一种改善冻干南果梨质构的方法

技术领域

本发明属于食品技术领域，具体涉及一种改善冻干南果梨质构的方法。

背景技术

南果梨是蔷薇科梨亚科梨属中的秋子梨(Pyrus ussriensis Maxim)，因为它产于鞍山、海城，所以南果梨还有另外一个称呼为“鞍果”或“海果”。也正是其由于生长在中国东北地区，冬天气候寒冷，故南果梨抗寒性强，最低可抵御了-37℃的低温。辽宁鞍山、北镇因其得天独厚的富铁土壤条件孕育出了南果梨，该梨具有以下优秀的特色：①色泽鲜艳，脆甜多汁，若是放置时间久了之后则会变得有些绵软，但不论脆和软都香醇可口；②果肉细腻，稍有一些弹性，丰富了口感，品尝起来不再单一；③在所有梨中，它的营养含量是最高的。它含有20％之高的可溶性固形物，40多种微量元素，以及丰富的氨基酸、维生素。故南果梨素来享有“梨中之王”的美誉。

水果是含水量丰富的鲜活易腐农产品，极易因微生物和酶的作用而发生各种不良的物理、化学、生化反应而造成腐烂变质。并且水果是季节性的，通常在一年中的特定季节供应，在收获后经过一些处理过程可以确保产品的全年食用，其中干燥是收获后最重要的处理工序之一，普遍采用热风干燥法。干燥处理将通过降低水分含量以降低水分活度来保持其质量和稳定性，从而避免在储存过程中变质和污染。干燥还可以显着减少水果的体积和重量，从而最大限度地减少包装、储存和运输中所涉及的成本。本研究的实验对象——南果梨为典型呼吸跃变型果实，总共会有三次呼吸高峰，在经历十几天的后熟时间后,2～3天时间内就会发生腐败，故十分必要对其进行干制处理，延长其储存期。

尽管有许多不同的方法用于农产品的干燥，但热风干燥是干燥行业中最优选的方法，然而，高温和长干燥时间会对产品的颜色、味道、再水合能力和营养价值等质量参数产生不利影响。目前国内外有多种果脯的干燥方法可以选择，如热风干燥、热泵干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、远红外干燥等。

本研究所采用的真空冷冻干燥技术主要应用水的三相原理，在真空下从冷冻材料中升华冰的脱水方法，达到干燥的目的。它已被用作减少与干制水果相关的不利质量变化的过程，并且由于使用了低温，则可以允许保留与未加工产品相当的最高的生物活性，它被认为是最好的方法。真空冷冻干燥技术几乎可以对所有的农产品进行加工，成品种类多样，例如干果蔬、冻干肉类、冻干汤粥、速溶饮品等。总结以上，真空冻干具有以下特点：①低温下，水分凝结为结晶，经过升华后，无机盐及其它可溶性物质沉淀，使干制品中的营养成分损失减少；②经真空冷冻干燥后，产品具有多孔、松脆、口感好等特点；③保留了部分热敏性的功能成分。但是，虽然真空冷冻干燥技术可以生产出高品质的干制产品，但是由于其成本高，在食品行业中的应用就受到了很大的限制。因此，食品工业对冷冻干燥的使用通常仅限于高价值产品，如咖啡、脆水果和蔬菜、即食食品的配料和一些芳香草药。

食用胶主要是多糖类物质，少部分是蛋白质的一种大分子物质，又称为亲水胶体。食用胶可溶于水，在一定条件下可以充分水化形成黏稠、滑腻或胶冻溶液。研究表明，添加单一胶体效果并不显著且具有一定的局限性，若将食用胶进行复配则可以产生协同效应，改善胶体凝胶效果，提升胶体机械强度。目前食用胶在肉制品中使用较多，鲜少在果蔬中使用，故为探讨食用胶对南果梨质构特性、感官特性的影响，本研究中采取三种食用胶：卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠。

卡拉胶(carrageenan，CAR)，又名角叉菜胶，它是从红色大型藻类(Rhodophyta)植物中提取出来的一种硫酸酯线性阴离子多糖，按硫酸酯结合状态的不同，卡拉胶有κ型、I型、λ型等多种类型[3]。K-角叉菜胶(kC)通过β1-3和α1-4键交替连接，与其他类型的角叉菜胶相比，kC可形成具有优异物理性能的凝胶和薄膜，并表现出更高的拉伸强度[14]，在食品工业中被广泛用作甜点和乳制品的胶凝剂。

黄原胶(xanthan gum，XG)是一种阴离子胞外酸性多糖，具有天然、无毒和生物相容的特点，在食品领域有广泛的应用，黄原胶被FDA(美国食品药品监督管理局)批准为食品工业中的安全聚合物。黄原胶具有低浓度下高粘度的特性(1％水溶液的粘度具有100倍于明胶的粘度)，还具有较好的增稠作用，能降低油相与水相的不相溶性，改善食品体系的乳化性能和稳定性。

海藻酸钠(Sodium alginate，SA)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，其分子由β-D-甘露糖醛酸(M型)(β-D-mannuronic，M)和α-L-古洛糖醛酸(G型)(α-L-guluronic，G)通过α-1,4-糖苷键聚合而成。是一种天然多糖，几乎无臭无味，缓溶于水，形成黏稠胶体状溶液，溶液加热不凝结。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种通过冻干前的食用胶浸泡来改善冻干南果梨球的质地的方法。

一种改善冻干南果梨质构的方法，方法如下：

1)将新鲜南果梨洗净、削皮、切割后迅速放入浸泡液中，浸泡后捞出；

2)将浸泡完成后的南果梨球在冰箱中预冷冻；

3)再将预冻好后的南果梨冻干，得到冻干南果梨。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤1)中，浸泡液中含有食用胶，所述食用胶是卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠中的一种或多种。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤1)中，浸泡时间为25min。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤1)中，100g浸泡液中含有卡拉胶0.8g，黄原胶0.3g和海藻酸钠0.7g。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤1)中，浸泡液包含柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、DL-苹果酸、纯水，按质量比，柠檬酸：D-异抗坏血酸钠：DL-苹果酸：纯水＝1:1:1:100。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤2)中，所述预冷冻为-18℃冰箱中预冷冻2–3天。

上述的一种改善冻干南果梨质构的方法，步骤2)中，所述冻干是放入真空度为9Pa条件下的冻干机中冻干48h。

本研究通过冻干前的食用胶浸泡来改善冻干南果梨球的质地，选取D-异抗坏血酸钠对南果梨进行护色处理，从冻干后南果梨球干的质构、色度、图像特征、感官评分对其进行测定，使用单因素实验与正交试验确定制备冻干南果梨球的最佳配方工艺，主要以改善冻干后南果梨的质地、减少冻干南果梨的褐变为主要目标，不仅可加大南果梨的深加工程度，也可进一步探讨食用胶与南果梨的作用，具有重要的现实意义，具体如下：

(1)获得了冻干前处理——最佳的浸泡液配方，可保持原有南果梨洁白的色泽，也可改善冻干后南果梨的质地。

(2)这项研究的结果将帮助我们拓宽对南果梨的深加工，减少南果梨的滞销、腐败浪费。

(3)本研究分析了冻干后南果梨的硬度、弹性、咀嚼性等质构特性、扫描电镜差异，从而使科学家能够更多地研究南果梨、南果梨与食用胶的作用，也拓宽食用胶在果蔬方面的运用。

附图说明

图1为本发明方法中冻干后的成品图；

图2为本发明方法中光学显微镜下观察食用胶和南果梨结合的表面结构；

其中a、b为空白对照组的真空冻干南果梨球的不同角度的光学显微镜测试图；

c、d为加入卡拉胶0.8g的真空冻干南果梨球的不同角度的光学显微镜测试图；

e、f为加入黄原胶0.8g的真空冻干南果梨球的不同角度的光学显微镜测试图；

h、i为加入海藻酸钠0.8g的真空冻干南果梨球的不同角度的光学显微镜测试图。

图3为真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图；

其中a为空白对照组的真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图；

b为加入卡拉胶0.8g的真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图；

c为加入黄原胶0.8g的真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图；

d为加入海藻酸钠0.8g的真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图。

图4为本发明方法中食用胶单因素实验感官评价总分(n＝10)。

图5为本发明单因素实验最佳食用胶对各指标的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但不受实施例的限制。

实施例1

(一)一种冻干南果梨球的制备方法

1)以新鲜南果梨为原料，经洗净、削皮、挖球后迅速放入浸泡液中，浸泡一段时间后捞出；浸泡液配比为1g柠檬酸、1g D-异抗坏血酸钠、1g DL-苹果酸、100g纯水，浸泡液中含有食用胶。

2)将浸泡完成后的南果梨球，在-18℃冰箱中预冷冻2–3天；

3)再将预冻好后的南果梨球放入真空度为9Pa条件下的冻干机中冻干48h，得到冻干南果梨球，如图1所示。

(二)最佳食用胶的选用条件

选取卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠三种食用胶，分别与作为护色剂的D-异抗坏血酸钠加热搅拌混合制成护色剂，待放凉后加入南果梨球浸泡25min，再予以预冷冻、冻干处理，此方法同用于单因素实验与正交试验中。以质构与感官评测分数为响应值，确定食用胶的配方与最佳浓度。并于光学显微镜下观察食用胶和南果梨结合的表面结构，结果如图2所示。

按照上述的生产工艺进行冻干南果梨球食用胶单因素实验，以卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠分别为0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％(以100g蒸馏水为单位)的浓度制备护色液进行单因素对比。在单因素实验基础上，采用3因素3水平的正交试验，试验因素水平则如表1所示。

表1食用胶正交试验因素水平

实施例2使用实验例1的食用胶对真空冻干南果梨球质构的影响

(一)实验材料

南果梨购于沈阳当地市场。卡拉胶(果冻专用型)、黄原胶、海藻酸钠、柠檬酸、DL-苹果酸、植酸、L-半胱氨酸(高纯)购自河南万邦化工科技有限公司(中国河南)，D-异抗坏血酸钠购于河南鸿鑫食化淘宝总店，所有的试剂和化学品均属食品级。

(二)实验方法

使用CT-3物性测试仪检测冻干后南果梨球的硬度、内聚性、弹性、咀嚼性这四个指标，读取检测数据并对其结果和成因进行分析。检测参数：探头选用美国brookfield公司生产的TA4/1000探头，测试类型为TPA质构分析，以3mm的距离为测试目标，测试速度为1.00mm/s，接触力为5g。每组样品测7次，取平均值(n＝7)。下表2列出了选定的四种质构参数定义。

表2质构特性参数定义

(三)质构测试

数据如表3初步显示，加入各浓度梯度卡拉胶浸泡后冻干的南果梨球在硬度、内聚性、弹性和咀嚼性参数方面与空白对照组(未浸泡任何食用胶)没有显著性差异(p>0.05)；而各个梯度黄原胶和海藻酸钠组别在四个参数方面均与空白对照组有显著性差异(p<0.05)。因为卡拉胶溶于水后的黏度没有黄原胶和海藻酸钠粘稠，一方面，实验调配食用胶溶液时可以明显观察到此现象；另一方面，这是因为当浓度过低时，卡拉胶分子间的相互作用力较小，无法形成稳定的网络结构，粘度较低，故在100mL蒸馏水中0.2～0.8g卡拉胶的浓度不如黄原胶和海藻酸钠充足，各参数则与空白对照组无显著差异。海藻酸钠组随着浓度的增加，硬度呈递增趋势。黄原胶组在100mL蒸馏水0.6g的浓度下显示了峰值，硬度呈现先增加后降低的变化趋势，参考巫雨婷等人的研究，黄原胶能显著地软化大豆蛋白模型系统，降低其硬度，因为黄原胶是一种在低浓度下也具有高粘度的亲水性胶体，且其双螺旋结构极易引起系统内蛋白质结构的变化，故在蛋白质层面，黄原胶达到一定的浓度后，则会使硬度呈现降低趋势。

咀嚼性与硬度相关，随着食用胶加入的浓度逐渐增加，硬度则随之呈现增加变化，咀嚼性也随着硬度的增加而增加。随着硬度增加，弹性和内聚性均显示降低趋势，结合后续扫描电镜的结果来看，因为使用了食用胶后会使冻干球体内部部分塌陷，故食用胶使用浓度越大的塌陷越严重，冻干南果梨肉则相互折叠形成褶皱，进而导致在测量硬度时，设置相同触发力，3mm下压距离的情况下，样品抵抗的力量越大，则硬度越大，弹起和抵抗第二次压缩的能力就越差。

表3食用胶处理前后质构测试

实施例3使用实验例1的食用胶对真空冻干南果梨球感官评价的影响

(一)实验材料

南果梨购于沈阳当地市场。卡拉胶(果冻专用型)、黄原胶、海藻酸钠、柠檬酸、DL-苹果酸、植酸、L-半胱氨酸(高纯)购自河南万邦化工科技有限公司(中国河南)，D-异抗坏血酸钠购于河南鸿鑫食化淘宝总店，所有的试剂和化学品均属食品级。

(二)实验方法

选取10名食品相关专业的学生(n＝10)，由男女各5人组成感官评定小组，并对感官评定小组进行适当的培训，从色泽、形态、滋味、硬度、弹性这5个方面进行感官评分，真空冻干南果梨球的扫描电镜测试图见图3，将所有评价指标分为三个等级，优、中、差，各等级对应的评分为80分、60分、40分，具体的感官评分标准见表4。

表4南国梨球干感官评价方法

同时，上述五项指标都会影响到冻干南果梨球的品质，所以在综合评判中不能公平地进行比较，应根据其影响程度，运用数学方法来确定其权重。将各指标之间进行两两比较，如果重要程度较大则记为1，否则为0，指标自身不进行比较。如将硬度和弹性进行比较，认为弹性的重要程度大于硬度，则弹性记1分，硬度为0分。以此类推，以10个感官评定者的评定结果累积分数之和除以总分即为每个指标的权重。结果如表5

表5感官评价指标权重分布(n＝10)

将评价指标用集合A来表示，则A＝(a1，a2……am)＝(色泽，形态，滋味，硬度，弹性)，B为等级的集合，B＝(b1，b2……bn)＝(优，中，差)，权重的集合为U，U＝(u1，u2……um)＝(0.26，0.11，0.05，0.26，0.32)。根据A集、B集合建立如下模糊关系矩阵：

b

R表示每个样品的等级评分集合，式中r11，r12……rmn为每一指标对应的等级评分，rij＝f(j xi)，表示第i个评价隶属于该项目中的j等级，i＝1，2……m，j＝1，2……n。

每个样品的评判结果向量转化为矩阵U和R的乘积，设为Y，则：

Y＝U*R＝[y,y,…y]

则样品的综合评分H等于评判结果向量Y乘以各等级对应评分。

(三)实验结果

表6食用胶单因素实验感官评价得分(n＝10)

由表6可知，加入三种中任一食用胶之后得到的感官评测总分均高于空白对照组(即加入量为0时)，说明加入食用胶之后有利于该产品被大众所接纳。图4为本发明方法中食用胶单因素实验感官评价总分(n＝10)。其总分中，卡拉胶组在总体上接受度最高，由表3.5.1可知，100g蒸馏水中加入0.8g卡拉胶感官评测总分最高，为72.06分；黄原胶组则以0.4g加入量为最佳，总分为72.1分；海藻酸钠组加入0.6g时总分最高，为66.38分。

根据单因素试验结果对冻干南果梨球浸泡所用食用胶进行复合，正交试验因素及水平见表7，结果如下表8和表9所示。

表7食用胶正交试验因素水平

表8食用胶正交试验结果分析(n＝10)

表9食用胶正交试验感官评价各项得分(n＝10)

由上表9结果显示，食用胶影响感官评测效果的顺序为卡拉胶＞海藻酸钠＞黄原胶，最佳食用胶组合是A3B1C3，分别是每100g蒸馏水中添加卡拉胶0.8g，黄原胶0.3g和海藻酸钠0.7g。图5为本发明单因素实验最佳食用胶对各指标的影响。