蓝莓苹果重组蜜饯干燥工艺优化及对品质的影响
李璐1,2, 韩强2, 吴伟杰2, 房祥军2, 郜海燕2,*
1.浙江师范大学 化学与生命科学学院,浙江 金华 321004
2.浙江省农业科学院 食品科学研究所,农业农村部果品产后处理重点实验室,浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室,中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室,浙江 杭州 310021
*通信作者,郜海燕,E-mail: spsghy@163.com

作者简介:李璐(1994—),女,安徽池州人,硕士研究生,研究方向为食品物流保鲜与加工。E-mail: lilu1097006167@gmail.com

摘要

采用冷热风变温干燥技术,优化蓝莓和苹果重组果浆干燥工艺,生产高品质重组蜜饯果糕。通过单因素和正交试验优化变温干燥工艺参数,分析制备成品的感官评价、超微结构和质构特性。结果表明,蓝莓苹果重组蜜饯果糕的最佳干燥工艺为装盘厚度6 mm,前期热风烘烤温度70 ℃,热风烘烤时长7 h,后期30 ℃冷风抽湿至产品最终含水量小于15%。在此干燥工艺条件下获得的蓝莓苹果重组蜜饯果糕酸甜可口,果香浓郁,有较高的韧性和低粘附性,超微结构显示其组织光滑紧密,感官评分较高,理化指标及微生物指标均符合国家标准。

关键词: 蓝莓; 苹果; 重组蜜饯; 干燥工艺
中图分类号:S665;TS255.41 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2019)05-0816-07
Optimization of drying process of blueberry-apple reconstituted fruit cake and its influence on quality
LI Lu1,2, HAN Qiang2, WU Weijie2, FANG Xiangjun2, GAO Haiyan2,*
1. College of Chemistry and Life Science, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
2. Institute of Food Science, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Post-Harvest Handling of Fruits, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Key Laboratory of Fruits and Vegetables Postharvest and Processing Technology Research of Zhejiang Province, Key Laboratory of Postharvest Preservation and Processing of Fruits and Vegetables of China Light Industry, Hangzhou 310021, China
Abstract

The cold and hot air temperature drying technology was adopted to optimize the drying process of blueberry and apple pulp to produce high quality reconstituted fruit cake. The parameters of the variable temperature drying process were determined by single factor and orthogonal experiments, and the sensory evaluation, ultrastructure and texture characteristics of the finished product were analyzed. The results showed that the best drying process of blueberry-apple reconstituted fruit cake was 6 mm thickness, 70 ℃, 7 h in the early hot air baking, and 30 ℃ in the late cold air to the final water content of the product was less than 15%. The blueberry-apple reconstituted fruit cake obtained under the dry process condition was sweet and sour, fruity and rich, with higher toughness and not sticky to teeth. The ultrastructure showed that the tissue was smooth and compact, the sensory score was high. The physical and chemical indicators and microbial indicators were in line with the national standards.

Keyword: blueberry; apple; reconstituted fruit cake; drying technology

我国水果产量世界第一, 具有丰富的种质资源及原料优势。水果生产旺季, 因大量集中上市, 仓储运输不当而腐烂浪费的损失量约占总产量的20%~30%, 水果加工产业技术未达到发达国家水平, 总体原料利用率不高, 能有效商品化量不足总产量的15%, 远低于发达国家50%的加工比例和80%的水果采后商品化处理率, 造成大量的水果资源浪费[1]。蜜饯是我国传统的民族特色食品之一, 是以果蔬、食盐、糖或蜂蜜为原料, 经腌制、糖渍、烘干精制而成, 具有一定的色、香、味、形的蜜饯食品, 相对于果汁可实现原料营养成分全价利用, 而且具有产品保质期长, 储存方便的优点, 是减少农产品资源浪费的有效途径之一[2]。2015年蜜饯行业规模以上企业主营业务收入达575.87亿元, 利润总额44.68亿元。研究开发高效安全的蜜饯生产技术, 发展蜜饯产业具有较高的经济效益和社会效益[3]

传统蜜饯食品属于“ 高糖、高盐” 食品, 不符合现代食品发展的“ 低糖、低盐、低脂肪” 的“ 三低化” 主流趋势, 这已严重威胁到蜜饯产业的健康可持续发展[4, 5, 6]。重组蜜饯生产技术集成现代食品最新技术研究成果, 应用于传统蜜饯行业, 对水果、蔬菜和干坚果进行原料重组混合处理, 采用真空糖渍、无硫护色、一次成型等新技术, 可开发出新型、天然、安全绿色、营养丰富、风味多样且符合食品发展主流趋势的重组蜜饯食品[7, 8, 9]。目前蜜饯加工领域常用恒温热风干燥方式, 其设备成本低, 工艺简单, 操作方便, 在中小型食品加工企业中广泛运用。中低温热风干燥在一定程度上可以保持产品的营养品质, 但烘干后的成品常出现反砂和流汤的现象, 长时间的烘烤易引起成品表面皱缩或干裂, 色泽发生非酶褐变, 影响其感官品质。高温热风干燥缩短了烘烤时长, 但极易引起蜜饯糖析粘黏、褐变硬化等问题。为解决这些问题, 企业通常在原料处理阶段加入大量食品添加剂, 但这也造成了食品添加剂的滥用, 不符合绿色食品的导向[10]。冷热风结合变温干燥技术采用的是二段式变温干燥工艺, 在第一阶段采用中高温热风烘烤, 利用传热导热良好的不锈钢托盘, 使原料快速受热一次成型, 缩短烘烤时长, 防止长时间烘烤破坏蜜饯色泽, 缩减传统工艺中翻面操作; 第二阶段采用较低温度冷风抽去蜜饯成品中的水分, 维持蜜饯较高的韧性与咀嚼感, 利于成型, 维持蜜饯较高的感官品质。

本试验将蓝莓和苹果进行原料重组, 采用冷热风结合变温干燥技术, 研制一种新型果糕类重组蜜饯休闲食品, 通过感官评分法分析果糕品质, 探究产品变温干燥技术最优工艺参数, 分析干燥对蜜饯质构和超微品质的影响, 以期为重组蜜饯工业化生产提供一定的理论依据, 为农产资源加工产业技术升级作贡献。

1 材料与方法
1.1 原材料

蓝莓-苹果混合蜜饯原浆由杭州梅园食品科技研发中心提供。原料中蓝莓、苹果匀浆配比2∶ 1, 白砂糖添加量为20%, 柠檬酸添加量为1%。产地混合匀浆后, 运回实验室置于4 ℃冰箱保存备用。

1.2 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司, 中国), TA.XT Plus型质构仪(SMS公司, 英国), TM3000台式电子显微镜(HITACHI, 日本)。

1.3 单因素试验

固定冷热风变温干燥工艺中热风烘烤温度70 ℃、热风烘烤时长8 h, 以产品最终含水量小于15%作为干燥终点, 设置重组原料果浆装盘厚度, 分别为4、6、8、10、12 mm, 研究装盘厚度对蓝莓苹果重组果糕感官品质的影响。

固定装盘厚度6 mm、热风烘烤时长8 h, 以产品最终含水量小于15%作为干燥终点, 设置热风烘烤温度, 分别为50、60、70、80、90 ℃, 研究热风烘烤温度对蓝莓苹果重组果糕感官品质的影响。

固定装盘厚度6 mm、热风烘烤温度70 ℃, 以产品最终含水量小于15%作为干燥终点, 设置热风烘烤时长, 分别为6、7、8、9、10 h, 研究热风烘烤时长对蓝莓苹果重组果糕感官品质的影响。

1.4 正交优化试验

本试验在考察单因素(装盘厚度、热风烘烤温度、热风烘烤时长)对蓝莓苹果重组蜜饯感官品质影响的基础上, 加入冷风抽湿温度这一因素, 采用L9(34)正交设计对产品工艺进行优化, 最后根据感官评分确定产品最佳生产工艺参数。试验因素水平表见表1

表1 正交试验因素水平表 Table 1 Factor and level of orthogonal test
1.5 感官评定

挑选相关专业评定人员10人组成感官评定小组, 所有待评样品随机分为10份发给评定员, 逐一对样品进行感官评价, 评定员每评定完一个样品后用纯净水漱口, 5 min后再评定下一个样品。感官评价参照标准NY/T 436— 2018《绿色食品 蜜饯》[11], 如表2所示, 从色泽风味、酸甜度、韧性、粘牙、砂齿感等方面对蓝莓苹果重组蜜饯样品进行评定。

表2 感官评分标准 Table 2 Sensory evaluation criteria
1.6 TPA质地剖面分析

根据正交优化试验结果所得最优干燥工艺参数, 生产制备蓝莓苹果重组蜜饯果糕成品, 并采用质构仪测定成品质构特性, 设定测定参数为:测试探头P/36R; 测定前探头速度为2.0 mm· s-1; 测定时探头速度为1.0 mm· s-1; 测定结束探头速度为1.0 mm· s-1; 触发点负载5.0 g; 触发类型自动。试验对样品连续压缩2次, 压缩高度2.5 mm, 数据通过计算机读取, 每组样品平行测定10次, 测定指标包括硬度、弹性、粘附性、凝聚性、咀嚼性和回复性[12]

1.7 SEM组织结构观测

根据最优干燥工艺参数制备蓝莓苹果重组蜜饯果糕成品, 将果糕成品冻干处理后从果糕表面和内部分别取样, 真空镀金后采用TM3000台式电子显微镜分别观测放大100倍和500倍后果糕表面及内部组织结构形态。

1.8 卫生指标检测

参考《GB/T1082— 2006 蜜饯通则》[13], 检测水分、总糖(以葡萄糖计)、SO2残留量、苯甲酸含量等理化指标。参考《GB/T14884— 2016 食品安全国家标准蜜饯》[2], 检测菌落总数、大肠菌群、霉菌、致病菌等微生物指标。

2 结果与分析
2.1 果糕加工工艺优化

2.1.1 装盘厚度对果糕感官评分的影响

随着装盘厚度的增加, 蓝莓苹果果糕的感官评分先增加后减少(图1)。重组蜜饯果糕的生产制备中采用不锈钢金属托盘, 导热传热快, 当装盘厚度较低时, 原料匀浆内的水分快速大量逸出, 糖分大量析出, 容易导致果糕口感过硬且易粘牙。装盘厚度过高则果糕内部水分不能及时散发, 造成果糕出现外部结皮固化, 内部不成型的现象, 无法进行切片。当蓝莓苹果重组原料匀浆的装盘厚度为6 mm时, 制备生产的重组蜜饯果糕产品感官评分最高, 成型性好, 口感风味最佳。

图1 装盘厚度对蓝莓苹果重组蜜饯果糕感官评分的影响Fig.1 Influence of tray thickness on sensory score of blueberry-apple reconstituted fruit cake

2.1.2 热风烘烤温度对果糕感官评分的影响

蓝莓苹果果糕的感官评分随着热风烘烤温度的增加呈先上升后下降趋势(图2)。这可能是因为当烘烤温度较低时, 对蓝莓苹果果糕的色泽风味破坏较少, 但水分散发较慢, 组织疏松, 口感韧性降低。随着温度的进一步升高, 果糕韧性、咀嚼性增加的同时酸甜感加重, 蓝莓果香受到影响。试验发现, 当热风烘烤温度达到90 ℃以上, 果糕出现明显糖渍焦化, 果香味较淡, 口感较差, 粘牙有砂齿感。

图2 热风烘烤温度对蓝莓苹果重组蜜饯果糕感官评分的影响Fig.2 Influence of baking temperature on sensory score of blueberry-apple reconstituted fruit cake

2.1.3 热风烘烤时长对果糕感官评分的影响

由图3可知, 当装盘厚度和热风烘烤温度固定的条件下, 蓝莓苹果果糕的感官评分随热风烘烤时长的延长先增后减。当热风干燥到一定时长后, 果糕中水分逸出速率不断降低, 延长热风烘烤时长会减损蓝莓苹果果糕的营养和风味, 导致感官评分的降低。在变温干燥的第二阶段中, 冷风抽湿可在不损耗蓝莓苹果果糕营养和风味条件下将含水率进一步降低。因此, 考虑到产品的口感风味和产业能耗, 选择热风烘烤时长7 h为宜。

图3 热风烘烤时长对蓝莓苹果重组蜜饯果糕感官评分的影响Fig.3 Influence of baking time on sensory score of blueberry-apple reconstituted fruit cake

2.1.4 正交试验结果分析

在考察单因素(装盘厚度、热风烘烤温度、热风烘烤时长)的基础上, 根据表1进行正交优化试验对产品的变温干燥工艺进行优化, 最后根据感官评分确定产品最佳生产干燥工艺参数, 试验分析结果如表3所示。

表3 L9(34)正交试验结果分析 Table 3 The experiment results of L9(34) orthogonal test

各因素对产品感官品质的影响大小为A> B> C> D, 即装盘厚度> 热风烘烤温度> 热风烘烤时长> 冷风抽湿温度(表3)。本试验结果与郑毅等[14]在芒果果糕生产工艺研究中的结果存在差异, 这可能是因为本试验采用的重组蜜饯生产技术及设备与传统蜜饯加工产业存在差异, 采用的不锈钢托盘传热导热较快, 原料装盘的厚度较大地影响了蓝莓苹果果糕的感官品质。试验最佳干燥工艺组合为A2B2C1D2, 按此组合进行3次平行验证试验, 考察其稳定性。验证试验结果表明, 在装盘厚度6 mm, 热风烘烤温度70 ℃, 热风烘烤时长7 h, 冷风抽湿温度30 ℃的干燥工艺条件下得到的产品感官评分为85.93± 1.91, 高于正交试验中A2B3C1D2组合的84.02综合评分, 干燥工艺优化成功。同时, 由表3可得, 因素C(热风烘烤时长)和因素D(冷风抽湿温度)的K1K2值分别为77.32、77.24和75.99、76.03, 结果接近, 考虑到工厂大规模生产的需求, 蓝莓苹果重组蜜饯果糕的变温干燥参数以装盘厚度6 mm, 热风烘烤温度70 ℃, 热风烘烤时长7~8 h, 冷风抽湿温度20~30 ℃为宜。

2.2 产品TPA质构特性

食品质构特性能有效反映食品的口感、组织形态和稳定性, 是评价食品品质的重要指标。根据正交试验结果制备生产蓝莓苹果重组蜜饯果糕, 并进行质构分析测定。测定结果显示, 该重组蜜饯的硬度(41.13± 3.81)kg, 粘附性(-17.89± 5.49)mJ, 弹性(0.83± 0.05)mm, 凝聚性(0.84± 0.03)%, 咀嚼性(28.75± 4.68)J, 回复性(0.72± 0.03)。测定结果与汪莉莉等[15]研制的无花果果糕质构测定结果相似, 但硬度及咀嚼性要优于无花果果糕。这可能是由于无花果果糕采用的是传统的较长时间中低温(50 ℃, 20~24 h)翻面干燥方式, 本试验采用的干燥工艺省略了翻面操作, 采用的冷热风变温干燥工艺不仅能有效保持果糕的营养和色泽风味, 使产品具有较好的组织形态和口感, 同时也降低了能耗, 缩短了产品生产周期。

2.3 产品SEM观测

蓝莓苹果果糕的表面均匀分布的颗粒(图4-B), 可能为干燥过程中析出的葡萄糖结晶。由于重组蜜饯原料为富含果肉组织的半固体匀浆, 在干燥过程中, 原料表层的果肉匀浆结壳硬化形成不规则的突起(图4-A、B), 结壳边缘受力更易形成水气逸出的气孔。果糕内部的超微结构呈现出组织光滑紧密并伴有边缘光滑的气孔(图4-C、D)。苹果富含果胶类物质, 使蓝莓苹果果糕组织光滑紧密, 有韧性和咀嚼性。蓝莓苹果重组蜜饯果糕有效结合了蓝莓风味佳、抗氧化和苹果多糖、多膳食纤维的特点, 减少了色素和食品添加剂的使用, 使产品更加自然安全、绿色健康。

图4 蓝莓苹果果糕扫描电镜图
A、 B, 蓝莓苹果果糕表面; C、D, 蓝莓苹果果糕内部。
Fig.4 SEM of blueberry-apple reconstituted fruit cake
A, B: Surface of the blueberry-apple reconstituted fruit cake; C, D: Interior of the blueberry-apple reconstituted fruit cake.

2.4 产品理化及微生物指标检测

蓝莓苹果重组蜜饯果糕成品理化及微生物指标检测结果如表4所示。食品安全国家标准是决定水果加工产品能否成功商品化的依据, 经检测, 蓝莓苹果果糕成品水分含量为13.3%, 总糖(以葡萄糖计)为54.3%, 菌落总数(CFU· g-1)< 10, 大肠菌群(CFU· g-1)< 10, 霉菌(CFU· g-1)< 10, 各项理化指标和微生物指标均符合国家相关标准。

表4 理化及微生物指标检测结果 Table 4 Results of physicochemical and microbial indicators
3 结论

本试验以蓝莓和苹果为原料制备重组蜜饯果肉匀浆, 采用冷热风变温干燥工艺制备形成蓝莓苹果重组蜜饯果糕。通过正交优化得到变温干燥工艺最佳条件为:装盘厚度为6 mm, 第一阶段热风烘烤温度70 ℃, 烘烤时长7 h, 第二阶段冷风抽湿30 ℃至产品最终含水量小于15%。采用以上工艺条件生产的重组蜜饯产品的感官评价得分平均值为85.9± 1.9, 所得产品色泽均匀, 果香浓郁, 酸甜可口, 有嚼劲, 不粘牙, 理化及微生物指标均符合国家相关标准。通过电镜观察分析得出, 果糕内部多孔隙, 组织光滑紧密结合度高。通过TPA质构测定分析结果显示, 该产品的硬度为(41.13± 3.81)kg, 粘附性为(-17.89± 5.49)mJ, 弹性(0.830± 0.05)mm, 凝聚性(0.83± 0.03)%, 咀嚼性(28.75± 4.68)J, 回复性(0.72± 0.03)。结合工厂实际生产需要, 在保证感官品质的前提下, 建议变温干制工艺以装盘厚度为6 mm, 热风烘烤温度70 ℃, 烘烤时长7~8 h, 第二阶段冷风抽湿20~30 ℃为宜。

重组蜜饯生产技术具有一定的创新性, 可以促进传统蜜饯产业技术升级, 加快果品产业深加工的发展, 具有良好的社会和经济效益。本研究可为蓝莓苹果重组蜜饯果糕的冷热风变温干燥工艺提供技术参数和指导, 为相关重组蜜饯的生产工艺提供一定参考, 并促进蓝莓、苹果产业深加工, 增加产业附加值。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 郑燕, 张吉国, 史建民. 我国水果加工业发展现状、问题及对策[J]. 山东农业科学, 2014, 46(4): 121-124.
ZHENG Y, ZHANG J G, SHI J M. Development status, problems and countermeasures of fruit processing industry in China[J]. Shand ong Agricultural Sciences, 2014, 46(4): 121-124. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[2] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会, 国家食品药品监督管理总局. 食品安全国家标准蜜饯: GB 14884—2016 [S]. 北京: 国家标准出版社, 2016. [本文引用:2]
[3] 张卫. 工艺简单门槛低蜜饯行业需向“健康食品”发展[J]. 中国食品, 2016(20): 90-93.
ZHANG W. The industry with simple technology and low threshold needs to develop to “healthy food”[J]. China Food, 2016(20): 90-93. (in Chinese) [本文引用:1]
[4] 郭淼, 王传凯, 王传菊. 低糖果脯的现状及前景[J]. 广西轻工业, 2011, 27(3): 6-7.
GUO M, WANG C K, WANG C J. Current situation and Prospect of low sugar preserved fruits[J]. Guangxi Light Industry, 2011, 27(3): 6-7. (in Chinese) [本文引用:1]
[5] 李薇. 低糖猕猴桃果脯的加工工艺与工厂设计研究[D]. 西安: 西北大学, 2013.
LI W. Processing technology and plant design of low-sugar kiwi fruit preserves[D]. Xi'an: Northwest University, 2013. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[6] 褚佳玥, 王莹, 葛淑丽. 我国蜜饯行业质量调研报告[J]. 质量与标准化, 2016(3): 42-44.
CHU J Y, WANG Y, GE S L. Quality investigation report of Chinese cand ied fruit industry[J]. Quality and Stand ardization, 2016 (3): 42-44. (in Chinese) [本文引用:1]
[7] 叶雪英, 周积生, 黎新荣, . 低糖原味果脯生产与真空辅助浸渍装置[J]. 食品科技, 2009, 34(7): 41-43.
YE X Y, ZHOU J S, LI X R, et al. Production of preserved fruits of low-sugar and original flavor and vacuum-assisted impregnation apparatus[J]. Food Science and Technology, 2009, 34(7): 41-43. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[8] 陈瑞敏, 侯向昶. 无硫护色技术在蜜饯生产中的应用分析[J]. 安徽农业科学, 2017, 45(11): 72-74.
CHEN R M, HOU X C. Application of non-sulfur color-protection technique in the production of preserved fruits[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2017, 45(11): 72-74. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[9] 李白存, 翟文俊. 柿子山楂片的制备工艺研究[J]. 保鲜与加工, 2013, 13(1): 45-48.
LI B C, ZHAI W J. Study on the processing technology of persimmon and hawthorn jelly[J]. Storage & Process, 2013, 13(1): 45-48. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[10] 卫世乾. 我国果脯行业现状、问题及对策[J]. 食品研究与开发, 2016, 37(8): 212-215.
WEI S Q. The current condition and main problems in preserved fruit industry and measures for improvement[J]. Food Research and Development, 2016, 37(8): 212-215. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[11] 中华人民共和国农业农村部, 绿色食品蜜饯: NY/T 436-2018[S]北京: 中国农业出版社, 2018 [本文引用:1]
[12] 吴旻丹, 陈瑜, 金邦荃. 储藏期猕猴桃质构变化的研究及人工咀嚼的建立[J]. 食品工业科技, 2010, 31(12): 146-148, 152.
WU M D, CHEN Y, JIN B Q. Detection of texture properties of kiwi fruits by texture profile analysis and simulation of manual chewing[J]. Science and Technology of Food Industry, 2010, 31(12): 146-148, 152. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[13] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 蜜饯通则: GB/T 1082-2006 [S]. 北京: 国家标准出版社, 2006. [本文引用:1]
[14] 郑毅, 伍斌, 邓建梅, . 芒果果糕配方及生产工艺研究[J]. 广东农业科学, 2011, 38(6): 107-109.
ZHENG Y, WU B, DENG J M, et al. Study on optimal formula and production process of Mango cake[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2011, 38(6): 107-109. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[15] 汪莉莉, 付冰, 李小凤, . 无花果果糕的研制及其质构特性[J]. 食品工业科技, 2018, 39(22): 163-168.
WANG L L, FU B, LI X F, et al. Development of fig pastilles and its texture characteristics[J]. Science and Technology of Food Industry, 2018, 39(22): 163-168. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]