干燥后籽用南瓜果肉的体积，cm3；V0为小米体积，cm3。
5、游离酚含量的测定方法：采用分光光度法，参考Yu等(2020，Food Chemistry)文献，将干燥后的籽用南瓜果肉研磨成粉，称取1g籽用南瓜粉末置于烧杯中，按料液比1:30(m/V)加入30.0mL体积分数为70％乙醇，提取40min，按照上述提取条件，重复加入乙醇对籽用南瓜粉末提取3次，滤液合并后用旋转蒸发仪旋蒸至干，再用甲醇溶解并定容至10mL，于-4℃避光保存，待测。分别取0.5mL上述制备的籽用南瓜提取液，加入0.5mL 1mol/L的福林酚反应5min后加入2.0mL Na2CO3(7.5％w/v)，用去离子水补充到10mL，摇匀后于70℃水浴30min。冷却后，在750nm下测定籽用南瓜提取液吸光值(A)。根据没食子酸标准曲线计算籽用南瓜提取液中酚含量。单体酚含量的测定方法：采用高效液相法，使用配备WatersAtlantis C18反相分析柱(15cm长×4.6mm内径×3μm厚)的HPLC色谱系统测定，用溶剂A(含0.1％醋酸的水)和溶剂B(含0.1％醋酸的乙腈)按以下程序进行梯度洗脱：30％B(0-5min)；线性梯度至40％B(5-10min)；线性梯度至45％B(10-20min)；线性梯度至100％B(20-22min)，线性梯度至7％B(22-25min)。流速为0.6mL/min，柱温为30℃。
6、类胡萝卜素含量的测定方法：采用分光光度法，参考Yao等(2020，FoodChemistry)文献，具体方法为：取1g籽用南瓜粉加50mL提取液(含体积分数为50％的正己烷，25％的丙酮，25％的乙醇)，避光提取40min，按照上述提取条件，重复加入提取液至籽用南瓜粉末无色。然后将合并的上清液转移到分离漏斗中。然后加入等体积乙酸乙酯并充分混合，静置，收集有机层并在氮气流下干燥，然后用乙腈、甲醇和二氯甲烷(6:2:2，v/v/v)重新溶解。以正己烷为空白，在450nm处记录吸光值(A)。其中，V为提取液总体积(mL)，M为籽用南瓜粉质量(g)，(2560)为β-胡萝卜素在正己烷中的消光系数。
类胡萝卜素质量分数
实施例1：
一种超声波联合循环冻融预处理提高籽用南瓜果肉干燥品质的方法，包括以下步骤：
(1)清洗除杂：挑选成熟新鲜的籽用南瓜，置于流动水中清洗去除表面泥土；
(2)去皮、去籽、切片：将步骤(1)清洗干净的籽用南瓜去皮、去籽，用切片机切成厚度为3mm薄片；
(3)超声预处理：将步骤(2)中籽用南瓜果肉置于频率20KHz，功率360W的超声条件下，在温度为25℃去离子水中超声处理30min，其中料液比为1：5。
(4)循环冻融处理：将步骤(3)中籽用南瓜果肉置于低温冰箱内进行冷冻，冻结温度-30℃，冻结至其中心温度-20℃，然后在25℃环境解冻，以上处理循环3次；
(5)远红外干燥：取经步骤(4)处理后的籽用南瓜果肉平铺于远红外干燥托盘中进行远红外干燥，至其至干燥终点水分含量为7％。所述远红外干燥条件为：远红外波长为15μm，远红外光源距离籽用南瓜果肉为10cm，远红外干燥温度为60℃。
(6)用上述方法测定籽用南瓜的色差、体积收缩率、硬度、脆度，酚类含量、类胡萝卜素含量，结果见表1和2。本发明大幅提高了籽用南瓜远红外干燥效率，与对照组相比，干燥时间缩短了40％，产品外观完整，皱缩率比对照组约减小35.66％，硬度、脆度适中，最接近新鲜籽用南瓜果肉颜色，游离酚类含量比对照组约高41.74％，单体酚含量均显著高于对照组，其中最主要的单体酚香豆酸含量比对照组约高16.55％，类胡萝卜素含量比对照组约高14.02％。
实施例2：
一种超声波联合循环冻融预处理提高籽用南瓜果肉干燥品质的方法，包括以下步骤：
(1)与实施例1中的步骤(1)相同；
(2)与实施例1中的步骤(2)相同；
(3)与实施例1中的步骤(3)相同；
(4)与实例1中的步骤(4)区别在于冻融处理循环2次；
(5)与实施例1中的步骤(5)相同。
(6)用上述方法测定籽用南瓜的色差、体积收缩率、硬度、脆度，酚类含量、类胡萝卜素含量，结果见表1和2。
本发明提高了籽用南瓜远红外干燥效率，与对照组相比，干燥时间缩短了25％，产品外观较完整，皱缩率比对照组约减小14.4％，硬度、脆度适中，较接近新鲜籽用南瓜果肉颜色，游离酚类含量比对照组约高14.33％，单体酚含量均高于对照组，其中最主要的单体酚香豆酸含量比对照组约高5.45％，类胡萝卜素含量比对照组约高5.81％。这说明超声联合循环冻融循环2次预处理，虽然能够提高干燥效率，在一定程度保证籽用南瓜品质，但效果低于实施例1，说明冻融次数会影响籽用南瓜干燥效率及品质。
实施例3：
一种超声波联合循环冻融预处理提高籽用南瓜果肉干燥品质的方法，包括以下步骤：
(1)与实施例1中的步骤(1)相同；
(2)与实施例1中的步骤(2)相同；
(3)与实例1中的步骤(3)区别在于超声功率120W，超声频率20KHz，工作温度30℃，工作时间30min；
(4)与实例1中的步骤(4)相同。
(5)与实施例1中的步骤(5)相同。
(6)用上述方法测定籽用南瓜的色差、体积收缩率、硬度、脆度，酚类含量、类胡萝卜素含量，结果见表1和2。
本发明提高了籽用南瓜远红外干燥效率，与对照组相比，干燥时间缩短了35％，产品外观较完整，皱缩率比对照组约减小33％，硬度、脆度适中，较接近新鲜籽用南瓜果肉颜色，游离酚类含量比对照组约高27.41％，单体酚含量均高于对照组，其中最主要的单体酚香豆酸含量比对照组约高12.4％，类胡萝卜素含量比对照组约高12.73％。这说明超声功率为120W联合循环冻融循环3次处理，能够提高干燥效率，在一定程度保证籽用南瓜品质，但效果低于实施例1，说明超声功率会影响籽用南瓜干燥效率及品质。
实施例4：
一种超声波联合循环冻融预处理提高籽用南瓜果肉干燥品质的方法，包括以下步骤：
(1)与实施例1中的步骤(1)相同；
(2)与实施例1中的步骤(2)相同；
(3)与实例1中的步骤(3)区别在于超声功率60W，超声频率20KHz，工作温度30℃，工作时间20min；
(4)与实施例1中的步骤(4)相同；
(5)与实施例1中的步骤(5)相同。
(6)用上述方法测定籽用南瓜的色差、体积收缩率、硬度、脆度，酚类含量、类胡萝卜素含量，结果见表1和2。
本发明例大幅提高了籽用南瓜远红外干燥效率，与对照组相比，干燥时间缩短了30％，产品外观完整率高，皱缩率比对照组约减小28.58％，硬度、脆度适中，最接近新鲜籽用南瓜果肉颜色，游离酚类含量比对照组约高19.63％，单体酚含量均显著高于对照组，其中最主要的单体酚香豆酸含量比对照组约高6.67％，类胡萝卜素含量比对照组约高10.3％。这说明超声功率为60W超声时间20min联合循环冻融循环3次处理，能够提高干燥效率，但效果低于实施例1，说明超声功率及超声时间会影响籽用南瓜干燥效率及品质。
对比例1：对照组
籽用南瓜采用远红外干燥的方法，包括以下步骤：参照实施例1的方法处理南瓜，区别在于，不进行超声联合循环冻融预处理，单独进行远红外干燥，条件同实施例1。制备得到的南瓜产品外观皱缩严重，皱缩率高达85.89±2.24％，硬度偏高(11585±25.63N)，与新鲜籽用南瓜果肉色差最大(21.52±1.02)，酚类物质和类胡萝卜素含量偏低。而经循环冻融联合超声预处理后样品皱缩率小，硬度、脆度适中，游离酚类含量、单体酚含量及类胡萝卜素含量均显著高于对照组，这说明采用超声联合冻融预处理预处理在提高干燥效率的同时，保证了籽用南瓜良好外观及营养品质，有利于籽用南瓜果肉高效加工利用。
对比例2：单独超声+远红外干燥
参照实施例1的方法处理南瓜，区别在于，省略实施例1中冻融循环，其他条件同实施例1。制备得到的南瓜在外观和营养品质方面优于单独远红外干燥，但效果不如超声联合冻融预处理，这说明采用循环冻融联合超声预处理在提高干燥效率的同时，保证了籽用南瓜良好外观及营养品质，有利于籽用南瓜果肉高效加工利用。
对比例3：循环冻融+超声
参照实施例1的方法处理南瓜，区别在于，调整步骤(3)和步骤(4)的顺序，其他条件同实施例1。制备得到的南瓜在外观和营养品质方面优于单独远红外干燥南瓜，但与实施例1相比，表观不佳，营养成分含量较低，说明循环冻融和超声的顺序对籽用南瓜有显著影响，先超声后循环冻融更有助于提高籽用南瓜品质。
对比例4：调整循环冻融次数
参照实施例1的方法处理南瓜，区别在于，调整步骤(4)中循环冻融的次数为5次，其他条件同实施例1。制备得到的南瓜表观不佳，营养成分含量偏低，这说明循环次数过多对籽用南瓜果肉破坏程度较大，不利于籽用南瓜良好表观和营养成分的保留。因此，优选地，循环次数为3次。
表1
表2
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
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