全 文 ：口口口口口口口口令口口口口圈口口圈圈口口口口口口口口圈口口圈今圈口口口口口口圈
西红柿化学去皮过程中氢氧化钠的
扩散现象
摘 要
本文对化学去皮过程中氢氧化钠在不同浓度和不同温度条件下透过加工番茄果皮的表面扩散速率进
行评估 .当碱液中氢氧化钠浓度为Z M或更高时 , 其表面扩散速率与浓度的增加无关 , 这种现象与菲克
( iF
o k ) 扩散原理是一致的 , 该原理可用于解释化学去皮过程中所产生的一些现象。 氢氧化钠的扩散对温
度的要求符合阿瑞尼阿斯 ( A r r h “ in us )学说 , 即要求碱液温度高于 5。 ’ C ,具有活化能E a = 7 1 · Z K J / m o la
A B S T R A C T
N
a 0 H d i f f u s i o n r a t e , t h r o u g h t h e s k i n o f t o m a t o s a t d i f f e r e n t e o n 一
e e n t r a t i o n s a n d t e m P
e r a t u r e s d u r i n g e h e m i e a l d e e D r 之i e a t i o n h a v e b e o n e v a l一
u a t e d i n t h i
s
P
a P e r
.
W五 i l e N a 0 H e o n c e n t r a t i o n o f t h e l y e 1 5 2 M o r 爪 o r e ,
t h e s u r f a e e d i f f u s i o n r a t e d o n
产 t v a r y w i t h t h e e o n e e n t r a t i o n i n o r e a s i n g
,
I t
` 5 i n a e e o r a a n e e w i t h F i e k d i f f u s i o n P r i n e i P l e
.
T h i s e a n b已 u s e d t o
e x P l a i n s o m e P h e n o m e n a i n e h e m i e a l d
e e o r t i e a t i o n
.
T h e r e l a t i o n b e t w e e n
t h e d i f f
u s i o n r a t e a u d t e m P e r a t u r e 1 5 i n e o 几 f o r ln i t y w i t h t h e A r r h e n i u s
t h e o r y
, t h e l y e t e 位 P e r a t u r e m u s t b e h i g h e r t h a n 5 0 ’ c a n d a e t i v i t y e n 一
e r g y E a = 7 1
.
Z K J/ m
o
l
.
3 ) 加热使酶失去活性
4 ) 保 持酸性环境
六 、 质量指标
1
. 感官指标 : 酱体呈青黄色或青绿色 , 均匀一致 ; 具有称猴桃原果之清香味 , 甜酸
适 口 , 无异味 ; 泥状酱酱体细腻 , 块状酱保持部分果块 、 种籽 , 且 均 匀 地 分布 于 酱 体
中 ; 酱体凝结有附着性 , 置于水平面上允许徐徐流散 , 无液汁分泌 , 无糖的结晶 。
2
. 理化指标 : 可溶性固形物不低于 50 % 〔按折光计 ) , 总糖不低于 4 % (以转化糖
计 ) , 维生素 C不低于 3 0 m g / 10 0 9 。
铅不超过 2 m g / k g , 铜不超过 10 m g / k g , 锡不超过 20 Om g / k g 。
3
. 微生物指标 : 无致病菌及因微生物作用所引起的腐败象征 。
七 、 z J、结
1
. 中华称猴桃酱工艺关键在于如何使成品保持原有的色 、 香 、 味和尽量减少维生素
C的损失 。
2
. 在保证成品品质不受影响的条件下 , 根据用户需要 , 本品可溶性固形 物 规 定在
50 % 以土 (一般部颁标准为 65 % ) , 同时增加维生素 C 的指标 。
42
简 介
从表面上看 , 水果和蔬菜的化学去皮是一个简单的过程 。 但从理论上讲 , 它却是一个
复杂 的过程 , 包括扩散和各种化学反应 。 在一定条件下 , 氢氧化钠碱性溶液一 旦与果实表
面接触 , 就会溶解附着在果实表皮上 的蜡质层 , 进而穿过表皮向内部扩散 。 在果实内部 ,
氢氧化钠与细胞质 、 胞间层及细胞壁中大分子化合物和有机酸反应 , 从而使果皮 产 生 分
离 。 工业上用于化学去皮的氢氧化钠溶液浓度通常是 Z M一 6 M ( 8 ~ 25 % ) , 碱液温度
为 60 O C到 l 0 0 0 C以上 , 分别取决于原料种类 、 品种 、 成熟度及其它因素 。
笔者 ( F lo r os a n( l C h i n n a n) 于 1 9 8 7年首次提出氢氧化钠穿过表皮深入到果实内部
是扩散作用结果的假设 。 根据这个假设笔者进一步改进了既能降低损耗又可提高效率的二
级化学去皮方法 , 并应用于西班牙甘椒的化学去皮 , 效果良好 。 其后 , 笔者又于 1 9 8 9年介
绍了一种测定西红柿和辣椒生物膜扩散特性的试验方法 。 应用这个方法可以对化学去皮过
程 中扩散理论假说的验证提供有价值的材料 。
本试验的目的是研究氢氧化钠穿过西红柿表皮的扩散速率与碱液浓度和温度的关系 ,
以便了解化学去皮过程中的扩散现象 。
材料与方法
加工番茄取自俄亥俄州研究发展中心 ,商种为 L y e o p e r s i e o n e s e u l e n t u m e V . O h i o
2 3 9 5
。 根据笔者 1 9 8 9年的试验结果及戴恩斯 ( 1 9 2 0) 和克兰克 ( 1 9 7 5 ) 类似的试验结果 ,
即氢氧化钠在番茄皮层的扩散速率取决于碱液的温度和浓度 , 设计了两组试验 :一组氢 氧
化钠浓度为 Z M , 碱液温度分别为 3 0 “ C 、 5 2 O C 、 5 9 “ C 、 6 5 O C和 7 2 O C五种不同的温度 , 以观察
温度对扩散速率的影响 , 另一组碱液温度为 65 O C , 氢氧化钠溶液浓度分别为 I M 、 Z M 、
3 M和 S M , 用以测定浓度对扩散速率的作用 。 计算中 , 番茄表皮厚度定为 50 件m , 温度
和浓度误差分别控制在士 0 . 5 “ C及 o . 0 1M范围内 。
结果与讨论
在一定温度 ( 65 “ C ) 条件下 , 氢氧化钠的表面扩散速率见表 1 。
表 1 氢氧化钠穿过番茄表皮的表面扩散结果 “
浓度 ( M N a O H ) 扩散速率与 (厘米 “ / 秒 )
5
。
0 9 8 义 1 0一 9
标准偏差
6
.
5 x 1 0
一 加
1
。
2 3 3 又 1 0 一 8 6 。 0 X 1 0一 砚
1
。
1 9 8 X 1 0一 8 6
。
1 火 1 0一 坦
1
。
2 0 9 x 1 0一 8 6
。
2 X 1 0一 l。
注 : a 测定中 ,碱液温度保持 65 O C , b扩散速率为 5 次重复的平均值。
结果表明 , 氢氧化钠的表面扩散速率符 合 菲 克 扩 散 原 理 , 即 D 。 一 2里 D 。 _ 3二 D 。 。 ,
之 1 . 2 x 10 一 8厘米 么 / 秒 ( D 一 表面扩散速率 , C 一 碱液浓度 ) , 这种现象可以理解为 是 化
学反应的结果 。在扩散过程中 , 应当考虑到所发生的化学反应 。 在表皮内部 ,氢氧化钠与多种
物质和一些大分子化合物如多聚半乳糖醛酸 、 其它有机酸 、 半纤维素多糖类 及蛋白质等发
生反应 , 这些反应降低了氢氧化钠的扩散速度 。 因此 , 当氢氧化钠浓度 较低 时 ( I M )
4气
其扩散速度也较低 。 当氢氧化钠浓度足够高 , 超过化学反应所需的浓度 ( Z M 、 3 M 和
S M
, 见表 1 ) 时 , 便产生很快的反应速率 。 此时 , 氢氧化钠的扩散速率沈不随浓度的增
加而提高 。
另一组试验中 , 氢氧化钠溶液浓度为 Z M 。 当碱液温度为 3 0 0 C时 , 氢氧化钠不发生扩
散 , 这是因为果实或蔬菜表面蜡质层的存在 。 当温度高于 4 5 O C时 , 蜡质的固体状 态 才 发
生改变 。 只要蜡质层以固体状态覆盖于果实表面 , 就会阻止氢氧化钠进入果实内部 , 只有
在较高温度 (高于 50 “ C ) 下 , 蜡质溶化后 , 氢氧化钠才能扩散到组织内部 。 试验结果与阿
瑞尼阿斯学说相符 :
一 E a / R T
D = A e
式中 : D一表面扩 散速率 (厘米 “ / 秒 ) ; A一常数 (厘米 “ / 秒 ) ;
( 1 )
E
。 一 活 化 能
( K J / m o l ) ; R一气体常数 ( 5 . 3 1 4 丫 1 0 一 3 K J / m o l “ K ) ; T一绝对温度 ( “ I交)
将 ( 1 ) 式转换为对数即 :
I n ( )[J
二 ’ (A , 一令 · 孚
将图 1 中的数据代人 ( 2 ) 式得 :
( 2 )
1 ( D ) = 7
.
1 2 4 一 ( 8 . 5 7 x 1 0 3 ) ( 3 )
1一T
谧度 (℃ )
6 5 6 0 5 5 5 0
、
火0
0又叮.,r、
ǔ、寸er卜卜十ó尸ì厂门,lù`|r
nVrlù0`
à
_
_ 一 1 _ _ _ _
~
`
~ 上 {
0 O J
`
0 5 J
.
1 0
1 0 时 / T ( 厂 . K )
试验结果相关性很好 ( r “ = 0 . 9 5 4理, 才I!
应的活化能 E 。为 71 . 2K J / m o l) 。
试验数据可代人公式解答扩散方程 , 模
拟化学去皮过程 , 更好地理解其中所发生的
物理化学现象及其机理 。
结 论
用试验方法可以估计化学去皮时氢氧化
钠穿过番茄表皮的扩散速率 。 当氢氧化钠浓
度超过一定值 ( N a O H浓度三 Z M ) 时 , 扩
散速率不随浓度的增加而改变 , 这一点证明
了非克扩散理论也适用于化学去皮 。 温度对
ǎ食小带侧创。叫x月恻铸娜豁恒懈
2
.
9口 2 , 5
图 1 沮度对复氧化钠衰面扩傲速率的形响 表面扩散速率的影响与阿瑞尼阿 斯 学 说 相
符 , 只有当温度高于一定值 ( 50 O C ) 时 , 才可发生扩散作用 。 在较 低 的 温 度 条 件 (如
30
O
C ) 下 , 不产生扩散作用 , 因为存在于果实和蔬菜表面的固体蜡质层阻止 扩 散 的 进
行 。 用本试验方法所得数据可用于解答扩散方程 , 以求得合适的作用条件 , 该方程是化学
去皮过程 的 数 字 模拟 , 借助方程可以更好地理解其中的物理化学现象 。 参考文献略 。
车凤斌译自 J o u r n a l o f F o o d S e i e n e e V o l . 5 5 N o . Z P : 。 , 一 。 。 3