果蔬粉結(jié)塊原因及防止措施研究

李利霞，李國(guó)全，賈鳳榮，張明

（北京市綠友食品有限公司，北京 101149）

果蔬粉結(jié)塊原因及防止措施研究

李利霞，李國(guó)全，賈鳳榮，張明

（北京市綠友食品有限公司，北京 101149）

對(duì)于含糖量較高的干制果蔬粉，在夏季高溫高濕環(huán)境下，貯藏過(guò)程中易出現(xiàn)結(jié)塊問(wèn)題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。本文闡述了果蔬粉的開(kāi)發(fā)意義、分析了果蔬粉結(jié)塊的原因，并從提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、添加抗結(jié)劑，以及改善包裝和貯藏條件來(lái)闡述如何防止果蔬粉結(jié)塊的問(wèn)題，對(duì)延長(zhǎng)果蔬粉的貨架期及貯運(yùn)期有重要的實(shí)際意義。

果蔬粉；結(jié)塊；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；抗結(jié)劑；改善包裝和貯藏條件

水果和蔬菜為人們?nèi)粘Ｋ?。它們的特點(diǎn)是季節(jié)性和地域性強(qiáng)，收獲和上市的時(shí)間較集中，而且上市時(shí)間較短，如果不能及時(shí)處理，則會(huì)腐爛變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)新鮮水果的平均損耗率約為20%～30%、蔬菜損耗率約為30%～40%，可見(jiàn)果蔬資源浪費(fèi)現(xiàn)象極為嚴(yán)重。將新鮮果蔬加工成果蔬粉，可以延長(zhǎng)貯藏時(shí)間，增加產(chǎn)品附加值，已逐漸成為近年來(lái)果蔬加工的一種發(fā)展趨勢(shì)[1耀3]。

果蔬粉是將新鮮的果蔬經(jīng)過(guò)凍干等技術(shù)處理后，得到的水分含量低、可長(zhǎng)期貯藏的粉末狀產(chǎn)品。果蔬粉可延長(zhǎng)果蔬的貯藏期，可以應(yīng)用到食品加工的各個(gè)領(lǐng)域，能提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善產(chǎn)品色澤、風(fēng)味，具有廣闊的應(yīng)用前景。但果蔬粉結(jié)塊現(xiàn)象較為普遍，特別是含糖量較高的果蔬粉，是長(zhǎng)期困擾果蔬粉生產(chǎn)和發(fā)展的技術(shù)難題。有關(guān)水果粉結(jié)塊問(wèn)題的研究也有很多報(bào)道，國(guó)外主要集中在玻璃化轉(zhuǎn)變的研究，國(guó)內(nèi)研究添加抗結(jié)劑來(lái)防止結(jié)塊的居多，也有從玻璃化轉(zhuǎn)變來(lái)研究果蔬粉結(jié)塊機(jī)理的報(bào)道。玻璃化轉(zhuǎn)變對(duì)食品品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生重大影響，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外食品貯藏、加工中的研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。學(xué)者根據(jù)非晶聚合物溫度區(qū)域不同，將聚合物分為3種力學(xué)狀態(tài)，即玻璃態(tài)、橡膠態(tài)和粘流態(tài)。當(dāng)溫度較低時(shí)，聚合物分子熱運(yùn)動(dòng)能量很低，聚合物長(zhǎng)鏈中的分子是以隨機(jī)的方式呈現(xiàn)為凍結(jié)的狀態(tài)，具有外觀似固體、微觀結(jié)構(gòu)似液體的狀態(tài)。這種狀態(tài)被稱為玻璃態(tài)。但是當(dāng)溫度升高至一定溫度時(shí)，分子的鏈段運(yùn)動(dòng)受到激發(fā)，聚合物變得粘且柔韌，這種狀態(tài)被稱為橡膠態(tài)。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，整個(gè)分子鏈段都可以運(yùn)動(dòng)，聚合物表現(xiàn)出粘性流動(dòng)，這種狀態(tài)被稱為粘流態(tài)[4]。當(dāng)果蔬粉處于玻璃態(tài)時(shí)，果蔬粉的各方面性質(zhì)都很穩(wěn)定，對(duì)其的貯藏和鮮度等品質(zhì)的維持非常有利；當(dāng)果蔬粉從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為橡膠態(tài)時(shí)，果蔬粉的質(zhì)構(gòu)、紋理、微生物活動(dòng)、酶活等化學(xué)物理變化，表觀現(xiàn)象為出現(xiàn)結(jié)塊。

本文結(jié)合影響果蔬粉結(jié)塊的因素分析，從提高果蔬粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、添加抗結(jié)劑，以及改善包裝和貯藏條件來(lái)闡述如何解決果蔬粉結(jié)塊的問(wèn)題，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定、延長(zhǎng)果蔬粉的貨架期及儲(chǔ)運(yùn)期。

1 開(kāi)發(fā)果蔬粉的意義

因?yàn)楣弋a(chǎn)品不易儲(chǔ)存，所以通常加工成果蔬粉。開(kāi)發(fā)果蔬粉，具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：一是，果蔬粉的水分含量較低，而且容易運(yùn)輸，這就減少了貯藏、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用；二是，果蔬粉的加工率較高。果蔬粉對(duì)原料的要求較低，任何形狀、大小的水果蔬菜均可以加工成果蔬粉；三是，果蔬粉的應(yīng)用較廣泛。加工成果蔬粉以后，水果蔬菜的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，可以應(yīng)用到食品加工的各個(gè)環(huán)節(jié)和領(lǐng)域，而且簡(jiǎn)單方便[5-7]。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，含糖量較高的干制果蔬粉，在夏季高溫高濕環(huán)境下，貯藏過(guò)程中易出現(xiàn)結(jié)塊問(wèn)題，影響了果蔬粉產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。這可能是因?yàn)楣叻鄹缓咸烟恰⒐?、蔗糖等成分，而這些成分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，容易吸水，這就導(dǎo)致果蔬粉在貯藏過(guò)程中極易結(jié)塊，一旦結(jié)塊就會(huì)嚴(yán)重影響果蔬粉的質(zhì)量和使用，成為制約果蔬粉應(yīng)用的瓶頸[8]。

2 影響果蔬粉結(jié)塊的因素

2.1 水分含量

果蔬粉在貯存過(guò)程中粉體的結(jié)塊與玻璃化轉(zhuǎn)變有關(guān)。影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的因素很多，最主要的因素是產(chǎn)品的水分含量。有學(xué)者提出，果蔬粉在干燥過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象與玻璃化轉(zhuǎn)變有關(guān)。因此，在生產(chǎn)果蔬粉的過(guò)程中要盡量減少含水量，以防止果蔬粉的結(jié)塊現(xiàn)象，保證果蔬粉體品質(zhì)的穩(wěn)定。

2.2 貯藏環(huán)境條件

果蔬粉結(jié)塊的環(huán)境因素包括貯藏環(huán)境濕度、溫度、壓力以及貯存時(shí)間等。果蔬粉不宜在濕熱的環(huán)境下貯存，貯存環(huán)境濕度越大、溫度越高，果蔬粉越易于結(jié)塊；如果疊放貯存時(shí)，壓力越大，果蔬粉顆粒接觸越緊密，從而易于架橋，越易于結(jié)塊；此外，貯存時(shí)間越長(zhǎng)結(jié)塊現(xiàn)象越嚴(yán)重[9]。

3 防止果蔬粉結(jié)塊的方法

3.1 提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

食品的玻璃化溫度與其相對(duì)分子質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系。有學(xué)者提出，蘋(píng)果濃縮漿中含有大量的小分子糖和有機(jī)酸，因此，它的玻璃化溫度較低。在果蔬粉貯藏過(guò)程中，果蔬粉末受溫濕度的影響，會(huì)發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。研究表明，麥芽糊精、淀粉等這些物質(zhì)具有較高的玻璃化溫度，如果向果蔬粉中添加這些物質(zhì)，產(chǎn)品綜合的玻璃化溫度會(huì)得到提高，果蔬粉結(jié)塊的現(xiàn)象得以改善[9]。

此外，水分含量對(duì)果蔬粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響尤其大，一般來(lái)說(shuō)，果蔬粉中每增加1%的水分，其產(chǎn)品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)下降5～10益[10]。有報(bào)道稱，凍干圣女果粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度受水分含量的影響較大，一般會(huì)隨著水分含量的增加而降低；當(dāng)水分含量從14.23%增加到20.93%時(shí)，樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從-12.32益下降到-40.18益；這主要是由于水分子的流動(dòng)性較強(qiáng)，在無(wú)定形基質(zhì)中比較容易活動(dòng)，從而提供分子鏈運(yùn)動(dòng)所需的空間，因此對(duì)物料具有較好的塑化作用[11]。

因此，提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)防止果蔬粉結(jié)塊具有重要的意義。有研究結(jié)果表明，麥芽糖糊精對(duì)蘋(píng)果泥粉的吸濕性具有重要影響，添加適量該物質(zhì)后，蘋(píng)果泥粉的吸濕性會(huì)顯著降低，如此以來(lái)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也會(huì)得到提高。MAITY T等[11]對(duì)胡蘿卜切片的報(bào)道顯示，用羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、果膠、黃原膠、海藻酸鈉等物質(zhì)對(duì)胡蘿卜切片進(jìn)行預(yù)處理之后，改變了胡蘿卜的質(zhì)構(gòu)特性，提高了它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。研究還顯示，對(duì)胡蘿卜切片而言，0.4%CMC-Na處理的處理效果最好。有學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)用50%蔗糖溶液滲透處理蘋(píng)果片，可以減少蘋(píng)果片組織結(jié)構(gòu)在后續(xù)加工和貯藏過(guò)程中的坍陷。也有學(xué)者得出，在草莓泥中加入海藻糖和麥芽糖糊精，能夠改善產(chǎn)品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，減少加工過(guò)程中的損失。由此說(shuō)明，糖類物質(zhì)的添加可以改變食品物料的性質(zhì)，減少結(jié)塊現(xiàn)象。

3.2 添加抗結(jié)劑

果蔬粉在貯藏過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象較為常見(jiàn)。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究報(bào)道，為了防止果蔬粉結(jié)塊，可以在果蔬粉的生產(chǎn)過(guò)程中加入抗結(jié)劑?？菇Y(jié)劑是一種食品添加劑，加入它以后可以保持粉狀食品的流動(dòng)性，防止其結(jié)塊。其作用機(jī)理分為：（1）物理阻隔。當(dāng)主基料顆粒表面被抗結(jié)劑顆粒覆蓋以后，由于抗結(jié)劑之間的作用力較小，從而形成的抗結(jié)劑層自然提供了一種阻隔作用；（2）與主基料顆粒競(jìng)爭(zhēng)。抗結(jié)劑與主基料顆粒競(jìng)爭(zhēng)吸濕，從而減少了產(chǎn)品對(duì)水分等的吸收；（3）消除基料表面的靜電荷和分子作用力。抗結(jié)劑是通過(guò)消除主基料表面的靜電荷和分子作用力來(lái)提高粉末的流動(dòng)性；（4）使主基料改變晶格形成易碎的結(jié)構(gòu)。當(dāng)主基料中能結(jié)晶的物質(zhì)的水溶液中或已經(jīng)結(jié)晶的顆粒表面存在抗結(jié)劑的時(shí)候，它不僅能夠抑制晶體的生長(zhǎng)，還能改變其晶體結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生一種在外力作用下易碎的晶體結(jié)構(gòu)。

許牡丹等[16]研究結(jié)果表明，復(fù)合抗結(jié)劑為0.7%微晶纖維素+0.6%二氧化硅+0.7%磷酸三鈣時(shí)，紅棗粉的抗結(jié)效果較好。此外，張國(guó)棟[13]的抗結(jié)性能研究結(jié)果表明，在楊梅粉中按10.0g/kg比例加入抗結(jié)劑二氧化硅，可有效保證粉體的流動(dòng)性能，避免大量結(jié)塊。王偉[14]在真空冷凍干燥草莓粉工藝研究中發(fā)現(xiàn)，將二氧化硅加入草莓粉中，可以增加凍干草莓粉的流動(dòng)性和抗結(jié)性。張雨等[8]認(rèn)為添加茁-環(huán)糊精的蘋(píng)果粉玻璃化溫度較高，不易結(jié)塊，有利于提高蘋(píng)果粉的貯藏穩(wěn)定性。張國(guó)棟[13]對(duì)楊梅粉的研究發(fā)現(xiàn)，在高溫高濕環(huán)境中，楊梅粉容易吸水結(jié)塊，因此，生產(chǎn)中應(yīng)盡可能避免楊梅粉暴露在空氣中。范方宇[19]認(rèn)為，由于草莓粉的吸濕性，噴霧干燥后的草莓粉應(yīng)當(dāng)盡快包裝，并在低濕度條件下保存。

3.3 改善包裝和貯藏條件

有關(guān)產(chǎn)品包裝方面的研究結(jié)果表明，選擇阻隔性能較好的PE鋁箔雙層包裝袋，并結(jié)合充氮?dú)馓幚砗拖鄬?duì)低溫的3益冷藏環(huán)境，能夠保證紅棗粉的品質(zhì)[16]。許牡丹等[12]研究結(jié)果表明，內(nèi)包裝充氣量為30%時(shí)，棗粉在90d內(nèi)沒(méi)有結(jié)塊現(xiàn)象，抗結(jié)效果最佳。范方宇[15]認(rèn)為，應(yīng)選用阻濕、阻氧性好的包裝袋，內(nèi)置干燥劑包裝保存。因此選擇合適的包裝材料和適宜的貯藏條件，能有效的保證果蔬粉的品質(zhì)，對(duì)增加果蔬粉的貨架期及貯運(yùn)期有重要的實(shí)際意義和廣泛的應(yīng)用前景。

總而言之，為了防止果蔬粉出現(xiàn)結(jié)塊問(wèn)題，可從以下幾方面進(jìn)行控制。一是，果蔬粉加工過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)盡量控制成品含水量在較低水平。二是，根據(jù)實(shí)際情況添加適量的抗結(jié)劑。三是，選擇合適的包裝材料和適宜的貯藏條件。有利于保障果蔬粉產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，更好的應(yīng)用于食品加工的方方面面。

[1]王春燕,趙長(zhǎng)盛,袁惠.果蔬粉應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究[J].中國(guó)果菜，2014,34(6):37.

[2]劉璇.真空冷凍干燥河套蜜瓜粉工藝技術(shù)研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2015.

[3]李亞楠.真空冷凍干燥山藥粉的工藝研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[4]史碧波,羅曉妙.果蔬粉的加工現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑,2005,3:86.

[5]畢金峰,陳芹芹,劉璇,等.國(guó)內(nèi)外果蔬粉加工技術(shù)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2013,13(3):8.

[6]梁瓊,張培政.果蔬粉的加工技術(shù)及開(kāi)發(fā)價(jià)值[J].食品科技，2006,12(5):34.

[7]石啟龍,趙亞,馬占強(qiáng).真空干燥雪蓮果粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與貯藏穩(wěn)定性研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2014,45(2):215-218.

[8]張雨,陳義倫,馬超,等.適宜貯藏溫度和添加劑提高蘋(píng)果粉穩(wěn)定性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(22):323-329.

[9]胡慶蘭,闕婷婷,任西營(yíng),等.玻璃化轉(zhuǎn)變?cè)谑称焚A藏中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)釀造,2013,32(8):1-3.

[10]劉華,鐘業(yè)俊,李資玲,等.凍干圣女果粉的水分吸附性質(zhì)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度[J].食品科學(xué),2015,36(23):95-99.

[11]DELVALLE JM,CUADROSTRM,Aguilera JM.Glass transitions and shrinkage during drying and storage of osmosed apple pieces[J].Food Res Int,1999,31(3):191-194.

[12]許牡丹,楊雯,楊艷艷.棗粉抗結(jié)塊實(shí)驗(yàn)研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2011,32(12):78-80.

[13]張國(guó)棟.楊梅粉真空冷凍干燥工藝及質(zhì)量穩(wěn)定性研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2012.

[14]王偉.真空冷凍干燥草莓粉工藝研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[15]范方宇.草莓粉噴霧干燥加工工藝的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2006.

[16]楊雯.紅棗粉加工工藝及穩(wěn)定性研究[D].西安:陜西科技大學(xué),2012.

The Influence Factors and Prevention Measures of Fruit and Vegetables Powder Agglomeration

LI Li-xia,LI Guo-quan,JIA FENG-rong,ZHANG Ming
(Beijing Lvyou Food Co.,LTD,Beijing 101149,China)

For high sugar content of dried fruit powder,under high temperature and high humidity environment in the summer,easy agglomeration problems are easy to occur during storage,which seriously affect the quality stability of product.This paper elaborated the significance of the development of fruit and vegetables powder,and analyzed the influencing factors of fruit and vegetable powder agglomeration.Then the author illustrated how to solve the problem of fruit and vegetables powder agglomeration,for example improving the glass transition temperature,adding anticaking agent,as well as improving the conditions of packaging and storage,in order to prolong the shelf-life of fruit and vegetables,as well as the storage period.So,it has important practical significance and broad application prospects.

Fruit and vegetables powder;agglomeration;the glass transition temperature;anticaking agent;improve the conditions of packaging and storage

TS255.3

A

1008-1038(2017)03-0017-03

2016-08-19

李利霞（1988—），女，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)