凍干重組水果的配方試驗研究與分析

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1.98%。漿果類水果不易保存，損失嚴重，必須采用適宜的干燥技術(shù)進行深加工后保存。

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到干燥的目的。真空冷凍干燥避免了高溫對食品品質(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，滿足人們對高品質(zhì)生活的需求。袁焦焦等[6]對真空冷凍干燥獼猴桃的工藝進行了優(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)處理對草莓切片進行真空冷凍干燥，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，但對于多味重組漿果類水果的凍干研究還未見報道。

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，開發(fā)適合草莓、藍莓、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，對重組水果配方進行篩選，其次，對選中的重組水果配方凍干產(chǎn)品進行色澤、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、藍莓、草莓、無花果作為重組水果的原料，以應(yīng)杰堂食品級果膠為配料。試驗用儀器設(shè)備有：電子分析天平（精度0.001 g）、打漿機、磁石攪拌器和真空冷凍干燥機。

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

圖1 冷凍干燥機原理圖Fig.1 Schematic diagram of the lyophilizer

1.2 試驗方法

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→用攪拌機攪拌→用適宜模具塑型→放入凍干機中→設(shè)置擱板溫度為-30℃預(yù)凍至共晶點以下5℃→設(shè)置擱板溫度為共熔點以下5℃進行冷凍干燥→設(shè)置擱板溫度為40℃進行真空干燥→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)，對其從色澤、酸甜口感、營養(yǎng)成分等多方面進行考量，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-藍莓（粒料）、火龍果-藍莓（漿料）。

1.2.4 感官評價方法

以重組水果的色澤、口感、氣味、質(zhì)地作為感官評價的指標(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)評價人員，按照GB/T10220-2012，進行感官評價[9]。參加評定人員按表1中的好、較好、一般、差四個等級打分。重組水果感官評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所列。

表1 重組水果感官評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Recombinant fruit sensory evaluation criteria

1.2.5 重組水果配方試驗設(shè)計

根據(jù)重組水果配方確定標(biāo)準(zhǔn)，對選定的重組水果樣品，設(shè)計了5組試驗進行比較分析，如表2所列。

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

1.2.6 共晶點、共熔點測定

共晶點和共熔點是確定凍干工藝的重要參數(shù)。采用德國耐馳公司的DSC200f3測試儀，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得重組水果的DSC曲線，即測量輸入到樣品和參比物的功率差與溫度之間的關(guān)系，確定其共晶點和共熔點。前基線延長線與峰的前沿最大斜率處切線的交點即為共晶點、共熔點。

1.2.7 VC測定

采用2，6-二氯靛酚標(biāo)準(zhǔn)溶液對凍干前、后重組水果樣品的抗壞血酸值進行檢測[10]：用該溶液對樣品的酸性浸出液進行氧化還原滴定，2，6-二氯靛酚被還原為無色，當(dāng)?shù)竭_滴定終點時，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算出100 g樣品中抗壞血酸的含量。

1.2.8 色澤測定

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

1.2.9 質(zhì)構(gòu)測定

采用美國FTC公司的TMS-PRO質(zhì)構(gòu)分析儀，選用燕尾剪探頭，測定樣品的最大剪切力，試驗參數(shù)為：測試速度50 mm/min，回程速度50 mm/min，測試距離35 mm，起始力0.2 N，每個樣品測定3次；選用p/5型探頭測定樣品的咀嚼性、彈性、膠黏性、硬度、黏附性，測試速度50 mm/min，觸發(fā)力2.6 N，每個樣品測定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為測定的DSC曲線，前基線即為相變前的DSC曲線，前基線延長線與放熱峰和吸熱峰的前沿最大斜率處切線的交點即為共晶點和共熔點。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和共晶點。火龍果-柑橘漿料重組水果的共晶點為-18.1℃，共熔點為-4.2℃。

圖2 火龍果-柑橘漿料重組水果的DSC測試曲線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冷肼處的溫度。火龍果-柑橘漿料重組水果在-30℃的溫度下須預(yù)凍18 min，此時物料溫度達到共晶點以下5℃。冷凍干燥時，控制擱板溫度為-5℃，干燥用時6.5 h，水分脫除率為97.65%。真空干燥時，控制擱板溫度為40℃，干燥用時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 重組水果的感官評價分析

對選取的試驗樣品進行感官評價分析。草莓-獼猴桃漿料和粒料樣品的感官評分如圖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分均比草莓-獼猴桃粒料的感官評分高。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到3.83時，樣品的感官品質(zhì)評分最高，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，重組水果的感官評分先升高后降低，當(dāng)草莓與柑橘比例為3.03時，重組水果感官評分最高，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到1.175時，樣品的感官評分最高，為83.79。此時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-藍莓重組水果的感官評分如圖7所示。隨著火龍果比例的上升，重組水果的感官評分先下降后上升。不同比例下，漿料樣品的感官評分高于粒料樣品。當(dāng)火龍果藍與莓漿料的比例為1.79時，樣品的感官評分最高，為81.65；當(dāng)火龍果-藍莓粒料的比例為2.23時，感官評分為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-藍莓漿料和藍莓粒料重組水果的感官評分曲線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)檢測與分析

根據(jù)上述試驗，選擇感官評價最高的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-藍莓漿料，81.65分）進行品質(zhì)檢測，分析其質(zhì)構(gòu)、色澤以及營養(yǎng)成分。

2.3.1 VC保留率測定結(jié)果分析

按照1.2.7的測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-藍莓漿料樣品的a、b、C最小，在3個樣品中顏色最偏綠色和藍色，色彩飽和度較差。火龍果-柑橘漿料樣品的b值小，C值較高，其顏色偏藍色，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的測試方法得到的測試結(jié)果如表5所列。由表5可以看出，火龍果-藍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。試驗中感官測試人員對于火龍果-藍莓漿料樣品的質(zhì)地評價較差。結(jié)合相關(guān)文獻，發(fā)現(xiàn)凍干水果的質(zhì)構(gòu)硬度（第一次壓縮時的最大力值）與感官硬度、酥性、脆性、感官評價總分顯著負相關(guān)[12]，從本試驗可以看出，火龍果-藍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)，對幾種水果的重組配方做了感官、品質(zhì)等方面的檢測，并對其凍干工藝進行了分析，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價最高。當(dāng)火龍果：柑橘漿料的質(zhì)量比為117.50∶100時，感官評價最高，為83.79。草莓-柑橘漿料重組水果的凍干樣品與火龍果-藍莓漿料重組水果凍干樣品感官評價較高。當(dāng)草莓：柑橘為3.03時，感官評價為81.76。當(dāng)火龍果：藍莓為1.79時，感官評價為81.65。

（2）火龍果-藍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。火龍果-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)價值。

（4）重組水果的共晶點和共熔點可以通過數(shù)學(xué)插值法進行估算，但會有一定的誤差，共晶點相對誤差為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，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，冷凍干燥用時6.5 h，真空干燥用時2.6 h。