蘋果的深加工技術(shù)與綜合利用研究

李 輝，熊麗嬌，劉苑琳，楊 華，翟 明，劉玲彥，柳志杰，許引虎

（1.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003；2.湖北省宜昌市中心人民醫(yī)院，湖北宜昌 443003；3.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北武漢 430064；4.湖北省酵母功能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌 443003）

蘋果在世界上被廣泛種植，在果品市場(chǎng)上地位非凡。2001年，世界蘋果種植面積568.5萬(wàn)公頃，產(chǎn)量6289.7 萬(wàn)t，其中我國(guó)蘋果面積240.1 萬(wàn)公頃，產(chǎn)量2400.7 萬(wàn)t，均位居世界首位[1]。隨著西部大開發(fā)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，近年來(lái)陜西的蘋果及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展：截止2005 年，陜西的蘋果種植面積達(dá)到43 萬(wàn)公頃，居全國(guó)第一。同時(shí)，陜西蘋果濃縮汁也取得了跳躍式發(fā)展：2005 年7 月底，濃縮蘋果汁出口已是全國(guó)第一。目前，陜西濃縮果汁加工產(chǎn)業(yè)年消耗蘋果約200 萬(wàn)t，隨即產(chǎn)出越來(lái)越多的果渣，果籽等副產(chǎn)品。據(jù)測(cè)定，這些看似處理麻煩的副產(chǎn)品中，含有大量的糖、果膠、蛋白質(zhì)、籽油等高價(jià)值活性成分。相關(guān)提取加工技術(shù)合理可行，便可變廢為寶，提高原料的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的增收增效。因此，本文將從果皮、果肉、果籽方面對(duì)蘋果的加工利用研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，希望形成系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，以利于相關(guān)企業(yè)對(duì)蘋果價(jià)值的進(jìn)一步開發(fā)，同時(shí)引導(dǎo)出更具有科學(xué)性、實(shí)用性、高效性的研究成果。

1 蘋果皮的研究進(jìn)展

蘋果皮含有多種生物活性物質(zhì)，具有抗氧化和抗癌細(xì)胞增殖的作用；蘋果皮中的纖維素含量豐富，用其加工而成的膳食纖維飲料是一種很好的保健飲料。此外果皮中果膠含量達(dá)到1.0 g～1.8 g/100 g，因此是提取果膠的好原料[2-3]。

1.1 色素的提取

一般色素的提取按照下列工藝進(jìn)行：

蘋果→清洗→削皮→蘋果皮搗碎→加水→浸提液→濾液→紫紅色素

麻明友等[4]的研究表明，蘋果色素的最佳浸提條件為蘋果皮搗碎加水300%，并在80～90 ℃下浸提20 min，色素著色力強(qiáng)，安全性高，有較好的耐氧化性，常見金屬離子、常見食用甜味劑對(duì)其無(wú)明顯的影響，但其耐熱性、耐還原性較差；在酸性條件下，蘋果皮紫色色素色調(diào)鮮艷，可廣泛用于酸性食品的著色，是一種值得開發(fā)應(yīng)用的天然食用色素。

1.2 香精的回收

蘋果皮是蘋果中芳香物質(zhì)的主要來(lái)源，尤其在放置24 h 后，這些芳香物質(zhì)顯著增加。楊壽清等[5]介紹了一種蘋果皮香精回收技術(shù)，對(duì)芳香物質(zhì)的產(chǎn)生原因進(jìn)行了初探。綜合利用蘋果罐頭、蘋果干、蘋果脯生產(chǎn)中的副產(chǎn)品蘋果皮，是生產(chǎn)天然蘋果香精的一條重要途徑。蘋果皮在放置后芳香物質(zhì)的增加，可能是蘋果在去皮后，蘋果皮與空氣充分接觸，蘋果皮下酶系統(tǒng)和氧氣共同作用的結(jié)果。利用一定的實(shí)驗(yàn)裝置，也可進(jìn)行其他植物揮發(fā)性芳香物質(zhì)的回收。

1.3 蘋果皮果醋的研制

時(shí)惠英等[6]在20 世紀(jì)80 年代就以蘋果皮為主料，研發(fā)了通過菌種的聯(lián)合作用與酒精發(fā)酵管理和醋酸發(fā)酵管理來(lái)制造蘋果醋的生產(chǎn)技術(shù)，其生產(chǎn)過程的主要工藝流程是：

蘋果皮→洗滌→蒸煮→破碎榨汁→濃縮→冷卻→加果膠酶→過濾→酒精發(fā)酵→蘋果酒→醋酸發(fā)酵→蘋果醋→加熱滅菌→調(diào)配→蘋果醋→調(diào)配→果醋飲料

1.4 其他方面

在蘋果皮的有效成分中，研究得較多的還有抗氧化成分[7]如黃酮類、多酚類及生物活性成分[8]，這些物質(zhì)對(duì)有效預(yù)防慢性心血管疾病、冠心病等十分有效。丟棄的蘋果皮應(yīng)該是具有價(jià)值的。利用從蘋果皮中提取生物活性物質(zhì)有利于功能性食品的開發(fā)和增加產(chǎn)品的附加值，把其作為天然的食品添加劑強(qiáng)化食品，很少量的投入就可增加食品中的多酚類、黃酮類物質(zhì)的含量，對(duì)人的身體有益。

2 蘋果果肉的利用研究

2.1 果汁類產(chǎn)品的加工

果汁是蘋果最主要的加工產(chǎn)品，占世界蘋果加工總量的90%以上。由于以中國(guó)特有的資源優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)，濃縮蘋果汁近年來(lái)發(fā)展迅速，生產(chǎn)規(guī)?？焖贁U(kuò)張。其工藝流程：

原料果暫存庫(kù)→一級(jí)提升→二級(jí)提升→一級(jí)果揀選→清洗機(jī)清洗→三級(jí)提升→二級(jí)蘋果揀選→四級(jí)提升→蘋果破碎→二次壓榨→震動(dòng)篩過濾→巴氏殺菌→酶解→管道循環(huán)過濾→超濾→清汁罐→樹脂吸附→蒸發(fā)濃縮→巴氏殺菌→滅菌罐裝→成品

2.2 蘋果酒的生產(chǎn)

蘋果酒的生產(chǎn)源自英國(guó)。目前世界上生產(chǎn)蘋果酒的國(guó)家主要有法國(guó)、英國(guó)、西班牙、瑞典等歐洲國(guó)家，法國(guó)蘋果酒年產(chǎn)量約為30 萬(wàn)t，英國(guó)年產(chǎn)量1996 年就達(dá)到52.8 萬(wàn)t。我國(guó)蘋果酒生產(chǎn)起源于煙臺(tái)，現(xiàn)在尚處于起步階段，發(fā)展空間巨大，有著無(wú)限的市場(chǎng)價(jià)值[9]。

釀酒業(yè)是世界糧食消耗的大行業(yè)。釀酒業(yè)要求實(shí)現(xiàn)的4 個(gè)轉(zhuǎn)變，其中一項(xiàng)就是實(shí)現(xiàn)糧食酒向果酒的轉(zhuǎn)化，節(jié)約糧食資源。國(guó)家也在稅制上實(shí)行限制與優(yōu)惠并舉的政策。蘋果酒價(jià)位比葡萄酒低，消費(fèi)群體較大，易于接受。蘋果酒生產(chǎn)既符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，又可創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益，帶來(lái)廣泛的社會(huì)效益，因此開發(fā)蘋果酒前景廣闊。其生產(chǎn)工藝[10-12]：

蘋果分選→漂洗→去皮去核→打漿→調(diào)pH 值→加果膠酶→榨汁→沉降24 h→虹吸除去沉淀物→酸調(diào)糖→接入酵母(活化)→主酵→倒瓶(糖度不明顯下降時(shí))→后酵→倒瓶(糖度基本恒定)→加硅藻土→沉降24 h→過濾→低溫后熟陳釀→調(diào)酒→滅菌并無(wú)菌檢測(cè)→裝瓶→成品

2.3 蘋果罐頭

加工成蘋果罐頭是蘋果僅次于加工成蘋果汁的主要加工途徑之一。在生產(chǎn)過程中還要加入糖漿，添加糖漿的作用是填充細(xì)胞組織間隙，參與凝膠的形成。糖漿有利于果實(shí)硬度的產(chǎn)生。其主要的生產(chǎn)工藝流程是：

蘋果挑選→洗滌→去皮清洗→切半挖芯→真空浸漬→瀝水→烘烤→裝罐→排氣密封→殺菌冷卻→貼標(biāo)→貯藏→品評(píng)

2.4 蘋果脯

蘋果加工成果脯，風(fēng)味獨(dú)特，甜酸適宜，深受消費(fèi)者的歡迎。通過蘋果加工成果脯，而在各種果脯的制作工藝中，蘋果脯的加工工藝最具代表性。其工藝流程[13]：

選料→分級(jí)→去皮→切瓣→去籽→浸泡→抽空→糖煮→糖漬→烘烤→挑選→包裝

2.5 蘋果脆片

果蔬脆片是20 世紀(jì)90 年代興起的休閑食品，蘋果脆片是在真空狀態(tài)下，通過油炸的方法，將蘋果內(nèi)的水分蒸發(fā)掉，從而得到含水在5%左右的制品。它不含色素、無(wú)防腐劑、富含纖維，是純天然的休閑食品。其主要工藝流程[14]：

蘋果→清洗→去花萼果把→切片→護(hù)色→殺青膨化→浸糖→瀝水→真空油炸→脫油→冷卻→稱量→封合→裝箱

3 蘋果渣的開發(fā)利用

蘋果渣是蘋果加工廠的主要副產(chǎn)物。我國(guó)是世界上最大的蘋果生產(chǎn)國(guó)，2002 年蘋果年產(chǎn)量為2550 萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)的40%以上，可產(chǎn)生蘋果渣300 多萬(wàn)t，總產(chǎn)量十分可觀，鮮蘋果渣含水量在70%～80%，極易腐敗變質(zhì)，既污染環(huán)境又造成浪費(fèi)，因此對(duì)其進(jìn)行加工再利用十分有必要。

3.1 加工生產(chǎn)飼料

我國(guó)是畜牧業(yè)大國(guó)，飼料資源相對(duì)缺乏，因此，開發(fā)蘋果渣作為新型飼料顯得尤為重要。蘋果渣中，果皮果肉占96.2%，果籽占3.l%，果梗占0.7%，其含有豐富的可溶性糖、維生素、礦物質(zhì)、纖維素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是良好的多汁飼料資源。國(guó)外利用果渣做飼料已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如美國(guó)、加拿大等國(guó)家已將蘋果渣、葡萄渣和柑橘渣作為標(biāo)準(zhǔn)飼料成分列入國(guó)家頒發(fā)的飼料成分表中。但我國(guó)果渣尚末得到很好的利用，目前除少量蘋果渣被用作飼料外，絕大部分被當(dāng)作廢物拋棄[15-19]。

只要通過合適的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加工，用蘋果渣可以生產(chǎn)青貯、干燥、先青貯再自然干燥、蘋果渣生物活性飼料等不同應(yīng)用類型的飼料產(chǎn)品。由于蘋果渣含水量高達(dá)70%～80%以上，含有豐富的可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為微生物的滋生繁殖創(chuàng)造了適宜條件，故廢棄的蘋果渣極易腐敗發(fā)臭。這不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且還污染環(huán)境。因而，研究開發(fā)蘋果渣飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與加工利用，很有必要，使其變廢為寶，也可解決人畜爭(zhēng)糧的問題。

3.2 食用菌的生產(chǎn)

平菇、金針菇、靈芝等食用菌是一類高蛋白、低脂肪、低熱量、營(yíng)養(yǎng)成分齊全、風(fēng)味獨(dú)特的保健食品。目前主要以棉籽殼、木屑為原料，利用自然條件進(jìn)行人工栽培，生產(chǎn)和供應(yīng)受原料、季節(jié)變化影響較大，難以滿足市場(chǎng)需求。經(jīng)分析蘋果渣中的碳氮比更適宜于生產(chǎn)食用菌等，且菌絲生長(zhǎng)快，出菇多，其接種量一般為培養(yǎng)料的10%～15%，最適溫度為25～27 ℃，空氣相對(duì)濕度70%。通常每百公斤含蘋果渣的培養(yǎng)基，可生產(chǎn)鮮蘑菇100 kg 左右，所產(chǎn)蘑菇不僅產(chǎn)量高，而且味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富[15]。

3.3 發(fā)酵生產(chǎn)酒精類產(chǎn)物[15]

用天然酵母在30 ℃下發(fā)酵蘋果渣需要9.5 h，由于酒精獲得效率比較低，因此，采用給蘋果渣直接接種酵母的方法可以加快發(fā)酵的進(jìn)行。酒精的獲得情況依發(fā)酵程度和蘋果渣起始濃度而定，發(fā)酵剩余物還可生產(chǎn)沼氣。其主要生產(chǎn)工藝是：

蘋果渣→固相發(fā)酵→真空蒸發(fā)→乙醇

3.4 酶解制備檸檬酸

研究表明，檸檬酸的獲得率與添加的甲醇量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、使用的霉菌菌種和蘋果渣的品種有關(guān)。其最佳的工藝條件：發(fā)酵溫度30 ℃，時(shí)間5 d，發(fā)酵前在基質(zhì)中加4%的甲醇，其得率比不加甲醇要高出一倍，且實(shí)驗(yàn)證明，在使用HRRL567菌種，4%的甲醇，時(shí)間5 d，溫度30 ℃的條件下，每千克果渣可以得檸檬酸約90 g。其工藝流程是：

蘋果渣→固相發(fā)酵→萃取→結(jié)晶→檸檬酸

3.5 制取果膠

陳雪峰等[20]根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定了從蘋果渣中提取果膠的最佳提取工藝參數(shù)為酸液pH2.0～2.5，原料與酸液比為1∶8，萃取溫度87～90 ℃，時(shí)間l h。1 t 蘋果濕渣大約能提取23.8 kg 成品果膠，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理，可得31 kg商品果膠。其工藝流程：

蘋果濕渣→干燥→粉碎→酸液水解→過濾→表縮→層析→干燥→粉碎→檢驗(yàn)→標(biāo)準(zhǔn)化處理→成品

利用濃縮蘋果汁的下腳料蘋果渣來(lái)生產(chǎn)果膠，其經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)獲得十分顯著的提高，既可解決果膠生產(chǎn)原料不足的問題，又可解決蘋果渣帶來(lái)的工業(yè)垃圾污染問題，并能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為蘋果渣的綜合利用開辟了一條新途徑。

3.6 加工制備蘋果纖維粉

工藝流程：

蘋果→挑選→清洗→切塊→榨汁→過濾→測(cè)糖度→加麥芽糊精、乙基麥芽酚→噴霧干燥→成品

許興才等[21]采用麥芽糊精包埋的方法，并確定了最佳的工藝流程和參數(shù)。麥芽糊精的添加量系數(shù)K取1.5 g/mL；乙基麥芽酚的添加量為500 mg/L；噴霧干燥進(jìn)口溫度Ti 取180 ℃；蠕動(dòng)泵流量S 取40 mL/min。

3.7 提取天然防腐劑——果膠酶解物

高分子的果膠物質(zhì)經(jīng)過適度酶解后，所得的果膠酶解物對(duì)一些食品腐敗細(xì)菌，特別是乳酸菌具有明顯的抑制作用。因此果膠酶解物是一種極具開發(fā)價(jià)值的新型天然食品防腐劑。

由于果膠酶解物抑菌能力與其酶解程度直接相關(guān)，因此制備工藝的關(guān)鍵是控制好酶解條件，保證酶解程度。李學(xué)紅等[22]通過研究確定了提取工藝條件為果膠酶0.1%，果膠浸提液果膠含量9.18%，酶解溫度50 ℃，理想的酶解時(shí)間為4 min。其主要工藝流程是：

果渣→水浸泡、清洗數(shù)次→加水→酸調(diào)pH 值→加熱浸提→中和→過濾除渣→濾液冷卻→加果膠酶保溫酶解→加熱滅酶→過濾→濃縮→產(chǎn)品

3.8 生產(chǎn)帶肉果汁

蘋果渣的收集→脫色→粗碎→超微處理→脫氣及均質(zhì)→瞬時(shí)加熱殺菌→裝罐密封→成品

用本法加工的帶肉果汁，既含有果肉成分又含有果皮成分，因此它本身含有大量的膳食纖維。膳食纖維在維持人體健康方面所起的物理生化作用越來(lái)越受到人們和醫(yī)療工作者的關(guān)注，所以本法制作的果汁有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

4 蘋果果籽的研究進(jìn)展

4.1 蘋果果籽的成分分析

洪慶慈等[23]通過對(duì)蘋果籽皮仁分離，乙醚提取，對(duì)其出仁率、粗脂肪含量、脂肪酸組成、蛋白質(zhì)含量和淀粉含量進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，蘋果籽出仁率為69.36%，籽仁含油率為28.9%，其中主要脂肪酸油酸和亞油酸的含量分別為33.6%和55.5%。籽仁中含蛋白質(zhì)和淀粉分別為48.72%和5.01%。甲醇提取物含量為10.4%，定性試驗(yàn)表明其中很可能含有酚性的還原物質(zhì)和糖甙等物質(zhì)。

蘋果籽油是一種以不飽和脂肪酸油酸和亞油酸為主的油脂[24]。亞油酸是人體必需脂肪酸，曾被命名為維生素F，具有重要的功能特性，如可預(yù)防動(dòng)脈粥狀硬化、高血壓和高膽固醇等疾病。因此，在蘋果果籽中，對(duì)這些高附加值的活性成分進(jìn)行市場(chǎng)開發(fā)利用也是大有前景。

4.2 蘋果籽油的提取

蘋果主要以鮮食和蘋果汁的加工為主，而對(duì)蘋果籽的加工利用很少。于修燭等[25]研究認(rèn)為，我國(guó)蘋果籽的含油率為277 g/kg，高于大豆含油量，具有較大的開發(fā)價(jià)值。蘋果加工企業(yè)完全可以利用蘋果果汁、果酒等生產(chǎn)中的蘋果籽副產(chǎn)物制取油脂，變廢為寶，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。與國(guó)外相比，我國(guó)蘋果籽油未檢出亞麻酸，其花生酸含量為0.91%，油酸為39.69%，而國(guó)外蘋果籽油的亞麻酸含量達(dá)6.94%，油酸為5.08% (花生酸未檢出)，造成這一差別的原因可能是蘋果品種和產(chǎn)地的不同。從蘋果籽油的脂肪酸組成可以看出，我國(guó)蘋果籽油的脂肪酸組成較為合理，不飽和脂肪酸(油酸和亞油酸)含量高達(dá)89.33%，可作為優(yōu)質(zhì)食用油源，具有較高的開發(fā)利用價(jià)值。

5 展望

我國(guó)蘋果業(yè)發(fā)展迅速，由于每年上市鮮果量大且時(shí)間集中，極容易因一時(shí)滯銷造成積壓腐爛。為此，大力開發(fā)水果深加工，推廣深加工新技術(shù)新成果，既有利于緩解一些地方出現(xiàn)的產(chǎn)銷矛盾，又可以提高果品的附加值，滿足人們不同層次的需求[26-27]。

依據(jù)國(guó)家對(duì)蘋果加工產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略要求，相關(guān)部門要瞄準(zhǔn)蘋果加工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)未來(lái)和國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)蘋果不同優(yōu)勢(shì)區(qū)域的實(shí)際情況，從蘋果的主要加工產(chǎn)品——蘋果濃縮汁、鮮榨蘋果汁入手，以解決限制蘋果濃縮汁出口貿(mào)易量以及市場(chǎng)價(jià)格的制約技術(shù)和優(yōu)質(zhì)鮮榨蘋果汁生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn)突破口，積極攻克發(fā)酵型蘋果酒、蘋果醋“瓶頸”技術(shù)，以點(diǎn)帶面、整體推進(jìn)、分類指導(dǎo)、分步實(shí)施，促進(jìn)蘋果加工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力全面提升和協(xié)調(diào)發(fā)展。

蘋果產(chǎn)業(yè)在整個(gè)果品產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位，涉及到工農(nóng)商業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展和利益分配，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，“三農(nóng)”問題的解決都有巨大的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)部門要立足蘋果濃縮汁產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展，著眼我國(guó)現(xiàn)實(shí)消費(fèi)狀況以及未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景和居民消費(fèi)趨勢(shì)變化，積極引導(dǎo)鮮榨蘋果汁、蘋果酒、蘋果醋的國(guó)內(nèi)消費(fèi)，主動(dòng)創(chuàng)造鮮榨蘋果汁、蘋果酒、蘋果醋的知名品牌和優(yōu)勢(shì)企業(yè)，提高國(guó)產(chǎn)鮮榨蘋果汁、蘋果酒、蘋果醋市場(chǎng)占有率，大力扶持鮮榨蘋果汁、蘋果酒、蘋果醋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。