湯石生，馬道寬，劉軍，盧素珊，吳耀森，肖波，龔麗

（廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣東廣州 510630）

在后疫情時代，果蔬深加工是解決新鮮果蔬貯藏問題的重要途徑，通過干燥降低果蔬的水分活度，不僅可以抑制微生物生長、降低酶活性，還可以為產(chǎn)品提供更好的物理性能以及較低的運(yùn)輸成本[1,2]。真空冷凍干燥技術(shù)是將含水的原料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，然后在真空條件下，使物料中的冰晶直接升華成水蒸氣的一種脫水方法，已被廣泛應(yīng)用于食品、中草藥等的干燥過程中[3]。通過真空冷凍干燥獲得的產(chǎn)品具有典型的多孔結(jié)構(gòu)、酥脆性、高營養(yǎng)價值、良好的色澤等優(yōu)點(diǎn)[4]。我國蘋果產(chǎn)量巨大，蘋果中含有多酚，維生素C和維生素E，礦物質(zhì)和其他生物活性成分，具有很高的營養(yǎng)價值，而且已有研究表明食用蘋果有利于降低患心血管疾病和中風(fēng)的風(fēng)險[5-7]。凍干蘋果片能較好的保留蘋果中的營養(yǎng)成分，是一種酸甜可口的休閑零食，深受消費(fèi)者的喜愛。

蘋果在加工過程中容易發(fā)生褐變反應(yīng)，使得產(chǎn)品的顏色變深，因此護(hù)色是蘋果加工過程中的關(guān)鍵步驟。蘋果的護(hù)色通常采用護(hù)色液處理[8]、熱燙處理[9]、超聲處理[10]等措施。丁真真等人通過比較海藻糖、葡萄糖、殼聚糖三種糖溶液作為護(hù)色液的護(hù)色效果，發(fā)現(xiàn)15%的葡萄糖溶液能夠延緩產(chǎn)品的褐變，提高脫水蘋果的復(fù)水性能[11]。王子宇等人通過超高溫空氣燙漂對蘋果片進(jìn)行護(hù)色，結(jié)果表明，最佳的護(hù)色條件為燙漂溫度120 ℃，燙漂時間4 min[12]。王海鷗等人通過超聲預(yù)處理發(fā)現(xiàn)蘋果片的白度值可以達(dá)到74.24，總色差為8.76[9]。蘋果干制品的的變色問題會直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)、食用價值以及銷售情況，因此抑制蘋果在加工過程中發(fā)生的褐變反應(yīng)至關(guān)重要[13]。

本研究采用熱燙、護(hù)色液浸泡和熱燙-護(hù)色液浸泡復(fù)合護(hù)色這三種方法對凍干蘋果片進(jìn)行護(hù)色，探究其對凍干蘋果片含水率、維生素C含量、滴定酸度、復(fù)水比、質(zhì)構(gòu)、色差、感官評價以及微觀結(jié)構(gòu)的影響，為凍干蘋果片的工業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料和設(shè)備

原料與試劑：新鮮蘋果，市售；氯化鈉，食品級；偏磷酸、2,6-二氯靛酚、抗壞血酸、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、分析純。

設(shè)備：ZDG-10真空冷凍干燥設(shè)備，廣東永利機(jī)械設(shè)備有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)分析儀，美國博勒飛公司；CR-400色差儀，柯尼卡美能達(dá)公司；S-510掃描式電子顯微鏡，日本日立公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 凍干蘋果片樣品的制備

新鮮蘋果洗凈后削皮去核，切成厚度為5 mm的蘋果片，對照組（簡稱CK）不做任何預(yù)處理直接凍干，熱燙組（簡稱BT）經(jīng)95 ℃的熱水熱燙1 min后凍干，護(hù)色組（簡稱CP）采用1%的氯化鈉溶液浸泡20 min后凍干，熱燙-護(hù)色組（簡稱BCP）先采用1%的氯化鈉溶液浸泡20 min，再經(jīng)95 ℃的熱水熱燙1 min后凍干。真空冷凍干燥條件為：-20 ℃冷凍柜預(yù)凍12 h，真空度10 Pa，溫度-50 ℃下冷凍20 h。

1.2.2 含水率、滴定酸度、維生素C含量的測定

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.3-2016對蘋果片的含水率進(jìn)行測定。參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.86-2016對蘋果片的維生素C含量進(jìn)行測定。參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.239-2016對蘋果片的滴定酸度進(jìn)行測定。

1.2.3 復(fù)水比的測定

每組稱量適量的蘋果片，將樣品完全浸泡至蒸餾水中30 min，充分吸水后取出，用濾紙吸取表面水分，再次稱量每組蘋果片重量，按下式計算復(fù)水比[14]：

式中，R：復(fù)水比，g/g；m1：復(fù)水前蘋果片的質(zhì)量，g；m2：復(fù)水后蘋果片的質(zhì)量，g。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀對蘋果片的硬度和脆度進(jìn)行測定。探頭型號采用TA4/1000，測試條件為：預(yù)測試速度2.0 mm/s，檢測速度0.5 mm/s，后期檢測速度0.5 mm/s，觸發(fā)力度1 g。

1.2.5 色差的測定

每組選取適宜大小的蘋果片，采用色差儀檢測樣品的亮度L*，紅綠度a*，藍(lán)黃度b*。

1.2.6 感官評價

選取15名感官評價人員，對四組蘋果片的色澤、形態(tài)、風(fēng)味、口感進(jìn)行評價，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 凍干蘋果片的感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria for freeze-dried apple slices

1.2.7 電鏡掃描

每組選取適量的蘋果片粘貼至導(dǎo)電膠上，噴金5 min后用掃描式電子顯微鏡觀察蘋果片的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 365和GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖，所有實驗均重復(fù)三次。顯著性差異分析采用SPSS 24.0中的Duncan’s分析法，顯著水平設(shè)為p<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同預(yù)處理對蘋果片含水率的影響

凍干產(chǎn)品的含水率對產(chǎn)品的品質(zhì)差異有著重要影響，含水率過高，產(chǎn)品不夠酥脆，含水率過低，則產(chǎn)品口感過硬[15]。四組的蘋果凍干片含水率如圖1所示，CK組的含水率為5.38%，BT組的含水率為5.13%，CP組的含水率為5.40%，BCP的含水率為5.47%，含水率基本維持在5.13%~5.47%范圍內(nèi)，各組之間無顯著差異（p>0.05）。金瑋玲等人采用冷凍干燥的方法得到香菇片的含水率約為5%，與我們的實驗結(jié)果一致[16]。陳安均等人采用熱風(fēng)和微波干燥方法，得到的凍干果蔬含水率在6.86%~7.13%范圍內(nèi)，高于我們的實驗結(jié)果，由此可知，不同的干燥方法對產(chǎn)品含水率有顯著影響[17]。

圖1 三種預(yù)處理凍干蘋果片的含水率Fig.1 Water content of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.2 不同預(yù)處理對蘋果片Vc含量的影響

果蔬中的維生素C極易受環(huán)境因素，如氧氣、水分、溫度、酸堿度、金屬離子等的影響而發(fā)生氧化降解，因此不同的預(yù)處理方法、干燥條件、不同的果蔬物料都會使干制品的維生素C含量發(fā)生不同程度的變化[18]。不同預(yù)處理方式對蘋果片維生素C含量的影響如圖2所示，CK組的維生素C含量為17.06 mg/100 g，BT組的維生素C含量為9.56 mg/100 g，CP組的維生素C含量為13.15 mg/100 g，BCP組的維生素C含量為9.68 mg/100 g，三個處理組的維生素C含量均顯著低于對照組（p<0.05），可能是由于預(yù)處理過程中接觸到空氣中的氧氣，溫度升高等因素導(dǎo)致。無論是單一處理還是兩步預(yù)處理，經(jīng)過熱燙后維生素C的含量損失較為顯著，經(jīng)過護(hù)色液的單一處理能夠較好的保留維生素C的含量。有研究表明，經(jīng)真空冷凍干燥后蘋果凍干片維生素C含量較低，原因在于真空和冷凍解析干燥階段的高溫導(dǎo)致其發(fā)生氧化作用而流失[19]。

圖2 三種預(yù)處理凍干蘋果片的維生素C含量Fig.2 Vitamin C content of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.3 不同預(yù)處理對蘋果片滴定酸度的影響

水果凍干片中的可滴定酸度對產(chǎn)品的風(fēng)味和貯藏性都有一定程度的影響[19]。由圖3可知，三種預(yù)處理方法對滴定酸度的影響較小，CK組的滴定酸度為2.25 g/100 g，BT組的滴定酸度為2.37 g/100 g，CP組的滴定酸度為2.36 g/100 g，BCP組的滴定酸度為2.22 g/100 g。邢娜等人采用真空冷凍干燥的方法得到的凍干蘋果片的滴定酸度為1.0 g/100 g[20]，與我們的實驗結(jié)果有顯著差異，可能是原材料的差異導(dǎo)致的，蘋果的成熟度對樣品的滴定酸度會有顯著影響。

圖3 三種預(yù)處理凍干蘋果片的滴定酸度Fig.3 Titer acidity of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.4 不同預(yù)處理對蘋果片復(fù)水比的影響

復(fù)水比是評價干燥產(chǎn)品恢復(fù)至原來狀態(tài)的重要指標(biāo)，可以衡量凍干片的疏松程度，對產(chǎn)品的口感有重要影響[21]。由圖4可知，CK組的復(fù)水比為3.49，BT組的復(fù)水比為3.88，CP組的復(fù)水比為4.15，BCP組的復(fù)水比為5.15，經(jīng)過兩步預(yù)處理的BCP組的復(fù)水比顯著高于對照組（p<0.05），說明其內(nèi)部疏松程度最高，經(jīng)單一預(yù)處理的BT組和CP組復(fù)水比與對照組無顯著差異（p>0.05）?？赡苁窃陬A(yù)處理過程中經(jīng)兩步處理的蘋果片內(nèi)部表面積增大，孔隙增多，吸水性增強(qiáng)，而對照組未經(jīng)處理，內(nèi)部表面積較小，凍干后皺縮，難以復(fù)水。王前菊等人經(jīng)不同的預(yù)處理獲得的凍干蘋果片產(chǎn)品復(fù)水比在3.08~5.31范圍內(nèi)，與我們的結(jié)果一致[22]。

圖4 三種預(yù)處理凍干蘋果片的復(fù)水比Fig.4 Rehydration ratio of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.5 不同預(yù)處理對蘋果片質(zhì)構(gòu)的影響

凍干產(chǎn)品的脆度和硬度是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)品硬度太大或硬度太小都會影響食用口感[23]。三種預(yù)處理方式對蘋果片硬度和脆度的影響如圖5所示，CK組的硬度為9384.67 g，脆度為1864.50 g，BT組的硬度為9715.67 g，脆度為1762.50 g，CP組的硬度為9468.33 g，脆度為1924.00 g，BCP組的硬度為9571.00 g，脆度為1989.00 g，四組凍干蘋果片的硬度和脆度無顯著差異（p>0.05）,表明熱燙和護(hù)色液浸泡對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)變化影響不大。有研究表明，果蔬脆片的質(zhì)構(gòu)主要受脫水工藝的影響，因此三種護(hù)色預(yù)處理的產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)沒有顯著差異[24]。

圖5 三種預(yù)處理凍干蘋果片的硬度(a)和脆度(b)Fig.5 Hardness and crispness of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.6 不同預(yù)處理對蘋果片色差的影響

凍干產(chǎn)品的色澤是影響消費(fèi)者選擇的直接因素之一。三種預(yù)處理方式對蘋果片色差的影響如表2所示，經(jīng)過預(yù)處理的凍干蘋果片白度L*、紅綠值a*以及藍(lán)黃值b*與CK組均有顯著差異（p<0.05），CK組的L*為77.73，BT組L*為81.38，CP組的L*為81.14，BCP組的L*為84.04，經(jīng)兩步預(yù)處理的BCP組產(chǎn)品亮度最高，白度L*值與CK組和單一預(yù)處理的兩組均有顯著差異，說明其護(hù)色效果最好，更易于被消費(fèi)者接受。王海鷗等人經(jīng)護(hù)色液預(yù)處理獲得的蘋果片產(chǎn)品L*可達(dá)89.82，略高于我們的實驗結(jié)果，可能的原因在于他們采用的是0.5% L-半胱氨酸、0.5%抗壞血酸、0.2%草酸、0.3% NaCl的復(fù)合護(hù)色液[9]。

表2 三種預(yù)處理凍干蘋果片的色差Table 2 Color difference of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.7 不同預(yù)處理對蘋果片感官評價的影響

由表3可知，CK組的色澤評分為3.50，BT組色澤評分為6.33，CP組的色澤評分為6.50，BCP組的色澤評分為8.20，BCP組的蘋果凍干片在色澤上與CK組和單一預(yù)處理組都有顯著的差異（p<0.05），表明經(jīng)過護(hù)色液浸泡再熱燙滅酶能夠最大程度的保留新鮮蘋果的色澤，而不經(jīng)預(yù)處理的CK組，蘋果在加工過程中發(fā)生褐變反應(yīng)，使得產(chǎn)品顏色變深，使得消費(fèi)者的購買意愿降低。三個處理組的形態(tài)評分顯著高于CK組（p<0.05），可能是因為CK組不經(jīng)熱燙或浸泡處理，冷凍干燥失水過程中皺縮硬化較為嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)品的外觀形態(tài)不如經(jīng)過預(yù)處理的三組。四組凍干蘋果片的風(fēng)味沒有顯著差異（p>0.05）。從口感方面來看，經(jīng)兩步預(yù)處理的BCP組口感較為疏松，更受消費(fèi)者的喜愛。從綜合評分來看，BCP組的評分最高，為8.02，其次是單一處理的BT組和CP組，CK組的評分最低，為5.82。結(jié)果表明，護(hù)色處理是凍干蘋果片工藝中的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品的品質(zhì)有著重要影響。符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23787-2009非油炸水果、蔬菜脆片的感官要求。

表3 三種預(yù)處理凍干蘋果片的感官評價Table 3 Sensory evaluation of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

2.8 不同預(yù)處理對蘋果片微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖6可知，與新鮮蘋果的微觀結(jié)構(gòu)相比，經(jīng)過冷凍干燥步驟，大量的水分快速蒸發(fā)，蘋果內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織破碎交織。由圖6a可知，CK組的孔徑較小且較少，復(fù)水水分吸收較為困難，這與前面的復(fù)水比結(jié)果相一致。由圖6b可知經(jīng)熱燙和真空冷凍后蘋果片結(jié)構(gòu)較為松散。由圖6c和圖6d可知經(jīng)護(hù)色液、熱燙-護(hù)色液浸泡與真空冷凍干燥復(fù)合處理后細(xì)胞呈現(xiàn)雜亂排離，結(jié)構(gòu)松散破碎，變形較為嚴(yán)重，周頔等人經(jīng)超聲-真空凍結(jié)獲得的蘋果片也出現(xiàn)了相似的微觀結(jié)構(gòu)[10]。

圖6 三種預(yù)處理凍干蘋果片的微觀結(jié)構(gòu)（×200）Fig.6 Microstructure of freeze-dried apple slices by three kinds of pretreatment

3 結(jié)論

護(hù)色工藝在果蔬加工過程中是不可或缺的一個環(huán)節(jié)，因此選擇一個簡單高效的護(hù)色方法是近年來的研究熱點(diǎn)。本研究中采用了熱燙、護(hù)色液浸泡、熱燙-護(hù)色液浸泡復(fù)合護(hù)色三種護(hù)色方法，結(jié)果表明，四組凍干蘋果片的含水率在5.13%~5.47%，維生素C含量在9.56~17.06 mg/100 g，滴定酸度在2.22~2.37 g/100 g，復(fù)水比在5.15~3.49，硬度在9715.67 g~9384.67 g，脆度在1762.50 g~1989.00 g，亮度在77.73~84.04，感官評分在5.82~8.02，其中CK組的維生素C含量顯著高于其他三組（p<0.05）；BCP組的復(fù)水比顯著高于CK組（p<0.05）；BCP組的護(hù)色效果最佳，產(chǎn)品亮度值L*為84.04，綜合評分8.02。微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)果表明，經(jīng)預(yù)處理與真空冷凍干燥復(fù)合處理后細(xì)胞呈現(xiàn)雜亂排離，結(jié)構(gòu)松散破碎?？傮w來說，四組凍干蘋果片雖然在營養(yǎng)成分和感官評價上具有差異，但均保留了蘋果的風(fēng)味，BCP組具有更好的凍干片品質(zhì)。以蘋果為原料開發(fā)一款休閑食品符合果蔬加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求，并能滿足現(xiàn)代人們飲食消費(fèi)需要。通過研究可知熱燙-護(hù)色液浸泡復(fù)合護(hù)色可以使凍干蘋果片保持良好的色澤、口感、風(fēng)味和營養(yǎng)價值。凍干蘋果片的品質(zhì)研究有助于推動蘋果深加工技術(shù)升級，優(yōu)化并豐富凍干蘋果片的口味以適應(yīng)市場對果蔬休閑食品的需求是需要進(jìn)一步開展的工作。由于凍干蘋果片打開包裝后較容易吸潮，以后應(yīng)重點(diǎn)研究包裝材料和果片表面的防吸潮處理。