澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的研制及其特性評價

賈潤琪，王煜麗，馬凱旋，鄧 紅，2，3，田 丹，孟永宏，2，3

（1.陜西師范大學(xué) 食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710119；2.國家蘋果加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，陜西西安 710119；3.西部果品資源高值利用教育部工程研究中心，陜西西安 710119）

中國蘋果種植面積很大，每年總產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的一半以上。陜西蘋果產(chǎn)量居中國第一，蘋果是帶動陜西經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民最主要經(jīng)濟(jì)來源的就是蘋果[1-2]。陜西蘋果主栽品種是富士、秦冠等，澳洲青蘋（Granny Smith） 也已經(jīng)形成規(guī)模，產(chǎn)量較大[3]。Granny Smith 是世界知名的加工、鮮食兼用綠色蘋果品種，其風(fēng)味獨(dú)特，酸度可達(dá)到5.4%～7.0%，營養(yǎng)豐富，果肉為淡綠白色，果肉質(zhì)地粗脆而多汁，極耐貯藏[4-5]。

但近年來蘋果產(chǎn)業(yè)并不樂觀，蘋果的銷售利潤比較低；為了提升蘋果產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)陜西經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和蘋果可持續(xù)迅速發(fā)展，有效且重要的途徑是將蘋果深加工，增大蘋果的附加值，降低蘋果的損失，提高果農(nóng)的收入，進(jìn)一步豐富蘋果制品的種類[6-8]。

在眾多加工品中，果粉的加工不僅可以減少貯藏、運(yùn)輸?shù)目臻g和能耗，還可以應(yīng)用到許多其他加工食品領(lǐng)域，有助于豐富產(chǎn)品類型、提高產(chǎn)品的營養(yǎng)成分、改善產(chǎn)品的風(fēng)味色澤，是一個值得研究和開發(fā)的產(chǎn)品[9-11]。目前，對于蘋果粉的研究主要是對其干燥方法及其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，如許牡丹等人[12]以新鮮富士蘋果為原料，通過不同的干燥方式進(jìn)行制粉工藝研究，通過衡量維C 含量、果粉色澤等指標(biāo)制備純天然蘋果粉。張雨[13]研究了不同干燥方式、貯藏條件對蘋果粉品質(zhì)影響。馬超等人[14]著重于不同干燥工藝對品質(zhì)的影響。茍小菊等人[15]研究了熱風(fēng)干燥溫度對新疆紅肉蘋果粉品質(zhì)的影響。這些果粉制備工藝中都添加了大量的助干劑，如麥芽糊精、β 環(huán)糊精等添加量超過30%[16]，而試驗則通過添加天然果蔬輔料代替蘋果粉中的助干劑，更加豐富了產(chǎn)品的營養(yǎng)成分和風(fēng)味口感。

研究利用冷破碎專利技術(shù)設(shè)備加工澳洲青蘋果，將所得的純果肉果漿與其他果蔬物料復(fù)配研制全果肉膳食纖維果粉。由于加工用的澳洲青蘋果肉原漿的口感較酸（總固形物≥8°Brix，可滴定酸≥0.5%）[17]，試驗采取不會影響血糖的赤蘚糖醇和低熱量的甜菊糖苷作為甜味劑代替蔗糖，使最終產(chǎn)品的糖酸比和口感協(xié)調(diào)，制得的蘋果粉產(chǎn)品熱量低、糖分少，更適宜糖尿病、高血壓人群食用；研究對推動我國蘋果綜合加工利用和蘋果粉營養(yǎng)功能產(chǎn)品的工業(yè)化有積極作用。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

澳洲青蘋果，陜西楊凌匯承果業(yè)技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司提供（于2018 年11 月中旬采摘，0 ℃下冷藏備用）；輔料（香蕉、土豆、紅薯、獼猴桃、鐵棍山藥），西安市長安區(qū)華潤萬家超市提供；甜菊糖苷、赤蘚糖醇、維C，均為食品級，天津天力化學(xué)試劑有限公司提供；SH3179/01 青蘋果香精，陜西海升果業(yè)發(fā)展股份有限公司提供。

DHL-1 型果蔬冷破碎機(jī)，西安鼎合機(jī)械制造公司產(chǎn)品；LGJ-10 型冷凍干燥機(jī)，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；DFT-50A 型手提式高速萬能粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司產(chǎn)品；120 目標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩，浙江省上虞市大亨橋化驗儀器廠產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

澳洲青蘋果→清洗挑選→護(hù)色→冷破碎（果肉與果皮、果籽分離） →果肉漿調(diào)制勻漿（加入輔料、甜菊糖苷、赤蘚糖醇、青蘋果香精） →冷凍干燥→粉碎→整粒→包裝→分析評價。

1.2.2 操作要點

具體步驟參照文獻(xiàn)[11]進(jìn)行。

1.2.3 輔料的選擇

文獻(xiàn)報道蘋果粉中由于含有大量小分子糖和有機(jī)酸，玻璃化溫度較低，導(dǎo)致其在貯藏的過程中很容易受環(huán)境濕度、溫度所影響，既而出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象。因此，輔料中需要加入高玻璃化溫度的助干劑（如麥芽糊精、阿拉伯膠等） 改善這一情況[18-21]，試驗嘗試5 種不同果蔬（獼猴桃、香蕉、土豆、山藥、紅薯） 作為輔料代替助干劑加入蘋果粉中，并選擇預(yù)防結(jié)塊效果最好的一種輔料進(jìn)行后續(xù)試驗。

1.2.4 澳洲青蘋果粉配方單因素試驗

由大量的預(yù)試驗得出5 種不同果蔬中澳洲青蘋果與山藥配合果粉預(yù)防結(jié)塊的效果最好，因此澳洲青蘋果粉制備單因素試驗如下：

（1） 果漿與輔料比例對口感的影響。澳洲青蘋果漿與山藥添加量的比例對于果粉成品的品質(zhì)影響很大，分別用蘋果果漿與山藥添加量的比例為8∶2，7.75∶2.25，7.5∶2.5，7.25∶2.75，7∶3 進(jìn)行試驗，冷凍干燥24 h 后將物料粉碎過篩，得到的產(chǎn)品在室溫下用水沖調(diào)成糊狀，請30 名評審員進(jìn)行感官評價。

蘋果果粉感官評價見表1。

表1 蘋果果粉感官評價

（2） 低熱甜味劑添加量對口感的影響。根據(jù)課題組已發(fā)表的文章[11，17]，采用甜菊糖苷和赤蘚糖醇進(jìn)行復(fù)配代替蔗糖添加，甜菊糖苷+赤蘚糖醇的添加量分別為0%，0.01%+1.44%，0.02%+2.88%，0.03%+4.32%，0.04%+5.76%，選擇甜味劑最佳的添加量改善產(chǎn)品的糖酸比。

（3） 青蘋果香精添加量對口感的影響。試驗選用陜西海升果業(yè)發(fā)展股份有限公司提供的混合青蘋果香精，分別添加0.10%，0.12%，0.14%，0.16%，0.18%進(jìn)行試驗，探討對產(chǎn)品口感的影響，利用感官評定權(quán)重打分，按照表2 評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評價。

1.2.5 澳洲青蘋果粉配方的優(yōu)化

以1.2.4 中配方單因素試驗的結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步考查多種因素對澳洲青蘋果粉口感的影響，試驗分別選取果漿與輔料比例（A）、低熱甜味劑添加量（B） 和青蘋果香精添加量（C） 這3 個因素進(jìn)行正交試驗。

香精添加量對蘋果果粉口感的影響評分見表2，蘋果果粉配方的優(yōu)化正交試驗的因素與水平設(shè)計見表2。

表2 香精添加量對蘋果果粉口感的影響評分

表3 蘋果果粉配方的優(yōu)化正交試驗的因素與水平設(shè)計

1.3 澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的特性評價方法

1.3.1 蘋果果粉得率的計算

澳洲青蘋果粉的得率應(yīng)根據(jù)公式（1） 計算，測量3 次后取平均值。

1.3.2 色澤的測定

澳洲青蘋果粉的色澤采用色差儀進(jìn)行測定，具體方法參照穆韋瞳等人[11]的方法進(jìn)行。

1.3.3 堆積密度的測定

將樣品倒入5 mL 量筒中，充分晃動使蘋果粉與5 mL 量筒的刻度線相平齊，根據(jù)公式（2） 計算樣品的堆積密度。

式中：D0——果粉的堆積密度，g/mL；

m2——蘋果粉和量筒總質(zhì)量，g；

m1——空量筒質(zhì)量，g；

V——堆積體積，mL。

1.3.4 休止角的測定

澳洲青蘋果粉的休止角參照GB 11986—1989[23]測定。固定漏斗尾部與平面的豎向距離（h） 為3 cm，堆積成錐體，靜置2 min 后測定錐體底部直徑（2 r）（cm），根據(jù)公式（3） 計算錐體側(cè)面和平面夾角即為休止角α。

式中：h——漏斗尾部與平面的豎向距離，cm；

r——錐體底部半徑，cm。

1.3.5 溶解時間的測定

澳洲青蘋果粉的溶解時間使用磁力攪拌器測定。將1 g 果粉撒入裝有10 mL 蒸餾水的燒杯，在25 ℃下攪拌，果粉完全溶解所需的時間即為溶解時間，測量3 次取平均值。

1.3.6 結(jié)塊度的測定

稱量3 g 果粉于102 ℃的烘箱中干燥1 h。待樣品冷卻后稱其質(zhì)量再過40 目篩，篩5 min 后稱量篩上面剩余果粉的質(zhì)量。根據(jù)公式（4） 算出結(jié)塊度，測量3 次取平均值。

式中：d——篩前的果粉質(zhì)量，g；

c——篩后殘留在篩上的果粉質(zhì)量，g。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu)分析

將果粉固定噴金后，采用環(huán)境掃描電鏡觀察果粉的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.8 水分含量的測定

澳洲青蘋果粉的水分含量參照國標(biāo)GB 5009.3—2016[24]直接干燥法進(jìn)行測定，水分含量不小于1 g/100 g 時，結(jié)果保留3 位有效數(shù)字；水分含量小于1 g/100 g 時，計算結(jié)果保留2 位有效數(shù)字；測定3 次取平均值。

1.3.9 總糖的測定

澳洲青蘋果粉的總糖采用苯酚-硫酸法進(jìn)行測定，所得葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖省略） 的回歸方程為Y=1.951 5X+0.070 2，該曲線R2值為0.996 1。果粉樣品的測定步驟與測定標(biāo)曲時相同，具體參見文獻(xiàn)[11，17]，測定3 次取平均值。

1.3.10 總酸的測定

澳洲青蘋果粉的總酸含量按照GB/T 12456—2008[25]中的酸堿滴定法進(jìn)行測定。

1.3.11 總膳食纖維的測定

膳食纖維按NY/T 1594-2008[26]中非酶- 質(zhì)量法規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以上所有試驗均重復(fù)3 次，以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示測定結(jié)果，采用Origin Pro 2020 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和差異顯著性分析（p＜0.05 差異顯著，p＜0.01差異極顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 輔料的選擇試驗結(jié)果

試驗采用獼猴桃、香蕉、土豆、山藥、紅薯分別與澳洲青蘋果漿1∶1 混合，另設(shè)一組純蘋果對照，采用同樣的處理方法后冷凍干燥24 h 后進(jìn)行粉碎。

添加不同輔料的果粉對比結(jié)果見圖1。

從圖1 可以看出，第2 組（添加獼猴桃） 和第3組（添加香蕉） 在同樣的冷凍干燥時間后仍含大量水分，故獼猴桃、香蕉作為輔料添加不利于蘋果粉的制備；而第4 組（添加土豆） 和第6 組（添加紅薯） 雖然干燥完成了，但由于輔料的韌性同樣成粉困難；第5 組（添加山藥） 相較于純蘋果組和其他輔料組均有明顯優(yōu)勢，輔料山藥能夠很好地促進(jìn)蘋果成粉，根據(jù)文獻(xiàn)資料[19-22]，分析認(rèn)為山藥的添加能夠預(yù)防蘋果粉結(jié)塊的原因在于山藥中淀粉含量高，玻璃化溫度高，將其混勻在蘋果果漿中，能夠?qū)⑻O果自身的小分子糖分散開，使得產(chǎn)品不易結(jié)塊，品質(zhì)較好；且試驗選用的鐵棍山藥自身為白色，作為輔料添加基本不會影響產(chǎn)品的色澤，適合作為代替助干劑的輔料應(yīng)用于蘋果粉的生產(chǎn)加工中。

2.2 澳洲青蘋果粉配方單因素試驗結(jié)果

按照1.2.4 方法進(jìn)行試驗，蘋果果漿與輔料比例、低熱甜味劑添加量、青蘋果香精添加量對澳洲青蘋果粉口感的影響。

澳洲青蘋果粉配方單因素試驗結(jié)果見圖2。

從圖2（a） 可以看出，改變澳洲青蘋和鐵棍山藥的比例會影響產(chǎn)品最終的口感，當(dāng)蘋果和山藥比例為7.25∶2.75 時，得分最高，澳洲青蘋果粉的滋味濃郁，香氣接近原果。

甜味劑與酸味劑是賦予食品甜味和酸味的食品添加劑，能夠使食品具有適口的感覺，有助于良好風(fēng)味的形成，并且和許多食品本身的風(fēng)味相互補(bǔ)充。圖2（b） 試驗結(jié)果表明，甜菊糖苷+赤蘚糖醇的添加量為0.02%+2.88%至0.04%+5.76%時口感更佳，果粉風(fēng)味酸甜適宜，口感濃郁。

添加適量的青蘋果香精能夠增加產(chǎn)品的香氣，豐富澳洲青蘋全果肉膳食纖維果粉的口感，圖2（c）試驗結(jié)果說明其添加量0.14%更好，但對產(chǎn)品的影響可能由果漿與輔料比例和低熱甜味劑添加量的共同作用，故需在后續(xù)配方正交優(yōu)化試驗中再探討。

2.3 果粉配方正交試驗優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)上述單因素試驗結(jié)果，采用正交試驗對澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉配方進(jìn)行優(yōu)化。

果粉配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與極差分析見表4，正交試驗結(jié)果的方差分析見表5。

表4 果粉配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與極差分析

表5 正交試驗結(jié)果的方差分析

從表4 可以看出，澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的最佳組合為A1B3C1，即果漿與輔料比例為7∶3，甜菊糖苷添加量為0.04%，赤蘚糖醇添加量為5.76%，青蘋果香精添加量為0.10%。由表5 可知A因素（果漿與輔料比例） 差異顯著，B 因素（低熱甜味劑添加量） 差異極顯著；說明甜味劑添加量對果粉口感影響最大，這與極差分析結(jié)果一致。

2.4 澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的特性評價試驗結(jié)果

2.4.1 理化與營養(yǎng)特性評價

按照2.3 確定的最佳配方制備的澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉。

澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉理化指標(biāo)見表6。

表6 澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉理化指標(biāo)

從表6 可以看出，本產(chǎn)品富含膳食纖維，且糖酸比適宜，口感最佳。

2.4.2 果粉的粉質(zhì)特性評價

澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的粉質(zhì)特性見表7。

表7 澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉的粉質(zhì)特性

試驗結(jié)果表明，果粉流動性良好、溶解時間短，說明添加鐵棍山藥能夠通過提高玻璃化溫度，基本解決純蘋果粉結(jié)塊的問題。

2.4.3 果粉的微觀結(jié)構(gòu)與實物圖

果粉的掃描電鏡圖與實物圖見圖3。

由電鏡拍攝的400 μm 果粉圖像可以看出，果粉顆粒分布較為均勻，果粉顆粒的空隙間距離較大，沒有相互黏連；自然光下拍攝的實物圖顯示果粉顏色為偏白的淡綠色，質(zhì)地疏松，分散和溶解性較好，冷凍干燥所得的果粉其色澤與原漿較為接近。

3 結(jié)論

試驗獲得的澳洲青蘋果肉膳食纖維果粉最佳配方為澳洲青蘋與鐵棍山藥比例7∶3，甜菊糖苷添加量0.04%，赤蘚糖醇添加量5.76%，青蘋果香精添加量0.10%；按最佳配方制備的果粉口感酸甜適宜且熱量低，感官得分較高。

通過果粉營養(yǎng)理化指標(biāo)和粉質(zhì)特性分析，以及微觀結(jié)構(gòu)的研究，可知添加鐵棍山藥代替常見的助干劑，使該產(chǎn)品成為一款營養(yǎng)與風(fēng)味俱佳的高品質(zhì)、低熱量的全果肉膳食纖維果粉，試驗結(jié)果可為果粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗參考。