（水产品加工及贮藏工程专业论文）真空浸渍技术在苹果加工中的应用.pdf

上海水产大学学位论文原创性声明 li11111iiiii1 1 1 1 1 1 14 ii111 iii y 18 18 3 8 3 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：碜踢参备 同期：和0 7 年r 月习同。 上海水产大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海水产大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密函，在3 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密 口 学位论文作者签名：砖踢考 h 期：砷年，月) 7 f 1 指导教师签名：、郧k h 期：垆明巧f 1 上海水产人学硕士学位论文 真空浸渍技术在苹果加工中的应用 摘要 真空浸渍( v i ) 是将真空技术引入传统的浸渍过程的一种新技术。它能快速地将外 部溶液渗入到动、植物组织的结构中，从而改变食品的组份。真空浸渍在果蔬加工中可 以有广泛的应用，并有它特殊的优点。本文首先介绍了果蔬真空浸渍过程中的主要影响 因素，总结了该技术近年来用于果蔬加工业的国内外研究现状及重要进展，并对真空浸 渍技术的应用前景进行了展望。 由于真空浸渍工艺在国内进行的研究仍属起步阶段，相关的基础数据十分匮乏，故 本论文的研究目的是为了初步了解加工过程中的浸渍溶液浓度、真空度和真空处理时间 这三个主要工艺条件对样品的影响，确定不同处理条件下样品的特性，以便为将来工业 运行中选择较为合理的工艺参数提供参考数据，并为今后真空浸渍工艺在功能性新食品 的开发中提供依据。 在本次研究中，以市售新鲜、中等成熟红富士苹果为实验原材料，选择浓度5 w w 、 2 0 w w 、4 0 w w 蔗糖溶液为浸渍液，分别测试了真空度6 6 5 0 p a ( 5 0 m m h g ) 、1 3 3 0 0 p a ( 1 0 0 m m h g ) 、1 9 9 5 0 p a ( 1 5 0m m h g ) 下，真空处理时间复压时间依次分别为 1 5 m i n 1 5 m i n 、2 0 m i n 1 0 m i n 、2 5 m i n 5 m i n 处理条件下样品的物化指标，并与常压浸渍样 品进行了对比研究。所测物化指标包括水分含量、水分活度、p h 值、糖度、质构、颜色， 共6 项。经过大量实验得到，浸渍溶液浓度、真空度、真空处理时间复压时间这三项操 作条件对各指标的影响如下： 1 、浸渍后样品的水分含量主要取决于浸渍溶液浓度与样品本身溶液浓度之间的差 异。前者与后者之间的差值越大，处理后样品中的水分含量下降越多，因此利用高浓度 的浸渍溶液可以有效地对产品进行脱水处理。同时，在较高的浸渍溶液浓度下，也有助 于提高真空处理时间和真空度对降低水分含量的作用。 2 、与水分含量类似，处理后样品的水分活度也主要受到浸渍液浓度的影响。较高 的浓度有助于降低样品的水分活度，但真空处理时间和真空度对样品水分活度的影响不 显著。但总之，各种处理方式下，样品水分活度的差异并不显著。这是由于本次实验的 处理条件尚不足以大量去除样品中的自由水，导致样品的水分活度值仍普遍较高。 3 、更高的浸渍溶液浓度、较长的真空处理时| 白j 以及较高的真空度，均可使处理后 样品的p h 值上升。这是由于这些条件均有助于样品细胞中酸性物质扩散到浸渍溶液中 去，但p h 值上升的幅度不大。 4 、浸渍后样品的糖度主要取决于浸渍溶液浓度与样品本身溶液浓度之问的差异。 自，j 扦与后者之间的擎值越大，处理后样品的糖度增加越 1 月湿。 t t l i l l 一 【 正 低浓度和高 质构也有一 而抑制褐变 造成节果的 对设备的要 另外，研究 时间无需过 i t i i i l i i i 上海水产人学硕士学位论文 p r a c t i c a la p p l i c a t i o n so fv a c u u mi m p r e g n a t i o ni na p p l e p r o c e s s i n g a b s t r a c t v a c u u mi m p r e g n a t i o n ( v i ) i sc o n s i d e r e da sau s e f u lt e c h n i q u et oq u i c k l yi n t r o d u c e e x t e r n a ll i q u i d si n t ot h ep o r o u ss t r u c t u r eo fa n i m a la n dp l a n tt i s s u e si nac o n t r o l l e dw a y v i h a sb r o a da p p l i c a t i o n si nf r u i t sa n dv e g e t a b l e sp r o c e s s i n gi n d u s t r y ，w h i c hp r o v i d e sm a n y u n i q u e a d v a n t a g e s t h i sp a p e rp r e s e n t s t h em a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ei m p r e g n a t i o n p r o c e s s i m p o r t a n td e v e l o p m e n t sr e l a t e dt ov ia p p l i c a t i o n si nf r u i t sa n dv e g e t a b l e si n d u s t r y ， a n df u t u r er e s e a r c hn e e d si nt h i sf i e l dw e r ea l s os u m m a r i z e d w h i l e ，t h eb a s i cd a t er e l a t i n gt h ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n si nv it e c h n i q u ea r es t i l li n s u f f i c i e n t f o ri n d u s t r i a lu s ed u et ot h ef a c t t h a ti ti sar e l a t i v e l yn e wt e c h n i q u en o wi nc h i n a s oo u r s t u d yf o c u s e so nt h ei n f l u e n c e so ft h et h r e em a i np r o c e s s i n gc o n d i t i o n su p o nt h es a m p l e s p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ，i e ，t h em a s sc o n c e n t r a t i o no ft h eo s m o t i cs o l u t i o n ，t h ev a c u u m p r e s s u r ea n dt i m e t h ef i n d i n g si nt h i sp a p e ra r eh e l p f u lf o rf u t u r ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o nt o c h o o s es u i t a b l ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n s i tc a na l s op r o v i d es o m eb a s i cd a t ef o rv it e c h n i q u et o b eu s e di nt h ep r o d u c t i o no fn u t r i t i o n a l l yf o r t i f i e df r u i t s t h ef l e s h ，m i d d l i n gr i p ea p p l e sb o u g h tf r o mt h em a r k e tw e r et a k e na sr a wm a t e r i a l si nt h i s s t u d y t h ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：t h em a s sc o n c e n t r a t i o no ft h es u c r o s e s o l u t i o nw e r e5 w w ，2 0 w wa n d4 0 w w ，t h ev a c u u mp r e s s u r e sw e r e6 6 5 0 p a ( 5 0 m m h g ) ， 13 3 0 0 p a ( 10 0 m m h g ) 19 9 5 0 p a ( 15 0m m h g ) a n dt h ev a c u u m r e s t o r a t i o nt i m ew e r e 15 m i l l5 m i n ，2 0 m i n 10 m i n ，2 5 m i n 5 m i n t h es a m p l e s w a t e rc o n t e n t ，w a t e ra c t i v i t y ，p h ， s u g a rc o n t e n t ，s t r u c t u r ea n dc o l o rw e r et e s t e db e f o r ea n da f t e re a c hv it r e a t m e n ta n d c o m p a r e dw i t ht h o s eu n d e rc o m m o nt r e a t m e n t t h em a i ne x p e r i m e n t a lr e s u l t sw e r el i s t e da sf o l l o w s 1 t h et r e a t e ds a m p l e sw a t e rc o n t e n tw a sd e t e r m i n e db yt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h em a s s c o n c e n t r a t i o no ft h ev is o l u t i o na n dt h a to ft h er a wm a t e r i a l t h eh i g h e rt h em a s s c o n c e n t r a t i o no ft h ev is o l u t i o nw a s ，t h el o w e rt h ew a t e rc o n t e n ti nt h et r e a t e ds a m p l e s w o u l db e s ot h ev is o l u t i o nw i t hh i g hm a s sc o n c e n t r a t i o nh e l p st od e h y d r a t et h es a m p l e f u r t h e r m o r e ，h i g hm a s sc o n c e n t r a t i o n s o ft h ev is o l u t i o nh e l p e dt oe n f o r c et h e d e h y d r a t i o ne f f e c t so ft h ev a c u u mp r e s s u r ea n dt i m e 2 t h es o l u t i o n sm a s sc o n c e n t r a t i o ns h o w e das i m i l a ri n f l u e n c eu p o nt h es a m p l e sw a t e r a c t i v i t y ，i e ，t h eh i g h e rt h em a s sc o n c e n t r a t i o n ，t h el o w e rt h ew a t e ra c t i v i t yw a s t h e i n f l u e n c e so ft h ev a c u u mp r e s s u r ea n dt i m ew e r en o tp r o m i n e n ti nt h i sc a s e b u t ，a l l s a m p l e s w a t e ra c t i v i t i e sw e r er a t h e rh i g ha n dt h ed i f f e r e n c e sa m o n gt h e mw e r ep r e t t y i l i i i i t i i t l t l i i l l l t 上海水产大学硕士学位论文 s m a l la f t e rt h ep r e v i o u s l ym e n t i o n e dt r e a t m e n t s t h a tw a sb e c a u s et h ep r o c e s s i n g c o n d i t i o n sw e r en o ts t r o n ge n o u g ht og e tr i do fl a r g eq u a n t i t i e so ff r e ew a t e rf r o mt h e s a m p l e s 3 h i g hm a s sc o n c e n t r a t i o no ft h es o l u t i o n ，h i g hv a c u u mp r e s s u r ea n dl o n gv a c u u mt i m e h e l p e dt oi n c r e a s et h es a m p l e sp hv a l u ea l t h o u g ht h ei n c r e a s e sw e r er a t h e rs m a l li nt h i s s t u d y t h er e a s o nw a st h a tt h et r e a t m e n t se n f o r c e dt h ea c i dm a t e r i a l st od i f f u s ef r o mt h e a p p l et i s s u e st ot h ev is o l u t i o n 4 t h es u g a rc o n t e n to ft h et r e a t e ds a m p l e sw a sa l s od e t e r m i n e db yt h eo s m o t i cs o l u t i o n s m a s sc o n c e n t r a t i o n t h eh i g h e rt h em a s sc o n c e n t r a t i o n ，t h eh i g h e rt h es u g a rc o n t e n tw a s 5 i tw a ss h o w nt h a tt h em a s sc o n c e n t r a t i o no f2 0 w wh a dam o s tb e n e f i c i a le f f e c tt o p r o t e c tt h es a m p l e ss t r u c t u r ec o m p a r e dw i t hl o w e ra n dh i g h e rc o n c e n t r a t i o n s t h eh i g h e r v a c u u mp r e s s u r ea n dl o n g e rv a c u u mt i m eh a dn e g a t i v ee f f e c t so nt h es a m p l e ss t r u c t u r e 6 h i g hv a c u u mp r e s s u r ea n dl o n gv a c u u mt i m ew e r eh e l p e dt op r e v e n tt h eb r o w n i n g r e a c t i o n si nt h es a m p l ea n dp r o t e c t e dt h es a m p l e sc o l o rb e c a u s et h e yc a ng e tr i do ft h e o x y g e nf r o mt h es a m p l e w h i l et h em a s sc o n c e n t r a t i o no f t h ev is o l u t i o nh a dan e g l i g i b l e e f f e c to nt h es a m p l e sc o l o r i ng e n e r a l l y ，t h em a s sc o n c e n t r a t i o no ft h ev is o l u t i o nh a sam o r ep r o m i n e n te f f e c to nt h e s a m p l e sp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e st h a nv a c u u mp r e s s u r ea n dt i m e a si ti sk n o w nt oa l l ， h i g h e rv a c u u mp r e s s u r ea n dl o n g e rv a c u u mt i m en e e dh i g h e ri n i t i a la n do p e r a t i n gc o s to f t h e e q u i p m e n t s ，s oi t i sr e c o m m e n d e dt h a tt h ei n d u s t r yc h o o s eh i g h e rm a s sc o n c e n t r a t i o no ft h e v is o l u t i o na n dl o w e rv a c u u mp r e s s u r e f u r t h e r m o r e ，t h ee x p e r i m e n t ss h o w st h a tt h e b e n e f i c i a le f f e c to fv it r e a t m e n tt a k e sp l a c ea l m o s ts i m u l t a n e o u s l yw i t ht h ep r e s s u r e r e s t o r a t i o np r o c e s s ，s o15 m i nv a c u u mt i m ei se n o u g hi nt h ep r o c e s s i n g ，w h i c ha l s oh e l p st o d e c r e a s et h eo p e r a t i n gc o s t k e yw o r d s ：d i f f u s e ，o s m o t i cd e h y d r a t i o n ，v a c u u mi m p r e g n a t i o n ，a p p l e ，p r e t r e a t m e n t l v l i i l i l l 3 3 2 样品准备1 3 3 3 3 测试指标的确定1 4 3 3 4 测试仪器1 5 3 3 5 实验数据处理方法1 8 第四章试验结果与分析讨论1 9 4 1 水分含量1 9 4 2 水分活度2 0 3 。3p h 值2 0 4 4 糖度2 1 5 5 质构2 2 4 6j 颏色2 4 第五章结论与研究前景展望2 7 l l l i i l i 5 1 结论 2 7 5 2 研究前景展望2 8 参考文献一2 9 致谢3 2 上海水产大学硕十学位论文 第一章前言 随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，人们的饮食结构和消费观 念也发生了重要的改变，生活也由以往的温饱型向保健型转变，营养食品、 绿色食品越来越受到人们的青睐，其中主要有水果和蔬菜。然而果蔬从农f f l 、 果园到消费者手中要经过采摘、加工、包装、运输、贮存、货架等环节，而 这期间由于保藏不善所造成的损耗相当大，占年总产量的5 8 ；同时由 于果蔬的生产季节性和区域性较强，而食品深加工技术跟不上，每年造成果 蔬损失很大。因此研究开发相应的果蔬深加工技术具有重要的意义，可以就 地把原材料加工成成品，将农副产品变成工业品。在保持果蔬原有营养成分 的前提下进行深加工，不仅改善其口味、便于运输、延长货架期，同时还可 增加产品的附加值，提高经济效益。 在建国以后，尤其是近2 0 年来，我国的食品工业迅速发展，食品工业成 为国民经济的支柱产业。浸渍技术的应用越来越广泛，不仅仅是在蔬菜的加 工中，在果品深加工中的运用也较为广泛。浸渍技术成了食品深加工中的一 个重要环节，如蜜饯、果蔬蜜酱、果蔬盐坯制品、糖制干果、果蔬冻糕类等 食品加工中都会运用到浸渍工艺，浸渍处理的效果对于所加工食品的品质有 重要影响。随着浸渍工艺的生产由简单到复杂，品种由单一化发展到多样化， 浸渍技术也有了相应的发展。浸渍溶液由单一的食盐浸渍，发展到酱渍、醋 渍、糖渍等多种溶液浸渍，其中常见的有糖渍和盐渍两种。而浸渍时采取的 辅助措施的也越来越多样化。经过糖渍或盐渍处理的食品可以增加风味，有 耐久贮藏的效果。因为当糖液或盐溶液渗入食品细胞内时，由于渗透压的作 用，微生物无法生存，并且由于渗透压的脱水作用，使食品的水分活度降低， 抑制了微生物的生长繁殖，延缓酶促褐变和非酶促褐变的进行，减少食品营 养成分的破坏。 新鲜的果蔬容易腐烂变质，是由多种原因引起的，主要有：1 ) 自身生理、 化学作用：果蔬采摘后，其生理作用仍未停止，由于酶的活性依然存在，其 呼吸、氧化作用仍在继续。当得不到营养源补充时，果蔬的营养成分被不断 分解消耗，最终导致组织的腐烂。在无氧的情况下，由于无氧呼吸而产生酒 精和二氧化碳，从而导致自身降解；2 ) 微生物作用：果蔬食品本身富含维生 素、糖分、蛋白质、脂肪等营养物质，所以微生物中的细菌、霉菌、酵母菌 极易吸附其上，引起果蔬的发酵、长霉等腐败变质现象。 i i l i i i i i i i 上海水产大学硕十学位论文 通过糖渍或盐渍处理通常会抑制微生物的生长繁殖。因为微生物细胞是 有细胞壁保护和原生质膜包围的胶体原生浆质体。细胞壁属于全渗透性，而 原生质膜则为半渗透。隧。它们的渗透性随微生物的种类、菌龄、细胞内组成 成分、温度、p h 值、表面张力的性质和大小等各种因素而有所不同。微生物 细胞处在浓度不同的溶液中，就会出现不同对微生物活动有影响的情况。细 胞外溶液浓度和细胞内浓度相等，这对微生物来说是最适宜的环境，溶液中 含有营养食物的浓度最合乎理想要求，即等渗溶液，其渗透压恰和细胞内溶 物浓度的渗透压相等，如果其它条件适宜，微生物就能迅速生长。如果溶液 浓度发生变化，超过或低于细胞内溶物的浓度时，就会不利于微生物的生长 并使之趋向死亡。在低渗溶液中，溶液浓度低于细胞内可溶性物质的浓度， 水分就会从低浓度向高浓度渗透，细胞就会吸水增大，最初会出现原生质紧 贴在细胞壁上，呈膨胀状态，产生肿胀现象。如果内压过大还会发生膨胀现 象，使原生质胀裂。在高渗溶液中，溶液浓度高于细胞内可溶性物质的浓度， 水分就不再向细胞内渗透，而周围介质的吸水力却大于细胞，原生质内水分 将向细胞间隙内转移，于是原生质紧缩，产生质壁分离，微生物停止生长活 动。腌渍就是利用这种原理来达到保藏食品的目的。 浸渍过程实际上是扩散和渗透相结合的过程。食品浸渍过程中，食品内 外溶液浓度借渗透逐渐趋向平衡，食品外面溶液和食品细胞内部溶液的浓度 通过溶质扩散达到均衡化。扩散是分子的不规则热力运动下固体、液体或气 体( 蒸汽) 浓度均匀化的过程。渗透是溶剂从低浓度溶液经过半渗透膜向高 浓度溶液扩散的过程。物质渗透压与物质浓度和温度成正比，与其体积成反 比，如3 0 下1 0 、3 0 、5 0 并h7 5 的蔗糖溶液的渗透压分别为7 7 5 k p a 、 19 8 0k p a 、6 4 7 0k p a 和1 4 8 8 0k p a 。 浸渍处理的主要目的是将浸渍溶液中的盐、糖等溶质渗透到食品组织内 部溶液中，同时脱除其中的部分水分。在此过程中，食品组织的部分溶质( 糖、 酸、色素、矿物质及维生素) 等也会流失到浸渍溶液中，但它们的数量通常 可忽略不计。上述溶质扩散和水份渗透的速度受到多方因素的影响，如细胞 内外各种物质的分压力差，浸渍处理的温度、压力等各种工艺条件。 在传统的常压浸渍脱水( o s m o t i cd e h y d r a t i o n ，o d ) 工艺下，浸渍效率取 决于渗透比，它由浸渍溶液的类型、浓度、温度和处理时间所决定。但一般 而言，溶质的扩散过程比较缓慢，而浸渍温度也不会太高，浸渍操作往往要 花费较长的时问和消耗较多的浸渍溶液，因此需要寻求效率更高的浸渍工艺。 真空浸渍( v a c u u mi m p r e g n a t i o n ，v i ) 是将真空技术引入传统的浸渍过 上海水产火学硕士学位论文 程，是较新的技术。真空浸渍技术利用了由压差引起的水动力学 ( h y d r o d y n a m i cm e c h a n i s m s ，h d m ) 机理和变形松弛现象( d e f o r m a t i o n r e l a x a t i o np h e n o m e n a ，d r p ) 来提高浸渍效率。曲m 机理是指在真空、低 温环境下，食品细胞内的液体易于汽化蒸发，从而在物料内部形成许多压力 较低的泡孔，在细胞内外压力差和毛细管效应的共同作用下，外部液体更易 于渗入物料结构内部。另外，在真空条件下，物料整体会产生一定的膨胀， 导致细胞之问的间距增大，这称为变形松弛现象。这种现象也有利于浸渍溶 液更快地渗入到固体间质( s o l i dm a t r i x ) 中。在h d m 和d r p 的共同作用下， 浸渍液的扩散性和渗透性增强，浸渍效率得以提耐。 1 1 真空浸渍的特点 真空浸渍工艺最显著的特点在于它可以提高产品的质量：( 1 ) 在真空条 件下，由于气体膨胀去除了泡孔中的部分氧气，真空浸渍可以在不使用抗氧 化剂的情况下有效地防止褐变过程；( 2 ) 真空浸渍处理的操作温度较低，可 将植物组织的热损伤降到最小程度，同时还可保护颜色、风味、香味以及热 敏营养组份，大大提高了多孔结构食品的质量。( 3 ) 真空浸渍有利于减少物 料塌陷和细胞破裂，降低物料在后续干燥、罐装或冻结过程中的汁液损失， 提高食品的品质。( 4 ) 真空浸渍工艺可以有选择地将固定剂、抗氧化剂、微 生物抑制剂以及其它功能性食品成分渗入物料的泡孔结构中，从而提高产品 品质并延长货架期。例如，渗入孔中的有些溶质可保护物料原有的组织结构， 提高质构。( 5 ) 真空浸渍能够创造一个抑制细菌生长的低氧环境，保障了食 品的卫生性和安全性。 其次，真空浸渍有利于节约能源。首先，无需对产品加热即可去除部分 液态水；其次，由于去除了部分水分，可降低后续加工过程中所需加热量。 第三，真空浸渍工艺的应用广泛。除生产各类浸渍食品之外，还可用于 如干燥、冻结、罐头制品及油炸加工等的预处理，或用来对物料改性，丌发 各类新产品。 1 2 真空浸渍效率的主要影响因素 在真空浸渍中，以下三种现象相互关联：气体逸出、固体问质的变形松 弛及液体渗入。这些现象受f 列因素影响：溶液的性质、物料的组织结构( 孔 和尺寸分布) 、固体问质的松弛时间( 材料机制属性的函数) 、h d m 的运输 率( 物料组织结构和溶液粘度的函数) 、物料的尺寸和形状等【2 j 。另外，加工 条件也会影响浸渍效率，包括物料预处理、温度、真窄浸渍溶液浓度、真牢 飞 l i t l l t t l t i i 一 l i - l l i i l l 上海水产大学硕士学位论文 压力、浸渍时f b j 、复压时f n j 、搅动条件及溶液物料比等因素。目前研究较多 的因素主要有浸渍液形式、真空压力及时间、浸渍温度等。 在各种形式的浸渍处理中，关键因素之卜是对浸渍液的选择。常用的浸 渍液有三种形式：( 1 ) 等渗透溶液：细胞膜内外的溶质浓度相同；( 2 ) 低渗透 溶液：细胞膜外的溶质分子少于细胞膜内的溶质分子；( 3 ) 高渗透溶液：细 胞膜外的溶质分子多于细胞膜内的溶质分子。将物料放在不同形式的溶液中， 植物组织细胞的反应也不同：在等渗透溶液中，细胞既不收缩也不膨胀；在 低渗透溶液中，由于水进入细胞，细胞膨胀；在高渗透溶液中，细胞因水分 离开而收缩或干枯。因此，要根据浸渍处理的目的( 成品的形式) 来选择v i 溶液。 v i 溶液的选择还应考虑下列因素：无毒、良好的敏感特性、溶质的可溶 性高及价廉。通常，可溶性的溶质和溶剂可用于v i 溶液，这包括淀粉糖浆、 甘油、乳糖、麦芽糖l 赖氨酸、谷氨酸及这些溶质的混合液，如葡萄糖和蔗 糖、甘油和蔗糖、蔗糖和盐。在多数情况下，低分子量的碳水化合物用于果 蔬的v i 过程，因为低分子量的溶质能快速扩散到物料中，分子量越小，扩散 越快，如蔗糖的扩散系数小于葡萄糖的扩散系数，这是因为葡萄糖的分子量 大约是蔗糖的一半。高果糖腌制糖浆( h f c s ) 溶液的扩散系数为3 2 ，高于蔗 糖溶液，这是因为单糖的分子量小【3 j 。因此，在同样的操作条件下，浸渍水 果用f h c s 比用蔗糖溶液能达到更低的水分活度。 使用两种或多种溶质的混合溶液，可充分利用每种溶液的特性。经研究 发现，在葡萄糖与蔗糖的混合溶液中，增加葡萄糖的浓度，可使水的扩散率 达到最高值1 4 j 。 很多研究将蔗糖和盐同时用于果蔬的加工中，以获得最大的水分损失和 低的得糖量。经研究发现，在蔗糖溶液中加入少量n a c l 可大大增加水果的 脱水率；通过蔗糖和盐的相互作用，可以限制盐在水果物料中的残留。由于 n a c l 的分子量低，稍微改变n a c l 的浓度就可以使渗透压发生较大改变。而 同样增加蔗糖浓度，却不能使渗透压改变，这表明扩散率受n a c i 浓度的影 响高于受蔗糖浓度的影响。较高的糖可减少盐的阈值，相反，盐可增加蔗糖 的甜度。为避免感观质量明显下降，水果加工中常使用低盐溶液【5 j 。 在整个加工过程中，由于物料结构的压力发生变化，导致它脱水的动力 发生改变，冈此水分损失较大。真空压力和时问对所有水果切片的影响都很 显著，当真空压力低于4 0 0 m b a r 时，基本上可除去泡孔结构中的所有原液1 6 j 。 一般来说，真空度高，渗透的溶液量大。在6 7 4 m b a r 真空压力、5 0 。b r i x 糖 上海水产大学硕十学位论文 浆的溶液中，苹果可得到最低的水分活度；在5 9 3 m b a r 真空压力、5 7 。b r i x 糖浆的溶液中，甜瓜可得到最低的水分活度； ； 浸渍时f n j 的影响因素有：原料特性、真空度及其他因素。l 渗糖过程主要依靠糖分子与水分子的扩散速度，它随影向因素的改变而 变化。值得注意的是，稀溶液的扩散速度较快，浓溶液的扩散速度较慢。要 使组织中心渗糖浓度达到6 5 以上，必须使浸渍浓度梯度渐次增高，使浓度 不同的界面层，逐步取得接近平衡。否则，组织在与高浓度浸渍液的接触下， 内部水分向浓度高的浸渍液扩散的速度，远大于糖液向内扩散的速度，就会 形成组织极度失水收缩，塌陷变形，导致扩散平衡的通道受阻，糖液不易渗 透到中心。 温度是分子扩散驱动力的重要影响参数。一般来说浸渍温度的升高可加 速浸渍过程，但温度太高又会影响浸渍产品的某些风味成分，因此需根据原 料特性、最终产品型式来选择合适的温度。经s e r e n o 等人的研究，随温度升 高，样品的水分损失增加，而对于得糖量影响不明显【7 j 。这是因为温度对植 物组织内固体基质粘弹性的影响很大，而且植物组织结构的软化与温度升高 呈线性增长的关系【8 】。较软的植物组织在外界压力下会产生变形，阻止了浸 渍过程，从而影响渗糖效果。 某些产品则对浸渍温度有严格要求。如大蒜浸渍需要对大蒜除臭，实验 表明，在真空浸渍条件下，不需加入除臭剂，只要严格控制浸渍过程的操作 温度即可达到除臭要求。但若加热温度过高，大蒜将产生煮熟的气味，影响 产品质量。因此必须在整个浸渍过程中维持适宜的温度【9 j 。 在真空浸渍加工中，浸渍溶液的浓度、溶液物料比及浸渍溶液的搅拌都 起着重要的作用。l a z a r i d e s 等经研究发现，由于浸渍溶液浓度的增加使得渗 透压增大，从而增加了脱水率【1 0 l 。y a n g 和m a g u e r 研究指出，当浸渍溶液浓 度达到5 0 6 0 时，质量传递达到稳定或减少】。经g a r r o t e 等对葡萄糖、 蔗糖、甘油三种浸渍溶液的研究，发现随溶液浓度的增加，溶液的黏性增大， 从而影响了传质率【l 引。真空浸渍过程中，对溶液的搅动可加速浸渍处理。 m a v r o u d i s 等人研究了在真空浸渍过程中，对溶液进行搅动，可影响浸渍处 理的水分损失( w a t e rl o s s ，w l ) 及得糖量( s u g a rg a i n ，s g ) ：w l 值在紊流 区高于层流区；而搅动对s g 的影响并不明显1 1 3 l 。 1 - 3 国内外研究进展 存国际卜，目前美、h 、澳等国在浸渍食品生产中已全面采用真窄压力 5 t t i i i i t i t l t 、 l i i l i t i i l l 丘 i l l 上海水产大学硕士学位论文 浸渍技术，实现了机械化和连续化，自动化程度高、产量大，其产品大多属 低糖、低盐类型，外形美观，护色效果和保护营养成分效果好。 i 国外对于这方面的研究，主要集中在三个方面： ( 1 ) 真空浸渍干燥前预处理 传统的高温空气干燥方式不仅能耗大，而且由于在高温下处理，会损失 食品风味和营养。将v i 用于果蔬干燥之前的预处理，可以在果蔬干燥之前就 减少物料中的水分含量，从而达到节能的目的，同时还可使物料吸收功能性 的溶质，如微生物抑制剂、抗氧化剂、防褐变剂等，以提高产品的质量。b a r a t 等经研究得出苹果片在1 8 0 m b a r 下，经v i 处理5 m i n ，v i 对苹果片的重量及 溶质浓度变化影响显著。1 1 4 1 f i t o 等阐述了真空浸渍对水果泡孔结构形成的影响，它可以改善干燥水 果的外形；文章中同时阐述了果蔬在真空浸渍加工中物料的结构、物理特性、 干燥率及细胞网络松弛机制。 1 5 1 k i m 等研究指出使用真空浸渍预处理( 不加s 0 2 护色剂) 后，在后续的 干燥和贮藏中可以增加产品色素的稳定性。【l 6 】 n i e t o d 等研究指出，由于真空浸渍过程中葡萄糖渗入细胞组织，减小了 苹果在干燥处理中的水分转移及容积收缩变形。【1 7 】 值得指出的是，预脱水后的果蔬不仅可以作为干燥处理过程的中间产品， 加入到许多产品中，如可添加到谷类食品、烘焙食品及调味食品中，还可直 接食用。这更拓展了v i 预脱水工艺的应用范围。 ( 2 ) 真空浸渍用于冻结前预处理 冻结是一种传统的果蔬保存方法，它能较好地保存食品的营养。然而在 冻结过程中食品中水的相变破坏了细胞的完整性及细胞间隙，增加了解冻时 食品的汁液损失。在冻前先去除部分水分就可减少可冻水的含量。研究表明， 在冻结前应用真空浸渍工艺，去除物料中的部分水分即可减少汁液损失，改 善产品的质构，还能节约冻结时的能量消耗；同时，由于提高了食品浓缩液 的玻璃化转变温度，使得冻结食品质量稳定。 在真空浸渍过程中，同时使用冷保护剂或冷稳定剂，可减少可冻水的含 量，降低冰晶在冻品中的危害【18 | 。然而，在3 0 时，用蔗糖溶液对芒果、猕 猴桃和草莓进行真空浸渍，却未得到相同的结论【1 9 l 。f i t o 等经研究显示：浸 渍溶液的浓度越高，可冻水的含量越少，解冻时的汁液损失就越少。m a r t i n e z 等用浓缩葡萄汁和果胶溶液对苹果进行冻自，j - v i 预处理，发现由于可冻水含量 大幅降低，节果的机械特性得以提高；同时因为提高了液相的玻璃化转变温 6 上海水产大学硕+ 学位论文 度，冻品的稳定性也得以提高。同时果胶还能通过多聚糖凝胶形成细胞问“桥 梁”，从而加强了细胞问质结榭2 0 】。 ( 3 ) v i 用于营养功能性食品 功能性食品是指除具有普通食品所具有的营养和感官功能外，还含有一 种或多种能提高人体防御机能、调节生理节律、预防疾病的靶向功能食品【2 。 功能性食品是上个世纪九十年代在国外新兴的食品。国外学者对功能性食品 定义的解释为：功能性食品应是正常食品的一部分，而且必须是食品，不能 以片剂或胶囊的形式存在。目前，市场上多数功能性食品，是片剂、胶囊、 口服液等，带有一定的怪味让人难以接受，无论从形式上，还是实质上，都 不能说是功能性食品。生产中对功能性食品的定义为：通过添加某种功能性 基料、改良原有加工工艺或者采用生物技术，生产出的能够促进人体健康的 食品。消费者对矿物质对人体健康的好处越来越熟知，并开始注意在同常生 活中对矿物质的摄人。比如钙可以使人体的骨质紧密，锌可以增强人体的免 疫系统，钾，有益于人体呼吸道系统等等。水果和蔬菜是人类摄取维生素、 矿物质、有机酸、膳食纤维等营养成分或生理活性成分的主要来源，其消费 在现代平衡膳食的理念中占有非常重要的地位。在人们愈益追求安全、营养、 保健、方便、绿色的食品消费中，功能性水果存在较大的市场潜力，特别是 对那些素食主义者，在水果中加入一定的矿物质，来满足他们每日所需的摄 入量。随着科学研究的不断深入，已有用工业化方法生产的各种果蔬加工制 品及营养功能性产品，提供给消费者。从全球对于功能性食品的需求来看， 1 9 9 5 年为3 0 0 亿美元，目前达2 0 0 0 亿美元以上，并且带动食品产业的发展【2 2 | 。 真空浸渍可作为一种有效的新产品开发的方式，将我们所需的溶质引入 食品的泡孔结构中，方便地修改和补充了食品的原始组成，增强了它的功能 性。 f i t o 等首次从工程的角度评价了运用v i 技术在果蔬中添加矿物质使其功 能性增强的可能性。随着模型的建立和预测，实验证明了v i 可有效地将矿物 质、维生素或其他生物活性物质添加到果蔬中 2 3 】。谢晶等研究了用含有c a 、 z n 的h f c s 浸渍溶液对新鲜的苹果片、草莓片进q y v i 处理，结果表明：2 0 0 9 新鲜苹果切片可提供1 5 2 0 的c a 及超过4 0 的z n 含量( 以同参考摄入量 值为准) ；2 0 0 9 新鲜草莓切片可提供1 1 的c a 及2 3 的z n 含量( 以日参考摄 入量值为准) ；经v i 处理并不影响水果本来的物化特性；同时，c a 的加入可 提高水果的质构，z n 的j 【j 入可提高颜色的稳定性【2 4 1 2 5 1 。 g r a s 研究了用含低浓度c a 的蔗糖溶液对茄