CN115191572B - 缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：步骤一、选择高糖的果蔬原料，取可食用部分，打浆，复配，加入蜂蜜，得果蔬浆液；步骤二、向果蔬浆液加入甜菜果胶，再加入果胶甲酯酶，搅拌均匀，进行高静压处理，然后静置，得果蔬酶解液；步骤三、向果蔬酶解液中加入漆酶，搅拌均匀；步骤四、倒模、整型、喷淋氯化钙溶液、凝固、预冻、冻干、包装即得。本发明采用真空冷冻干燥技术、速冻技术、质构重组技术相结合，显著降低了物料的皱缩率，获得了较高孔隙度，解决了重组果蔬脆块微生物高残留的问题，降低安全风险，提高了重组果蔬脆块的脆度，改善了酥脆口感。

Description

缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法
技术领域
本发明涉及重组果蔬脆块技术领域。更具体地说，本发明涉及一种缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法。
背景技术
随着人们生活和消费水平的提高，对营养、健康、方便、多样的休闲食品需求越来越高。重组果蔬脆块是将果蔬原料通过机械方式混合后重新造型，并对其进行干燥加工而成的果蔬脆块。
目前的重组果蔬脆块仍存在以下问题：一是因芒果、哈密瓜、苹果等水果含糖量较高，使得样品的共融点较低，在冻干升华过程中容易融化导致样品坍塌，同时糖分高也会降低物料的玻璃化转变温度，使得物料在冻干解析过程中容易；二是天然果蔬原料表面和果蒂等部位常附着大量微生物，常规热杀菌极易导致果蔬产生蒸煮味，丧失天然果蔬风味，同时为了保护热敏性营养组分，因此冻干重组果蔬脆块生产全工艺无热杀菌操作单元，容易造成产品微生物残留两较高，具有一定的食品安全隐患；三是真空冷冻干燥制得的重组果蔬块口感质地酥脆性不佳，甚至有些绵软。
因此，如何改进工艺实现对重组果蔬脆块质构调控，以避免质构坍塌同时提高真空冷冻干燥制得的重组果蔬脆块的微生物安全是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，其采用真空冷冻干燥技术、速冻技术、质构重组技术相结合，显著降低了物料的皱缩率，获得了较高孔隙度，解决了重组果蔬脆块微生物高残留的问题，降低安全风险，提高了重组果蔬脆块的脆度，改善了酥脆口感。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：
步骤一、选择高糖的果蔬原料，取可食用部分，打浆，复配，加入蜂蜜，得果蔬浆液；
步骤二、向果蔬浆液加入其重量0.5～2％的甜菜果胶，再加入果胶甲酯酶，控制酶的活力浓度为10～200U/mL，搅拌均匀，进行高静压处理，然后置于25～35℃环境中静置1～4 h，得果蔬酶解液；
步骤三、向果蔬酶解液中加入漆酶，漆酶的添加量为每g底物加入200～800U漆酶，搅拌均匀；
步骤四、倒模、整型、喷淋氯化钙溶液、凝固、预冻、冻干、包装即得。
优选的是，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜、桃中的一种或多种。
优选的是，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆。
优选的是，步骤一中，打浆包括依次进行的粗打浆和超细打浆。
优选的是，步骤二中，高静压处理具体为400～600MPa处理5～15min。
优选的是，步骤四中，整型后的脆块高度为1～2cm，在4℃低温冷库中静置凝固6～18 h，在-40℃低温冷冻库中预冻4～10h，冻干过程真空度1～10Pa，冷肼温度为-80～-50℃，托盘温度为60～90℃，物料干燥至水分含量低于7％。
优选的是，步骤四中，氯化钙溶液中钙离子的浓度为20～100mmol/L。
优选的是，步骤二中，在加入甜菜果胶的同时，还向果浆中加入占果浆总重量1.0％的海藻酸钠与0.5％的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀；步骤四中，物料预冻前，将混合物料进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6h，再置于室温解冻4h，然后重复冻融2次，冻融后的样品放入-40℃低温冷库进行下一步预冻。
所述的制备方法得到的重组果蔬脆块。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明是一类绿色天然的高档果蔬休闲食品，全部食材为天然果蔬组分，本发明的方法利用天然细胞壁多糖组分形成双交联网络，显著增强了真空冷冻干燥果蔬脆块的细胞壁多糖骨架结构强度，显著提高了冻干重组果蔬中三维骨架网络的结构强度和热稳定性，有效避免了物料在冻干过程中的融化和坍塌，保持了冻结状态下冰晶升华后残留的多孔结构，采用高静压处理果浆，可以有效杀菌果蔬中微生物营养体，果蔬浆中的小分子糖在干燥后也附着到这些三维网络骨架上，形成了结构强度较高的多孔结构，提高了真空冷冻干燥重组果蔬块的脆度，改善了酥脆口感，整个工艺操作简单，成本低廉，具有大规模推广的价值。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明的具体实施流程：
本发明涉及的加工流程如下：
1)挑选：选取新鲜、成熟度均一、无明显虫害和机械损伤的果蔬为原料，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜、桃中的一种或多种；
2)预处理：去皮、去核等不可食用部分，清洗干净待用；
3)破碎：将上述果蔬原料进行破碎，获得果粒；
4)打浆：利用打浆机将果蔬原料分别进行粗打浆，再利用湿法超细打浆机进行超细打浆，打浆机转速6000～9000转/分，循环2～5次；
5)复配：将不同果蔬按比例进行混合，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆；
6)调配：向果浆中加入0.5～2％的甜菜果胶，甜菜果胶包括低酯甜菜果胶、高酯甜菜果胶，仅限制原料，优选的是，在加入甜菜果胶的同时，还向果浆中加入占果浆总重量1.0％的海藻酸钠与0.5％的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为10～200U/mL，充分搅拌混匀；优选的是，加入甜菜果胶浓度为0.8～1.2％；加入果胶甲酯酶的酶活力浓度为20～50U/mL；
7)高静压处理：将上述复配后的果浆用聚乙烯袋包装后置于高静压处理仓中，于400～600MPa处理5～15min，优选的是400～500MPa处理5～10min；
8)酶解：将高静压处理后的果浆，置于30℃保持1～4h，让果胶甲酯酶充分水解果胶甲酯基，获得低酯化度果胶，优选的是，酶解时间为1.5～2h；
9)凝固：向上述30℃的果浆中直接加入凝固剂，迅速搅拌均匀，果浆中凝固剂为多酚氧化酶，其添加浓度为，每g底物加入200～800U多酚氧化酶；多酚氧化酶可为儿茶酚氧化酶、漆酶等，优选的是，每g底物加入400～600U/g漆酶；
10)倒模：将上述搅拌均匀的果浆立即倒入模具，并平整表面；优选的是，脆块模具的高度为1～2cm，例如长宽高分别为2×2×1.5cm；
11)喷淋：向倒模后的料盘表面喷淋氯化钙；氯化钙中钙离子的浓度为20～100mmol/L；优选的是，氯化钙中钙离子的浓度为25～50mmol/L；
12)凝固：将装有凝固果浆的模具放入4℃低温冷库中静置6～18h；优选的是10～12h；
13)预冻：将凝固后的凝固果浆放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为4～10h；优选的是，4～6h，冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存；优选的是，预冻前，将混合物料先进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6h，再置于室温解冻4h，然后重复冻融2次，冻融后的样品放入-40℃低温冷库进行预冻；
14)真空冷冻干燥：将冻结后的果蔬浆冻块放入真空冷冻干燥机种冻干，真空度1～10 Pa，优选的是5～10Pa；冷阱温度-80～-50℃，优选的是-65～-55℃；托盘温度为60～90℃；
15)出仓：物料干燥至水分含量低于7％时，将物料取出；确保厂区环境干燥，可用除湿机保持环境干燥；
16)包装：采用高阻隔包装材料，立刻进行包装。
<实例1>
缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：
1)挑选：选取新鲜、成熟度均一、无明显虫害和机械损伤的果蔬为原料，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜；
2)预处理：去皮、去核等不可食用部分，清洗干净待用；
3)破碎：将上述果蔬原料进行破碎，获得果粒；
4)打浆：利用打浆机将果蔬原料分别进行粗打浆，再利用湿法超细打浆机进行超细打浆，打浆机转速6000转/分，循环3次；
5)复配：将不同果蔬按比例进行混合，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆；
6)调配：向果浆中加入0.5％的甜菜果胶；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为10U/mL，充分搅拌混匀；
7)高静压处理：将上述复配后的果浆用聚乙烯袋包装后置于高静压处理仓中，于400 MPa处理15min；
8)酶解：将高静压处理后的果浆，置于30℃保持2h，让果胶甲酯酶充分水解果胶甲酯基，获得低酯化度果胶，酶解时间为1.5h；
9)凝固：向上述30℃的果浆中直接加入凝固剂，迅速搅拌均匀，果浆中凝固剂为多酚氧化酶，其添加浓度为，每g底物加入200U漆酶；
10)倒模：将上述搅拌均匀的果浆立即倒入模具，并平整表面，脆块模具的高度为1～2 cm，例如长宽高分别为2×2×1.5cm；
11)喷淋：向倒模后的料盘表面喷淋氯化钙；氯化钙中钙离子的浓度为20mmol/L；
12)凝固：将装有凝固果浆的模具放入4℃低温冷库中静置10h；
13)预冻：将凝固后的凝固果浆放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为4h；冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存；
14)真空冷冻干燥：将冻结后的果蔬浆冻块放入真空冷冻干燥机种冻干，真空度1～10 Pa，冷阱温度-80～-50℃，托盘温度为60～90℃；
15)出仓：物料干燥至水分含量低于7％时，将物料取出；确保厂区环境干燥，可用除湿机保持环境干燥；
16)包装：采用高阻隔包装材料，立刻进行包装。
<实例2>
缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：
1)挑选：选取新鲜、成熟度均一、无明显虫害和机械损伤的果蔬为原料，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜；
2)预处理：去皮、去核等不可食用部分，清洗干净待用；
3)破碎：将上述果蔬原料进行破碎，获得果粒；
4)打浆：利用打浆机将果蔬原料分别进行粗打浆，再利用湿法超细打浆机进行超细打浆，打浆机转速7000转/分，循环4次；
5)复配：将不同果蔬按比例进行混合，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆；
6)调配：向果浆中加入1.2％的甜菜果胶；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为50U/mL，充分搅拌混匀；
7)高静压处理：将上述复配后的果浆用聚乙烯袋包装后置于高静压处理仓中，于500 MPa处理5min；
8)酶解：将高静压处理后的果浆，置于30℃保持2h，让果胶甲酯酶充分水解果胶甲酯基，获得低酯化度果胶，酶解时间为2h；
9)凝固：向上述30℃的果浆中直接加入凝固剂，迅速搅拌均匀，果浆中凝固剂为多酚氧化酶，其添加浓度为，每g底物加入600U漆酶；
10)倒模：将上述搅拌均匀的果浆立即倒入模具，并平整表面，脆块模具的高度为1～2 cm，例如长宽高分别为2×2×1.5cm；
11)喷淋：向倒模后的料盘表面喷淋氯化钙；氯化钙中钙离子的浓度为50mmol/L；
12)凝固：将装有凝固果浆的模具放入4℃低温冷库中静置12h；
13)预冻：将凝固后的凝固果浆放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为6h；冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存；
14)真空冷冻干燥：将冻结后的果蔬浆冻块放入真空冷冻干燥机种冻干，真空度1～10 Pa，冷阱温度-80～-50℃，托盘温度为60～90℃；
15)出仓：物料干燥至水分含量低于7％时，将物料取出；确保厂区环境干燥，可用除湿机保持环境干燥；
16)包装：采用高阻隔包装材料，立刻进行包装。
<实例3>
缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：
1)挑选：选取新鲜、成熟度均一、无明显虫害和机械损伤的果蔬为原料，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜；
2)预处理：去皮、去核等不可食用部分，清洗干净待用；
3)破碎：将上述果蔬原料进行破碎，获得果粒；
4)打浆：利用打浆机将果蔬原料分别进行粗打浆，再利用湿法超细打浆机进行超细打浆，打浆机转速9000转/分，循环2次；
5)复配：将不同果蔬按比例进行混合，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆；
6)调配：向果浆中加入2％的甜菜果胶；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为200U/mL，充分搅拌混匀；
7)高静压处理：将上述复配后的果浆用聚乙烯袋包装后置于高静压处理仓中，于600 MPa处理5min；
8)酶解：将高静压处理后的果浆，置于30℃保持4h，让果胶甲酯酶充分水解果胶甲酯基，获得低酯化度果胶，酶解时间为2h；
9)凝固：向上述30℃的果浆中直接加入凝固剂，迅速搅拌均匀，果浆中凝固剂为多酚氧化酶，其添加浓度为，每g底物加入800U漆酶；
10)倒模：将上述搅拌均匀的果浆立即倒入模具，并平整表面，脆块模具的高度为1～2 cm，例如长宽高分别为2×2×1.5cm；
11)喷淋：向倒模后的料盘表面喷淋氯化钙；氯化钙中钙离子的浓度为100mmol/L；
12)凝固：将装有凝固果浆的模具放入4℃低温冷库中静置18h；
13)预冻：将凝固后的凝固果浆放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为8h；冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存；
14)真空冷冻干燥：将冻结后的果蔬浆冻块放入真空冷冻干燥机种冻干，真空度1～10 Pa，冷阱温度-80～-50℃，托盘温度为60～90℃；
15)出仓：物料干燥至水分含量低于7％时，将物料取出；确保厂区环境干燥，可用除湿机保持环境干燥；
16)包装：采用高阻隔包装材料，立刻进行包装。
<实例4>
缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，包括：
1)挑选：选取新鲜、成熟度均一、无明显虫害和机械损伤的果蔬为原料，果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜；
2)预处理：去皮、去核等不可食用部分，清洗干净待用；
3)破碎：将上述果蔬原料进行破碎，获得果粒；
4)打浆：利用打浆机将果蔬原料分别进行粗打浆，再利用湿法超细打浆机进行超细打浆，打浆机转速9000转/分，循环2次；
5)复配：将不同果蔬按比例进行混合，果蔬原料包括以下重量配比的25％芒果浆、15％苹果浆、15％草莓浆、10％蓝莓浆、6％蜂蜜、5％甜菜浆、5％芹菜浆、4％黄瓜浆、3％葡萄浆、3％山楂浆、2％沙棘浆、2％甘蔗浆；
6)调配：向果浆中加入2％的甜菜果胶、1.0％的海藻酸钠与0.5％的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为200U/mL，充分搅拌混匀；
7)高静压处理：将上述复配后的果浆用聚乙烯袋包装后置于高静压处理仓中，于600 MPa处理5min；
8)酶解：将高静压处理后的果浆，置于30℃保持4h，让果胶甲酯酶充分水解果胶甲酯基，获得低酯化度果胶，酶解时间为2h；
9)凝固：向上述30℃的果浆中直接加入凝固剂，迅速搅拌均匀，果浆中凝固剂为多酚氧化酶，其添加浓度为，每g底物加入800U漆酶；
10)倒模：将上述搅拌均匀的果浆立即倒入模具，并平整表面，脆块模具的高度为1～2 cm，例如长宽高分别为2×2×1.5cm；
11)喷淋：向倒模后的料盘表面喷淋氯化钙；氯化钙中钙离子的浓度为100mmol/L；
12)凝固：将装有凝固果浆的模具放入4℃低温冷库中静置18h；
13)预冻：将混合物料进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6h，再置于室温解冻4h，然后重复冻融2次，放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为8h；冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存；
14)真空冷冻干燥：将冻结后的果蔬浆冻块放入真空冷冻干燥机种冻干，真空度1～10 Pa，冷阱温度-80～-50℃，托盘温度为60～90℃；
15)出仓：物料干燥至水分含量低于7％时，将物料取出；确保厂区环境干燥，可用除湿机保持环境干燥；
16)包装：采用高阻隔包装材料，立刻进行包装。
<对比例1>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
6)调配：向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为200U/mL，充分搅拌混匀。不加入甜菜果胶。
<对比例2>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
6)调配：向果浆中加入2％的甜菜果胶，充分搅拌混匀。不加入果胶甲酯酶。
<对比例3>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
不包括步骤7。
<对比例4>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
不包括步骤9。
<对比例5>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
不包括步骤11。
<对比例6>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
步骤1～5、10、12～16同实例3，不同的是：传统冻干工艺，果蔬打浆混合后，直接冻干。
<对比例7>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
6)调配：向果浆中加入2％的甜菜果胶、1.0％的海藻酸钠与0.5％的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀；向复配后的果浆中加入果胶甲酯酶，控制最终酶活力浓度为200U/mL，充分搅拌混匀。
<对比例8>
重组果蔬脆块的制备方法同实例3，不同的是：
13)预冻：将混合物料进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6h，再置于室温解冻4h，然后重复冻融2次，放入-40℃低温冷冻库中进行冻结，冻结时间为8h；冻结后的凝固果浆可至于-18℃冷库中暂存。
对实例1～4、对比例1～8制备的重组果蔬脆块的皱缩率、共融点、孔隙率、质构、菌落总数分别进行测定，结果如表1所示，具体为：
皱缩率测定：将重组果蔬脆块充氮包装后置于红外线体积分析仪上，利用红外线360 度扫描重建重组果蔬脆块三维立体模型，并计算物料体积；计算物料冻干后的体积与冻结状态体积的百分比(％)，皱缩率表示为，(冻结前体积-冻干后体积)/冻结前体积×100％。
共融点：将果浆和冻干后的果块分别放入差示热量扫描仪进行分析。根据吸热放热曲线分析物料的共融点。
孔隙率测定：采用BET比表面积分析仪测定，在液氮温度下(77.3k)，向装有吸附剂的样品管内投入一定吸附质气体(N2)，吸附或脱附过程达到动态平衡后，系统前后将发生压力变化，通过气体状态方程：PV＝nRT，计算得到该分压点的吸附量，然后绘制分压-吸附量的吸附脱附等温线曲线，根据不同比表面积理论计算模型计算得到样品的孔隙率。
质构：样品的口感质构用脆度表示，从包装袋中迅速取出样品后，用物性测定仪做压缩试验，分别重复10次，记录每次物料崩解的力、测试产生峰数，取平均值，其中，脆度用测试产生峰数的平均值表示，单位为“个”，峰数越多产品的酥脆性越好。
菌落总数的测定：取重组果蔬脆块进行微生物测定。菌落总数的检测采用GB4789.2-2010《食品微生物学检验-菌落总数测定》，培养基采用营养琼脂，平板在36±1℃条件下培养48±2h；菌落总数结果表示为CFU/g。
表1
皱缩率/％ 共融点/℃ 孔隙率/％ 脆度/个 菌落总数/CFU·g-1
实例1 2.1 -8.3 91 46 未检出
实例2 1.8 -7.6 92 47 未检出
实例3 1.5 -7.2 94 52 未检出
实例4 1.1 -6.9 96 56 未检出
对比例1 15.3 -11.2 69 29 未检出
对比例2 6.2 -7.2 85 42 未检出
对比例3 2.2 -7.2 90 45 5.15×105
对比例4 10.6 -7.2 74 34 未检出
对比例5 8.5 -7.2 81 36 未检出
对比例6 20.8 -11.2 65 26 5.16×105
对比例7 1.3 -6.9 95 54 未检出
对比例8 1.2 -7.2 91 48 未检出
由表1可以看出，实例1～3制备的重组果蔬脆块的皱缩率、共融点、孔隙率、质构、菌落总数很好，实例4综合最优。实例1～4加入果胶甲酯酶水解甲酯化的半乳糖醛酸，显著降低了内源果胶HG结构与的酯化度，由此提供了更多的连续羧基位点来和钙离子形成交联，钙离子诱导的离子键和漆酶诱导的阿魏酸共价键协同对果胶网络进行双交联，增强物料组分的内聚力，显著降低物料的皱缩率，高静压处理果浆，可以有效杀菌果蔬中微生物营养体，使重组果蔬脆块的微生物控制在更安全的水平，果蔬浆中的小分子糖在干燥后也附着到这些三维网络骨架上，形成了结构强度高、结构酥松的多孔结构，提高了真空冷冻干燥果蔬块的脆度。实例4中果蔬原料在加入甜菜果胶的同时还加入了海藻酸钠和羧甲基纤维素钠，这些多糖提高了物料中多糖骨架强度；配合后续的冻融处理调整支撑网络形态，通过冰晶生长挤压细胞壁多糖等支撑物质聚集到大冰晶周围，提高多孔结构壁厚和强度，避免果蔬物料在干燥过程中塌陷收缩，进一步降低皱缩率，加上重组果蔬脆块的双交联三维骨架网络，有效避免了物料在冻干过程中的融化和坍塌，保持了冻结状态下冰晶升华后残留的多孔结构。
对比例1未添加甜菜果胶，无法提供天然果胶多聚半乳糖醛酸(HG)结构域上的未酯化羧基(果蔬中天然存在的果胶酯化度相对较高)，无法形成实例1～4的连续羧基-钙离子类似的“蛋盒”结构，同时，无法提供阿魏酸酯与漆酶通过共价键交联，交联位点数量少，交联强度低，果蔬浆中的小分子糖难以附着；对比例2未添加果胶甲酯酶，甲酯化的半乳糖醛酸难以水解，果蔬天然内源果胶HG酯化度高，可参与钙离子交联的自由羧基数量较少，仅通过添加钙离子难以形成足够的结构强度，弱化重组果蔬脆块骨架结构；对比例3未采用高静压处理，一方面无法有效杀灭霉菌、酵母和细菌，由于天然果蔬果皮、果蒂、果核等部位均含有大量微生物，如没有杀菌处理，产品冻干后的菌落总数仍然较高，另一方面缺乏高静压激活果胶甲酯酶的催化效率，将导致加入较低浓度的甲酯酶无法达到较好的水解酯基效果；对比例4未添加漆酶，缺乏阿魏酸酯诱导的果胶共价交联，无法构建基于共价键的果胶网络结构，未形成双凝胶果胶网络，单一的离子交联果胶网络强度相对较低；对比例5未采用氯化钙喷淋处理，缺少钙离子与羧基形成交联，无法形成实例 1～4的连续羧基-钙离子类似的“蛋盒”结构，降低网络骨架强度；对比例6采用传统冻干工艺，果蔬打浆混合后，直接冻干，皱缩率、共融点、孔隙率、质构、菌落总数均较差；对比例7在加入甜菜果胶的同时，向果浆中加入占果浆总重量1.0％的海藻酸钠与0.5％的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀，但没有进一步采用冻融处理调整支撑网络形态，整体效果与本发明4相比略差；对比例8，物料预冻前，将混合物料进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6h，在至于室温解冻4h，然后重复冻融2次，冻融后的样品放入-40℃冷库暂存，以备下一步冻干。利用冻融处理，调整了多糖支撑结构孔隙形态，一定程度上提高了网络的支撑强度，但由于缺少添加足够的多糖作为支撑，整体效果略差于本发明实例4。
本发明的有益效果：
1、显著降低了物料的皱缩率，获得了较高孔隙度。本发明利用天然细胞壁多糖组分形成双交联网络，显著增强了真空冷冻干燥果蔬脆块的细胞壁多糖骨架结构强度，显著提高了冻干重组果蔬中三维骨架网络的结构强度和热稳定性，有效避免了物料在冻干过程中的融化和坍塌，保持了冻结状态下冰晶升华后残留的多孔结构。
所谓双交联，是指分别利用钙离子诱导的离子键和漆酶诱导的阿魏酸共价键协同对果胶网络进行交联。具体来说，一方面，钙离子与天然果胶多聚半乳糖醛酸(HG)结构域上的未酯化羧基形成交联，多个连续的羧基可以和钙离子形成类似“蛋盒”结构，实现果胶链相互交联。由于大多果蔬中天然存在的果胶酯化度相对较高，例如苹果果胶酯化度一般在65％以上，均属于高酯果胶。这些果胶中未酯化的连续自由羧基含量相对较少，仅通过钙离子难以形成足够的结构强度。因此，本文通过加入果胶甲酯酶水解甲酯化的半乳糖醛酸，显著降低了果胶HG结构与的酯化度，由此提供了更多的连续羧基位点来和钙离子形成交联。为了提高果胶甲酯酶的催化效果，我们预先将果胶甲酯酶加入果浆中一并进行高静压处理，因为高静压有激活果胶酶的作用，可显著提高果胶甲酯酶的催化效率，这样可以通过加入较低浓度的甲酯酶而达到较好的水解酯基效果。另一方面，果胶阿拉伯半乳聚糖(RG-I)结构域的直链上常链接有阿魏酸酯，不同果胶分子上的阿魏酸酯可在漆酶催化下，通过自由基中间体相互作用，最终通过共价键形成分子间或分子内交联。因此，通过漆酶将果胶RG-I上的阿魏酸通过共价键交联，可以和钙离子形成的离子键协同，实现对果胶分子的双交联，显著提高网络的结构强度，进而增强物料组分的内聚力。冻干后的果蔬块，正是依靠这种基于双交联网络形成的网络获得较强的内聚力，皱缩率可以降低至 2％以内。
果胶双交联过程中，先加入多酚氧化酶催化果胶共价键交联形成，再通过喷淋果胶诱导果胶离子键交联形成，这种工艺顺序的原理如下：首先，多酚氧化酶和钙离子的催化效率都很高，氯化钙诱导离子交联几乎可在一瞬间完成，通常不超过5s，而多酚氧化酶的反应速度相对较慢，最少需要30min以上才可实现凝胶效果。通常，基于不同原理得两种交联会因高分子的空间位阻相互竞争。考虑到共价键一旦形成后键能较高，几乎不会自发重排，但离子键却可在系统商增的驱动下自发重排，可以在一段时间内自发调整到最优构象和最稳定的交联状态。因此，我们优先加入多酚氧化酶催化阿魏酸酯形成共价交联，诱导果胶通过RG-I结构域形成基于共价键的网络结构；然后，再通过向果胶共价凝胶喷淋氯化钙的操作，将其作为钙离子的来源诱导果胶HG结构域通过“蛋盒”结构形成交联。通过4℃低温冷库静置，喷淋到果浆凝固块上的氯化钙，有足够的时间在整个体系内慢慢扩散，果胶HG结构域有足够的时间发生分子重排，流出足够的时间调整构象让有利的羧基通过钙离子形成离子交联。该方法的好处是，避免了同时加入漆酶和钙离子引起的共价键和离子键竞争性交联，由于果胶空间结构被快速“锁死”导致一些结合位点无法通过调整构象进一步交联，不利于高强度三维空间网络结构的形成；同时也避免了先加入钙离子后，钙离子的超快速交联特性使果胶形成紧密的果胶束，掩蔽了RG-I的共价交联位点，这也不利于高强度三维空间网络结构的形成。前期研究表明，先加入多酚氧化酶再引入钙离子的操作顺序，可确保最大限度的发挥共价键和离子键双交联的作用，交联位点数量最多，交联强度最大，冻干果蔬脆块三维网络骨架强度最高，塌陷率或皱缩率最低。
2、解决了冻干果蔬脆块微生物高残留的问题，显著降低了产品的安全风险。天然果蔬的表皮、果蒂等部位均属于敞开部位，与农业环境接触，通常这些部位附着大量的微生物。干燥是果蔬常见的加工方式，但传统的干燥过程并不包含杀菌工艺，切分、干燥等步骤不具有减菌的作用，导致果干微生物含量经常大量残留，有时甚至能达到1×106以上水平。虽然微生物含量较高的果干或冻干果蔬脆块通常被认为是安全的，但无法进入婴幼儿、老人等安全性要求高的特殊人群食品范畴销售，更无法进入欧盟、美国等质量要求严格的出口国市场，造成了较大的经济损失。特别是冻干工艺，物料全程处于较低温度，这种工艺条件有效的保留了热敏性营养功能活性物质，但同时也使得微生物在干燥后的存活率极高。本发明采用高静压处理果浆，可以有效杀菌果蔬中微生物营养体，霉菌、酵母和细菌的杀菌率通常能达到4-5log以上，结合对后续托盘和包装袋的灭菌操作，可使冻干果蔬脆块的微生物控制在102CFU以下水平。如前期采收、清洗、打浆等环节控制好外源性微生物污染，该工艺则可轻易实现冻干果蔬脆块的商业无菌，即无可培养微生物检出。综上，本发明有效解决了冻干果蔬脆块微生物高残留的问题，显著降低了产品的安全风险，提升了产品附加值。
3、提高了真空冷冻干燥果蔬块的脆度，改善了酥脆口感。本发明提高冻干过快的脆度主要原理有两个方面：一方面，通过钙离子介导的离子键交联和阿魏酸酯介导的共价键交联，形成的果胶双交联网络本身就可以强化冻干果块骨架结构，起到增强脆度的目的；另一方面，双凝胶形成过程中，果蔬细胞壁中包含的纤维素和半纤维素，以及他们聚合形成的微束，作为基质被填充到果胶双凝胶网络里，起到里增强果胶双凝胶网络结构强度的作用。其原理类似于浇灌钢筋混凝土，半纤维素、纤维素-半纤维素微束作为混凝土以果胶双凝胶分子骨架为钢筋，形成强度较高的三维网络骨架，果蔬浆中的小分子糖在干燥后也附着到这些三维网络骨架上，形成了结构强度较高的多孔结构，这是本发明提高冻干果蔬块脆度的物质基础和科学原理。
4、产品绿色天然，全部食材为天然果蔬组分。本发明制备的重组冻干果块，主要原料为天然果蔬，外源添加物果胶为果蔬细胞壁中普遍存在的生物大分子；漆酶为漆树中提取的一类多酚氧化酶，也是来自于植物中的天然物质，无毒无害，已经广泛用于食品制造。除此之外，本发明未添加任何其他非天然来源食品添加剂。因此，本发明制备的重组冻干果蔬块，是一类绿色天然的高档果蔬休闲食品。
5、工艺操作简单，成本低廉。本发明相对传统的冻干生产工艺，仅增加了一步简单的添加凝固剂环节，总体工艺简单；所用的果胶和漆酶均为常见天然食品添加剂，并未显著增加生产成本。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的细节。

Claims (5)

1.缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，其特征在于，包括：
步骤一、选择高糖的果蔬原料，取可食用部分，打浆，复配，加入蜂蜜，得果蔬浆液；
高糖的果蔬原料包括芒果、苹果、草莓、蓝莓、葡萄、山楂、沙棘、甘蔗、甜菜、芹菜、黄瓜、桃中的一种或多种；
步骤二、向果蔬浆液加入其重量0.5~2%的甜菜果胶，再加入果胶甲酯酶，控制酶的活力浓度为10~200 U/mL，搅拌均匀，进行高静压处理，高静压处理具体为400~600 MPa处理5~15min，然后置于25~35℃环境中静置1~4 h，得果蔬酶解液；
步骤三、向果蔬酶解液中加入漆酶，漆酶的添加量为每g底物加入200~800 U漆酶，搅拌均匀；
步骤四、倒模，整型，喷淋氯化钙溶液，氯化钙溶液中钙离子的浓度为20~100 mmol/L，凝固，预冻，冻干，包装，即得；
整型后的脆块高度为1~2 cm，在4℃低温冷库中静置凝固6~18 h，在-40℃低温冷冻库中预冻4~10 h，冻干过程真空度1~10 Pa，冷肼温度为-80~-50℃，托盘温度为60~90℃，物料干燥至水分含量低于7%。
2.如权利要求1所述的缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，其特征在于，果蔬原料包括以下重量配比的25%芒果浆、15%苹果浆、15%草莓浆、10%蓝莓浆、6%蜂蜜、5%甜菜浆、5%芹菜浆、4%黄瓜浆、3%葡萄浆、3%山楂浆、2%沙棘浆、2%甘蔗浆。
3.如权利要求1所述的缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，其特征在于，步骤一中，打浆包括依次进行的粗打浆和超细打浆。
4.如权利要求1所述的缓解重组果蔬脆块真空冷冻干燥过程塌陷皱缩的方法，其特征在于，步骤二中，在加入甜菜果胶的同时，还向果浆中加入占果浆总重量1.0%的海藻酸钠与0.5%的羧甲基纤维素钠，打浆充分混匀；步骤四中，物料预冻前，将混合物料进行反复冻融处理，具体是将物料置于-20℃冻结6 h，再置于室温解冻4 h，然后重复冻融2次，冻融后的样品放入-40℃低温冷库进行下一步预冻。
5.如权利要求1~4任一项所述的方法得到的重组果蔬脆块。
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