CN118044536A - 一种油菜薹的干制方法及干制油菜薹 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及果蔬产品加工的技术领域,特别涉及一种油菜薹的干制方法及干制油菜薹,该方法首先挑选新鲜油菜薹,分拣清洗后进行烫漂,烫漂后立即浸入冷水冷却降温,然后置入护色液中并置于超声耦合脉冲电场的物理场中进行快速护色,沥干表面水分后平铺在物料盘上,置于微波真空干燥机进行分段式降温干燥。在护色液和两种物理场的共同处理下进行护色,微波真空干燥通过控制温度进行分段式降温干燥,制得的干制油菜薹感官评鉴总分最高,色泽接近新鲜油菜薹,呈明亮的鲜绿色,维生素C和β‑胡萝卜素保留较多。该技术与未经护色处理制得的干制油菜薹相比,色泽更加鲜绿、明亮,感官品质更好,还可缩短护色和干燥所需时间,是一种新型绿叶蔬菜干制方法。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬产品加工的技术领域,特别是涉及一种油菜薹的干制方法及干制油菜薹。
背景技术
油菜薹,别名芸薹、寒菜。其口感滑嫩、清香,可与红菜薹相媲美,且其中富含维生素和微量元素,也是深受消费者喜欢的原因之一。近年来,我国油菜籽价格低迷,发展多功能利用成为油菜产业的目标和方向,同样也可以调整农业产业结构、提高农业生产效益。油菜纯油用经济效益不高,但油菜也可以发展成为菜用、饲用、花用、肥用、蜜用等多功能油料作物,大大提升油菜的种植效益。
油菜的菜油两用,是指在油菜蕾薹期采收菜薹作为蔬菜,成熟后仍可收获菜籽的油菜栽培技术。其口感好、风味独特,具有脆嫩、色泽鲜绿、香甜等特点,同时油菜薹营养丰富,富含维生素C、多糖、蛋白质及少量槲皮甙等,是一种非常受欢迎的无公害绿色蔬菜。在常规栽培条件下,油菜薹上市正值春节前后蔬菜供应淡季,能够缓解淡季市场蔬菜供应不足的问题,但其采后与常规蔬菜一样,有不耐储存、货架期短等问题,除鲜食外,可以将其进行腌制、脱水制成干菜等,形成多样化产品,增加其发展前景。因此,研究油菜薹干制产品的干制技术,对于增加油菜薹采后加工方式、提高油菜产业经济效益、调动农民生产积极性等方面具有重要意义。
现有技术中,干制油菜薹干燥工艺多为热风干燥,干燥效率低且程度不均匀,营养损失严重。真空可以降低干燥温度,微波为干燥提供热源,从而克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点,大大缩短了干燥时间,提高了生产效率。采用微波真空低温干燥,可以尽大程度保留营养成分和外观品质,且干燥速率快,能耗低。但微波真空干燥法在真空和微波共同作用下使得水分快速去除的同时,对于油菜薹色素破坏也较为严重,干燥产品呈黄绿色,影响其感官品质,故在进行干燥前需采取适宜的护色剂和护色方法进行预处理,因此需要一种新型的基于微波真空干燥技术的油菜薹干制方法来改善现有技术的不足,保证油菜薹干制后的感官品质及营养成分。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种油菜薹的干制方法,该方法挑选新鲜油菜薹为原料,经分拣清洗并烫漂预处理后,采用护色液叠加超声耦合脉冲电场技术对油菜薹进行护色处理,护色液可以对油菜薹的组织结构进行防护,使色素稳定,有助于保持油菜薹原有的鲜嫩绿色;超声会引起空化效应,改变物料显微结构,促进物料内部水分向外迁移;脉冲电场是以高强度极短脉冲的形式将电能在短时间内传递到放置在两个电极之间的生物组织中,引起生物组织跨膜电位差,通过电渗透机制从而使细胞的渗透性增强;采用超声耦合脉冲电场不仅可以进行高效快速护色,还可以提高干燥速度,避免了油菜薹微波真空干燥过程中物料因快速脱水可能造成的色素破坏、组织变形和营养流失的问题;采用微波真空低温干燥,可以尽大程度保留营养成分和外观品质,且干燥速率快,能耗低。
为实现上述目的,本发明是采用下述技术方案实现的:
本发明一方面提供一种油菜薹的干制方法,包括以下步骤:
步骤S1:挑选新鲜油菜薹,分拣清洗后进行烫漂,烫漂后立即浸入冷水冷却降温;
蔬菜中含有大量能引起褐变的酶类物质,蔬菜在低温冷藏时,酶的活性也只是被抑制,而未被完全灭活。若放置于室温储存,随着温度的升高,酶活性逐渐增强,会进一步加速蔬菜的质量劣变。烫漂是蔬菜干制中一项重要的前处理工序,其主要目的在于通过短时高温的处理方式,使得蔬菜内部酶的活性得到有效的抑制,以防止蔬菜在贮藏期间出现品质劣变现象;经过烫漂处理后,绿色蔬菜的颜色还会更加鲜艳,这是因为烫漂处理能排除组织中的空气,降低光线折射,使蔬菜色泽更透亮。烫漂还可以破坏蔬菜的部分细胞结构,使水分更容易流失,从而缩短干燥时间,降低能耗,提高生产效率。此外,烫漂预处理还具有杀灭虫害和微生物的作用,蔬菜干制前的烫漂工序对于提高蔬菜干制品的卫生安全性、美观度、营养价值、口感、生产效率等具有重要意义。
步骤S2:将完成步骤S1处理的油菜薹投入护色液中,同时采用超声波辅助护色液进行护色;再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中;
果蔬干燥前的护色工艺对于保持产品的色泽和品质具有重要作用。果蔬产品的色泽作为一项关键的感官指标,不仅揭示了果蔬内部生化反应的水平,还在视觉层面为味觉与风味特性提供引导,影响消费者对产品的选择。然而,色素在干燥过程中具有不稳定性,易氧化降解,会对产品感官品质带来不利影响。因此,在果蔬干燥过程采取一定的护色措施十分必要。
护色机制涉及调整果蔬细胞结构、降低氧气浓度以及增强原料基质的结构稳定性和抗氧化能力等方面,从而保护果蔬在干燥过程中的色泽。渗透作为一种广泛应用于果蔬干燥领域的非热前处理技术,需要针对原料的特性,如风味、质地和色泽等,选取适宜的渗透护色剂。
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,是一种机械波,可以穿过固体、气体和液体介质,其方向性好,穿透能力强,具有空化效应,能够改变物料显微结构,对护色液的渗透护色过程进行强化,同时可以促进物料内部水分向外迁移,有效缩短后续干燥过程。
脉冲电场是以高强度极短脉冲的形式将电能在短时间内传递到放置在两个电极之间的生物组织中,引起生物组织跨膜电位差,通过电渗透机制从而使细胞的渗透性增强,现有技术中一般将脉冲电场技术应用于食品杀菌;本申请中将脉冲电场技术创新应用于对油菜薹的护色过程。果蔬细胞中含有各种各样的酶,结构十分复杂,溶解在细胞汁液中,在生物体内,酶控制着所有重要的生物大分子和小分子的合成与分解,果蔬中所有的生物化学作用,都是在酶的参与下进行的。其中多种酶在低温下不易失活,而随着温度升高活性增强,从而使产品变色,主要是氧化酶,如过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸氧化酶、多元酚氧化酶等。脉冲电场处理能够钝化酶或破坏酶的结构,从而导致酶失活,抑制相关生化反应。
采用护色液叠加超声耦合脉冲电场技术对油菜薹进行护色处理,综合发挥护色液渗透护色与物理场的强化作用,三种方法相互促进与融合,实现高效快速护色,还可以提高干燥速度,避免了油菜薹微波真空干燥过程中物料因快速脱水可能造成的色素破坏、组织变形和营养流失的问题。
步骤S3:将完成步骤S2处理后的油菜薹切分成小段,并沥干水分;
步骤S4:将油菜薹平铺于物料盘中,采用微波真空干燥法进行干制;
果蔬干燥技术包括自然干燥、热风干燥、热泵干燥、红外干燥和真空冷冻干燥等。自然干燥过程中,借助环境中的风能和太阳能去除水分,具备成本低廉和操作简便等优点。然而,其效果受气候、空气风速和湿度等因素的影响,干燥时间无法控制,导致最终产品质量参差不齐;热风干燥是将热风送入干燥室的干燥方法,通过热风加热蒸发物料内的水分,达到干燥效果。该技术设备成熟、操作简单、广泛应用、成本低,不受地区气候影响。我国多数果蔬都采用这种技术进行干燥,但干燥过程中较高的温度可能对产品色泽和品质产生不良影响。我国热风干燥设备在自动化程度、劳动力使用和热效率等方面面临着若干挑战。热泵干燥是通过热泵循环(包括压缩、蒸发、冷凝和膨胀过程)来传递和释放热量,从而实现物料干燥的高效能、低能耗且易于低温控制的过程。然而,热泵干燥在单独使用时可能会遇到干燥周期过长、除湿能力不足等问题,因此通常需要与其他干燥方法联合使用。红外干燥利用红外线快速加热干燥物料,避免能量损失,具有易操作、高效节能、可控性强等优点。但红外干燥单独使用时对于厚度较高的物料干燥效率低且热量分配不均匀,通常需要联合其他干燥技术使用,以达到高效、低耗、高质量的干燥效果。真空冷冻干燥技术是通过在真空条件下使物料中的水分直接从冰晶状态升华为气态以实现物料的干燥,具有产品营养损失少、色泽保留较好、复水性能优异、适宜长期贮存等优点,然而,真空冷冻干燥技术存在设备要求高、费用昂贵、干燥速度慢、干制品吸湿性强,需包装内含湿剂且冻干时间难以确定等问题。
微波真空干燥技术融合了真空干燥与微波干燥的特点,该技术利用真空干燥的低温干燥特性,干制成品具有高复水性,能够保留产品良好的色泽和口感等特点,同时,利用微波作为热源,改善了真空干燥中常规热传导速率慢的问题,能够更好地保持食品的营养成分和风味,此外,该技术的设备成本和操作费用相对较低。因此,微波真空干燥不仅能规避在常压微波干燥过程中可能对食品产生的负面效果,还有助于缩减干燥时长并提升产品品质。
一种可能的技术方案中,所述步骤S1中烫漂温度为80~100℃,烫漂时间为110~130s;烫漂液组成为1.5~2.5%氯化钠和0.15~0.25%柠檬酸溶液。
烫漂液的加入不能从根本上抑制褐变,仅用于工序间的护色处理,柠檬酸和氯化钠在烫漂工序中能对物料起到护色作用。食盐水浓度越大护色效果越好,是因为氧气在食盐水中的溶解量减少,从而减弱了褐变程度,但在实际加工应用上不可能使用高浓度盐水。首先将烫漂液配置好,置于水浴锅中加热,按照料液比如1:5(V:V),使烫漂液完全浸没样品。
一种可能的技术方案中,所述步骤S2中护色液的组成及其浓度为:葡萄糖5-25%、柠檬酸锌1-3%、茶多酚0.06-0.30%、L-半胱氨酸0.05-0.25%,其余为水。
葡萄糖使得原本比较疏松的组织结构因饱和糖水的渗透而变得比较均匀、饱满,进而使油菜薹在干燥过程不易因为微波的高温而出现局部的焦化,且浸泡后的样品表面能形成一层“糖衣”,在干燥过程中能较好地保留样品里面的多糖、维生素、色素等物质;叶绿素在高温或酸性条件下极不稳定,易形成脱镁叶绿素,柠檬酸锌的加入可以使锌离子替代镁离子的位置,使叶绿素结构稳定,不易受到破坏;茶多酚不仅具有抗氧化抑菌的效果,还具有强还原性,可防止天然色素(如胡萝卜素、叶绿素等)受光氧化作用而褪色,对色素的稳定有一定的功效;L-半胱氨酸是一种含巯基氨基酸,其对非酶褐变具有强烈的抑制作用。四种护色剂的复合能尽可能的保持油菜薹原有的鲜嫩绿色,防止其在干燥过程中的损坏。
一种可能的技术方案中,所述步骤S2中超声波频率为10-30KHz,功率为100-300W,超声时间为3-15min;料液比为1:5~8(其中料液比V/V为:油菜薹体积:护色液体积)。
一种可能的技术方案中,所述步骤S2中超声波频率为20KHz,功率为150W,超声时间为12min;料液比为1:6。
一种可能的技术方案中,所述步骤S2中高压脉冲电场的脉冲时间为30-150s,电场强度为10-30kV,料液比为1:5~8(其中料液比V/V为:油菜薹体积:护色液体积)。
一种可能的技术方案中,所述步骤S2中高压脉冲电场的脉冲时间为150s,电场强度为25kV,料液比为1:6。
一种可能的技术方案中,所述步骤S4中微波真空干燥法为阶段式降温干燥,第一阶段,设置微波温度55~60℃,干燥时间为20min;第二阶段设置微波温度45~55℃,干燥时间为20min;第三阶段设置微波温度40~50℃,干燥时间为150~270min,当油菜薹含水率降至8%时停止干燥。
一种可能的技术方案中,所述步骤S4中微波真空干燥法为阶段式降温干燥,第一阶段,设置微波温度60℃,干燥时间为20min;第二阶段设置微波温度50℃,干燥时间为20min;第三阶段设置微波温度40℃,干燥时间为150~270min,当油菜薹含水率降至8%时停止干燥。
采用了分段式降温微波真空干燥处理,在干燥初期以较高温度进行干燥,可以使物料表面水分快速蒸发,但温度过高易对营养成分造成损害,且物料表面水分蒸发速度大于物料内部的水分迁移速度,对使物料产生壳化现象,壳化现象会导致产品的表面硬化,阻碍内部水分的蒸发,增加干燥时间,干燥效率降低;同时,壳化现象还会影响产品的质量。通过适当的降低温度,调控物料内外水分蒸发和迁移速度,使之达到动态平衡,不仅可以避免产品内部湿润、外部过干的现象,物料的内、外部都能得到更充分的干燥,产品的质量更加均匀。还可以减少因内部水分难以蒸发而导致的额外干燥时间和能量消耗,提高干燥效率,且产品品质优于恒定功率微波真空干燥。
本发明另一方面提供一种干制油菜薹,是根据任一种上述的油菜薹的干制方法干制获得。
与现有技术相比本发明的有益效果为:(1)油菜薹含水量高,极易因微生物和酶的作用而发生各种生理生化反应,进而导致腐烂变质。本申请的油菜薹的干制方法能够延长油菜薹的储存期和扩大其销售范围,可以将其采摘后进行干燥处理,制成脱水油菜薹,这样不仅可以保证其营养成分和品质,还具有便于储存和方便食用的优点。
(2)通过烫漂处理,使得蔬菜内部酶的活性得到有效的抑制,以防止蔬菜在贮藏期间出现品质劣变现象;经过烫漂处理后,绿色蔬菜的颜色还会更加鲜艳,通过破坏蔬菜的部分细胞结构,使水分更容易流失,从而缩短干燥时间,降低能耗,提高生产效率,对于提高蔬菜干制品的卫生安全性、美观度、营养价值、口感、生产效率等具有重要意义。
(3)采用护色液叠加超声耦合脉冲电场技术对油菜薹进行护色处理,护色液能尽可能的保持油菜薹原有的鲜嫩绿色,防止其在干燥过程中的损坏,超声耦合脉冲电场,可以通过促进水的运输而对干燥动力学产生积极的影响,并可能通过减少干燥时间来提高生物活性化合物的保留率,可以有效击穿果蔬细胞,提高护色液渗透率,缩短护色、干燥时间,在提高干燥产品品质方面很有优势;脉冲电场因其具有非加热特性,低能耗,加工时间短,能避免加热对提取物的特性和纯度造成的不良影响,最大程度地保持食品原有的色、香、味和营养价值等显著优点,也可与其他技术结合使用,以协同作用来提高产品质量和微生物稳定性。超声会引起空化效应,这种效应是指在液体中形成气泡,气泡爆炸会引起非常高且快速的局部压力和温度变化,改变物料显微结构,促进物料内部水分向外迁移。油菜薹茎秆有一层表皮,护色液通过浸泡处理达不到护色效果且耗时较长,切分后进行长时间护色也易造成大量营养成分的损失,采用超声耦合脉冲电场不仅可以进行高效快速护色,还可以提高干燥速度。
(4)微波真空干燥技术运用电磁波作为热源,直接从物料内部进行加热,不再受限于传导方式从表面向内逐层,传递避免了传导热的速度慢和热损失的问题,具有传热速度更快,物料升温速度更快,且其经济效益也更高的特点;与传统的干燥方法相比,干燥过程中存在一定的真空,降低了物料的干燥温度,有利于保存物料中的风味物质,减少营养物质的流失,提取功能物质,从而提高农产品的附加值。且微波加热热效率高,加热时间短,有助于保持产品的色、香、味和营养成分;微波加热均匀,因为其电磁波可在物料的各个部位产生热能,避免了内外加热不一致导致的“外糊内生”的问题,由于产生了膨化效应,干燥过程具有内向外干燥的特性避免了表面硬化,从而大大提高了产品的复水性能。此外,其产生的膨化性和多孔结构,也使得产品具有酥脆的口感;微波真空干燥设备具有易于实现自动化控制和连续化生产的优点。它可以通过可编程逻辑控制器实现自动化控制,且功率调节便利且无惯性,此外,该设备干燥过程中微波泄露极少,不会对食品本身造成污染,并且能够节约能源,从而具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种油菜薹的干制方法流程图;
图2是干燥方式对油菜薹微观结构的影响图;
图3是三种干燥方式制得油菜薹外观图;
图4是温度对微波真空干燥曲线的影响图;
图5是微波功率密度对微波真空干燥速率的影响图;
图6是油菜薹微波真空干燥曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明,需要指出的是,以下实施方式仅是以例举的形式对本发明所做的解释性说明,但本发明的保护范围并不仅限于此,所有本领域技术人员以本发明的精神对本发明做的等效的替换均落入本发明的保护范围。
实施例1
一种油菜薹的干制方法,如图1所示,包括以下步骤:
(1)选料:挑选色泽鲜绿,长势一致,无霉变病害,无破损的新鲜油菜薹。本申请所使用的油菜薹均购于湖北省武汉市洪山区华中农业大学狮山菜薹生产基地,品种为“狮山2021”。华中农业大学培育出的狮山菜薹具有早熟、分蘖性强、菜薹产量高、营养品质高等特点,含水量约为85%。挑选长势一致,长度在15cm~20cm、茎秆直径2.0cm左右,色泽鲜绿、形态完整(无腐叶、破损和虫害)、质地鲜嫩的油菜薹作为试验原材料。
(2)清洗:以清水洗净油菜薹表面灰尘、杂质和附着物。
(3)烫漂:新鲜油菜薹于100℃下在烫漂液(柠檬酸浓度0.15%、氯化钠浓度为2.5%)中烫漂120s,钝化油菜薹酶的活性、排除了油菜薹组织内的空气,稳定其鲜绿色泽,增加细胞透性。
(4)冷却:烫漂完成后立即捞出,浸入凉水中冷却,以免高温对组织内部继续造成伤害或是叶面堆黄。
(5)护色:将烫漂后的油菜薹立即投入护色液中:护色液由15%葡萄糖、2%柠檬酸锌、0.25%茶多酚、0.15%L-半胱氨酸组成,其余为纯净水;用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为25KHz,功率为150W,超声时间为12min,料液比为1:6(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间150s,电场强度15kV,料液比为1:6(V/V)。
(6)切分沥干:将步骤(5)的油菜薹切分成5cm长的小段,并置于不锈钢滤网上冷风沥干。
(7)微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于60℃(20min)、50℃(20min)、40℃(270min)进行分段式降温干燥,直至含水量小于8%。
(8)包装:将干燥好的油菜薹称重装袋,密封包装,得到干制油菜薹。
实施例2
一种油菜薹的干制方法,包括以下步骤:
(1)选料:挑选色泽鲜绿,长势一致,无霉变病害,无破损的新鲜油菜薹。本申请所使用的油菜薹均购于湖北省武汉市洪山区华中农业大学狮山菜薹生产基地,品种为“狮山2021”。华中农业大学培育出的狮山菜薹具有早熟、分蘖性强、菜薹产量高、营养品质高等特点,含水量约为85%。挑选长势一致,长度在15cm~20cm、茎秆直径2.0cm左右,色泽鲜绿、形态完整(无腐叶、破损和虫害)、质地鲜嫩的油菜薹作为试验原材料。
(2)清洗:以清水洗净油菜薹表面灰尘、杂质和附着物。
(3)烫漂:新鲜油菜薹于80℃下在烫漂液(柠檬酸浓度0.2%、氯化钠浓度为2%)中烫漂130s,钝化油菜薹酶的活性、排除了油菜薹组织内的空气,稳定其鲜绿色泽,增加细胞透性。
(4)冷却:烫漂完成后立即捞出,浸入凉水中冷却,以免高温对组织内部继续造成伤害或是叶面堆黄。
(5)护色:将烫漂后的油菜薹立即投入护色液中:护色液由5%葡萄糖、3%柠檬酸锌、0.3%茶多酚、0.2%L-半胱氨酸组成,其余为纯净水;用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为30KHz,功率为100W,超声时间为15min,料液比为1:7(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间100s,电场强度20kV,料液比为1:8(V/V)。
(6)切分沥干:将步骤(5)的油菜薹切分成5cm长的小段,并置于不锈钢滤网上冷风沥干。
(7)微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于57℃(20min)、52℃(20min)、45℃(240min)进行分段式降温干燥,直至含水量小于8%。
(8)包装:将干燥好的油菜薹称重装袋,密封包装,得到干制油菜薹。
实施例3
一种油菜薹的干制方法,包括以下步骤:
(1)选料:挑选色泽鲜绿,长势一致,无霉变病害,无破损的新鲜油菜薹。本申请所使用的油菜薹均购于湖北省武汉市洪山区华中农业大学狮山菜薹生产基地,品种为“狮山2021”。华中农业大学培育出的狮山菜薹具有早熟、分蘖性强、菜薹产量高、营养品质高等特点,含水量约为85%。挑选长势一致,长度在15cm~20cm、茎秆直径2.0cm左右,色泽鲜绿、形态完整(无腐叶、破损和虫害)、质地鲜嫩的油菜薹作为试验原材料。
(2)清洗:以清水洗净油菜薹表面灰尘、杂质和附着物。
(3)烫漂:新鲜油菜薹于90℃下在烫漂液(柠檬酸浓度0.25%、氯化钠浓度为1.5%)中烫漂115s,钝化油菜薹酶的活性、排除了油菜薹组织内的空气,稳定其鲜绿色泽,增加细胞透性。
(4)冷却:烫漂完成后立即捞出,浸入凉水中冷却,以免高温对组织内部继续造成伤害或是叶面堆黄。
(5)护色:将烫漂后的油菜薹立即投入护色液中:护色液由10%葡萄糖、2.5%柠檬酸锌、0.2%茶多酚、0.25%L-半胱氨酸组成,其余为纯净水;用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为20KHz,功率为200W,超声时间为9min,料液比为1:5(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间150s,电场强度10kV,料液比为1:7(V/V)。
(6)切分沥干:将步骤(5)的油菜薹切分成5cm长的小段,并置于不锈钢滤网上冷风沥干。
(7)微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于55℃(20min)、55℃(20min)、50℃(150min)进行分段式降温干燥,直至含水量小于8%。
(8)包装:将干燥好的油菜薹称重装袋,密封包装,得到干制油菜薹。
实施例4
一种油菜薹的干制方法,包括以下步骤:
(1)选料:挑选色泽鲜绿,长势一致,无霉变病害,无破损的新鲜油菜薹。本申请所使用的油菜薹均购于湖北省武汉市洪山区华中农业大学狮山菜薹生产基地,品种为“狮山2021”。华中农业大学培育出的狮山菜薹具有早熟、分蘖性强、菜薹产量高、营养品质高等特点,含水量约为85%。挑选长势一致,长度在15cm~20cm、茎秆直径2.0cm左右,色泽鲜绿、形态完整(无腐叶、破损和虫害)、质地鲜嫩的油菜薹作为试验原材料。
(2)清洗:以清水洗净油菜薹表面灰尘、杂质和附着物。
(3)烫漂:新鲜油菜薹于85℃下在烫漂液(柠檬酸浓度0.18%、氯化钠浓度为2.3%)中烫漂125s,钝化油菜薹酶的活性、排除了油菜薹组织内的空气,稳定其鲜绿色泽,增加细胞透性。
(4)冷却:烫漂完成后立即捞出,浸入凉水中冷却,以免高温对组织内部继续造成伤害或是叶面堆黄。
(5)护色:将烫漂后的油菜薹立即投入护色液中:护色液由20%葡萄糖、1%柠檬酸锌、0.15%茶多酚、0.05%L-半胱氨酸组成,其余为纯净水;用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为15KHz,功率为250W,超声时间为5min,料液比为1:8(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间60s,电场强度25kV,料液比为1:5(V/V)。
(6)切分沥干:将步骤(5)的油菜薹切分成5cm长的小段,并置于不锈钢滤网上冷风沥干。
(7)微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于56℃(20min)、48℃(20min)、47℃(180min)进行分段式降温干燥,直至含水量小于8%。
(8)包装:将干燥好的油菜薹称重装袋,密封包装,得到干制油菜薹。
实施例5
一种油菜薹的干制方法,包括以下步骤:
(1)选料:挑选色泽鲜绿,长势一致,无霉变病害,无破损的新鲜油菜薹。本申请所使用的油菜薹均购于湖北省武汉市洪山区华中农业大学狮山菜薹生产基地,品种为“狮山2021”。华中农业大学培育出的狮山菜薹具有早熟、分蘖性强、菜薹产量高、营养品质高等特点,含水量约为85%。挑选长势一致,长度在15cm~20cm、茎秆直径2.0cm左右,色泽鲜绿、形态完整(无腐叶、破损和虫害)、质地鲜嫩的油菜薹作为试验原材料。
(2)清洗:以清水洗净油菜薹表面灰尘、杂质和附着物。
(3)烫漂:新鲜油菜薹于95℃下在烫漂液(柠檬酸浓度0.22%、氯化钠浓度为1.7%)中烫漂110s,钝化油菜薹酶的活性、排除了油菜薹组织内的空气,稳定其鲜绿色泽,增加细胞透性。
(4)冷却:烫漂完成后立即捞出,浸入凉水中冷却,以免高温对组织内部继续造成伤害或是叶面堆黄。
(5)护色:将烫漂后的油菜薹立即投入护色液中:护色液由25%葡萄糖、1.5%柠檬酸锌、0.06%茶多酚、0.1%L-半胱氨酸组成,其余为纯净水;用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为10KHz,功率为300W,超声时间为3min,料液比为1:6(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间30s,电场强度30kV,料液比为1:7(V/V)。
(6)切分沥干:将步骤(5)的油菜薹切分成5cm长的小段,并置于不锈钢滤网上冷风沥干。
(7)微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于59℃(20min)、45℃(20min)、43℃(210min)进行分段式降温干燥,直至含水量小于8%。
(8)包装:将干燥好的油菜薹称重装袋,密封包装,得到干制油菜薹。
对比例1
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是省略步骤(3)和步骤(4)。
对比例2
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是省略步骤(5)。
对比例3
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中省略:用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为25KHz,功率为150W,超声时间为12min,料液比为1:6(V/V);再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间150s,电场强度15kV,料液比为1:6(V/V)。
对比例4
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:超声波频率为40KHz。
对比例5
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:超声波频率为5KHz。
对比例6
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:超声波频率为25KHz,功率为50W,超声时间为20min。
对比例7
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:超声波频率为25KHz,功率为350W,超声时间为2min。
对比例8
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中省略:再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中:脉冲时间150s,电场强度15kV,料液比为1:6(V/V)。
对比例9
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:高压脉冲电场的脉冲时间为20s,电场强度为40kV。
对比例10
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中:高压脉冲电场的脉冲时间为200s,电场强度为5kV。
对比例11
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(5)中省略:用超声波辅助护色液进行护色:超声波频率为25KHz,功率为150W,超声时间为12min,料液比为1:6(V/V)。
对比例12
本对比例提供的一种油菜薹的干制方法与实施例1的方法相同,其中不同的是步骤(7)中微波真空干燥:将步骤(6)中的油菜薹平铺于物料盘中,在30kPa下,微波功率密度为6.7W/g,于60℃进行恒温干燥,直至含水量小于8%。
试验设计
(一)护色液组成
挑选新鲜油菜薹,清洗后进行烫漂,烫漂后立即过凉水冷却,沥干并切成5cm等长小段,在不同浓度护色液(表1)中浸泡30min进行单因素实验,置于微波真空干燥箱中55℃干燥至水分含量为8%左右。并测定不同护色剂浓度护色后样品的色度值和维生素C含量。
表1护色液单因素实验水平表
注:葡萄糖单因素实验的其余护色剂浓度为:柠檬酸锌浓度2%、L-半胱氨酸浓度0.18%、茶多酚浓度0.15%;柠檬酸锌单因素实验的其余护色剂浓度为:葡萄糖浓度10%、L-半胱氨酸浓度0.18%、茶多酚浓度0.15%;L-半胱氨酸单因素实验的其余护色剂浓度为:葡萄糖浓度10%、柠檬酸锌浓度2%、茶多酚浓度0.15%;茶多酚单因素实验的其余护色剂浓度为:葡萄糖浓度10%、L-半胱氨酸浓度0.18%、柠檬酸锌浓度2%。
(二)干燥方法
采用常用的干燥方法(真空冷冻干燥和热风干燥)来比较微波真空干燥法的干燥效果。
1.真空冷冻干燥
油菜薹于-80℃超低温冰箱预冻后,单层平铺于冻干托盘内,用真空冷冻干燥机干燥样品,冷阱温度-65.5~-60.7℃,真空度15~5Pa,干燥至物料水分含量低于8%。
2.微波真空干燥
以实施例1中的微波真空干燥条件,干制油菜薹,每30min测定一次水分含量,干燥至物料水分含量低于8%。
3.热风干燥
热风干燥温度为60℃,平铺于物料盘上,每60min测定一次水分含量,干燥至物料水分含量低于8%。
(三)微波真空干燥条件
以新鲜狮山菜薹为原料,进行清洗漂烫后,切分成5cm的小段。微波真空干燥方式采用恒定微波功率3kW,绝对压力30kPa,转速6r/min条件进行干制。微波真空干燥方式采用不同温度(40、50、60、70、80℃),不同微波功率密度(20、10、6.7、5、4W/g)进行微波真空干制。实验结果表明,恒温微波真空干燥不利于干制成品的外形和色度,一直以恒温干燥,在干燥后期都会出现焦糊现象。
采用分段式降温干燥,优化降温微波真空干燥的温度参数,研究不同干燥条件对油菜薹表观物理、营养和感官品质的影响。干燥分为三个阶段,第一阶段以较高温度加速脱水,第二阶段降低温度继续干燥保持油菜薹外观形态、避免焦糊,第三阶段以较低温度干燥至结束。第一干燥阶段为20min,第二干燥阶段为20min,第三阶段直至干燥结束(水分含量在8%以下,干燥时间范围在150min~270min),绝对压力30kPa,微波功率密度为6.7W/g。不同试验条件下干燥后的油菜薹一部分直接保存,一部分进行粉碎,过50目筛,并置于干燥皿中备用。分段式降温干燥试验条件设计表如下:
表2油菜薹微波真空分段式降温干燥试验设计表
对干制后的油菜薹进行感官评价分析(组织、色泽、香味、口感)、表观物理指标分析(质构特性、复水性)、营养成分分析(叶绿素、β-胡萝卜素、维生素C、可溶性多糖含量、可溶性蛋白、膳食纤维)。综合评判油菜薹微波真空干制的最佳工艺条件。
(四)指标测定方法
1.色度
对干制菜薹进行打粉,过50目筛,粉末采用CR-400型号手持式色差仪测定色泽,以L*,a*,b*值表示,每组测定5次,取平均值。色泽差异值ΔE按公式(1)计算:
式中:L0 *、a0 *、b0 *分别为新鲜油菜薹(即未经烫漂、护色和干燥处理)的明亮度54.56、红绿值-10.19、黄蓝值15.23;L*、a*、b*分别为处理后油菜薹的明亮度、红绿值、黄蓝值。
2.维生素C
分别吸取配置好的维生素C标准溶液(1000μg/mL)0.25mL、0.5mL、1mL、2.5mL、5mL、7.5mL,并用1%的盐酸定容至50mL。获得浓度为0.25μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、25.0μg/mL、50.0μg/mL、75.0μg/mL的维生素C标准工作液。采用高效液相色谱法测定其在245nm波长下的吸光度值,以维生素C浓度为横坐标,吸收峰面积为纵坐标,绘制标准曲线,回归方程为y=
84.994x+148.32,R2=0.9991。
样品的制备:取2g干制后的油菜薹粉末于50mL离心管中,并加入40mL提取液(即1%的HCl),用均质机将样品均质。用5mL注射器吸取已均质的样品匀浆,过0.45μm滤膜,待上机检测。
高效液相色谱检测条件为:色谱柱,Diamonsil Plus 5μm 250x 4.6mm色谱柱;流动相,甲醇和20mmol/L乙酸铵(两者比例为7:93);流速,1.0mL/min;进样量,10μL;柱温,25℃;检测波长,245nm;维生素C的保留时间,3.1min。
3.微观结构
扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构。将油菜薹叶片和茎秆固定在载物台上,抽真空喷金,采用扫描电子显微镜以3kV的加速电压对干燥后的油菜薹叶片表面、茎秆表面、茎秆横截面进行观察,在不同的放大倍数下重复观察样本,保存代表性区域图像以供进一步分析。
4.干燥时间
干制油菜薹从开始干燥至干燥终点(即前后两次质量差小于0.002g)所需要的时间,h。
5.复水率
复水率的测定:称取10g样品,100℃水浴浸泡20min,沥干称重,用沥干后的重量除以干品重量,重复3次,按式(2)计算:
式中:RR为复水率,%;Wr为样品复水沥干后重量,g;Wd为干品重量,g。
6.质构
使用全自动质构仪(TPA)测定其质构特性(硬度和咀嚼度)。采用P36/R探头,测试条件为:测试前速度15.0mm/min,测试速度30.0mm/s,测试后速度1.0mm/s,间隔时间5s,压缩比50%,触发力为5g。由于测试时叶片太薄,测得硬度和咀嚼度过大,故测定质构特性时将叶片包裹在茎秆外共同测定,每个条件下的样品重复测定5次,计算平均值。
7.感官评价分析
感官评价采用5人小组评分制,品评员在评定过程中不可耳语讨论,评价不同样品需提前清水漱口,避免相互干扰使结果产生误差。对干制后的菜薹色泽、香味和组织形态进行评定,口感的评定是将干制菜薹在100℃水中复水20min后,进行品评。
表3干制油菜薹感官评价表
8.叶绿素
叶绿素参照NY/T 3082-2017《水果、蔬菜及其制品中叶绿素含量的测定》中的分光光度法测定。
9.可溶性蛋白
采用考马斯亮蓝法进行测定。标准曲线的建立:取6支试管,分别加入100μg/mL的牛血清白蛋白溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL,并用蒸馏水补至体积为2mL。再向试管中分别加入5mL考马斯亮蓝G-250试剂。以未加入标准蛋白质溶液的试管为空白对照,于595nm下测定其吸光度值。并以蛋白质含量为横坐标,吸光度值为纵坐标绘制标准曲线。本实验测得的标准曲线为y=0.0025x+0.053,R2=0.9927。
试样处理:称取0.2g(精确至0.0001g)左右的菜薹粉末,加入5mL蒸馏水研磨均质,以3500r/min离心10min,取上清液待测。
试样测定:吸取滤液1mL于试管中,加入5mL考马斯亮蓝G-250试剂,充分混合,5min后在595nm下测定吸光值。由标准曲线计算出可溶性蛋白的含量。
10.可溶性糖
采用苯酚-硫酸法进行测定,以蔗糖为标准品配制系列梯度浓度,建立标准曲线。配制浓度为100μg/mL的蔗糖标准母液,准确吸取标准母液0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0mL于25mL的刻度试管中,并加入蒸馏水补足至2mL。按顺序向试管中加入0.9g/mL的苯酚溶液1mL,摇匀,再沿试管内壁在5~20s内加入5mL浓硫酸,摇匀。比色液总体积为8mL。在室温下放置30min后用紫外分光光度计在485nm波长下比色测定吸光度值,以蔗糖含量为横坐标、吸光度为纵坐标建立标准曲线。本实验测得标准曲线为y=0.2158x-0.0087,R2=0.9917。
可溶性糖的提取:称取干制菜薹粉末0.4g(精确至0.0001g),加入10mL蒸馏水,塑料薄膜封口,于沸水浴中浸提30min(提取2次),提取液过滤入50mL容量瓶中,反复漂洗试管以及残渣,定容至刻度。
样品的测定:取滤液0.5mL,加蒸馏水1.5mL,0.9g/mL苯酚溶液1mL和浓硫酸5mL于试管中(重复3次),显色后测定吸光度值。由标准曲线计算出可溶性糖的含量。
11.β-胡萝卜素
称取β-胡萝卜素标准品5mg,用正己烷溶解后并定容至50mL,配置为100μg/mL的β-胡萝卜素标准储备液,过0.45μm的油系微孔滤膜,避光保存备用。分别吸取配置好的β-胡萝卜素标准储备液0.25mL、0.5mL、1mL、2.5mL、5mL、3.5mL,并用蒸馏水容至50mL。获得浓度0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、3.0μg/mL、5.0μg/mL、7.0μg/mL的β-胡萝卜素标准工作液。采用高效液相色谱法测定其在450nm波长下的吸光度值,以β-胡萝卜素浓度为横坐标,吸收峰面积为纵坐标,绘制标准曲线,本实验测得的回归方程为y=50.071x+10.752,R2=0.9990.
高效液相色谱检测条件为:色谱柱,Diamonsil Plus 5μm 250×4.6mm色谱柱;以三氯甲烷-乙腈(9:1,V:V)为流动相,等梯度洗脱,条件为:流速,1.0mL/min;波长,450nm;进样量,20μL;柱温,35℃;β-胡萝卜素的保留时间,20.3min,对油菜薹中β-胡萝卜素进行测定。
12.挥发性物质
顶空-固相微萃取条件:称取3g粉碎后的油菜薹粉末,装入10mL顶空瓶中。60℃平衡10min,萃取时间50min,随后250℃解吸5min。
气相色谱条件:程序升温,起始温度40℃,平衡2min,再以5℃/min升温至120℃,最后以12℃/min升温至250℃,继续恒温10min进样口温度为265℃,不分流,载气流量为1mL/min。
质谱条件:电离方式为EI+,采用全扫描采集,采集质量的范围为33~495amu。
挥发性气味物质的鉴定:GC-MS分析得到的色谱图经计算机谱库NTST2 0L等常用谱库检索,化合物定量按照谱图峰面积归一化法得到其相对百分含量,再经过对比筛选,将峰面积≥0.1%、匹配度>80.0的化合物作为目标化合物进行分析。
13.膳食纤维
膳食纤维素的测定参照参考国标GB5009.88-2014《食品中膳食纤维的测定》进行测定。
(五)结果分析
1.护色液组成
护色液组成对干制油菜薹色度和维生素C的影响见表4,试验因素影响的显著性分析见表5。由表4和表5可知,葡萄糖、柠檬酸锌对油菜薹维生素C含量影响极显著(p<0.01),维生素C热敏性较高,易受到温度的影响,干燥过程会损失掉大量维生素C,故在护色环节提供维生素C较为稳定的环境,从而起到保护作用。葡萄糖、柠檬酸锌、L-半胱氨酸和茶多酚对亮度L*值影响极显著(p<0.01)。葡萄糖和柠檬酸锌对红绿值a*影响极显著(p<0.01)。葡萄糖、柠檬酸锌和茶多酚对黄蓝值b*影响极显著(p<0.01)。茶多酚对色差△E影响极显著(p<0.01)。
表4护色液组成对色度值的影响(n=5,x±std)
注:表中同一列中不同小写字母表示在同一因素p<0.05水平上有显著差异。
随着葡萄糖浓度的增加,其和新鲜油菜薹的总色差△E呈递减趋势,可能是由于糖份在菜薹表面形成一层保护膜,避免在微波真空条件下发生剧烈的水分迁移,但是其b*值呈增大趋势,即油菜薹出现褐变或黄化,可能是由于糖含量过高而发生了焦糖化反应,不利于绿色蔬菜干制品的感官品质。在葡萄糖浓度为15%和柠檬酸锌浓度为2.0%时,干燥后的油菜薹色泽更明亮。随着柠檬酸锌的浓度增加,其和新鲜油菜薹的总色差△E越大。随着L-半胱氨酸浓度的增加,其L*值越大,a*值和b*值越小,代表干燥后的油菜薹色泽更加鲜绿。其浓度分别为2.0%和0.30%时,干燥后的油菜薹红绿值a*和黄蓝值b*最小,表明其色泽更加深绿、黄化褐变程度小。随着茶多酚的浓度增加,油菜薹亮度L*值越大,a*值和b*值越小,护色后的油菜薹和新鲜油菜薹△E色差值越小,茶多酚具有强抗氧化性,有效避免了油菜薹在干燥过程中因氧化引起的褐变。根据实验结果和显著性分析,最佳护色配方为:葡萄糖浓度15%、柠檬酸锌浓度2.0%、L-半胱氨酸浓度0.30%,茶多酚浓度0.25%。
表5护色液组成对色彩及维生素C含量影响的显著性分析
注:p<0.05表明有显著差异,ph<0.01表明有极显著差异。
2.几种干燥方法的比较
1)干燥方式对油菜薹微观结构的影响
经过真空冷冻干燥、微波真空干燥和热风干燥后的油菜薹样品组织的SEM结构如图2所示,其中字母A、B、C分别表示真空冷冻干燥、微波真空干燥和热风干燥;数字1、2、3、4分别表示干制油菜薹茎秆横截面中心、茎秆横截面表皮、茎秆表皮和叶片表面。从油菜薹茎秆横截面中心和茎秆横截面表皮的组织结构可以看出,真空冷冻干燥和微波真空干燥对油菜薹茎秆具有膨化作用,组织间空隙较大,使得干燥后的物料具有良好的复水性能。真空冷冻干燥后的油菜薹茎秆空隙较为均匀且最大,微波真空干燥后的油菜薹茎秆组织结构疏松,内部维管束孔隙大小不一,且有被挤压的现象,但孔壁较厚。热风干燥后的油菜薹茎秆内部维管束孔隙小而密,组织干缩严重,结构不规则。不同的干燥方式均会导致组织产生不同程度的皱缩。从油菜薹茎秆表皮和叶片表面可以看出,真空冷冻干燥方式具有较为均匀的组织外观,但是由于其孔壁较薄,组织易破碎,有明显的小碎渣,不利于包装。热风干燥后得到的干制油菜薹表观组织皱缩,质地坚硬。相较于热风干燥方式,微波真空干燥可以使得组织表面更加均匀疏松。这是由于热量在干燥过程中从组织的外部向内部传递,同时组织中的水分从微孔缓慢蒸发,并且随着细胞间隙中的水分被排出,空气被吸入,进而挤压细胞壁,导致组织发生塌陷。
2)干燥方式对油菜薹感官评价和理化指标的影响
经过真空冷冻干燥、微波真空干燥、热风干燥后的油菜薹感官评价和理化指标如表6所示。真空冷冻干燥的油菜薹在色泽、含水率、复水率及其他营养指标上较微波真空干燥和热风干燥更为优异,微波真空干燥方式次之。色度值和感官评价结果及图3表明,其中,VFD为真空冷冻干燥;VMD为微波真空干燥;HAD为热风干燥真空冷冻干燥,油菜薹色泽呈明艳的浅绿色,微波真空干燥呈深沉的墨绿色,而热风干燥因叶片和茎秆水分干燥不均匀易发生褐变,色泽偏黄绿色。真空冷冻干燥温度低,对物料营养物质保留效果最好,但干燥时间过长,且能耗过大,不适宜油菜薹这种较低经济效益的蔬菜。微波真空干燥后的油菜薹相对于热风干燥具有良好的复水性能、色泽外观和营养物质,相对于真空冷干燥具有较好的干燥效率,更能节约能耗,且感官评鉴的可接受度仅次于真空冷冻干燥方式。
表6干燥方式对油菜薹感官评价和理化指标的影响(n=3,x±std)
注:表中同一行中不同小写字母表示在p<0.05水平上有显著差异。
3)干燥方式对油菜薹香气的影响
采用计算机谱库进行检索、计算、筛选和匹配,从三个组别的样品中共鉴定出146种挥发性成分,包括醛类、酯类、酮类、醇、烷烃类等化合物。其中,真空冷冻干燥检测出67种物质,微波真空干燥检测出64种物质,热风干燥检测出74种物质。三种干燥方式下油菜薹的挥发性特征风味物质如表7所示,不同干燥方式油菜薹中挥发性风味物质差别明显。微波真空干燥方式能更大地激发油菜薹中的特殊挥发性香气,微波真空干燥方式下的油菜薹具有更多的特征性香味物质,如1-癸醇、蘑菇醇、癸醛、苯甲醛及β-紫罗兰酮,更具有花果香味,消费者接受程度更高。
表7不同干燥方式下油菜薹特征性香味物质
3.微波真空干燥条件
1)微波温度对干制效果的影响
不同温度对微波真空干燥曲线的影响如图4所示。随着干燥温度的降低,干燥所需时间也越长。干燥温度为80℃和70℃时,干燥速率过快,干燥曲线重叠,且油菜薹体积膨胀较大,易碎且出现焦糊现象和壳化现象。60℃和50℃焦糊比例逐渐减小。40℃干燥温度较低,水分不能及时蒸发,干燥时长较长,导致干燥速率变慢。实验发现,一直以固定温度微波真空干燥油菜薹,在干燥后期均会出现不同程度的焦糊现象。
2)微波功率密度对干制效果的影响
将不同装载量的油菜薹装入样品盘中进行干燥,考察不同微波功率密度对微波真空干燥速率的影响(图5)。随着微波功率密度的减小(即装载量越多),干燥速率明显下降。微波功率密度越小,物料装载量越大,物料堆积厚度越厚,干燥速率越慢。微波功率密度为20W/g和微波功率密度为10W/g时,因装载量较少,样品表面仍会出现焦糊现象。微波功率密度为4W/g和微波功率密度为5W/g时前期干燥速率曲线趋于重合,表明该微波真空干燥机已达到最大脱水负荷状态,物料堆积厚度较厚,易堆黄,影响最终产品品质,且干燥时间较长。综合考虑,微波功率密度为6.7W/g最为适宜。
3)分段式降温对干制曲线的影响
不同分段式降温微波真空干燥条件下,油菜薹的干燥曲线如图6所示。平均干燥温度越高,到达干燥终点所需时间也越少,干燥速率越快。干燥过程主要为前期升速干燥阶段和后期降速干燥阶段,没有明显的恒速期。在干燥前期,油菜薹表面水分在电磁波和真空环境下迅速蒸发,在较短时间内干燥速率达到最大值,需使用较高温度干燥使物料内部水分迁移速度和物料表面水分蒸发速度相平衡,达到快速脱水。干燥后期含水率下降较慢,是由于微波直接对物料内部加热,而油菜薹茎秆表皮阻挡部分水分的增发,水分沿着内部维管束水分输送方向逐渐迁移,此时,由于茎秆内部极性分子会急剧摩擦、碰撞,导致温度升高形成一股蒸汽流,使茎秆内部结构发生形变,即形成疏松多孔结构,油菜薹体积也随之膨胀。在干燥后期应降低干燥温度,因为物料表面水分蒸发速度快而物料内部水分迁移速度变慢会使得物料表面出现壳化现象,产生皱缩,影响干燥速率和产品品质。
4)干燥条件对感官品质的影响
干燥后的油菜薹感官评鉴结果见表8,是对复水后的油菜薹进行组织、色泽、口感和香味4个方面的评价。感官评价前只给予样品编号,无其他干扰信息,且评价人员在品尝后均以清水润口,清理口腔内残留的其他样品组织。第5试验组(即干燥条件为60/50/40℃)感官评价得分最高,为86.40分。第3试验组(即干燥条件为60/55/40℃)感官评价得分最低,为58.60分。9个干燥条件下的油菜薹感官评价均存在较大差异,造成这种差异的原因可能是前三组干燥条件(60/55/50℃、60/55/45℃、60/55/40℃)温度较高,干燥时间较短,物料外观易产生叶片皱缩、茎秆膨大等形变,且出现较为明显的闷糊味,故评分较低。而最后四组干燥条件(60/45/40℃、55/50/45℃、55/50/40℃、55/45/40℃)温度较低,但是干燥时间较长,干燥后的油菜薹失去了原有的清香及脆嫩口感,故评分也较低。
表8微波真空干制油菜薹感官评鉴得分表(n=5,x±std)
注:表中同一列中不同小写字母表示在p<0.05水平上有显著差异。
5)干燥条件对理化特性的影响
干燥条件对油菜薹理化特性的影响如表9所示,干燥条件影响的显著性分析见表10。在干燥初期以较高温度进行干燥,可以使物料表面水分快速增发,但温度过高易对营养成分造成损害。且物料表面水分蒸发速度大于物料内部的水分迁移速度,对使物料产生壳化现象。壳化现象会阻碍内部水分的蒸发,导致干燥时间增加,干燥效率降低。同时,壳化现象还可能导致产品的表面硬化,内部湿润,影响产品的质量。通过适当的降低温度,调控物料表面水分蒸发速度和物料内部的水分迁移速度,使之达到动态平衡,不仅可以避免产品内部湿润、外部过干的现象,物料的内部和外部都能得到更充分的干燥,使产品的质量更加均匀,还可以减少因内部水分难以蒸发而导致的额外干燥时间和能量消耗,提高干燥效率。
通过对分段式降温干燥对各理化特性影响的显著性分析可知,干燥第一阶段的温度(60、50℃)对复水率、可溶性糖、总叶绿素和感官评价总分有显著影响(p<0.05);干燥第二阶段的温度(55、50、45℃)对复水率、可溶性蛋白、β-胡萝卜素、感官评价总分和咀嚼度有显著影响(p<0.05);干燥第三阶段的温度(50、45、40℃)对复水率、可溶性糖、β-胡萝卜素、膳食纤维、感官评价总分、硬度和咀嚼度有显著影响(p<0.05)。
在干燥第一阶段,温度越高,叶绿素含量越低。可能是因为叶绿素是高等植物(如菠菜、莴笋、油菜薹、韭菜等)叶绿体中的重要色素,主要分为呈蓝绿色的叶绿素a和呈黄绿色的叶绿素b。在干燥过程中容易氧化并生成其他化合物(羟基叶绿素和叶绿素酸酯),同时受热会导致部分叶绿素结构发生变化(如生成焦叶绿素、脱镁叶绿素和焦脱镁叶绿素),从而导致物料颜色的变化,通常从鲜绿色变成橄榄绿或褐色。这种变化极大地影响了产品的感官特性、营养价值和可接受度。起始干燥温度越高,在真空环境下水分子碰撞愈剧烈,油菜薹茎秆组织会发生膨胀,为水分迁移提供通道,致使其复水后组织较松软,其硬度和咀嚼度越小;反之,越高。可溶性多糖在较高温度试验组下含量较高,可能是因为高温和微波对油菜薹组织的细胞结构产生破坏,使得多糖更容易溶解和提取,导致含量较高。
在干燥第二阶段,降低干燥温度,可减缓物料表面水分增发速度。
不同的试验条件对可溶性蛋白含量有着较大影响,是因为微波真空干燥提供的真空环境和较大的微波功率,能使加热速度更快,容易触发蛋白质内部结构改变,最终使得蛋白质降解消失。高温处理会导致一些结合态的膳食纤维分解,从而使其可溶性增加或者更易被酶分解。前三组干燥条件(60/55/50℃、60/55/45℃、60/55/40℃),起始干燥温度较大,这可能是导致其总膳食纤维含量降低的原因。
在干燥第三阶段,物料含水量较低,过高的温度会极大破坏产品的外观和品质。在真空度较高的条件下,水的沸点降低,物料对微波热量的吸收过度使得表面温度升高,导致水分去除速率加快,但同时酶促褐变和维生素C氧化降解也会发生。当干燥温度降低,水分散失较慢,干燥周期增加,也易导致油菜薹中维生素C的含量遭到损耗。较低的温度对β-胡萝卜素的保护效果最好。β-胡萝卜素易受光照和温度的影响而产生降解,随着干燥的进行,在干燥过程中β-胡萝卜素会发生环氧化生成环氧化物,进一步反应会导致碳链断裂生成淡黄色的β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯等异构化产物或含醛基和酮基的衍生物,从而使干燥后的产品色值偏黄,影响加工后的产品外观和营养品质。
表10干燥条件对感官品质与理化特性影响的显著性分析
通过表10显著性分析可知,分段式降温干燥条件对干制油菜薹的最终品质都有着较大的影响,故需筛选出适宜的干燥条件。以复水率和感官综合评分作为油菜薹微波真空干燥工艺的选择标准,在第5试验组(60/50/40℃)条件下,干制油菜薹复水性能优异(5.86%),复水后的感官综合评分最高(86.40分),干制后的油菜薹色泽鲜绿,质构特性适中(硬度2314.89g,咀嚼度1739.23),其营养成分保持也较好(维生素C含量91.86mg/100g、β-胡萝卜素含量98.853μg/g、总叶绿素含量1.34mg/g、可溶性蛋白含量4.01mg/g、可溶性多糖含量3.5%、膳食纤维含量8.50g/100g)。
4.实施例1至实施例5以及对比例1至对比例12得到的产品品质分析
对实施例1至实施例5以及对比例1至对比例12最终制得的干制油菜薹进行感官品质、色彩特征和维生素含量等品质比较。
感官实验分析结果如下表11所示,未经护色处理(恒温干燥)的对比例12感官评价分数最低,品质最差;超声耦合脉冲电场处理的实施例1感官评分最高,品质最好。未经护色处理(对比例2)较未经烫漂、冷却(对比例1)的感官评分的油菜薹的高,但远低于超声耦合脉冲电场处理(实施例1)的油菜薹;仅护色处理(对比例3)或仅使用单一物理场处理(对比例8、对比例11)的油菜薹的感官评分不如超声耦合脉冲电场处理的实施例1;超声波频率过高或过低(对比例4、对比例5)或超声波功率、超声时间不合适(对比例6、对比例7)会影响护色效果,从而使色泽低于超声波频率适中处理的油菜薹(实施例1);脉冲时间、电场强度不合适的处理(对比例9、对比例10)会影响油菜薹细胞的渗透性,使其感官评分不如超声耦合脉冲电场处理的实施例1。
表11实施例1-5和对比例1-12的感官评价表
色彩特征分析结果如下表12所示。未经护色处理(恒温干燥)的对比例12色差值△E(和新鲜油菜薹比较)最大,色泽呈晦暗的黄绿色;超声耦合脉冲电场处理的实施例1色差值△E最小,色泽呈明亮的鲜绿色。仅护色(对比例3)或仅使用单一物理场处理(对比例8、对比例11)的油菜薹色泽较未经护色处理(对比例2)的更绿,但护色效果不如超声耦合脉冲电场处理的实施例1。说明超声波耦合脉冲电场处理可以显著提高油菜薹护色效果。超声波频率(对比例4)(对比例5)或超声波功率、超声时间(对比例6、对比例7)会影响油菜薹显微结构的改变,从而护色效果差于超声耦合脉冲电场处理的实施例1。脉冲时间、电场强度不合适的处理(对比例9、对比例10)会影响油菜薹细胞的渗透性,影响护色液的吸收,使色度值大于超声耦合脉冲电场处理的实施例1。
表12实施例1-5和对比例1-12的色度值
维生素C和β-胡萝卜素含量的测定分析结果如下表13所示。未经护色处理(恒温干燥)的对比例12维生素C和β-胡萝卜素含量最低,超声耦合脉冲电场处理的实施例1维生素C和β-胡萝卜素含量最高。表明两种物理场的耦合不仅具有较好的护色效果,对维生素C和β-胡萝卜素还具有一定的保护效果。未经烫漂、冷却(对比例1)的油菜薹维生素C含量和β-胡萝卜素含量较未经护色处理(对比例2)的油菜薹的高,但远低于经过烫漂、冷却和护色处理(实施例1)的油菜薹;仅护色处理(对比例3)或仅使用单一物理场处理(对比例8、对比例11)的油菜薹的维生素C含量和β-胡萝卜素含量不如超声耦合脉冲电场处理的实施例1。超声波频率(对比例4)(对比例5)或超声波功率、超声时间不合适(对比例6、对比例7)会影响油菜薹显微结构的改变,从而使维生素C含量和β-胡萝卜素含量低于超声波频率适中处理的油菜薹(实施例1)。脉冲时间、电场强度不合适的处理(对比例9、对比例10)会影响油菜薹细胞的渗透性,使其维生素C含量和β-胡萝卜素含量不如超声耦合脉冲电场处理的实施例1。
表13实施例1-5和对比例1-12的维生素C和β-胡萝卜素含量
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以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种油菜薹的干制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:挑选新鲜油菜薹,分拣清洗后进行烫漂,烫漂后立即浸入冷水冷却降温;
步骤S2:将完成步骤S1处理的油菜薹投入护色液中,同时采用超声波辅助护色液进行护色;再将油菜薹放入高压脉冲电场处理室中;
步骤S3:将完成步骤S2处理后的油菜薹切分成小段,并沥干水分;
步骤S4:将油菜薹平铺于物料盘中,采用微波真空干燥法进行干制。
2.如权利要求1所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S1中烫漂温度为80~100℃,烫漂时间为110~130s,烫漂液组成为1.5~2.5%氯化钠和0.15~0.25%柠檬酸溶液。
3.如权利要求1所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S2中护色液的组成及其浓度为:葡萄糖5-25%、柠檬酸锌1-3%、茶多酚0.06-0.30%、L-半胱氨酸0.05-0.25%,其余为水。
4.如权利要求1所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S2中超声波频率为10-30KHz,功率为100-300W,超声时间为3-15min;料液比为1:5~8。
5.如权利要求4所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S2中超声波频率为20KHz,功率为150W,超声时间为12min;料液比为1:6。
6.如权利要求1所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S2中高压脉冲电场的脉冲时间为30-150s,电场强度为10-30kV,料液比为1:5~8。
7.如权利要求6所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S2中高压脉冲电场的脉冲时间为150s,电场强度为25kV,料液比为1:6。
8.如权利要求1所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S4中微波真空干燥法为阶段式降温干燥,第一阶段,设置微波温度55~60℃,干燥时间为20min;第二阶段设置微波温度45~55℃,干燥时间为20min;第三阶段设置微波温度40~50℃,干燥时间为150~270min,当油菜薹含水率降至8%时停止干燥。
9.如权利要求8所述的油菜薹的干制方法,其特征在于,所述步骤S4中微波真空干燥法为阶段式降温干燥,第一阶段,设置微波温度60℃,干燥时间为20min;第二阶段设置微波温度50℃,干燥时间为20min;第三阶段设置微波温度40℃,干燥时间为150~270min,当油菜薹含水率降至8%时停止干燥。
10.一种干制油菜薹,其特征在于,是根据权利要求1-9任一种所述的油菜薹的干制方法干制获得。
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