改善高真空干燥梨脆片褐變及松脆性

盧 懿， 張 慜*， 孫金才， 盧立群

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.浙江海通食品集團股份有限公司，浙江 慈溪 315300）

梨具有較高的營養(yǎng)價值，富含蛋白質、維生素、有機酸及多種酚類化合物，其營養(yǎng)豐富。近年來備受消費者青睞，故凍干梨脆片具有良好的市場前景。但鮮梨在加工過程中產生的損傷極易誘導梨褐變并產生不良風味，對產品品質造成不利影響。雖然之前常用含硫化合物進行處理，但由于其殘毒性和環(huán)境污染，含硫化合物已被美國FDA禁止在鮮切果蔬中使用。作者通過選擇不同的護色措施，探討無硫工藝護色，確定一種新型替代含硫護色劑的最佳護色方案。由于凍干技術所生產的產品復水性極佳，故目前市場上凍干水果脆片所面臨的最大問題就是其松脆性的保持及加工過程中粘連問題的解決，作者旨在通過合理添加添加劑來解決上述問題以保持松脆性和防粘連。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

水晶皇冠梨：選購自無錫大潤發(fā)超市；抗壞血酸，檸檬酸，黃原膠，果膠，氯化鈣，麥芽糊精，乳糖：試劑均為分析純；白砂糖：食品級。

色彩色差計：CR-400/410，柯尼卡美能達 （中國）投資有限公司；TA-Xt2i質構儀：TA-Xt2i，英國Stable.Micro System公司；電子分析天平：FAl104，上海精密科學儀器有限公司；BCD.205UT電冰箱：ZHT，山東甄城華魯儀器公司；微波真空凍干機：YHW2S-OS，南京亞泰微波能技術研究所。

1.2 試驗方法

1.2.1 高真空干燥梨脆片工藝流程 鮮梨→篩選→清洗→去皮、去核→切片→護色→真空滲透保脆→熱燙→防粘連浸泡→瀝干水分→高真空干燥→包裝→測定色澤及感官指標。

鮮梨：要求鮮梨新鮮、果形完整、成熟度和大小均勻，直徑70 mm左右。無損傷，無腐爛，平均初始含水量為90%。去皮、去核：該步驟務必處理迅速，以防空氣中的氧氣促進梨片褐變。切片：鮮梨清洗過后切片，為保證后期良好的松脆性，厚度在6~7 mm之間。真空滲透保脆：采用黃原膠，果膠，氯化鈣，白砂糖對梨片進行處理。高真空干燥：真空度為8.9 kPa條件下進行兩步干燥，功率500 W，溫度50℃條件高真空干燥3 h，后加熱功率400 W，加熱溫度40℃條件下繼續(xù)干燥12 h。

1.2.2 護色方案設計 鮮梨片褐變主要是多酚氧化酶PPO導致，此酶最適pH為4.5~7.5，最適溫度為35℃左右。在食品加工和貯存過程中其內源酚類物質被酶催化氧化形成褐色素或黑色素即為褐變。首先在對比多種護色液效果后確定就抗壞血酸和檸檬酸進行深入探討，然后確定其閾值。設定6個質量濃度梯度進行真空滲透護色，見表1。操作條件為真空度為20 kPa，處理20 min，初步確定適宜質量濃度范圍并確定護色最適溫度。

表1 護色方案設計Table 1 Retaining color scheme design

1.2.3 色澤的測定 利用色彩色差計，以儀器白板色澤為標準，依亨特表色系統(tǒng)測量產品的明度指數(shù)L、色品指數(shù) a、b。 L 表示黑白（亮暗），a表示紅綠，b表示黃藍。a值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大越偏向紅色，而負值越大則越偏向綠色。b值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大越偏向黃色，而負值越大則越偏向藍色；

L=0表示黑色，L=100表示白色。用明度指數(shù)（L）間接反映色澤好壞。色澤（L）值越小，表示產品褐變越嚴重。每次取樣取3次，最后取其平均值。

1.2.4 松脆性方案設計 梨片在高真空干燥過程中由于水分的大量流失，組織內部結構受到破壞，造成梨片塌陷，松脆性降低，對感官的不利影響很大。分別就黃原膠，果膠（和氯化鈣、白砂糖復配）進行單因素試驗，后正交優(yōu)化得出最佳保脆方案。同時驗證對梨片色差值、復水率的影響。

1.2.5 質構的測定 用TA-X2i質構儀進行壓縮破壞試驗來測定凍干梨片的脆度力學特性參數(shù)。質構儀測試探頭為P 0.5S，操作模式為Tortilla chips-DOR1，測試前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度5 mm/s，感應力20 g，壓縮距離10 mm。將樣品置于測試臺上，測出其壓力峰值一變形時間質構圖。脆度用坐標圖上出現(xiàn)的壓力峰值表示，最高值為脆片的硬度。每種處理的樣品重復做5次，取其平均值。

1.2.6 防粘連方案設計 本實驗所選用的水晶皇冠梨糖分質量分數(shù)高達12.3%左右，在高真空干燥過程中糖分隨著水分流失聚集在梨片表面以及上述的浸泡液所殘留的膠類物質，使得多層加工時梨片之間粘連問題嚴重，導致梨片破損，粉末率高，在包裝和食用過程中感官效果不佳。嘗試采用麥芽糊精，乳糖，葡萄糖進行浸泡洗脫，對比防粘連的效果，最終確定最佳方案。

2 結果與分析

2.1 褐變控制單因素試驗

引起梨片褐變主要是由多酚氧化酶氧化梨中多酚類物質生成醌類，并進一步聚合成黑褐色的物質[1]。這類反應的進行需要4個因素，即氧、多酚氧化酶、底物和銅離子[2]。故抑制此類反應可通過除氧、降低底物質量濃度和活性銅離子或鈍化酶來達到。同時初步的實驗中也發(fā)現(xiàn)L值大小與眼睛觀察到的褐變程度具有較好的相關性。因此以L值作為衡量最終產品顏色褐變的指標。

2.1.1 抗壞血酸抑制褐變的效果 抗壞血酸酸屬于有機酸，主要是通過清除自由基來達到護色的目的[3]，且對POD有還原作用[4]。不同質量濃度抗壞血酸對梨片色澤變化的影響見圖1。由圖1可知，一定質量濃度范圍以內，抗壞血酸均能夠有效地抑制梨片褐變，雖然抗褐變的過程中隨質量濃度變化其效果也隨之變化，但是抗褐變的最終效果差不多?？偟膩碚f，在0.20 g/dL抗壞血酸單獨處理條件下，梨片色澤變化幅度最小，護色效果最佳。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，過高質量濃度的抗壞血酸會導致樣品變成粉紅色，梨片正反兩面的顏色不一致，且對感官評價有不利影響，具體原因有待進一步研究。

圖1 不同質量濃度抗壞血酸對梨片色澤變化的影響Flg.1 Different concentrations of ascorbic acid on the color change of the pear slices

2.1.2 檸檬酸抑制褐變的效果 檸檬酸屬于有機酸，在護色過程中可以通過降低pH值以及從PPO位點螯合Cu2+，達到護色的目的[5]。不同質量濃度檸檬酸對梨片色澤變化的影響見圖2。由圖2可知，添加了檸檬酸后，梨片樣品的明度指數(shù)均隨著時間的延長而降低，但是最終的護色效果隨著質量濃度的改變也有所影響。從護色效果看，在0.10 g/dL檸檬酸單獨處理條件下，梨片樣品的色澤變化幅度最小，護色效果最佳。隨著檸檬酸質量濃度的增大，不僅梨片的感官評價隨著酸度的增加而降低，產生不利影響，而且其抗褐變能力反而降低，具體原因有待進一步研究。

圖2 不同質量濃度檸檬酸對梨片色澤變化的影響Flg.2 Different concentrations of citric acid ring pear slices color change

2.1.3 溫度抑制褐變的效果 不同溫度熱燙對梨片色澤變化的影響見圖3。由圖3可知，熱燙處理和非熱燙處理的明度指數(shù)相差不大，說明熱燙處理效果不佳。但是熱燙處理是在短時間內（1 h左右）色澤下降幅度很大，說明45~60℃并沒有徹底的滅酶，考慮到加工過程中會迅速的抽真空，降低氧氣體積分數(shù)，也能夠有效地抑制褐變反應，并且熱燙處理能夠保持梨片在高真空干燥過程中的平整性，所以選擇最初效果較好的溫度條件即可。從實驗結果得出，低于50℃不能夠短時間內有效地抑制酶活；高于50℃則褐變嚴重，分析為溫度促進了非酶促褐變所導致[6]。并且高溫使得梨片的香氣大大所示以及口感疏松失去脆性，故初步確定50℃為適宜溫度。

2.2 復合處理對梨片褐變控制的效果

正交試驗因素水平表見表2，正交實驗因素對色度的影響見表3。

圖3 不同溫度熱燙對梨片色澤變化的影響Flg.3 Different temperature blanching on the color changes of the pear slices

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Level of orthogonal factors

表3 正交實驗因素對色度的影響Table 3 Orthogonal experimental factors on the chroma

由正交試驗可知，用極差法對實驗結果進行分析，由表3可以看出，三因素的R值分別為0.521 8、0.172 8、0.025 2，則表明抗壞血酸對最終樣品的色差值影響最大，檸檬酸的影響其次，熱燙處理的影響最小，但是熱燙處理保證了后續(xù)實驗中梨脆片的平整性。從實驗中看出，第9組的效果最好，明度最大為86.98。但是正交優(yōu)化實驗得出最優(yōu)組合為A3B2C3，即0.25 g/dL抗壞血酸和0.10 g/dL檸檬酸浸泡10 min后55℃熱燙處理1 min，但是正交試驗中并無此組別，故進行3組實驗進行驗證，后得出色差值為 87.19、86.91、87.31，平均值為 87.13，護色效果優(yōu)于其他組的護色效果。

2.3 保脆方案的單因素試驗

2.3.1 黃原膠對梨片松脆性的影響 由圖4可以看出，黃原膠在0.04、0.08、0.10 g/dL處對脆度均有有益影響，相較于對照組有明顯優(yōu)勢。在0.02 g/dL和0.06 g/dL處理時效果不佳，可能為實驗條件不當所致。從硬度的方面，第五組為最佳，其硬度為1685.15 g。結合感官評價則是第四組和第五組的脆度均可。并且考慮到硬度對脆度一定程度上有影響，故目前初步確定黃原膠0.08 g/dL濃度為最佳質量濃度。其次，對比了以上各組樣品的色差值，明度指數(shù)L值均在90以上，說明黃原膠質量濃度對梨片色差并無影響。

圖4 不同黃原膠質量濃度對梨片松脆性的影響Flg.4 Different concentrations of xanthan gum on the structure change of the pear chips

不同黃原膠質量濃度對梨片含水率和復水率的影響見圖5。由圖5可知，較高的含水率對脆度不利，但是在同一工藝水平下，0.04、0.06、0.08 g/dL 組顯著低于對照組，在0.10 g/dL下，分析是由于黃原膠的質量濃度較高，不利于水分的滲出，故導致含水率高；復水率方面，除了0.04 g/dL和0.10 g/dL組明顯高于對照組，其他組別均無太大差別，說明黃原膠質量濃度對其復水率影響不大。綜上所述，在單因素水平上初步確定0.08 g/dL的黃原膠效果最佳。

圖5 不同黃原膠質量濃度對梨片含水率和復水率的影響Flg.5 Different concentrations of xanthan gum on the structure change of the pear chips

圖6 不同果膠質量濃度對梨片松脆性的影響Flg.6 Different concentrations of pectin on the structure change of the pear chips

2.3.2 果膠對梨片松脆性的影響 不同果膠質量濃度對梨片松脆性的影響見圖6。由圖6可以看出，添加了果膠對梨片的松脆性在0.10 g/dL范圍內均有所促進，硬度值在0.10 g/dL達到最高，為1 208.93 g，然而脆度卻是在0.04 g/dL最佳，以硬度和脆度綜合考慮，并參考了梨香氣的濃郁程度。初步確定了在0.04 g/dL處理時梨脆度最佳。雖然后續(xù)幾組脆度依然不錯，但是梨片的香味損失較大，失去了本來梨片清甜的香味，對感官影響不利。Martinez，Monzo等認為，當用HMP注入到黃桃中時，果膠只能透過細胞壁進入細胞間隙中膠層而不能透過細胞膜，可以加強細胞間的連接并且保護組織免受破壞[7]。利用低甲氧基果膠可與Ca2+發(fā)生交聯(lián)作用形成鈣凝膠，產生一個堅固的果膠酸鈣網絡，從而防止果膠物質溶出[8]。選擇在0.04 g/dL果膠添加量時，最低的氯化鈣添加量達到最佳的保脆目的，雖然氯化鈣有一定的苦味，但是可以通過適量的白砂糖進行掩蓋，經過試驗后確定，氯化鈣的添加量為0.04 g/dL進行感官評定時脆度最佳。不同果膠質量濃度對梨片含水率和復水率的影響見圖7。由圖7可以看出，整個過程的含水率在一定的質量濃度范圍以內得到了控制。如0.02 g/dL

處理時，其含水量僅為5.76%，但是整個梨脆片塌陷較嚴重，失去了脆性。隨著果膠質量濃度的增加，在梨脆片的微觀結構中抑制了水分的流通，使得水分質量分數(shù)在同樣的工藝條件下不斷增加，對脆度影響不利，在后續(xù)實驗中應該延長加工時間以改進。反觀0.04 g/dL處理的樣品，不僅含水量低，并且脆度好的同時保證了梨片的香氣，說明0.04 g/dL較適合；復水率方面也是在0.04 g/dL達到最高，其余復水率較高的原因分析為干燥時間過長，使得梨片的組織結構受到破壞，造成塌陷，使得在后期的復水過程中不能充分吸收水分，引起差異。其次驗證了添加0.04 g/dL氯化鈣的效果，苦味并不明顯并且對含水率和復水率均無較大影響。

圖7 不同果膠質量濃度對梨片含水率和復水率的影響Flg.7 Different concentrations of pectin on the structure change of the pear chips

2.4 復合處理對梨片松脆性的影響

正交試驗因素水平表見表4，正交實驗因素對色度的影響見表5。

由正交試驗可知：添加了黃原膠和果膠的梨片，其脆度明顯優(yōu)于未添加的對照組；第九組的硬度遠遠大于其他組，但是感官評價的脆度卻不理想，說明過高的硬度對梨脆片的脆度具有一定的抑制作用；通過感官評價確定第八組的效果最為理想，脆片脆度較好，硬度適中，因此添加0.10 g/dL黃原膠、0.04 g/dL果膠、0.04 g/dL氯化鈣和0.12 g/dL白砂糖效果最為理想。

表4 正交試驗因素水平表Table 4 Level of orthogonal factors

表5 正交實驗因素對色度的影響Table 5 Orthogonal experimental factors on the structure

2.5 防粘連處理的討論

2.5.1 麥芽糊精對梨脆片粘連影響的討論 分別采用2.5、5.0、7.5 g/dL 3種不同質量濃度的麥芽糊精對真空滲透結束的梨片浸泡5 min并洗凈表面殘余溶液，后瀝干表面水分進行高真空干燥，與空白對照組相比，5.0 g/dL處理的防粘連效果最佳，質量濃度過高效果并沒有顯著提高，且麥芽糊精無色無味對脆片本身的風味并無影響。

2.5.2 乳糖對梨脆片粘連影響的討論 分別采用2.5、5.0、7.5 g/dL 3種不同濃度的乳糖對真空滲透結束的梨片浸泡5 min并洗凈表面殘余溶液，后瀝干表面水分進行高真空干燥，與空白對照組相比，在乳糖溶液中浸泡對防粘連有促進作用，但是對梨片本身的風味有一定的影響，其效果并未優(yōu)于麥芽糊精，故可以考慮放棄。

2.5.3 葡萄糖對梨脆片粘連影響的討論 分別采用2.5、5.0、7.5 g/dL 3種不同質量濃度的葡萄糖對真空滲透結束的梨片浸泡5 min并洗凈表面殘余溶液，后瀝干表面水分進行高真空干燥，與空白對照組相比，葡萄糖溶液對防粘連并無較好的促進作用，并且甜味也對脆片的風味有一定的影響，故也可以考慮放棄。

在上述三種防粘連的液體中，麥芽糊精效果最佳，且其他兩種液體略有甜味對脆片本身風味有一定的影響，即不考慮進行復配，確定為5 g/dL的麥芽糊精為防粘連液。

3 結語

抗壞血酸、檸檬酸、熱燙處理均可以在一定程度上抑制梨脆片的褐變，由實驗結果也可以得出復合處理的效果顯著優(yōu)于各因素單獨處理的結論。

對梨片褐變影響的程度為抗壞血酸大于檸檬酸大于熱燙處理，最后得出最佳處理方案為0.25 g/dL抗壞血酸和0.10 g/dL檸檬酸浸泡10 min，后55℃熱燙處理1 min。

添加適量的膠溶液有利于改善脆片的脆性以及維持一定的形態(tài)，硬度過高會導致脆度的降低，經過實驗可確定改善梨脆片的最佳保脆液為：黃原膠、果膠、氯化鈣、糖。

通過正交優(yōu)化試驗最終確定改善脆度的保脆液配方為：0.10 g/dL黃原膠、0.04 g/dL果膠、0.04 g/dL氯化鈣和0.12 g/dL白砂糖效果最為理想。

對于高真空干燥過程中防粘連的措施：真空滲透結束以后將表面的膠溶液洗凈，在5 g/dL的麥芽糊精溶液中浸泡5 min，后洗凈梨片表面殘余溶液，進行高真空干燥。

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