凍干重組水果的配方試驗(yàn)研究與分析

陳卓輝，李保國，程朝輝

（1.上海理工大學(xué)，上海 200093；2.上海綠晟實(shí)業(yè)有限公司，上海 202156）

0 引言

近年來，我國水果產(chǎn)量逐年增加，2017年，總產(chǎn)量約為2.52億噸，約占全球總產(chǎn)量的31.4%，中國成為全球第一大水果生產(chǎn)國。2018年，全國總產(chǎn)量約2.57億噸，同比增長(zhǎng)1.98%。漿果類水果不易保存，損失嚴(yán)重，必須采用適宜的干燥技術(shù)進(jìn)行深加工后保存。

干燥技術(shù)在食品加工中廣泛用于食品保存[1]。然而，食品干燥非常耗能。熱風(fēng)干燥會(huì)使食品的顏色、味道、營養(yǎng)和質(zhì)地等特性發(fā)生不良變化。真空冷凍干燥[2-3]是將物料冷凍，使其含有的水分變成冰，然后在真空下使冰升華而達(dá)到干燥的目的。真空冷凍干燥避免了高溫對(duì)食品品質(zhì)的影響，能夠最大程度地保留食品的營養(yǎng)、色澤、形態(tài)和風(fēng)味，干燥制品的復(fù)水性好，是目前生產(chǎn)高品質(zhì)干燥食品的方法[4-5]。對(duì)于漿果類水果，真空冷凍干燥可以減少營養(yǎng)成分的損失，滿足人們對(duì)高品質(zhì)生活的需求。袁焦焦等[6]對(duì)真空冷凍干燥獼猴桃的工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，得到真空冷凍干燥獼猴桃的最優(yōu)干燥工藝參數(shù)為物料厚度8 mm，絕對(duì)壓力20 Pa，隔板溫度40℃。Zhang等[7]分別采用超高壓、超聲及其組合預(yù)處理對(duì)草莓切片進(jìn)行真空冷凍干燥，結(jié)果表明：組合預(yù)處理后，切片的抗氧化物質(zhì)、硬度等均顯著增加。目前果蔬的真空冷凍干燥技術(shù)已廣泛應(yīng)用，但對(duì)于多味重組漿果類水果的凍干研究還未見報(bào)道。

本文將研究不同品種的漿果按比例重組后的口感、品質(zhì)，并對(duì)配方開發(fā)提出意見。依托產(chǎn)學(xué)研合作公司的真空冷凍干燥生產(chǎn)線和單體流態(tài)化速凍技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)適合草莓、藍(lán)莓、無花果、獼猴桃和柑橘等漿果類水果多種組合的真空冷凍干燥技術(shù)工藝，生產(chǎn)多重組合的凍干水果，延伸水果產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值。首先，對(duì)重組水果配方進(jìn)行篩選，其次，對(duì)選中的重組水果配方凍干產(chǎn)品進(jìn)行色澤、營養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)等分析，為后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料、設(shè)備與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

選用金旭食品有限公司和萊陽瀚源食品有限公司的火龍果、獼猴桃、柑橘、藍(lán)莓、草莓、無花果作為重組水果的原料，以應(yīng)杰堂食品級(jí)果膠為配料。試驗(yàn)用儀器設(shè)備有：電子分析天平（精度0.001 g）、打漿機(jī)、磁石攪拌器和真空冷凍干燥機(jī)。

真空冷凍干燥機(jī)為上海田楓TF-SFD-2型凍干機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)采用兩臺(tái)全封閉活塞壓縮機(jī)，雙機(jī)復(fù)疊制冷系統(tǒng)通過冷凝盤管和板式換熱器分別對(duì)擱板和冷凝器進(jìn)行制冷。冷凍干燥機(jī)原理如圖1所示。

圖1 冷凍干燥機(jī)原理圖Fig.1 Schematic diagram of the lyophilizer

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

稱取水果→打成漿或者切成粒狀（組成成分較少的切成5 mm×5 mm粒狀）→按照比例重組→與果膠充分混合→用攪拌機(jī)攪拌→用適宜模具塑型→放入凍干機(jī)中→設(shè)置擱板溫度為-30℃預(yù)凍至共晶點(diǎn)以下5℃→設(shè)置擱板溫度為共熔點(diǎn)以下5℃進(jìn)行冷凍干燥→設(shè)置擱板溫度為40℃進(jìn)行真空干燥→脫模倒出。

1.2.2 重組水果的配方選擇

為了使凍干重組漿果具有最佳品質(zhì)，對(duì)其從色澤、酸甜口感、營養(yǎng)成分等多方面進(jìn)行考量，確定符合條件的重組水果配方。

酸甜標(biāo)準(zhǔn)[8]：糖酸比為 15～25，味道主要是酸甜；糖酸比為25.1～60，味道多為酸甜適口。本研究將糖酸比15～60定為口感最佳的范圍。

營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：VC含量高于100 mg/kg的水果稱為高VC含量水果。蛋白質(zhì)含量高于0.8%稱為高蛋白水果。

色澤標(biāo)準(zhǔn)：考慮色澤的多樣性，不選擇色澤相近的水果進(jìn)行重組。

1.2.3 重組水果樣品的確定

基于1.2.2重組水果的配方要求，預(yù)試驗(yàn)與分析表明，符合標(biāo)準(zhǔn)的重組水果樣品有：草莓-獼猴桃（漿料）、草莓-獼猴桃（粒料）、草莓-柑橘（漿料）、火龍果-柑橘（漿料）、火龍果-藍(lán)莓（粒料）、火龍果-藍(lán)莓（漿料）。

1.2.4 感官評(píng)價(jià)方法

以重組水果的色澤、口感、氣味、質(zhì)地作為感官評(píng)價(jià)的指標(biāo)。選取無感官缺陷，年齡在20～40歲之間的13名食品專業(yè)相關(guān)評(píng)價(jià)人員，按照GB/T10220-2012，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[9]。參加評(píng)定人員按表1中的好、較好、一般、差四個(gè)等級(jí)打分。重組水果感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所列。

表1 重組水果感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Recombinant fruit sensory evaluation criteria

1.2.5 重組水果配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)重組水果配方確定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)選定的重組水果樣品，設(shè)計(jì)了5組試驗(yàn)進(jìn)行比較分析，如表2所列。

表2 重組水果對(duì)照試驗(yàn)用質(zhì)量比Tab.2 Mass ratio for control test of recombinant fruits

1.2.6 共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)測(cè)定

共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)是確定凍干工藝的重要參數(shù)。采用德國耐馳公司的DSC200f3測(cè)試儀，利用液氮將重組水果以5℃/min的速率從室溫冷卻至-50℃，恒溫保持3 min，然后再從-50℃升溫至30℃，利用差式掃描量熱法測(cè)得重組水果的DSC曲線，即測(cè)量輸入到樣品和參比物的功率差與溫度之間的關(guān)系，確定其共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)。前基線延長(zhǎng)線與峰的前沿最大斜率處切線的交點(diǎn)即為共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)。

1.2.7 VC測(cè)定

采用2，6-二氯靛酚標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)凍干前、后重組水果樣品的抗壞血酸值進(jìn)行檢測(cè)[10]：用該溶液對(duì)樣品的酸性浸出液進(jìn)行氧化還原滴定，2，6-二氯靛酚被還原為無色，當(dāng)?shù)竭_(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)，多余的2，6-二氯靛酚在酸性介質(zhì)中顯淺紅色，由2，6-二氯靛酚的消耗量計(jì)算出100 g樣品中抗壞血酸的含量。

1.2.8 色澤測(cè)定

采用日本Minolta公司的Chroma Meter CR400色差儀分別測(cè)定凍干后重組水果的三個(gè)不同位置[11]的 L、a、b值，其中L代表明暗度（黑白），a代表紅綠色，b代表黃藍(lán)色，取3次結(jié)果的平均值。利用a值和b值計(jì)算得到樣品顏色評(píng)價(jià)系數(shù)色調(diào)（H）與飽和度（C）。

1.2.9 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

采用美國FTC公司的TMS-PRO質(zhì)構(gòu)分析儀，選用燕尾剪探頭，測(cè)定樣品的最大剪切力，試驗(yàn)參數(shù)為：測(cè)試速度50 mm/min，回程速度50 mm/min，測(cè)試距離35 mm，起始力0.2 N，每個(gè)樣品測(cè)定3次；選用p/5型探頭測(cè)定樣品的咀嚼性、彈性、膠黏性、硬度、黏附性，測(cè)試速度50 mm/min，觸發(fā)力2.6 N，每個(gè)樣品測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 重組水果凍干工藝分析

以火龍果-柑橘漿料重組凍干工藝為例，火龍果與柑橘質(zhì)量比為117.50∶100。設(shè)置預(yù)凍溫度為-30℃，裝料量為7.11 kg/m2。干燥室壓力維持在40 Pa左右。圖2為測(cè)定的DSC曲線，前基線即為相變前的DSC曲線，前基線延長(zhǎng)線與放熱峰和吸熱峰的前沿最大斜率處切線的交點(diǎn)即為共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)。根據(jù)1.2.6的判斷標(biāo)準(zhǔn)，由圖2可以看出，Ta和Tb分別為該樣品的共熔點(diǎn)和共晶點(diǎn)?；瘕埞?柑橘漿料重組水果的共晶點(diǎn)為-18.1℃，共熔點(diǎn)為-4.2℃。

圖2 火龍果-柑橘漿料重組水果的DSC測(cè)試曲線Fig.2 DSC test diagram of pitaya-citrus pulp recombinant fruits

圖3為火龍果-柑橘漿料重組水果的冷凍干燥工藝曲線。圖中的冷凝溫度為干燥時(shí)冷肼處的溫度?；瘕埞?柑橘漿料重組水果在-30℃的溫度下須預(yù)凍18 min，此時(shí)物料溫度達(dá)到共晶點(diǎn)以下5℃。冷凍干燥時(shí)，控制擱板溫度為-5℃，干燥用時(shí)6.5 h，水分脫除率為97.65%。真空干燥時(shí)，控制擱板溫度為40℃，干燥用時(shí)2.6 h，水分脫除率為99.16%。由于火龍果-柑橘漿料重組水果經(jīng)過打漿處理，組織結(jié)構(gòu)被破壞，自由水分多，有利于凍干。

圖3 火龍果-柑橘漿料重組水果冷凍干燥工藝曲線Fig.3 Freeze-drying curve of pitaya-citrus pulp recombinant fruit

2.2 重組水果的感官評(píng)價(jià)分析

對(duì)選取的試驗(yàn)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)分析。草莓-獼猴桃漿料和粒料樣品的感官評(píng)分如圖4所示。

圖4 不同比例草莓-獼猴桃漿料和獼猴桃粒料重組水果的感官評(píng)分曲線Fig.4 Sensory scores of different proportions of strawberrykiwi pulp and strawberry-kiwi seed recombinant fruits

由圖4可看出，隨著樣品中草莓比例逐漸升高，草莓-獼猴桃重組水果的感官評(píng)分先升高后降低，不同比例下的草莓-獼猴桃漿料樣品的感官評(píng)分均比草莓-獼猴桃粒料的感官評(píng)分高。與粒料樣品相比，草莓-獼猴桃漿料樣品的口感更豐富，酸甜更適宜。當(dāng)草莓與獼猴桃的比例達(dá)到3.83時(shí)，樣品的感官品質(zhì)評(píng)分最高，漿料為78.77，粒料為78.21。樣品顏色偏深，果香味正常，質(zhì)地偏軟。漿料樣品偏酸，粒料樣品較酸澀。

草莓-柑橘漿料重組水果樣品的感官評(píng)分如圖5所示。由圖可知，隨著草莓比例逐漸升高，重組水果的感官評(píng)分先升高后降低，當(dāng)草莓與柑橘比例為3.03時(shí)，重組水果感官評(píng)分最高，為81.76，色澤均勻，有光澤，酸甜可口，果香味正常，質(zhì)地較軟。

圖5 不同比例草莓-柑橘漿料重組水果的感官評(píng)分曲線Fig.5 Sensory scores of different proportions of strawberrycitrus pulp recombinant fruits

火龍果-柑橘重組的感官評(píng)分如圖6所示。隨著火龍果的比例上升，火龍果柑橘重組水果的感官評(píng)分先上升后下降。

圖6 不同比例火龍果柑橘漿重組水果的感官評(píng)分曲線Fig.6 Sensory scores of different proportions of pitaya-citrus pulp recombinant fruits

當(dāng)火龍果與柑橘比例達(dá)到1.175時(shí)，樣品的感官評(píng)分最高，為83.79。此時(shí)的重組水果顏色均勻，有光澤，酸甜可口，具有濃郁的果香味，質(zhì)地均勻，酥脆且不黏牙。

火龍果-藍(lán)莓重組水果的感官評(píng)分如圖7所示。隨著火龍果比例的上升，重組水果的感官評(píng)分先下降后上升。不同比例下，漿料樣品的感官評(píng)分高于粒料樣品。當(dāng)火龍果藍(lán)與莓漿料的比例為1.79時(shí)，樣品的感官評(píng)分最高，為81.65；當(dāng)火龍果-藍(lán)莓粒料的比例為2.23時(shí)，感官評(píng)分為79.4分，此種重組水果色澤偏深，果香味正常，質(zhì)地偏軟。漿料樣品酸甜可口，粒料樣品偏酸。

圖7 不同比例火龍果-藍(lán)莓漿料和藍(lán)莓粒料重組水果的感官評(píng)分曲線Fig.7 Sensory scores of different proportions of pitayablueberry pulp and pitaya-blueberry seed recombinant fruits

2.3 凍干重組水果的品質(zhì)檢測(cè)與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)，選擇感官評(píng)價(jià)最高的3種類別重組水果樣品（草莓-柑橘漿料，81.76分；火龍果-柑橘漿料，83.79分；火龍果-藍(lán)莓漿料，81.65分）進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)，分析其質(zhì)構(gòu)、色澤以及營養(yǎng)成分。

2.3.1 VC保留率測(cè)定結(jié)果分析

按照1.2.7的測(cè)試方法得出的分析結(jié)果如表3所列。

表3 重組水果凍干前后的VC含量Tab.3 VC content of recombinant fruits before and after freeze-dried

由表3可以看出，凍干前后重組水果凍干樣品的VC含量變化不大。由于打漿過程中營養(yǎng)成分有所流失，凍干后樣品中的VC含量略低于凍干前的。由此可見，采用凍干工藝可以大幅減小產(chǎn)品貯藏過程中營養(yǎng)成分的流失。

2.3.2 凍干重組水果色澤分析

按照1.2.8的測(cè)試方法得到的結(jié)果如表4所列。凍干后的重組水果外形如圖8所示。

表4 3種重組水果凍干樣品的色澤分析Tab.4 Color analysis of freeze-dried samples of three recombinant fruits

圖8 3種重組水果凍干樣品的外形照片F(xiàn)ig.8 Photo of freeze-dried samples of three recombinant fruits

從表4可以看出，3種重組水果中，草莓-柑橘漿料樣品的L值、C值最大，色澤最亮，色彩飽和度最大。火龍果-藍(lán)莓漿料樣品的a、b、C最小，在3個(gè)樣品中顏色最偏綠色和藍(lán)色，色彩飽和度較差?；瘕埞?柑橘漿料樣品的b值小，C值較高，其顏色偏藍(lán)色，色彩飽和度較高。由圖8可以看出，草莓-柑橘漿料樣品的顏色最為艷麗；火龍果-藍(lán)莓漿料重組水果的顏色較黑，外觀較差。

2.3.3 凍干重組水果的質(zhì)構(gòu)分析

按照1.2.9的測(cè)試方法得到的測(cè)試結(jié)果如表5所列。由表5可以看出，火龍果-藍(lán)莓漿料凍干樣品的咀嚼性、膠黏性、硬度、最大剪切力最大。草莓-柑橘漿料凍干樣品的彈性最大。火龍果-柑橘漿料凍干樣品的黏附性最大。試驗(yàn)中感官測(cè)試人員對(duì)于火龍果-藍(lán)莓漿料樣品的質(zhì)地評(píng)價(jià)較差。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)凍干水果的質(zhì)構(gòu)硬度（第一次壓縮時(shí)的最大力值）與感官硬度、酥性、脆性、感官評(píng)價(jià)總分顯著負(fù)相關(guān)[12]，從本試驗(yàn)可以看出，火龍果-藍(lán)莓漿料凍干樣品的脆性較差，火龍果-柑橘漿料凍干樣品和草莓-柑橘漿料凍干樣品的脆性、酥性比較好，有較高的開發(fā)價(jià)值。

表5 3種重組水果凍干樣品的質(zhì)構(gòu)分析Tab.5 Texture profile analysis of freeze-dried samples of three recombinant fruits

3 結(jié)論

基于重組水果的配方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)幾種水果的重組配方做了感官、品質(zhì)等方面的檢測(cè)，并對(duì)其凍干工藝進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論：

（1）火龍果-柑橘漿料重組水果凍干樣品的感官評(píng)價(jià)最高。當(dāng)火龍果：柑橘漿料的質(zhì)量比為117.50∶100時(shí)，感官評(píng)價(jià)最高，為83.79。草莓-柑橘漿料重組水果的凍干樣品與火龍果-藍(lán)莓漿料重組水果凍干樣品感官評(píng)價(jià)較高。當(dāng)草莓：柑橘為3.03時(shí)，感官評(píng)價(jià)為81.76。當(dāng)火龍果：藍(lán)莓為1.79時(shí)，感官評(píng)價(jià)為81.65。

（2）火龍果-藍(lán)莓凍干樣品的咀嚼性、膠黏性、硬度、剪切力等最大，酥性、脆性較差，色澤較黑，口感較好。草莓-柑橘凍干樣品的色澤較亮，色彩飽和度最大，酥性、脆性高，口感較好?；瘕埞?柑橘凍干樣品的酥性、脆性較高，色澤較亮，口感最好。草莓-柑橘凍干樣品和火龍果-柑橘凍干樣品具有較高的開發(fā)價(jià)值。

（3）凍干處理后重組水果的VC保留率都較高，凍干工藝能夠較大程度地保留重組水果的營養(yǎng)價(jià)值。

（4）重組水果的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)可以通過數(shù)學(xué)插值法進(jìn)行估算，但會(huì)有一定的誤差，共晶點(diǎn)相對(duì)誤差為18.2%，較小。

（5）當(dāng)火龍果-柑橘漿料質(zhì)量比為117.50∶100的重組水果的裝料量為7.11 kg/m2時(shí)，在預(yù)凍溫度-30℃的擱板上須預(yù)凍18 min左右。當(dāng)干燥室壓力控制為40 Pa，冷凍干燥溫度為-5℃，真空干燥溫度為40℃時(shí)，冷凍干燥用時(shí)6.5 h，真空干燥用時(shí)2.6 h。