冷破碎獼猴桃果粉的研制及其品質(zhì)特性研究

穆韋曈 李涵 鄧紅 楊天歌 刁永曉 孟永宏

摘要[目的]優(yōu)化獼猴桃果粉配方及干燥加工技術(shù)參數(shù)。[方法]以冷破碎海沃德獼猴桃果漿為原料，經(jīng)超高壓滅菌后，采用感觀評定和凍干方法，從果漿濃度、甜味劑、助干劑3個方面優(yōu)化，研制出低熱低糖的獼猴桃果粉配方；同時比較了真空冷凍干燥和噴霧干燥2種工藝下獼猴桃果粉的品質(zhì)特性。[結(jié)果]獼猴桃果粉的最佳配方為冷破碎果漿用量80%、甜菊糖苷0.02%、赤蘚糖醇2.88%、麥芽糊精30%、可溶性淀粉10%、β-環(huán)糊精10%。2種工藝下獼猴桃果粉的組織特性、微觀結(jié)構(gòu)、理化和營養(yǎng)特性比較結(jié)果顯示，冷凍干燥果粉組織疏松，黏聚力較小，其結(jié)塊度、休止角、堆積密度、溶解時間均顯著低于噴霧干燥所得果粉，因而其粉質(zhì)優(yōu)于噴霧粉。[結(jié)論]該研究可以為獼猴桃果粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗數(shù)據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞獼猴桃；果粉；真空冷凍干燥；噴霧干燥；品質(zhì)特性

中圖分類號TS255.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2018）05-0183-06

Abstract[Objective]To optimize the processing technology of kiwi fruit powder and drying parameter formula. [Method]Hayward kiwi fruit pulp which was obtained with cold crush process and sterilized by ultra high pressure was used as raw material， the kiwi fruit powder formula with low calorie and low sugar was obtained through sensory evaluation and freezedrying method after optimization of pulp concentration， sweetener and dry agent. The quality indicators of kiwi fruit powder which obtained by vacuum freeze drying and spray drying were compared. [Result]The results showed that the optimal formula of kiwi fruit powder was pulp concentration 80%， stevioside 0.02%， erythritol 2.88%， maltodextrin 30%， soluble starch 10%， βcyclodextrin 10%. The compared results of texture characteristic， microstructure， physicochemical properties and nutritional characteristics of kiwi fruit powder in two drying methods indicated that freeze drying powder had large gap， loose tissue， less cohesive force， and its agglomeration degree， bulk density， repose angle and dissolution time were significantly lower than those of spray drying powder. So the fruit powder obtained with vacuum freeze drying is better than that of the spray drying。[Conclusion]This study will provide the experimental data and reference for the industrial production of kiwi fruit powder.

Key wordsKiwi fruit；Fruit powder；Vacuum freezedrying；Spray drying；Quality characteristics

獼猴桃（Actinidia chinensis Planch）是一種多年生的落葉藤本植物獼猴桃的果實[1]，其品質(zhì)鮮嫩，營養(yǎng)豐富，風(fēng)味鮮美，因VC含量極高，被譽為“VC之王”。此外，獼猴桃還含有單寧、果膠、果糖、檸檬酸、蘋果酸、VA、VE和微量元素鋅、鍺、鉀、鈣、硒等，以及多種氨基酸、獼猴桃堿、蛋白水解酶和類胡蘿卜素、葉黃素、酚類、黃酮類化合物、葉綠素等抗氧化能力極強的植物營養(yǎng)素[2-3]。獼猴桃不僅可以提高機體免疫力、增進食欲、預(yù)防癌癥、抗衰老抗氧化，還能調(diào)節(jié)脂肪細胞分化，降低血液中的膽固醇和甘油二酯[4-5]，因此獼猴桃資源的研究和開發(fā)利用潛力巨大。

秦嶺北麓是我國獼猴桃資源最豐富的地區(qū)，也是世界獼猴桃的原生地，民間人工栽培的歷史達1 000多年。目前全世界有30多個國家種植獼猴桃，種植面積已超過33.3萬hm2，年產(chǎn)量近300萬t。作為我國獼猴桃最集中分布區(qū)的陜西，獼猴桃種植面積和產(chǎn)量均居全國第1位，2015年全省種植面積突破

6.67萬hm2，產(chǎn)量120萬t左右，總產(chǎn)量占世界總量的40%，是全球最大的獼猴桃原產(chǎn)地；西安市的6個基地縣也形成了我國最重要的獼猴桃種植和產(chǎn)業(yè)的聚集帶[6-7]。

目前，我國獼猴桃產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展時期，是獼猴桃生產(chǎn)大國但非生產(chǎn)強國，產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平總體不高，尤其缺少高品質(zhì)的獼猴桃精深加工產(chǎn)品。目前市售的產(chǎn)品有獼猴桃果肉飲料、獼猴桃果脯等，獼猴桃果粉非常少[8]；而獼猴桃果粉不僅可以直接沖泡飲用，還可以與其他水果復(fù)配或作為食品補充劑，在改善食品色、香、味的同時，可提升食品的營養(yǎng)價值。

筆者以冷破碎技術(shù)得到的海沃德獼猴桃果漿為原料，經(jīng)超高壓滅菌后，研制獼猴桃果粉。由于試驗所用海沃德獼猴桃的可溶性固形物均在10 Brix以上，總酸在1%以上，味道偏酸；直接加工而不進行風(fēng)味的調(diào)配會使產(chǎn)品的風(fēng)味過于平淡，因此，相應(yīng)調(diào)整糖、酸的配比，發(fā)揮糖、酸互相依附的作用，可改善產(chǎn)品的風(fēng)味。試驗采用了甜度高、熱量低的甜菊糖苷[9]和對血糖無任何影響的赤蘚糖醇[10]作為甜味劑，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蔗糖添加入果粉，其熱量低、糖分少，更適宜糖尿病、高血壓人群食用。

并將真空冷凍干燥和噴霧干燥2種工藝下得到的獼猴桃果粉的品質(zhì)特性進行對比，以獲得最佳的獼猴桃果粉配方及干燥加工技術(shù)參數(shù)，為高品質(zhì)獼猴桃果粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗數(shù)據(jù)和一定的理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1原料與主要試劑。

海沃德獼猴桃，采自陜西周至獼猴桃創(chuàng)新實驗園（陜西佰瑞獼猴桃研究院獼猴桃基地），于1～3 ℃ 冷藏庫保存。麥芽糊精、β-環(huán)糊精、可溶性淀粉、甜菊糖苷、赤蘚糖醇，均為市售食品級；丙酮、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、酚酞、硫酸、草酸、鄰苯二甲酸氫鉀、沒食子酸，分析純，天津天力化學(xué)試劑有限公司；2，6-二氯靛酚、苯酚、抗壞血酸，分析純，天津基準化學(xué)試劑有限公司；福林酚，分析純，Sigma-Aldrich Co.。

1.1.2主要儀器設(shè)備。

DHL-1冷破碎設(shè)備，西安鼎合機械制造公司；877全自動電位滴定儀，瑞士萬通科學(xué)儀器有限公司；TDL-5A離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；722可見分光光度計，上海市光譜儀器有限公司；HH-S4電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；TM3030掃描電鏡，日立有限公司；LGJ-10冷凍干燥機，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；DF-101S磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；B-290噴霧干燥機，瑞士Buchi公司；SC-80C全自動色差計，北京康光儀器有限公司。

1.2方法

1.2.1工藝流程。

獼猴桃→清洗揀選→冷破碎[11]（果肉與果皮、果籽分離）→果漿→巴殺滅酶（85 ℃，60 s）→膠體磨→超高壓滅菌（500 MPa，25 min，27 ℃）→獼猴桃果漿→調(diào)制（甜味劑、助干劑和水）→均質(zhì)→冷凍干燥（或噴霧干燥）→打散→整?！鷼⒕b。

1.2.2操作要點。

冷破碎獼猴桃果漿的制備：要制備高品質(zhì)果粉首先應(yīng)得到優(yōu)質(zhì)果漿，該試驗采用了冷破碎工藝[9]制備高品質(zhì)獼猴桃果漿，具體步驟參考筆者課題組已發(fā)表的文章[12]。調(diào)制：將原輔料按照試驗得到的最佳比例充分混勻。均質(zhì)：利用均質(zhì)機對混合料進行均質(zhì)，分別在15 000 kPa和30 000 kPa的壓力下各均質(zhì)1次，使物料粒度減小，體系更加均勻。打散（噴霧無需此步）：需要將凍干的物料取出后，用粉碎機打散成粉末狀。整粒：需用120 目篩子對物料進行整粒，使得粉末顆粒大小均一，提高顆粒的流動性和可壓性。檢測：將產(chǎn)品按照規(guī)定的方法進行分析。

1.2.3獼猴桃果粉的研制。

結(jié)合相關(guān)文獻資料[8，13]，利用感官評定，采用凍干方式，主要從果漿濃度、甜味劑、助干劑3個方面進行獼猴桃果粉配方的優(yōu)化，感官評價標準見表1。

1.2.3.1

果漿用量的確定。在獼猴桃果粉的制備中，果漿用量的多少對于成品的質(zhì)量影響很大。因此，針對果漿用量，進行了幾組對比試驗，果粉的果漿用量分別為100%、80%、60%、40%、20%，冷凍干燥24 h后，將干燥物料打散，在室溫（溫度20～25 ℃，濕度70%～75%）下放置，請3組各10位不同年齡、不同性別的評審員對成品進行感官評價。

1.2.3.2

甜味劑的確定。糖、酸的配比將最終影響到果粉的口感。首先用甜菊糖苷調(diào)節(jié)獼猴桃果漿的糖酸比，經(jīng)測定獼猴桃原漿的可溶性固形物為11.9 Brix，總酸為1.02%。將果漿濃度為80%的獼猴桃果漿的糖酸比分別調(diào)整為16∶1、18∶1、20∶1、22∶1、24∶1進行試驗。

1.2.3.3

助干劑的確定。選用麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精作為助干劑，降低果漿的黏度，提高果粉的品質(zhì)。但由于助干劑都有不同的缺陷，故單一加入某種助干劑達不到理想的效果，需要將以上3種助干劑進行復(fù)配。根據(jù)單因素和預(yù)試驗結(jié)果，確定了3種助干劑單獨添加時的最佳添加量，利用正交試驗對3種助干劑的添加量進行優(yōu)化，正交試驗的因素水平設(shè)計見表2。

1.2.4獼猴桃果粉的干燥。

該試驗采用噴霧干燥與冷凍干燥2種方法進行獼猴桃果粉的干燥。根據(jù)工廠實習(xí)獲得的實際經(jīng)驗、設(shè)備工況條件及預(yù)試驗結(jié)果，確定冷凍干燥的工藝參數(shù)：冷阱溫度-40 ℃、真空度-0.1 MPa、預(yù)凍時間6 h、預(yù)凍溫度-20 ℃ 、物料裝填厚度3～4 mm。噴霧干燥的工藝參數(shù)：進風(fēng)溫度180 ℃、出風(fēng)溫度45 ℃、進料量200 mL/h。

1.3分析檢測方法

1.3.1果粉得率的計算。

獼猴桃果粉的得率按照公式（1）進行計算，測定3次取平均值。

得率=（果粉質(zhì)量/果漿質(zhì)量）×100%（1）

1.3.2含水量的測定。

參照國標GB 5009.3—2016直接干燥法測定[14]獼猴桃果粉的含水量，測定3次取平均值。

1.3.3總糖的測定。

采用苯酚硫酸法[15]進行標準曲線的制備和樣品總糖含量的測定。取6支試管，按表3加入1.0 mg/mL葡萄糖標準溶液和蒸餾水。然后在各管中加入1.0 mL苯酚溶液和5.0 mL濃硫酸，混合均勻后在90 ℃ 沸水中加熱5 min，取出后立即用冷水冷卻至室溫。在λ=490 nm處測定其吸光值。試驗所得葡萄糖標準曲線如圖1所示，回歸方程為y=3.142 1x+0.011 7，該曲線R2值為0998 7。果粉樣品的測定方法與標準曲線相同，具體參見文獻[12]，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.4總酸的測定。

參照文獻[12]采用全自動電位滴定儀直接對樣品的酸度進行測定。準確稱量3.00 g的果粉于100 mL燒杯，加入40.00 mL蒸餾水，上機直接測定果漿的酸度。重復(fù)上述操作3次，取平均值。

1.3.5總酚的測定。

參照文獻[16]的方法采用福林酚法制作標準曲線（表3）并測定樣品的總酚含量。樣品中多酚的提?。悍Q取樣品3 g于250 mL錐形瓶中，加入提取液（乙醇∶丙酮=3∶1）20 mL，在37 ℃水浴中放置1 h，抽濾后將濾液倒入100 mL容量瓶中，渣子繼續(xù)用上述方法再提取1遍（用10 mL提取液漂洗濾紙上殘留的渣子），最后用提取液定容至100 mL。重復(fù)3次，取平均值。沒食子酸標準曲線如圖2所示，得到的回歸方程為y=0.004 7x+0.002 3，R2為0.995 0。

1.3.6VC的測定。

參照國標[17]測定果粉的VC含量。稱取3 g果粉樣品，用2%草酸將樣品移入100 mL容量瓶并定容至刻度，搖勻過濾。加活性炭脫色，抽濾，備用。吸取10 mL濾液置于50 mL錐形瓶中，用已標定過2，6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉紅色，且15 s不褪色為止。同時做空白對照試驗。根據(jù)式（2）計算樣品中VC的含量。重復(fù)操作3次，取平均值。

VC（mg/kg）=（V-V0）×T×AW×1 000（2）

式中，V為滴定樣液時消耗染液溶液的體積（mL）；V0為滴定空白時消耗染液溶液的體積（mL）；T為2，6-二氯靛酚溶液滴定度（mg/mL）；A為稀釋倍數(shù)；W為樣品重量（g）。

1.3.7果粉堆積密度的測定。

參照文獻[18]的方法用漏斗測定堆積密度。將一定量的果粉從漏斗內(nèi)散落進5 mL量筒中，稱取5 mL果粉的質(zhì)量，計算其堆積密度，測量3次取平均值。

1.3.8果粉休止角的測定。

參照文獻[19]的方法用漏斗測定休止角。休止角是衡量粉末流動性的重要指標。將漏斗固定于鐵架臺上，在試驗臺上平鋪一張A4紙，漏斗的下端距A4紙的距離為H，將獼猴桃果粉倒入漏斗，當漏斗出口和粉末形成的錐形頂端齊平時，不再倒入果粉。對粉末在紙上堆積成的錐形的底部直徑（2R）進行測定，根據(jù)公式（3），計算休止角α，測量3次取平均值。

α=arc tan（H/2R）（3）

1.3.9結(jié)塊度的測定。

參照文獻[20]的方法用干燥箱測定結(jié)塊度。稱取3 g果粉放于（102±2）℃的干燥箱中干燥1 h。將干燥樣品冷卻后稱取其質(zhì)量，然后用40目篩處理樣品5 min。最后收集篩上殘留的果粉并且稱取其質(zhì)量。根據(jù)公式（4），計算結(jié)塊度，測定3次取平均值。

結(jié)塊度（DC）%=c/d×100（4）

式中，d為用于篩分的果粉質(zhì)量（g）；c為篩分后留在分樣篩上的果粉質(zhì)量（g）。

1.3.10溶解時間的測定。

參考文獻[21]的方法用于溶解時間的測定。取1 g果粉，緩慢撒入盛有10 mL、25 ℃蒸餾水的燒杯中，用磁力攪拌器不斷攪拌，記錄果粉完全溶解所需的時間，測定3次取平均值。

1.3.112種干燥工藝果粉微觀結(jié)構(gòu)分析。

將獼猴桃果粉固定噴金后，使用掃描電鏡對果粉的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察。

1.3.12果粉色澤的測定。

色澤采用色差儀進行測定。首先將色差儀用標準黑板和標準白板進行校正，然后測定樣品的L*、a*、b*數(shù)值。其中L*稱為明度指數(shù)，L*=0表示黑色，L*=100表示白色；a*值為紅值，當其為正值時，數(shù)值越大，顏色越紅，a*為負值時絕對值越大，顏色越綠；b*為黃值，正值時數(shù)值越大，顏色越黃，b*為負值時絕對值越大，顏色越藍。

1.4數(shù)據(jù)處理

每個試驗均重復(fù)3次，結(jié)果以均值±標準差表示；采用DPS軟件對數(shù)據(jù)進行處理和差異顯著性分析（P<0.05差異顯著，P<0.01差異極顯著）。

2結(jié)果與分析

2.1獼猴桃果粉配方研制

2.1.1果漿用量的確定。

試驗結(jié)果表明（表4），當果漿用量為80%時，獼猴桃果粉的色澤好，滋味濃郁，香氣接近原果，但流動性較差。綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量及成本，最終選擇果漿濃度80%。

2.1.2甜味劑的確定。

結(jié)果表明（表4），糖酸比為20∶1、22∶1時，果粉的感觀評價得分較高，口感酸甜適宜。為減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，選擇糖酸比為20∶1。

在此單種甜味劑試驗基礎(chǔ)上根據(jù)GB 2760—2014[22]對于甜菊糖苷添加量的規(guī)定，選擇甜菊糖苷與赤蘚糖醇的復(fù)配比例（根據(jù)所提供的糖度而定）為1.0∶1.0、1.5∶1.0、1.0∶1.5、1.0∶2.0、1.0∶2.5進行試驗，評定結(jié)果見表5。選用甜菊糖苷和赤蘚糖醇作為甜味劑，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蔗糖添加入果粉配方中，使得終產(chǎn)品的糖分低、熱量低，更適宜糖尿病、高血壓人群食用。表5試驗表明，當甜菊糖苷與赤蘚糖醇的復(fù)配比為1.5∶1.0時，感官評價得分最高。

2.1.3助干劑的確定。

選用麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精作為助干劑，可降低果漿的黏度，提高果粉的品質(zhì)。但由于助干劑都有不同的缺陷，故單一加入某種助干劑達不到理想的效果，需要將以上3種助干劑進行復(fù)配。利用正交試驗對3種助干劑的添加量進行優(yōu)化，試驗結(jié)果與極差分析見表6。極差分析的結(jié)果顯示，助干劑的最佳組合為麥芽糊精

30%、可溶性淀粉10%、β-環(huán)糊精10%；3個因素對感官評

分影響的主次順序依次為可溶性淀粉、β-環(huán)糊精、麥芽糊精。由于上述試驗均是以果漿用量為基準確定的添加量，所以最終確定的果粉配方為果漿用量80%，甜菊糖苷與赤蘚糖醇添加量分別為果漿用量的0.02%和2.88%，麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精添加量分別為果漿用量的30%、10%和10%，其余為水。

2.22種干燥工藝果粉的品質(zhì)特性

2.2.12種干燥工藝下果粉理化、營養(yǎng)特性比較。

2種干燥方式所制果粉的理化、營養(yǎng)特性指標比較結(jié)果見表7，色澤指標比較結(jié)果見圖3。

表7結(jié)果顯示，冷凍干燥得到的果粉其VC、總酸、總糖、總酚的保留率分別為81.76%、52.23%、7737%、45.66%，而噴霧干燥粉VC、總酸、總糖、總酚的保留率分別為50.92%、50.07%、60.36%、45.30%，故冷凍干燥能夠更好地保持獼猴桃果漿原有的品質(zhì)，但2種干燥方式對于總酚的保留效果都不理想，保留率比較接近。由于噴霧塔內(nèi)的粉體掛壁，以及管路中的果粉沉積，使得噴霧干燥果粉的得率顯著低于冷凍干燥。冷凍干燥有利于更好地脫去水分。從圖3中可以看出，因為冷凍干燥溫度較低，所以冷凍干燥所得果粉的色澤指標更加接近于原漿。

2.2.2外觀與粉質(zhì)特性比較。

利用冷凍干燥和噴霧干燥2種工藝，得到的果粉如圖4所示，圖4a為冷凍干燥果粉，圖4b為噴霧干燥果粉。由圖4直觀可見，凍干獼猴桃果粉的色澤好于噴霧干燥粉。2種干燥方式所得的獼猴桃果粉其品質(zhì)特性比較結(jié)果如表8所示。

試驗表明，噴霧干燥所得果粉的結(jié)塊度、休止角、堆積密度、溶解時間均顯著高于冷凍干燥所得果粉。2種干燥方式下果粉結(jié)塊度的差異可以用玻璃化轉(zhuǎn)變理論解釋，由于冷凍干燥使糖類最大程度得以保留，粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，故在室溫下貯藏，其溫度不易達到粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，粉末不易結(jié)塊[8，23]。休止角是反映果粉流動性的重要指標，休止角在36°～40°時粉末的流動性較好。因噴霧干燥果粉直接于收集器中收集，未經(jīng)二次粉碎，故其粉末本身顆粒

較大，黏聚力也大，流動性不如冷凍干燥果粉。堆積密度是

反映果粉填充性的指標，經(jīng)過長時間的預(yù)凍，使得冷凍干燥

的物料形成穩(wěn)定的骨架，而凍干時物料的升華脫水并不破壞骨架的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致冷凍干燥果粉質(zhì)地疏松，顆粒間隙比噴霧粉大，故堆積密度小于噴霧果粉[24]。由于冷凍干燥果粉顆粒較小，顆粒間隙較大，增加了顆粒潤濕的比表面積，也更加有利于親水基團對水的吸附，故冷凍干燥的果粉更易溶解[25]。

2.2.32種干燥工藝果粉的微觀結(jié)構(gòu)比較。

圖5是2種干燥方式所制果粉微觀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖，圖5a為冷凍干燥果粉的微觀結(jié)構(gòu)，圖5b為噴霧干燥果粉的微觀結(jié)構(gòu)。通過觀察掃描電鏡圖，可以看出冷凍干燥所得果粉顆粒間孔隙較多且大，結(jié)構(gòu)疏松，更有利于果粉的溶解和分散?？赡苁怯捎谠趪婌F干燥過程中，溫度與濕度的變化梯度形成了較大的表面張力，使得噴霧顆粒出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，最終所得果粉之間黏聚力較大，導(dǎo)致其流動性差。

3結(jié)論

該試驗確定的獼猴桃果粉配方為冷破碎果漿用量80%，糖酸比20∶1，甜味劑赤蘚糖醇2.88%、甜菊糖苷0.02%，復(fù)合助干劑麥芽糊精30%、可溶性淀粉10%、β-環(huán)糊精10%，此配方下獲得的果粉的感官評價得分較高，口感酸甜適宜。

2種干燥工藝下的果粉理化、營養(yǎng)特性分析顯示，冷凍果粉的VC、總酸、總糖、總酚的保留率分別為噴干果粉的161、1.04、1.28、1.01倍，相對而言冷凍干燥能夠更好地保持獼猴桃果漿原有的品質(zhì)。

2種干燥工藝果粉的粉質(zhì)特性試驗表明，冷凍干燥所得果粉顆粒間孔隙較多且大，結(jié)構(gòu)疏松，有利于果粉的溶解和分散；且冷凍干燥所得果粉的色澤指標接近于原漿。所以冷凍干燥是制備高品質(zhì)獼猴桃果粉的較佳方法。

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