真空冷凍干燥椰纖果工藝研究

龍映均 雷學昌 楊世凱 蒙煥松 李從發

椰纖果（Nata de coco）是一種以椰子水為主要原料，經微生物發酵產生的由葡萄糖以β- 1，4-糖苷鍵連接而成的高分子凝膠狀纖維膜。椰纖果具有低熱量、高纖維、口感滑爽、咀嚼性好等特性，因此具有減肥、防便秘、清腸胃、排毒、降低膽固醇的功效，是一種理想的保健食品。

椰纖果有良好的持水能力，水分含量高達99%。目前市面上均以含水的椰纖果形式應用于食品、化妝品及其他產品中，給貯存運輸帶來不便，很大程度上限制了椰纖果的應用范圍。然而，干燥后結晶化程度的增加會導致復水能力的降低。干燥的椰纖果不溶于100 ℃熱水，復水性差，并且復水性不會隨復水時間的延長而增加。為了進一步拓展椰纖果的應用空間，提高附加值，增強干椰纖果的復水性具有重大意義。經研究發現，采用羧甲基纖維素鈉（CMC）作為椰纖果內部結構填充劑，對椰纖果進行結構修飾，可以改善干椰纖果產品的復水性質。真空冷凍干燥過程中影響干椰纖果復水性質的因素主要有CMC濃度、固液比、凍干室真空度、真空滲透時間。本試驗以椰纖果的復水比及復水后的硬度和彈性作為指標，通過實驗優化真空冷凍干燥椰纖果的工藝條件，旨為工業化生產提供依據。

材料與方法

材料與儀器。（1）原料。5×5mm的壓縮椰纖果粒（海南億德食品有限公司）。

（2）試劑。氫氧化鈉（廣州化學試劑廠，分析純）。羧甲基纖維素鈉（CMC）（國藥集團化學試劑有限公司，300- 800mPa.s，化學純）

（3）主要儀器與設備。德國CHRIST ALPHA1- 4LSC型冷凍干燥機（北京博勱儀器有限公司）；HR2864型飛利浦三合一攪拌機（飛利浦家庭電器有限公司）；DZF- 6053型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）；美國博勒飛CT3型質構儀（美國Brookfield公司）；DK- 98- 1型電熱恒溫水浴鍋（天津泰斯特儀器有限公司）。

方法。（1）椰纖果預處理。將壓縮椰纖果粒開包用自來水水洗3- 5次脫酸至中性，瀝干后用0.5M的NaOH浸泡3h去雜質至透明，水洗脫堿至中性，瀝干待用。

（2）加工工藝。原料→預處理→真空滲透處理→預凍→真空冷凍干燥→真空包裝→成品。

①CMC滲透液制備。將CMC與水混合用HR2864型飛利浦三合一攪拌機攪拌1～2min，使CMC充分均勻分散，制成不同濃度的CMC溶液。

②真空滲透處理。將預處理后的椰纖果粒按照一定的固液比（g/mL）放入盛有一定濃度的CMC溶液的燒杯中，100℃水浴30min，待溫度降至40℃左右時將燒杯移至真空干燥箱中，調節真空度滲透處理一定時間。

③預凍。稱取真空滲透處理后瀝干的樣品200g裝入自制的塑料淺盤中，并將樣品放入- 70℃低溫冰箱中預凍。

④真空冷凍干燥。將預凍好的樣品放入凍干機內，在不同真空度下干燥至水分含量低于7%即達到終點。

試驗設計。（1）單因素試驗。影響椰纖果粒干燥復水的因素主要有凍干真空度、CMC濃度、浸漬固液比、真空滲透時間等，因此選擇這些因素進行單因素試驗。

①凍干真空度對干椰纖果復水比的影響。在CMC濃度0.8%、固液比1：2和真空滲透時間5h條件下，凍干室真空度分別選擇0.37mbar、0.52mbar、0.67mbar、0.85mbar，研究其對復水比的影響。

② CMC濃度對干椰纖果復水比的影響。在真空度0.52mbar、固液比1：2和真空滲透時間5h條件下，CMC濃度選擇0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%，研究其對復水比的影響。

③浸漬固液比對干椰纖果復水比的影響。在真空度0.52mbar、CMC濃度0.8%和真空滲透時間5h條件下，浸漬固液比選擇1：1、1：2、1：3、1：4不同固液比（m：V），研究其對復水比的影響。

④真空滲透時間對干椰纖果復水比的影響。在CMC濃度0.8%、固液比1：2和真空度0.52mbar條件下，真空滲透時間選擇1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，研究其對復水比的影響。

（2）響應面設計。根據單因素試驗結果進行響應面試驗，響應面試驗因素水平見表1。

分析檢測。（1）復水性。將干燥后的椰纖果浸泡在200倍質量的沸水中，100℃恒溫水浴10min，瀝干表面的水分后稱重，計算復水比Rf。復水比按式（1）計算：

式中：Rf——復水比；mf——復水后的物料質量，g；mg——復水前的物料質量，g。

（2）TPA測定

質構剖面分析法（te x ture prof ile analysis，TPA）是模擬人類牙齒咀嚼食物，對椰纖果進行二次壓縮的機械過程，該過程能夠測定探頭對試樣的壓力以及其他相關質地參數。

硬度：第一次壓縮時的峰值。

彈性：第二次壓縮的樣品的高度與第一次壓縮的樣品的高度的比值。

TPA試驗質地特征曲線見圖1

結果與分析

單因素試驗

（1）凍干室真空度對復水比的影響。凍干室真空度對干椰纖果復水比的影響見圖2。由圖2可知，在相同CMC濃度、浸漬固液比和真空滲透時間條件下，干椰纖果的復水比隨著干燥室真空度的增加逐漸降低，然后趨于平緩，在干燥室真空度為0.37mbar時得到最大復水比。這可能是因為椰纖果具有較高有效導熱系數，干燥開始不久，椰纖果界面的溫度就接近其限定值，此時干燥過程為傳質過程所控制，應設法移走升華的水蒸氣，而不是強化傳熱，如果加大真空度，將導致物料的局部融化，降低產品質量，但如果真空度過低將導致真空泵長時不停的工作，這將導致真空泵的壽命大大縮減。

（2）CMC濃度對復水比的影響。CMC濃度對復水比的影響見圖3。由圖3可知，在相同的浸漬料液比、浸漬時間和凍干室真空度下，椰纖果的復水比隨著CMC的濃度先上升后下降，并且在CMC濃度為0.8 %時達到最大值。這可能是因為隨著CMC濃度的增加，單位體積CMC所含CMC越多，吸附在椰纖果內部的CMC也就越多，從而致使復水比的增加，但是隨著CMC濃度的不斷增加，CMC稠度不斷增加，從而阻止了CMC的進一步吸附，所以復水比降低。

（3）浸漬固液比對復水比的影響。浸漬固液比對復水比的影響見圖4。由圖4可知，在相同的CMC濃度、浸漬時間和凍干室真空度下，椰纖果的復水比隨著固液比的增加先上升后下降，并且在固液比為1：2時達到最大值。這可能是因為隨著固液比的增加，椰纖果吸附CMC的量也不斷增加，當達到吸附飽和時，由于內外濃度差異，椰纖果開始解析，外界濃度越小，解析速度越快。

（4）真空滲透時間對復水比的影響。真空滲透時間對復水比的影響見圖5。由圖5可知，在相同的浸漬固液比、CMC濃度和凍干室真空度下，椰纖果的復水比隨著真空滲透時間的增加而增加，并且增加速度由快變慢。這可能是因為隨著真空滲透時間的增加，椰纖果吸附CMC的量就越多，但是當真空滲透時間達到5h左右時，椰纖果吸附量幾乎達到飽和，所以隨著時間的增加，復水比增加很少。

結論

（1）各因素對椰纖果干燥復水比的影響順序依次為：真空滲透時間、CMC濃度、凍干室真空度、固液比；各因素對椰纖果干燥后復水硬度的影響順序依次為：真空滲透時間、CMC濃度、凍干室真空度、固液比；各因素對椰纖果干燥后復水彈性的影響順序依次為：真空滲透時間、CMC濃度、凍干室真空度、固液比。

（2）利用響應面分析優化熱風干燥椰纖果的最優工藝條件為：固液比1：2、CMC濃度 0.90%、凍干室真空度0.52mbar、真空滲透時間4.5h。

作者簡介：

龍映均（1985-12），男（苗），碩士，高級農藝師，研究方向：農產品質量安全，農產品加工。通訊作者：李從發（1967-9），男，教授，研究方向：食品發酵、功能食品。