微波真空膨化樹莓脆片配方優(yōu)化及微波強度影響

鄭先哲,劉代亞，宋翔宇，劉海軍，林 甄

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030）

樹莓富含花青素和維生素等多種活性物質(zhì)，具有獨特的保健和醫(yī)學(xué)功效。樹莓產(chǎn)品有罐頭、果汁、果漿、果干等種類，市場認知度高。采用微波真空方法膨化加工出的樹莓脆片，較傳統(tǒng)熱加工方法能更好地保持漿果營養(yǎng)價值和風(fēng)味。微波真空技術(shù)具有快速、低溫、節(jié)能高效、易控制等優(yōu)點[1]，在果蔬精加工方面優(yōu)勢較大。利用此技術(shù)分別對黑加侖、藍靛果、銀耳、蘋果片等膨化脆片進行試驗研究。研究發(fā)現(xiàn)，在用于膨化樹莓漿果脆片的果漿前處理過程中，果漿中加入淀粉種類、比例對后期膨化出的脆片膨化率、質(zhì)構(gòu)特性和食用口感有顯著影響[2-6]，但未有試驗研究樹莓果漿前處理配方。黃金分割法能夠有效減少試驗次數(shù)，快速逼近真實值，得到精確試驗數(shù)據(jù)，在食品生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究領(lǐng)域上運用廣泛。范佳璐等運用黃金分割法，確定冰淇淋專用大豆蛋白中乳化劑添加量和半枝蓮提取工藝[7-8]。本文采用黃金分割法在研究微波真空膨化工藝參數(shù)對樹莓脆片各項品質(zhì)指標影響[9-14]基礎(chǔ)上，探討微波真空膨化樹莓脆片配方及工藝，為樹莓深加工工藝研究奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮樹莓（由哈爾濱新躍三莓果業(yè)專業(yè)合作社提供）；白砂糖（紅光牌優(yōu)質(zhì)棉白糖，黑龍江省齊齊哈爾市博城北方糖業(yè)股份有限公司）；變性淀粉（Pregel-A，天津頂峰淀粉開發(fā)有限公司）；麥芽糊精（長春帝豪食品發(fā)展有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 原料的預(yù)處理

樹莓經(jīng)清洗、除雜、加糖、攪拌打漿、預(yù)濃縮、測含水率、濃縮到需要含水率、加變性淀粉麥芽糊精糅合成團、利用壓片模具把果團制成直徑為20.68 mm、厚度為3.48 mm，質(zhì)量為（2±0.2）g的果片，在微波真空干燥機（QW-4HV，廣州科威微波能有限公司）進行膨化加工。

1.2.2 含水率的測定

采用直接干燥法（GB5009.3-2010）測定樹莓漿果果漿混合物、漿果鮮片和脆片的水分。將物料置入鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9053A，上海益恒實驗儀器有限公司）內(nèi)，設(shè)定溫度105℃，干燥至恒重。所需果團的含水率為M0的計算公式如下：

式中，m1、m2、m3分別為變性淀粉、麥芽糊精、預(yù)濃縮果團的質(zhì)量（g）；M1、M2、M3分別為變性淀粉、麥芽糊精、預(yù)濃縮果漿的含水率（%）；X、Y、Z分別為變性淀粉、麥芽糊精、預(yù)濃縮果漿的固形物的比例；M0為所需果團的含水率（%）。

1.2.3 膨化率測定[3]

體積的測定均采用石英砂（天津石英鐘廠霸州市化工分廠）體積差減法：取一定量約20 mL的石英砂裝入量筒（精度2 mL）中，放入被測果片（10片），再加入石英砂，高出被測物20 mL左右，放在振蕩器（16700型，美國Thermolyne公司）上震蕩，直至體積不變。讀出總體積V測+沙，在將果片取出，同樣測得石英砂的體積V沙，則V測=V測+沙-V沙。

式中，ER為果片膨化率；V0為果片的初始體積（mL）；V為膨化后脆片體積（mL）。

1.2.4 感官評價

本研究采用專家模糊評論法進行感官評價。按要求聘請10名測試人員對脆片的組織結(jié)構(gòu)、色澤、氣味、口味、質(zhì)地進行評價，評價標準見下表（見表1），通過對不同人群的問卷調(diào)查得到權(quán)重值。

表1 感官評價標準及權(quán)重Table1 Criterion and weight of sensory evaluation

1.2.5 硬度和脆性測定

應(yīng)用質(zhì)構(gòu)儀（TA.XT.plus型，購自英國Stable Micro Systems公司）測定脆片的硬度和脆性兩個指標來檢測試驗結(jié)果。硬度是指樣品變性到一定程度所需要的力，即最大波峰值。脆性是指探測錨在樣品破裂時走過的距離，其值越小，樣品脆性越好。選用P/5型探頭，測試前、中、后的探頭速度均為為2 mm·s-1，下壓距離16 mm，力閾值100 g。

1.2.6 黃金分割法

黃金分割法分割過程如圖1所示，是將第一個試驗點x1安排在試驗范圍內(nèi)的0.618處（距左端點a），即

得到試驗結(jié)果；再在的x1對稱點x2，即

做一次試驗，得到的試驗結(jié)果y2=f（x2）；比較y1=f（x1）及y2=f（x2）大小，如果f（x1）大，就去掉（a，x1），如圖1所示，在留下的（x2，b）中已有一個試驗點x1），再用以上的求對稱點方法至達到要求為止。

圖1 黃金分割點Fig.1 Golden section points

利用黃金分割法確定變性淀粉和麥芽糊精比例時，設(shè)試驗總量為1，固定含水率為22%，根據(jù)黃金分割法，確定區(qū)間[0，1]，根據(jù)膨化率和空隙分布情況，來確定麥芽糊精和變性淀粉的最佳配比。

利用黃金分割法確定變性淀粉、麥芽糊精和樹莓果團的比例時，同樣設(shè)試驗總量為1，固定含水率為22%，變性淀粉和麥芽糊精看作一整體，確定區(qū)間[0，1]，利用膨化率、感官評價來確定變性淀粉、麥芽糊精和樹莓果團的最佳配比。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方確定

2.1.1 變性淀粉和麥芽糊精比例確定

由表2結(jié)果可知，P1實驗在成團性，膨化效果方面最佳，故可以確定變性淀粉和麥芽糊精的最佳質(zhì)量比例為0.618∶0.382。

2.1.2 變性淀粉、麥芽糊精和果漿比例的確定

由表3可知，通過對比的果團軟硬度、膨化率、感官評價值三項指標，P5點值均優(yōu)于其他點，優(yōu)化出的用于微波真空膨化的漿果果團配方中變性淀粉：麥芽糊精：果漿的質(zhì)量比例為0.438∶0.270∶0.292，可以加工出高膨化率和高感官品質(zhì)漿果脆片。

表2 變性淀粉和麥芽糊精比例Table2 Ratio of modified starch and maltodextrin

表3 變性淀粉、麥芽糊精和果漿的質(zhì)量比例Table3 Ratio of modified starch,maltodextrin and jam

2.2 微波強度對膨化率影響

由圖2可知，隨著微波強度的增大，脆片的膨化率呈現(xiàn)先增大后減小趨勢；在相同的微波強度下，微波功率為1.76 kW時果片的膨化率始終高于微波功率為0.99 kW和2.53 kW的值，微波功率為0.99 kW下的脆片膨化率先低于功率2.53 kW下的值。微波強度在18.33～24.44 W·g-1時有較大膨化率。

圖2 不同微波功率下膨化率隨微波強度的變化Fig.2 Change of ER with microwave intensity at different MP levels

在微波真空膨化漿果鮮片過程中，微波對鮮片的體加熱方式使其內(nèi)部和表層水分同時蒸發(fā)：內(nèi)部水分汽化成蒸汽使體積膨脹，形成多孔結(jié)構(gòu)；表層水分蒸發(fā)可使體積收縮，硬度增加，脆片定型。

微波功率低時，脆片吸收的微波能較少，內(nèi)部水分汽化量少，形成的壓強梯度小；鮮片表層水分蒸發(fā)引起收縮，總體上漿果脆片體積膨化率低。隨著微波強度的增大，鮮片吸收的熱量增多，內(nèi)部水分蒸發(fā)量增加引起體積膨脹，表層去水硬度增加有利于保持脆片形狀，脆片膨化率增加。微波功率高時，漿果鮮片內(nèi)部和表層的水分同時迅速蒸發(fā)，內(nèi)部水分汽化量相對減少，表層干燥收縮效應(yīng)增加，脆片膨化率下降。

2.3 微波強度對質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.1 微波強度對脆性的影響

由圖3可見，隨著微波強度增加，脆片脆性呈現(xiàn)先逐漸升高后降低趨勢，在微波強度為25 W·g-1時，脆片的脆性最大。三個不同功率下，隨著微波強度增加，其脆性變化有顯著差異。

圖3 不同微波功率下脆性隨微波強度的變化Fig.3 Change of crispness with microwave intensity at different MP levels

隨著微波強度增加，漿果鮮片內(nèi)部水分吸收和利用微波能增多，水分汽化形成多孔隙的疏松內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高漿果脆片脆性越大。微波強度增大，漿果鮮片水分迅速蒸發(fā)，表面硬化阻礙脆片體積的膨脹，脆性降低；微波功率過小，漿果鮮片內(nèi)部水分汽化量小，脆片體積膨化程度低，脆性相應(yīng)減小。

2.3.2 微波強度對硬度的影響

由圖4可知，隨著微波強度增加，脆片硬度呈先降低后逐漸升高趨勢，在微波強度為25 W·g-1時，脆片的硬度最小。三個不同功率下，隨著微波強度增加，硬度有顯著影響。

圖4 不同微波功率下硬度隨微波強度的變化Fig.4 Change of hardness with microwave intensity at different MP levels

在微波強度處于低水平時，漿果脆片的膨化率低，內(nèi)部的孔隙少（觀察到空腔結(jié)構(gòu)），表層結(jié)構(gòu)較致密，硬度較高；隨著微波強度增加，脆片膨化率增大，脆片內(nèi)部空隙增多，組織結(jié)構(gòu)越疏松，硬度下降，微波強度為25 W·g-1，脆片硬度最小。微波強度處于高水平時，漿果鮮片內(nèi)部和表層的水平同時迅速蒸發(fā)，表層脫水硬化阻礙脆片體積膨脹，導(dǎo)致硬度增大。脆片的脆性和硬度在一定的范圍內(nèi)呈負相關(guān)：脆性越大，硬度越小。

2.4 微波強度對感官評價的影響

由圖5可知，果片的感官評價值隨著微波強度增大，呈現(xiàn)先增大后降低趨勢。在微波強度為25 W·g-1時，感官評價值最大。隨著微波強度的增加，感官評價值有顯著差異。

根據(jù)圖5的結(jié)果，在微波強度較低時，脆片的膨化率低，孔隙率低，脆性較小，硬度較大，口感差，故感官評價值下降。隨著微波強度的增加，脆片膨化率增加，內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，脆性增大，硬度減小，口感較好，感官評價值增大。當(dāng)微波功率過大時，脆片表面硬度增加，膨化率降低，脆性減小，口感變差。

圖5 不同微波功率下感官評價值隨微波強度的變化Fig.5 Changes of sensory score with microwave intensity at different MP levels

3 結(jié)論

微波真空膨化樹莓脆片時，在樹莓漿果的濃縮果漿中添加適量變性淀粉和麥芽糊精，可以加工出高膨化率和高感官品質(zhì)的漿果脆片，優(yōu)化出漿果果團配方中變性淀粉：麥芽糊精：果漿的質(zhì)量比例為0.438∶0.270∶0.292。

微波強度對膨化的樹莓脆片的質(zhì)構(gòu)特性影響顯著。發(fā)現(xiàn)果片初始含水率對其體積膨脹率影響不及微波強度顯著，而真空度影響不顯著；漿果脆片含水率為10%時，口感較好；在初始含水率22%、真空度55 kPa、微波功率1.67 kW、微波強度18.33～24.44 W·g-1的微波真空膨化條件下，漿果鮮片內(nèi)部水分蒸發(fā)產(chǎn)生體積膨脹與表層去水硬度增加情況相匹配，漿果脆片膨化率高、脆性大、硬度低，有較高感官評價值。下一步研究中，將在此配方基礎(chǔ)上，選擇初始含水率、真空度和微波強度為影響因素，優(yōu)化出高感官評價值的合理參數(shù)組合。

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