冻干重组水果的配方试验研究与分析

陈卓辉，李保国，程朝辉

（1.上海理工大学，上海 200093；2.上海绿晟实业有限公司，上海 202156）

0 引言

近年来，我国水果产量逐年增加，2017年，总产量约为2.52亿吨，约占全球总产量的31.4%，中国成为全球第一大水果生产国。2018年，全国总产量约2.57亿吨，同比增长1.98%。浆果类水果不易保存，损失严重，必须采用适宜的干燥技术进行深加工后保存。

干燥技术在食品加工中广泛用于食品保存[1]。然而，食品干燥非常耗能。热风干燥会使食品的颜色、味道、营养和质地等特性发生不良变化。真空冷冻干燥[2-3]是将物料冷冻，使其含有的水分变成冰，然后在真空下使冰升华而达到干燥的目的。真空冷冻干燥避免了高温对食品品质的影响，能够最大程度地保留食品的营养、色泽、形态和风味，干燥制品的复水性好，是目前生产高品质干燥食品的方法[4-5]。对于浆果类水果，真空冷冻干燥可以减少营养成分的损失，满足人们对高品质生活的需求。袁焦焦等[6]对真空冷冻干燥猕猴桃的工艺进行了优化研究，得到真空冷冻干燥猕猴桃的最优干燥工艺参数为物料厚度8 mm，绝对压力20 Pa，隔板温度40℃。Zhang等[7]分别采用超高压、超声及其组合预处理对草莓切片进行真空冷冻干燥，结果表明：组合预处理后，切片的抗氧化物质、硬度等均显著增加。目前果蔬的真空冷冻干燥技术已广泛应用，但对于多味重组浆果类水果的冻干研究还未见报道。

本文将研究不同品种的浆果按比例重组后的口感、品质，并对配方开发提出意见。依托产学研合作公司的真空冷冻干燥生产线和单体流态化速冻技术优势，开发适合草莓、蓝莓、无花果、猕猴桃和柑橘等浆果类水果多种组合的真空冷冻干燥技术工艺，生产多重组合的冻干水果，延伸水果产业链，提高产品附加值。首先，对重组水果配方进行筛选，其次，对选中的重组水果配方冻干产品进行色泽、营养成分、质构等分析，为后续的产品开发提供依据。

1 材料、设备与方法

1.1 试验材料与设备

选用金旭食品有限公司和莱阳瀚源食品有限公司的火龙果、猕猴桃、柑橘、蓝莓、草莓、无花果作为重组水果的原料，以应杰堂食品级果胶为配料。试验用仪器设备有：电子分析天平（精度0.001 g）、打浆机、磁石搅拌器和真空冷冻干燥机。

真空冷冻干燥机为上海田枫TF-SFD-2型冻干机，系统主机采用两台全封闭活塞压缩机，双机复叠制冷系统通过冷凝盘管和板式换热器分别对搁板和冷凝器进行制冷。冷冻干燥机原理如图1所示。

图1 冷冻干燥机原理图Fig.1 Schematic diagram of the lyophilizer

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

称取水果→打成浆或者切成粒状（组成成分较少的切成5 mm×5 mm粒状）→按照比例重组→与果胶充分混合→用搅拌机搅拌→用适宜模具塑型→放入冻干机中→设置搁板温度为-30℃预冻至共晶点以下5℃→设置搁板温度为共熔点以下5℃进行冷冻干燥→设置搁板温度为40℃进行真空干燥→脱模倒出。

1.2.2 重组水果的配方选择

为了使冻干重组浆果具有最佳品质，对其从色泽、酸甜口感、营养成分等多方面进行考量，确定符合条件的重组水果配方。

酸甜标准[8]：糖酸比为 15～25，味道主要是酸甜；糖酸比为25.1～60，味道多为酸甜适口。本研究将糖酸比15～60定为口感最佳的范围。

营养标准：VC含量高于100 mg/kg的水果称为高VC含量水果。蛋白质含量高于0.8%称为高蛋白水果。

色泽标准：考虑色泽的多样性，不选择色泽相近的水果进行重组。

1.2.3 重组水果样品的确定

基于1.2.2重组水果的配方要求，预试验与分析表明，符合标准的重组水果样品有：草莓-猕猴桃（浆料）、草莓-猕猴桃（粒料）、草莓-柑橘（浆料）、火龙果-柑橘（浆料）、火龙果-蓝莓（粒料）、火龙果-蓝莓（浆料）。

1.2.4 感官评价方法

以重组水果的色泽、口感、气味、质地作为感官评价的指标。选取无感官缺陷，年龄在20～40岁之间的13名食品专业相关评价人员，按照GB/T10220-2012，进行感官评价[9]。参加评定人员按表1中的好、较好、一般、差四个等级打分。重组水果感官评价标准如表1所列。

表1 重组水果感官评价标准Tab.1 Recombinant fruit sensory evaluation criteria

1.2.5 重组水果配方试验设计

根据重组水果配方确定标准，对选定的重组水果样品，设计了5组试验进行比较分析，如表2所列。

表2 重组水果对照试验用质量比Tab.2 Mass ratio for control test of recombinant fruits

1.2.6 共晶点、共熔点测定

共晶点和共熔点是确定冻干工艺的重要参数。采用德国耐驰公司的DSC200f3测试仪，利用液氮将重组水果以5℃/min的速率从室温冷却至-50℃，恒温保持3 min，然后再从-50℃升温至30℃，利用差式扫描量热法测得重组水果的DSC曲线，即测量输入到样品和参比物的功率差与温度之间的关系，确定其共晶点和共熔点。前基线延长线与峰的前沿最大斜率处切线的交点即为共晶点、共熔点。

1.2.7 VC测定

采用2，6-二氯靛酚标准溶液对冻干前、后重组水果样品的抗坏血酸值进行检测[10]：用该溶液对样品的酸性浸出液进行氧化还原滴定，2，6-二氯靛酚被还原为无色，当到达滴定终点时，多余的2，6-二氯靛酚在酸性介质中显浅红色，由2，6-二氯靛酚的消耗量计算出100 g样品中抗坏血酸的含量。

1.2.8 色泽测定

采用日本Minolta公司的Chroma Meter CR400色差仪分别测定冻干后重组水果的三个不同位置[11]的 L、a、b值，其中L代表明暗度（黑白），a代表红绿色，b代表黄蓝色，取3次结果的平均值。利用a值和b值计算得到样品颜色评价系数色调（H）与饱和度（C）。

1.2.9 质构测定

采用美国FTC公司的TMS-PRO质构分析仪，选用燕尾剪探头，测定样品的最大剪切力，试验参数为：测试速度50 mm/min，回程速度50 mm/min，测试距离35 mm，起始力0.2 N，每个样品测定3次；选用p/5型探头测定样品的咀嚼性、弹性、胶黏性、硬度、黏附性，测试速度50 mm/min，触发力2.6 N，每个样品测定3次。

2 结果与分析

2.1 重组水果冻干工艺分析

以火龙果-柑橘浆料重组冻干工艺为例，火龙果与柑橘质量比为117.50∶100。设置预冻温度为-30℃，装料量为7.11 kg/m2。干燥室压力维持在40 Pa左右。图2为测定的DSC曲线，前基线即为相变前的DSC曲线，前基线延长线与放热峰和吸热峰的前沿最大斜率处切线的交点即为共晶点和共熔点。根据1.2.6的判断标准，由图2可以看出，Ta和Tb分别为该样品的共熔点和共晶点。火龙果-柑橘浆料重组水果的共晶点为-18.1℃，共熔点为-4.2℃。

图2 火龙果-柑橘浆料重组水果的DSC测试曲线Fig.2 DSC test diagram of pitaya-citrus pulp recombinant fruits

图3为火龙果-柑橘浆料重组水果的冷冻干燥工艺曲线。图中的冷凝温度为干燥时冷肼处的温度。火龙果-柑橘浆料重组水果在-30℃的温度下须预冻18 min，此时物料温度达到共晶点以下5℃。冷冻干燥时，控制搁板温度为-5℃，干燥用时6.5 h，水分脱除率为97.65%。真空干燥时，控制搁板温度为40℃，干燥用时2.6 h，水分脱除率为99.16%。由于火龙果-柑橘浆料重组水果经过打浆处理，组织结构被破坏，自由水分多，有利于冻干。

图3 火龙果-柑橘浆料重组水果冷冻干燥工艺曲线Fig.3 Freeze-drying curve of pitaya-citrus pulp recombinant fruit

2.2 重组水果的感官评价分析

对选取的试验样品进行感官评价分析。草莓-猕猴桃浆料和粒料样品的感官评分如图4所示。

图4 不同比例草莓-猕猴桃浆料和猕猴桃粒料重组水果的感官评分曲线Fig.4 Sensory scores of different proportions of strawberrykiwi pulp and strawberry-kiwi seed recombinant fruits

由图4可看出，随着样品中草莓比例逐渐升高，草莓-猕猴桃重组水果的感官评分先升高后降低，不同比例下的草莓-猕猴桃浆料样品的感官评分均比草莓-猕猴桃粒料的感官评分高。与粒料样品相比，草莓-猕猴桃浆料样品的口感更丰富，酸甜更适宜。当草莓与猕猴桃的比例达到3.83时，样品的感官品质评分最高，浆料为78.77，粒料为78.21。样品颜色偏深，果香味正常，质地偏软。浆料样品偏酸，粒料样品较酸涩。

草莓-柑橘浆料重组水果样品的感官评分如图5所示。由图可知，随着草莓比例逐渐升高，重组水果的感官评分先升高后降低，当草莓与柑橘比例为3.03时，重组水果感官评分最高，为81.76，色泽均匀，有光泽，酸甜可口，果香味正常，质地较软。

图5 不同比例草莓-柑橘浆料重组水果的感官评分曲线Fig.5 Sensory scores of different proportions of strawberrycitrus pulp recombinant fruits

火龙果-柑橘重组的感官评分如图6所示。随着火龙果的比例上升，火龙果柑橘重组水果的感官评分先上升后下降。

图6 不同比例火龙果柑橘浆重组水果的感官评分曲线Fig.6 Sensory scores of different proportions of pitaya-citrus pulp recombinant fruits

当火龙果与柑橘比例达到1.175时，样品的感官评分最高，为83.79。此时的重组水果颜色均匀，有光泽，酸甜可口，具有浓郁的果香味，质地均匀，酥脆且不黏牙。

火龙果-蓝莓重组水果的感官评分如图7所示。随着火龙果比例的上升，重组水果的感官评分先下降后上升。不同比例下，浆料样品的感官评分高于粒料样品。当火龙果蓝与莓浆料的比例为1.79时，样品的感官评分最高，为81.65；当火龙果-蓝莓粒料的比例为2.23时，感官评分为79.4分，此种重组水果色泽偏深，果香味正常，质地偏软。浆料样品酸甜可口，粒料样品偏酸。

图7 不同比例火龙果-蓝莓浆料和蓝莓粒料重组水果的感官评分曲线Fig.7 Sensory scores of different proportions of pitayablueberry pulp and pitaya-blueberry seed recombinant fruits

2.3 冻干重组水果的品质检测与分析

根据上述试验，选择感官评价最高的3种类别重组水果样品（草莓-柑橘浆料，81.76分；火龙果-柑橘浆料，83.79分；火龙果-蓝莓浆料，81.65分）进行品质检测，分析其质构、色泽以及营养成分。

2.3.1 VC保留率测定结果分析

按照1.2.7的测试方法得出的分析结果如表3所列。

表3 重组水果冻干前后的VC含量Tab.3 VC content of recombinant fruits before and after freeze-dried

由表3可以看出，冻干前后重组水果冻干样品的VC含量变化不大。由于打浆过程中营养成分有所流失，冻干后样品中的VC含量略低于冻干前的。由此可见，采用冻干工艺可以大幅减小产品贮藏过程中营养成分的流失。

2.3.2 冻干重组水果色泽分析

按照1.2.8的测试方法得到的结果如表4所列。冻干后的重组水果外形如图8所示。

表4 3种重组水果冻干样品的色泽分析Tab.4 Color analysis of freeze-dried samples of three recombinant fruits

图8 3种重组水果冻干样品的外形照片Fig.8 Photo of freeze-dried samples of three recombinant fruits

从表4可以看出，3种重组水果中，草莓-柑橘浆料样品的L值、C值最大，色泽最亮，色彩饱和度最大。火龙果-蓝莓浆料样品的a、b、C最小，在3个样品中颜色最偏绿色和蓝色，色彩饱和度较差。火龙果-柑橘浆料样品的b值小，C值较高，其颜色偏蓝色，色彩饱和度较高。由图8可以看出，草莓-柑橘浆料样品的颜色最为艳丽；火龙果-蓝莓浆料重组水果的颜色较黑，外观较差。

2.3.3 冻干重组水果的质构分析

按照1.2.9的测试方法得到的测试结果如表5所列。由表5可以看出，火龙果-蓝莓浆料冻干样品的咀嚼性、胶黏性、硬度、最大剪切力最大。草莓-柑橘浆料冻干样品的弹性最大。火龙果-柑橘浆料冻干样品的黏附性最大。试验中感官测试人员对于火龙果-蓝莓浆料样品的质地评价较差。结合相关文献，发现冻干水果的质构硬度（第一次压缩时的最大力值）与感官硬度、酥性、脆性、感官评价总分显著负相关[12]，从本试验可以看出，火龙果-蓝莓浆料冻干样品的脆性较差，火龙果-柑橘浆料冻干样品和草莓-柑橘浆料冻干样品的脆性、酥性比较好，有较高的开发价值。

表5 3种重组水果冻干样品的质构分析Tab.5 Texture profile analysis of freeze-dried samples of three recombinant fruits

3 结论

基于重组水果的配方标准，对几种水果的重组配方做了感官、品质等方面的检测，并对其冻干工艺进行了分析，得到以下结论：

（1）火龙果-柑橘浆料重组水果冻干样品的感官评价最高。当火龙果：柑橘浆料的质量比为117.50∶100时，感官评价最高，为83.79。草莓-柑橘浆料重组水果的冻干样品与火龙果-蓝莓浆料重组水果冻干样品感官评价较高。当草莓：柑橘为3.03时，感官评价为81.76。当火龙果：蓝莓为1.79时，感官评价为81.65。

（2）火龙果-蓝莓冻干样品的咀嚼性、胶黏性、硬度、剪切力等最大，酥性、脆性较差，色泽较黑，口感较好。草莓-柑橘冻干样品的色泽较亮，色彩饱和度最大，酥性、脆性高，口感较好。火龙果-柑橘冻干样品的酥性、脆性较高，色泽较亮，口感最好。草莓-柑橘冻干样品和火龙果-柑橘冻干样品具有较高的开发价值。

（3）冻干处理后重组水果的VC保留率都较高，冻干工艺能够较大程度地保留重组水果的营养价值。

（4）重组水果的共晶点和共熔点可以通过数学插值法进行估算，但会有一定的误差，共晶点相对误差为18.2%，较小。

（5）当火龙果-柑橘浆料质量比为117.50∶100的重组水果的装料量为7.11 kg/m2时，在预冻温度-30℃的搁板上须预冻18 min左右。当干燥室压力控制为40 Pa，冷冻干燥温度为-5℃，真空干燥温度为40℃时，冷冻干燥用时6.5 h，真空干燥用时2.6 h。