果膠對(duì)真空冷凍干燥重組蘋果塊質(zhì)構(gòu)和吸濕特性的影響

　　摘要：果膠是植物細(xì)胞壁中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的天然多糖，是維系凍干果蔬基質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)剛性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。真空冷凍干燥重組果蔬硬度偏低、質(zhì)構(gòu)松軟，儲(chǔ)運(yùn)期間存在易破碎、易吸濕等問題有待解決，本研究通過添加果膠或果膠酶調(diào)節(jié)重組蘋果塊中果膠含量，探討果膠對(duì)真空冷凍干燥重組蘋果塊的硬脆度、孔隙特征和吸濕動(dòng)力學(xué)等核心品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，當(dāng)果膠添加量為5.0～40.0mg/g時(shí)，果塊出現(xiàn)了典型的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，硬度提高100.57%～441.08%，脆度降低9.98%～26.73%，振蕩破損率下降16.60%～55.78%;與此相反的是，經(jīng)果膠酶處理的果塊呈現(xiàn)雜亂的大孔隙結(jié)構(gòu)，其硬度下降34.03%，脆度降低13.23%，振蕩破損率上升14.74%。此外，添加果膠的果塊吸濕性顯著下降，相對(duì)濕度在70%～90%之間發(fā)生解吸遲滯現(xiàn)象，而經(jīng)果膠酶處理的果塊在吸附平衡時(shí)具有更大的質(zhì)量，吸濕性增強(qiáng)。綜上，通過改變果漿基質(zhì)中果膠含量可實(shí)現(xiàn)對(duì)重組蘋果塊質(zhì)構(gòu)和吸濕特性的有效調(diào)控，可為改善真空冷凍干燥果蔬食品質(zhì)構(gòu)品質(zhì)提供理論參考。

　　關(guān)鍵詞：真空冷凍干燥;重組蘋果塊;果膠;質(zhì)構(gòu);吸濕性

　　我國是世界蘋果種植、生產(chǎn)和消費(fèi)大國，2018年產(chǎn)量達(dá)3923.34萬噸，占世界蘋果總產(chǎn)量的45.55%[1]。干制加工可顯著降低原料的水分含量和微生物活性，減少貯藏過程中的物理化學(xué)變化，延長商品的貨架期，是蘋果的重要加工方式[2,3]。果蔬脆片因其口感酥脆、方便即食、營養(yǎng)健康、便于攜帶等特點(diǎn)深受消費(fèi)者青睞，其占蘋果加工制品的市場份額逐年穩(wěn)步提高。

　　目前，用于蘋果脆片生產(chǎn)的干制技術(shù)主要包括真空冷凍干燥(FD)[3]、微波真空干燥(MVD)[4]、壓差閃蒸干燥(DIC)[5]和真空低溫油浴等[6]。其中，真空冷凍干燥技術(shù)在真空低溫的條件下使?jié)裎锪现袃鼋Y(jié)的水分直接升華，干燥后形成疏松的多孔結(jié)構(gòu)，較好地保持了物料原有的物理性狀，營養(yǎng)成分保留率高，貯藏時(shí)間較長[7-9]。因此，真空冷凍干燥制品更符合現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)營養(yǎng)健康的消費(fèi)需求，在休閑食品市場上占據(jù)相當(dāng)高的比例，顯示出良好的市場前景和發(fā)展?jié)摿�[10]。

　　近年來出現(xiàn)了真空冷凍干燥重組果蔬食品，其工藝是將單一或多種果蔬打漿混合后凍干，形成果蔬干制品新的微觀結(jié)構(gòu)[11,12]。相比于天然果蔬脆片，真空冷凍干燥重組果蔬食品有如下優(yōu)勢(shì)：一是可將不同果蔬和食品原料按所需比例自由組合，可作為實(shí)現(xiàn)基于不同人群營養(yǎng)需求和個(gè)性化食品精準(zhǔn)制造的有效手段[13,14];二是將不同果蔬原料破壁和勻漿后形成均勻的果漿體系，可避免天然果蔬在凍干過程中因表皮蠟質(zhì)、天然組織細(xì)胞屏障等造成的升華通道阻礙，干燥速率和干燥品質(zhì)顯著提升[15];三是，通過對(duì)果蔬原料的配比和果漿中物質(zhì)成分的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控[16,17]。

　　然而，果漿狀態(tài)下冷凍干燥獲得的重組脆塊，完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，重構(gòu)建立的組織連接薄弱，結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致硬度偏低，酥脆口感不佳，產(chǎn)品更容易吸潮，同時(shí)產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中容易破損[10,16,17]。果膠是自然界中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的多糖，主要存在于初生細(xì)胞壁中，對(duì)于植物細(xì)胞組織的相互連接具有重要作用。研究表明，果膠是支撐干燥果蔬切片孔隙結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，賦予干燥食品一定的剛度和水分吸附特性[18]，但果膠物質(zhì)在重組果蔬食品質(zhì)構(gòu)形成和水分吸附行為中的作用機(jī)制尚不明確。因此，本研究以蘋果為對(duì)象，通過調(diào)高或調(diào)低蘋果物料中果膠含量，探討果膠對(duì)真空冷凍干燥重組蘋果塊質(zhì)構(gòu)和吸濕特性的影響，旨在為實(shí)現(xiàn)重組果蔬食品質(zhì)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控提供理論依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1材料與試劑

　　富士蘋果(Malusdomestica)，購于幸福榮耀(北京)超市有限公司，選擇成熟度一致、大小均一、無機(jī)械損傷和病蟲害的蘋果為試驗(yàn)原料。果膠(蘋果來源)SIGMA公司;果膠酶(食品級(jí)，100000U/g)Solarbio公司;纖維素酶(食品級(jí)，50000U/g)Solarbio公司。其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

　　1.2儀器與設(shè)備

　　CL50蔬菜水果處理機(jī)法國RobotCouple公司;MCKZ-JD6電器兩用蒸飯柜濱州市美廚廚業(yè)有限公司;HR1848飛利浦四合一榨汁機(jī)珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)飛利浦家庭電器有限公司;IKARW20攪拌器上海玖析科學(xué)儀器有限公司;ULT1386-3-V41超低溫冰箱(-80℃)賽默飛科技有限公司;LG-1.0真空冷凍干燥機(jī)沈陽航天新陽速凍設(shè)備制造有限公司;LensEye-NETversion1.5.5.0色彩分析系統(tǒng)美國;TA.HDplus物性測試儀英國StableMicroSystem公司;P14F0114動(dòng)態(tài)水分吸附儀英國SMS公司;DSC8000差示量熱掃描儀美國PE公司;SU8010電子掃描顯微鏡日本日立公司;YC-80旋轉(zhuǎn)混勻儀杭州米歐儀器有限公司。

　　1.3方法

　　1.3.1樣品制備

　　蘋果去皮后可食用部分用蔬菜水果處理機(jī)切成2mm厚的薄片，蒸汽熱燙120s防止褐變，用榨汁機(jī)打漿，打漿時(shí)間為30s，間隔10s，打漿3次。果漿在進(jìn)一步制備時(shí)分為7個(gè)不同的處理組，5組處理中分別加入0.1%、0.5%、1%、2%、4%(w/w)的果膠，其余2組果漿中分別加入纖維素酶和果膠酶，作為陰性對(duì)照處理組，在40℃恒溫水浴中酶解2h。以純蘋果漿作為對(duì)照，上述果漿用攪拌器混勻后，倒入長寬高為2.5cm×2.5cm×1.4cm的硅膠模具當(dāng)中，-80℃冰箱預(yù)凍24h。

　　1.3.2真空冷凍干燥冷肼溫度為-40℃，真空度為60Pa，一次干燥隔板溫度為25℃，二次干燥隔板溫度為50℃。一次干燥樣品量為560g，物料干燥至水分含量低于4%，并置于干燥器中均濕48h后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

　　1.3.3半乳糖醛酸含量測定重組樣品中半乳糖醛酸含量參考Peng等[18]的方法，采用分光光度法，以半乳糖醛酸(GalacturonicAcid,GalA)作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，每個(gè)樣品測定進(jìn)行3次重復(fù)。

　　1.3.4色澤用LensEye-NET色彩分析系統(tǒng)測定了重組蘋果塊的外觀顏色，獲得了以下色澤參數(shù):亮度值(CIEL*)、紅度/綠度值(CIEa*)、黃度/藍(lán)度值(CIEb*)、色相角(hab*)和色度(Cab*)。每個(gè)樣品測定進(jìn)行3次重復(fù)。

　　1.3.5硬度和脆度參考Peng[18]等的方法，采用TA.HDplus物性測試儀測定樣品硬脆度。選擇切割探頭(HDP/BSK)，設(shè)置測試條件為：前期測試速度2.0mm/s，測試中速度1.0mm/s，后期測試速度2.0mm/s，觸發(fā)力和穿透距離分別為10g和45.0mm。其中，果塊硬度采用測試過程中的最大力表示，單位為“g”，脆性采用測試過程中的拉斷距離表示，單位為“mm”。每個(gè)處理進(jìn)行了12次重復(fù)，去除最大值和最小值后取平均值。

　　1.3.6相變溫度測定采用差示掃描量熱儀(DifferentialScanningCalorimeter,DSC)測定高水分含量樣品的結(jié)晶和熔融溫度，以及真空冷凍干燥后蘋果塊的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度[19]。稱取8.0mg～9.0mg凍干后的蘋果塊制粉放入鋁坩鍋中，密封，一個(gè)空坩鍋被用作參照。儀器掃描程序?yàn)椋阂?0℃/min的速度從30 ℃冷卻到−70℃，平衡5min，同樣的速度加熱到100℃。采用儀器自帶軟件分析熱流密度曲線，得到初始點(diǎn)、中點(diǎn)及終點(diǎn)的轉(zhuǎn)變溫度，取中點(diǎn)處的溫度定義為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GlassTransitionTemperature，Tg)。在高水分含量狀態(tài)下，以同樣的掃描程序測定果漿的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)。每個(gè)樣品測定進(jìn)行3次重復(fù)。

　　1.3.7微觀結(jié)構(gòu)參考Yi[20]等的方法切取蘋果塊斷面進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，取斷面粘在樣品臺(tái)的導(dǎo)電膠上，噴金處理，樣品的微觀結(jié)構(gòu)圖像在低真空(100Pa)和10kV加速電壓下采集，采取3次掃描，并在60倍下拍照，分析。

　　2.結(jié)果與分析

　　2.1重組蘋果塊的果膠含量

　　半乳糖醛酸作為果膠的主要組成單元，用其含量來衡量重組樣品中果膠占據(jù)的比例。對(duì)照組中半乳糖醛酸含量為52.40mg/g凍干粉，顯著高于曹風(fēng)等[23]測定的結(jié)果，這可能是由于冷凍干燥過程沒有造成果膠較多的熱降解。此外，隨著商用果膠添加量的增加，樣品中半乳糖醛酸含量隨之線性增加(線性擬合方程為y=3.40683x+3.56355，R2=0.80089)。纖維素酶和果膠酶處理均增加了樣品中半乳糖醛酸的含量，這可能是由于酶促水解導(dǎo)致細(xì)胞壁多糖組分的降解，并釋放出了部分被“固定”的果膠組分[24]。

　　3.結(jié)論

　　重組果蔬塊的微觀多孔結(jié)構(gòu)及孔隙壁的化學(xué)組成是決定多孔介質(zhì)質(zhì)構(gòu)特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，并影響其在環(huán)境濕度下的水分吸附行為。果膠含量顯著影響重組蘋果塊質(zhì)構(gòu)特征，當(dāng)添加果膠的量為4%時(shí)，重組蘋果塊的硬度提高441.08%，脆度降低26.73%，振蕩破損率降低了55.78%。結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)分析，對(duì)于重組蘋果塊內(nèi)部無序的組織結(jié)構(gòu)來說，果膠添加量達(dá)到5mg/g及以上時(shí)出現(xiàn)了典型的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，表明果膠含量顯著影響影響重組果蔬孔隙形態(tài)。

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　　此外，果膠添加量超過5mg/g時(shí)，重組脆片易碎性改善，同時(shí)還表現(xiàn)出相對(duì)較低的吸濕性，有利于產(chǎn)品的貯存和運(yùn)輸。綜合來看，通過改變果蔬漿中果膠含量是實(shí)現(xiàn)對(duì)重組果蔬質(zhì)構(gòu)和吸濕性精準(zhǔn)調(diào)控的有效手段。然而，重組果蔬是個(gè)復(fù)雜的食品體系，果蔬組織中果膠與其他內(nèi)源組分是否存在協(xié)同作用，以及該協(xié)同作用對(duì)質(zhì)構(gòu)和吸濕性的影響機(jī)理還有待進(jìn)一步的探討。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]ZHAOZ,ZHENGW,MAY,etal.Responsesofsoilwater,nitrateandyieldofappleorchardtointegratedsoilmanagementinLoessPlateau,China[J].Agriculturalwatermanagement,2020,240:106325.DOI:10.1016/j.agwat.2020.106325.

　　[2]JIAY,KHALIFAI,HUL,etal.Influenceofthreedifferentdryingtechniquesonpersimmonchips’characteristics:Acomparisonstudyamonghot-air,combinedhot-air-microwave,andvacuum-freezedryingtechniques[J].FoodandBioproductsProcessing,2019,118:67-76.DOI:10.1016/j.fbp.2019.08.018.

　　[3]ZHANGL,LIAOL,QIAOY,etal.Effectsofultrahighpressureandultrasoundpretreatmentsonpropertiesofstrawberrychipspreparedbyvacuum-freezedrying[J].FoodChemistry,2020,303:125386.DOI:10.1016/j.foodchem.2019.125386.

　　[4]SCHULZEB,HUBBERMANNEM,SCHWARZK.Stabilityofquercetinderivativesinvacuumimpregnatedappleslicesafterdrying(microwavevacuumdrying,airdrying,freezedrying)andstorage[J].LWT-FoodScienceandTechnology,2014,57(1):426-433.DOI:10.1016/j.lwt.2013.11.021.

　　作者：杜茜茜，易建勇，畢金峰*1，馬有川，趙圓圓

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