CN102763718A

CN102763718A - 香水梨(软儿梨)冷冻贮藏保鲜技术

Info

Publication number: CN102763718A
Application number: CN2012102421345A
Authority: CN
Inventors: 辛万森; 辛柏良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-11-07

Abstract

香水梨(软儿梨)冷冻贮藏保鲜技术，传统方法冻藏皮肉色变成了黑褐色，形状发生改变；申请的这项专利技术正能够使香水梨冷冻后皮肉色泽不改变、品质更优良。一、技术领域：基于温度、时间等参数优化和控制，属食品绿色加工处理技术。二、背景技术：国内外对冷藏果蔬采后处理中关于冰点以下低温冻藏处理的理论和技术研究报道较少。传统方法冻出的梨产生褐变，不受欢迎。三、发明内容：1、把软化的梨杀菌处理放入-22℃以下速冻，再把冻好的梨分袋真空包装。2、把软化的梨杀菌分袋真空包装放入-22℃以下速冻，冻透入库。四、附照片一张：专利方法所冻的梨。五、具体实施方式：无尝应用于主产区农民专业合作社，申请专项资金加速应用推广。

Description

香水梨(软儿梨)冷冻贮藏保鲜技术

香水梨(软儿梨)是我国北方地区特有的、独具经长时间冷冻贮藏而不变质的特殊农产品。长期以来香水梨经传统方法冷冻后皮色和果肉变成了黑褐色，又因软化后不能即时冻硬而使外部形状宜发生改变，这直接影响了产品的销售量和价格，从而使北方大面积种植的香水梨产业多年来得不到发展，而我要申请的这项(香水梨冷冻保鲜技术)发明专利正是能够完全解决这个问题，使香水梨冷冻后皮色和果肉色泽不改变、品质比传统冻梨更优良，能够使香水梨的销售量和销售价格有很大提高，大大增加种植农户的经济收入，提高人们的生活水平。使这一产业得以突破性发展。

一、技术领域：该技术方案是基于温度、时间等物理参数的优化和控制，所取得的方法属于食品绿色加工处理技术的范畴，该研究成果也符合绿色和环保的生态要求。

由于香水梨传统的依赖自然气温变化的冻结贮藏方式给产品的品质和安全造成了隐患。首先，反复冻融引起果实的过度褐变，不仅影响外观品质，而且降低风味；其次，反复冻融引起的果实汁液外渗为表面致病微生物的生长提供了养分，降低了产品的食用安全性；最后，反复冻融会造成果实大量失水。因此，如何保证果实解冻后的品质是目前急需解决的问题。由于传统的香水梨采后处理大多采用粗放的贮藏和长时间的反复冻融，该过程使果实发生了过度的酶促和非酶促褐变，内外品质均受到很大的影响。因此，如何提高香水梨的冻藏质量，使其更好地被消费者选择乃至得到国内市场的普遍认可，并使香水梨产业成为新的富民产业和新的经济增长点，是科研工作者急需解决的问题。

研究发生在采后香水梨中的冷冻效应及其机理，可以借鉴和参考活体组织冻害的许多研究方法和结论，在此基础上研究如何控制冷冻强度和时间来实现冷冻对香水梨品质的有益效应，包括细胞可溶性物质浓度的提高，强化风味物质的产生和改善果实的质构特性等。同时最大限度地降低冷冻的不利影响，包括果实褐变和水分散失。

二、背景技术：作为我国特有的梨种---香水梨的研究工作目前具有明显的地域局限性，国内的研究主要集中于栽培技术方面，对其采后品质变化的研究较少。国外尚无关于香水梨及其品质的报道。国内外对冷藏果蔬的生理变化研究已经形成了初步的理论，但对果蔬采后处理中关于冰点以下低温冻藏处理的理论和技术研究报道较少。由于传统方法冻出的梨颜色成黑褐色、外形多数变形，色、形不好不能引起大多数消费者的亲赖，不受市场欢迎，从而影响了冻梨销售市场和价格。采用新的冷冻保鲜技术后将能满足消费者诉求，进而扩大消费市场，提高销售价格，解决了多年来种植农户产品销售难、收购价格低、收入少、效益低等急需要解决的问题。

整体视觉品质(OVQ)是目前食品品质分析中被普遍接受的反应外观品质的指标。OVQ是消费者对食品接受程度最直观的决定因素。通过建立OVQ评价标准，对不同处理的果实OVQ做出评分；获得不同处理条件与OVQ之间的变化规律，筛选出获得最佳OVQ的处理参数。通过色度分析，建立处理条件的变化与果实色度变化的关系规律，为果实色泽品质的变化提供客观的评价指标和确定获得最佳果实色泽品质的处理条件。

(一)果实褐变

香水梨在冻藏期间会发生明显的褐变，主要由酶促褐变和非酶褐变引起。多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)是与褐变相关的重要酶类，其催化酚类化合物氧化而形成棕褐色的醌类物质和水，醌再聚合形成深色物质(羟醌和黑色素等)。而非酶褐变则属典型的美拉德反应(Adams and Brown，2007)。正常组织之所以不发生褐变与细胞内酚类物质和PPO的区域性有关。当香水梨经过冻藏之后组织内部正常膜结构遭到破坏从而破坏了酶和底物的区域性分布，使香水梨褐变。香水梨果实褐变不仅与酚类底物和多酚氧化酶含量和分布有关，还与细胞膜结构变化密切相关。只有当细胞膜被破坏以后，酚类物质和多酚氧化酶的区域分布被打破。多酚氧化酶的活性显著提高，细胞相对电导率增大使得多酚氧化酶与酚类物质接触，从而引起果实发生酶促褐变。

1、褐变关键酶变化规律

根据引起果实褐变的两个不同方面，酶促褐变是受多种酶催化的复杂生化反应体系。多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)及NAD(P)H氧化酶被认为是引起果实酶促褐变的最主要的三个酶，其活性的高低对酶促褐变的发生程度具有非常重要的影响。果实在不同的生理状态下，其酶促褐变的发生程度和主导反应存在特异性。研究具有不同生理成熟度的香水梨果实在受到冷冻和解冻处理后，其酶促褐变的生化反应特性，确定其关键酶活性的变化和调控规律，为有效控制该果实的酶促褐变提供理论依据和技术支持。

2、非酶促褐变重要反应物质

在细胞受到冷冻时，其内发生的还原糖和氨基酸之间的美拉德反应引起的非酶促褐变也很显著。由于在冷害温度范围附近，淀粉的降解主要是通过淀粉磷酸化酶催化而并非淀粉酶催化。此时糖酵解过程中两个关键的酶磷酸果糖激酶和果糖-6-磷酸磷酸转移酶由于低温失活(Cold-lability)而使糖酵解受到抑制，淀粉降解产生的磷酸己糖只能转向蔗糖的合成。冷冻发生时蔗糖的积累被认为是加速非酶促褐变的主要原因。研究不同处理条件下，果实体内蔗糖含量的变化规律，为有效控制果实非酶促褐变提供理论指导和关键控制点。

(二)冻藏果实的生理变化研究

1、果实细胞结冰时的温度和完成完全结冰过程所需的时间长短对胞间液和胞内冰晶的形成，膨大以及水分在质膜内外的转移程度和速度进而对胞内外所形成的冰晶体积具有很大的影响。由于冰晶形成过程中所造成的体积膨胀引起了细胞质膜的拉伸和撕裂，造成了物质的渗漏和细胞分区结构的破坏，使各类酶和其底物或抑制物接触，从而引发了高强度的紊乱代谢，此时的代谢会对果实品质产生多种不同性质的影响。结冰过程越迅速，对细胞膜系统的破坏也越严重。等到果实细胞完全结冰后，由于水分活度的降低，使得各类代谢的水平恢复到较低的水平。(在发生解冻时，解冻的温度和经历的时间决定了细胞内外冰晶溶化的速度。由于胞内外冰晶所含的物质的种类和含量不同，其融解温度也不同；此时细胞壁先得水复原，造成的质壁分离使得细胞膜再次拉伸或撕裂从而产生结冰所造成的次生损害。)冷冻的双重破坏作用使细胞内发生了非常复杂和繁多的生化反应，对果实的品质产生期望的或不期望的影响。

2、低温处理在香水梨商品性能和营养品质的形成中起到非常关键的作用，但是冻结处理的温度和冻结时间，以及解冻的温度和解冻时间如何调控香水梨的外观、风味和营养品质及质构特性，这一问题的研究一直是该领域的空白，但这却是香水梨从传统食品向现代产业化食品转变过程中必须要面对和解决的问题。

(三)对香水梨风味品质的影响

1、果实香气的变化及成分分析(略)

通常风味品质可以分为嗅觉品质(香气和气味)和味觉品质(甜味，酸味，苦味和清新感(Freshness))。

风味物质变化的生物化学基础

由于风味物质涉及种类丰富的基本代谢和次级代谢产物，人类对风味物质的代谢途径和基本调控机制的认识仍然是风味品质研究中最大的挑战。在许多水果中关于香气的产生问题，三个关键的酶备受关注。在大多数水果中超过80％的香气物质属于酯类，由于酯类所具有的甜味和果香味以及它们较低的嗅觉阀值，使其成为水果风味中贡献最大的物质。所以这些物质的产生在风味研究中长期是焦点，而酯类生成的最后一部反应则是酰基CoA醇转移酶AAT所催化。脂氧合酶LOX是在植物防御过程和风味产生中具有双重作用的酶；其通过产生C6和C9醛类而被熟知，而这些物质是果实受到伤害时产生的主要风味物质。因此LOX被认为是产生次级挥发性物质从而直接影响风味。另外一个与风味产生密切相关的酶是醇脱氢酶ADH，该酶最主要的作用是在果实受到胁迫时产生醛类和醇类；而其中醛类和醇类的不同具有物种差异性。

结合顶空固相微萃取联合GC和GC-MS技术定量定性分析，研究不同处理果实中AAT，LOX和ADH等酶活性的变化，揭示不同处理对果实风味品质的影响及其规律。

2、糖酸比测定和风味感官评定

香水梨的甜度和酸度的对比是决定其味觉品质的最主要指标，通过测定糖酸比的变化揭示不同处理对其味觉品质的贡献。由于风味品质的最现实的评价来自于经过训练的评价小组的品尝得分。所以在风味品质的研究中喜好试验也是一个重要方面。

3、对香水梨质构特性的影响

3.1质构特性的变化规律

质构是由包括硬度，韧性，弹性，脆性，成粒性，出汁性等多个属性组成的多元品质；其中每种不同的属性都反应了细胞壁结构和细胞之间粘着的结构和力学特性。果实中由代谢引起的质构改变通常涉及细胞膨压的丧失，膜组成的生理变化，共质体和质外体的关系的改变，淀粉降解和细胞壁结构的改变等。各种不同生理事件对果实软化的作用尚在研究之中，但细胞壁结构的改变被认为是其中最主要的因素。果实细胞初生壁的改变和由此造成的胞间连接的弱化，以及其后发生的果胶和半纤维素多糖的溶解和解聚是果实硬度降低的最主要事件。另外纤维素，结构蛋白和酚类物质以及它们之间形成的网络结构和水化程度的改变也与果实软化有关。香水梨中普遍存在的石细胞是影响该果实质构特性的一个重要因素。而石细胞体积变化受到果实生理成熟度和后熟过程的控制。

膨压的改变除了与细胞壁的改变有关外，还与细胞质外溶质的浓度有关。因为果实细胞的膨压取决于其胞质渗透压和进入细胞的水分的多少。果实在成熟过程中膨压的降低是和溶质向质外体的流失和随之引起的水分从原生质体内的流出有直接关系。造成这两个因素的最直接原因则是膜透性的改变和蒸腾蒸发引起的水分散失。

本研究客观上通过质构仪分析不同处理香水梨果实的硬度，弹性，抗压性和出汁性等多种质构指标，结合人体触觉评价综合分析不同处理对果实质构品质的影响。测定造成细胞膨压降低的质膜透性的改变和水分散失程度，以及果实内石细胞的体积改变的多种生理生化指标多角度揭示不同处理对香水梨质构品质的影响。

3.2质构特性变化的部分酶学基础

多种酶家族的许多酶协同作用于细胞壁属性的改变，包括水化程度，基质黏度，骨架断裂和铰链程度的改变。其中研究最多，作用最强的酶包括多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶酯酸裂合酶(PL)和果胶甲酯酶(PL)。PG通过增大果胶的溶解性和增强果胶解聚而促进果实硬度的降低。PME能够除去糖醛酸羧基上的甲醇单位而增加了果胶对PG的敏感位点，从而加速果胶冷冻贮藏保鲜通过分析引起细胞壁变化的最主要的三种酶(PG，PME和PL)的活性，结合果实各类质构指标的变化，阐释不同处理影响香水梨质构特性的部分生化机制。

4、对香水梨营养品质的影响

果实成熟期及贮藏期间其内部的多糖分解，酸类部分向糖类转化，脂肪含量降低，部分蛋白分解，维生素消耗和膳食纤维含量发生变化等。通过测定不同处理香水梨中维生素C和膳食纤维的含量来分析其营养品质的改变规律。

三、发明内容：香水梨每年国庆节前后成熟，采摘后在常温下自然摆放，经过一段时间化心后变软(软化过程贮放20-30天)(也可用人工软化方法)产生芳香味道，此时，要不食用就得冷冻贮藏。经返复研究试验得：要使冻梨内外部颜色不变、形状和品质不变采用以下二种技术方案：

1、把变软(软化)后的梨经过杀菌器或紫外线杀菌灯等进行表面杀菌处理后直接分开摆放入-22℃以下的速冻库内进行迅速冷冻(注：梨冻透时间不超过6小时)，(用现代化冷冻隧道更好)再把冷冻好的梨分袋进行真空包装，出库后果品颜色、外形和品质将保持不变。色泽清纯，味道纯香。

2、把变软(软化)后的梨经过杀菌器或紫外线杀菌灯等进行表面杀菌处理后首先进行无菌真空包装，再放入-22℃以下的速冻库内进行冷冻，直到冻透再行出库，梨的颜色、外形和品质将保持不变。色泽清纯，味道纯香。

在以上二种方法中使用的真空包装袋要求干燥、无味、不透气、不透水、无毒、无污染等符合食品安全标准。

基于以上研究得二种最佳实用技术方案，成果见附图对比最能说明其实用性。其特点有：

A、产品形状增大，更圆满，更富商品性。

B、经过6小时内在-22℃以下温度成形的产品内部质构才将彻底发生改变并切包括果实褐变在内的一切活动停止。因此果品内外色不变黑(基本能保持原色)，大大提高了产品的品质和清新感(Freshness)，增强了其商品性能。

C、该技术方案都是基于温度、时间等物理参数的优化和控制，不添加任何物质，所取得的方法属于食品绿色加工处理技术的范畴，因此该研究成果符合绿色和环保的生态要求。

D、该技术方案容易实施，可彻底改变此传统产业发展现状，增强现代农业发展优势。

E、现实意义突出，解决了传统冷藏过程果实变形、变黑、品质下降的问题。

F、该技术方案符合中央有关现代农业发展政策，其应用推广可增加种植农户收入和加快果品产业化发展。

四、附照片三张

图1、变软未冻的梨

图2、传统方法所冻的梨

图3、申请专利方法所冻的梨

五、具体实施方式：此项冷冻保鲜技术将首先无尝应用于当地香水梨主产区的种植销售农民专业合作社，用现代化加工手段，使用消毒杀菌、速冻、真空包装一条龙生产方式改造传统方法，促进产业发展，提高社会效益和经济效益。还可通过政策支持申请专项资金加速此项发明专利在产业发展中应用推广。

Claims

1.香水梨(软儿梨)冷冻贮藏保鲜技术的特征：

(1)香水梨应用冷冻贮藏保鲜技术后和传统冻贮的明显不同，色泽和品质基本和未冷冻前保持一致，呈黄色或黄绿色，具有新颍性；

(2)香水梨应用冷冻贮藏保鲜技术后，外形基本和未冷冻前保持一致，果形饱满，形状不变，品质比传统冷冻后更优，清香可口，味道纯正，具有创造性；

(3)香水梨(软儿梨)冷冻贮藏保鲜技术是基于温度、时间等物理参数的优化和控制，操作简单并能带来更大的经济效益和社会效益，具有很好的实用性；

A 把变软(软化)后的梨经过杀菌器或紫外线杀菌灯等进行表面杀菌处理后直接分开摆放入-22℃以下的速冻库内进行迅速冷冻(注：梨冻透时间不超过6小时)，(用现代化冷冻隧道更好)再把冷冻好的梨分袋进行真空包装，出库后产品颜色、外形和品质将保持不变。色泽清纯，味道纯香；

B 把变软(软化)后的梨经过杀菌器或紫外线杀菌灯等进行表面杀菌处理后首先进行无菌真空包装，再放入-22℃以下的速冻库内进行冷冻，直到冻透再行出库，梨的颜色、外形和品质保持不变。色泽清纯，味道纯香。

2.请求保护的范围：

(1)香水梨(软儿梨)冷冻贮藏后色泽呈黄色或黄绿色。

(2)香水梨(软儿梨)真空包装在-22℃以下冷冻贮藏保鲜(以上A和B)。