果实成熟度对冻干猕猴桃片品质影响

冯银杏，李汴生

(华南理工大学 食品科学与工程学院，广东 广州，510640)

果实成熟度对冻干猕猴桃片品质影响

冯银杏，李汴生*

(华南理工大学 食品科学与工程学院，广东 广州，510640)

研究了4种不同成熟度的海沃德猕猴桃果实对冻干片产品品质的影响。结果表明，低成熟度原料得到的产品外观收缩严重，表面塌陷，口感坚硬，感官品质不佳，而高成熟度组分产品外形饱满，口感酥脆且在冻干前后色泽变化较小；微观结构上，低成熟度的产品内部板结致密，高成熟度内部则多孔结构更为均匀，呈现良好的蜂窝状结构。综合考虑猕猴桃冻干片的品质，当猕猴桃原料成熟度达到可溶性固形物含量为(13.65±0.07)°Brix，硬度为(3 017.586±142.73) g时得到的产品在色泽、硬度和脆性、复水比等方面更符合加工需求。

猕猴桃； 成熟度； 真空冷冻干燥； 品质

猕猴桃又称奇异果，被认为是营养密度最高的常见水果，富含人体所需的多种维生素和氨基酸，我国市面上常见的猕猴桃的产品品类较单一，多为果脯、果汁类，冻干猕猴桃脆片膨松酥脆，而且很好地保持了原料本身的色泽和营养成分，提高了猕猴桃的附加值，具有很好的市场发展前景。

我国是猕猴桃起源中心，也是优势主产国。迄今为止，全世界猕猴桃属共发现66种，其中就有62种原产于我国，其中栽培利用最广泛的是中华猕猴桃和美味猕猴桃2个物种[1]。海沃德(Hayward)属于美味猕猴桃系列，是我国从新西兰引入的猕猴桃主栽品种之一，其品质优良、贮藏性好、综合商品性能高，多年来一直在猕猴桃市场上占统治地位[2]。

果蔬成熟度是衡量水果加工特性的重要指标，是影响果蔬化学成分的重要因素。在果蔬成熟阶段，原料的生理学、化学成分、内部结构等都发生变化，而这些将会对加工后产品的品质产生影响[3]。成熟度过低，糖度不够，产品无法展现原料特有的色泽和风味，成熟度过高，对机械损伤更敏感，在加工过程中因机械损伤造成的原料损失也会更多[4]，因此，必须选择合适的成熟度进行果蔬加工。滕建文等[5]研究了成熟度对番木瓜冻干脆片品质的影响，结果表明成熟度最低的组分体积收缩可达到50%以上。

本文挑选4种不同成熟度的海沃德猕猴桃，对比研究其真空冷冻干燥后产品的色泽、收缩率、硬度和脆性、复水比和微观结构，确定生产冻干猕猴桃片最适宜的成熟度。

1 材料与方法

1.1试验材料

猕猴桃：海沃德品种，原产地为陕西周至县。

所用试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备

真空冷冻干燥机(Alphal-4Lplus)，德国Christ公司；物性测定仪(TA.XT. Plus)，英国Stable Micro System公司；便携式色差仪(CR-400)，日本Konica Minolta公司；扫描电镜(Evo18)，德国ZEISS公司；阿贝折射仪(WYA-E)，上海仪电物理光学仪器有限公司；电子天平(PL203)，梅特勒-托利多仪器上海有限公司。

1.3冻干猕猴桃片生产方法

猕猴桃采购后于4 ℃条件下保存，每隔一段时间挑选无病虫害、无机械损伤、果形一致的果实进行实验，根据果肉颜色和果实从硬到软分为4个等级，R-1，硬度范围5 000 g以上；R-2，硬度范围4 000～5 000 g、R-3，硬度范围2 000～4 000 g、R-4，硬度范围2 000 g以下。

不同成熟度的果实经清洗、去毛、去皮后切成厚度约为3 cm的果片，然后置于-50 ℃超低温冰箱预冻10 h，在-40 ℃，真空度10-3MPa条件下真空冷冻干燥28 h，此时含水量为5%左右。

1.4实验方法

1.4.1 水分含量

参照GB/T 5009.3—2003 对原料水分含量进行测定，平行测定3次。

1.4.2 pH

猕猴桃原料去皮后打浆，采用 pH计进行测定，平行测定3次。

1.4.3 可溶性固形物测定

猕猴桃原料去皮后打浆，采用阿贝折射仪进行测定，平行测定3次。

1.4.4 总糖

猕猴桃原料去皮后打浆，采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定总糖含量，平行测定3次。

1.4.5 可滴定酸

采用GB/T 12456—2008中酸碱滴定法测定，平行测定3次。

1.4.6 色泽

采用色差计测量猕猴桃色差，用L*、a*、b*、ΔE表示，平行测定6次。其中L*表示亮度，在0～100之间变化，0表示黑色，100表示白色；a*表示红绿度，100为红色，-80为绿色；b*表示黄蓝度，100为黄色，-80为蓝色。ΔE为总色差值，ΔE值越大，说明冻干产品色泽变化越大，计算公式为：

(1)

1.4.7 体积、直径、厚度收缩率

采用小米置换法测定猕猴桃的体积，体积收缩比计算方法见下式，直径、厚度收缩率计算公式同体积收缩率。

(2)

式中：φ，体积收缩率，%；V0，冻干前样品的体积，mL；Vf，冻干结束后样品的体积，mL。

1.4.8 微观结构

取不同成熟度冻干样品横断面，用导电胶粘贴到铜板上，镀金3次，抽真空后采用扫描电镜进行观察、拍照，放大倍数为100。

1.4.9 硬度和脆性

采用质构仪进行猕猴桃果实硬度、冻干猕猴桃片硬度和脆性的测定，平行测定10次。探头：P0.5，全质构测定(TPA)模式，测试条件：测前速度5 mm/s，测试速度2 mm/s，测后速度3 mm/s，测试距离20 mm，感应力20 g，压缩比50%。

1.4.10 复水比

取不同成熟度的冻干猕猴桃片，放入盛有蒸馏水的烧杯中，于恒温水浴锅中35 ℃保温，每隔5 min取出猕猴桃片，用滤纸吸干表面水分，记录重量。重复操作直至猕猴桃片吸水呈饱和状态。每组样品重复测定3次，取平均值。

(3)

式中：RR(rehydration ratio)，复水比；mt，复水后沥干样品质量，g；m0，复水前样品质量，g

1.5数据处理与分析

采用Excel 2010进行数据处理和图形绘制，采用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1不同成熟度猕猴桃理化指标分析

新鲜果蔬采收后仍是一个有生命的活体，在贮藏过程中仍然进行着以呼吸作用为主导的新陈代谢活动。猕猴桃属于呼吸跃变型果实，采后生理存在乙烯高峰和后熟过程，所以随着果实的成熟，其理化指标和营养成分也不断变化[6]。不同成熟度猕猴桃果实理化指标见表1。

表1 不同成熟度猕猴桃果实理化指标

注：结果表示为(平均值±标准差)，同列中不同上标字母表示在p<0.05区间存在显著差异。

可溶性固形物增加是果实成熟的标志之一，它是食品原料中能溶于水的化合物如糖、酸、维生素和矿物质等多种成分的总称。从表1可以看出，随着成熟度增加，原料中可溶性固形物的含量、总糖含量和pH增加而可滴定酸含量减少，这主要是因为在果蔬成熟过程中，淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等不可溶性多糖物质降解为葡萄糖、果糖等小分子糖类，可溶性糖含量增加，而有机酸主要在液泡中贮存，果蔬成熟时液泡膜发生渗漏，有机酸外流至细胞质中被降解，含量下降[7]。同时，成熟度对水分含量影响显著(p<0.05)，成熟度越高，水分含量越大，因为在果蔬贮藏过程中干物质不断被消耗，相对水分含量增加。成熟度对猕猴桃原料硬度影响极显著(p<0.01)，成熟度越高硬度越低，R-1组分硬度是R-4组分的7.6倍，果肉硬度降低的主要原因是多种酶的综合作用，天然果胶在原果胶酶的作用下转化为可溶性的果胶，再经果胶甲酯酶催化后脱去甲基生成果胶酸，果胶酸在聚半乳糖醛酸酶和β-半乳糖苷酶综合作用下水解导致果胶链聚合度降低，组织硬度下降[8]。成熟的果蔬组织中，细胞间结合力减弱，不足以维持细胞膨压，细胞壁破裂同时细胞膜结构破坏，内溶物渗出[9]，组织宏观表现为软化多汁。R-1和R-2组分糖度低，R-4组分可溶性固形物含量高，但是因为组织较软在取样切片过程中机械损伤较大，原料浪费率高。

2.2不同成熟度对冻干猕猴桃片感官品质影响

不同成熟度猕猴桃原料经过真空冷冻干燥后得到的产品感官品质描述见表2。

表2 不同成熟度猕猴桃冻干片感官品质

表2显示，成熟度越低的原料产品外观收缩和表面塌陷越严重，严重影响感官品质和外观吸引力，成熟度较高的组分R-3和R-4不但外形饱满且具有冻干脆片特有的膨松酥脆感。外观色泽来说，总体呈现出猕猴桃特有的绿色，但因为成熟度低的原料本身叶绿素含量更多，因此比高成熟度组分产品颜色更为鲜绿。

表3 成熟度对猕猴桃片冻干前后色泽的影响

注：同列中不同上标字母表示在p<0.05区间存在显著差异。表4同。

色泽是产品反应给消费者的直接感受，诱人的色泽是吸引消费者购买的重要因素。真空冷冻干燥与其他热处理干燥技术相比，低温、低氧的环境有效抑制了氧化酶的活性，很大程度上减少了加工过程中的氧化反应，因此可以较好地保持原料本身的色泽[10]。表3是不同成熟度猕猴桃真空冷冻干燥前后果肉色泽测定结果。随着成熟度的增加，原料和产品都呈现L*值下降，a*值和b*值增加的趋势，这是因为猕猴桃成熟过程中也伴随着叶绿素的降解，叶黄素逐渐显现，因此亮度和绿色值减小，黄度上升。不同成熟度之间原料和产品差异显著(p<0.05)，从冷冻干燥前后颜色变化来看，R-3组分ΔE值最小，说明原料和产品颜色差异最小，总体来说成熟度高的组分比成熟度低的组分干燥过程中色泽变化更少。

从表4中可以看出，成熟度对猕猴桃冻干片收缩性影响显著，成熟度低的原料，冻干后体积、直径和厚度都收缩明显，外观表现为产品干缩，表面塌陷，R-1体积收缩率高达61.3%，厚度也收缩近一半，从产品的外观形态来说这是不可接受的。成熟度较高的组分R-3和R-4收缩率较小，且2组间体积、直径和厚度收缩差异不显著(p>0.05)。

表4 不同成熟度对猕猴桃冻干片收缩性影响

2.3不同成熟度对冻干猕猴桃片硬度和脆性的影响

质构是食品的重要属性，是由产品成分和微观结构所决定的机械性能、表面性质等物理性质[11]。硬度和脆性是猕猴桃冻干片最重要的2个质构参数，以产品压缩形变50%的峰值力表示硬度，以破碎应力表示产品的脆性，图1反映了不同成熟度原料冻干猕猴桃片的硬度和脆性。

图1 不同成熟度冻干猕猴桃片硬度和脆性比较Fig.1 Effect of maturities on hardness and fracturability of freeze-dried kiwi slices

硬度反映了产品对变形的抵抗能力，由图1可知，硬度实验结果和新鲜原料相同，R-1硬度最大，R-4硬度最小，一方面是是由于低成熟度的产品内部孔隙较少更为致密，另一方面是因为原料细胞壁中纤维素、木质素、果胶等不溶性物质的降解也降低了产品硬度[12]。与硬度相反，成熟度越大，脆性越大，这可能是因为成熟度越高，细胞间隙更大，细胞间隙中水分含量更高，而在真空干燥过程中，细胞间隙中的水分急剧气化、膨胀，间隙扩大，出现膨化现象，产生酥脆的口感[13]。成熟度低的原料细胞间隙小，因而脆性低，成熟度高的原料，脆性显著。但是R-4组分因为糖度高，在冻干后与物料盘粘连紧密，且脆性太大，取样和运输过程中易碎。

2.4成熟度对冻干猕猴桃片复水比的影响

复水比是衡量冻干产品品质的一个重要指标，复水比越高说明其结构越疏松多孔，图2为不同成熟度原料猕猴桃冻干片复水比。

图2 成熟度对与猕猴桃冻干片复水比的影响Fig.2 Effect of maturities on rehydration ratio of freeze-dried kiwi slices

从图2中可以看出，成熟度高的组分R-3、R-4复水比高，且复水迅速，能到在较短的时间内达到原来质量 而成熟度低的组分复水比低，且复水缓慢。R-3组分复水效果最好，20min左右复水结束，复水比为(8.57±0.12)，R-1组分复水性较差，最大复水比为(3.30±0.05)。

2.5不同成熟度对冻干猕猴桃片微观结构的影响

产品结构是产品质量中一个重要因素，它受多种因素的影响，而干燥过程中由于水分的损失导致内部张力增加，从而对内部结构产生影响。图3显示了不同成熟度冻干猕猴桃片断面微观结构。

从图3 中可以看出，成熟度较高的组分经真空冷冻干燥后，产品组织疏松，孔隙较均匀，呈现出较好的蜂窝状结构，其中R-3比R-4组孔隙更多，分布也更均匀。而成熟度较低的组分冻干后产品内部孔隙较少，结构致密，感官表现为坚硬。GUIZANI等[14]用玻璃转化理论解释冷冻干燥过程中内部结构塌陷现象，当物料的温度高于其玻璃化转化温度时，物料从玻璃态向橡胶态发生转变，黏度显著下降，自由体积增大，冻干基质流动导致不能再支持其原有的多孔结构，果蔬及其制品中，可溶性糖含量越高，其玻璃化转化温度越大，因此低成熟度组分更容易出现皱缩、塌陷的现象。冻干过程中，冰晶升华后形成孔隙，孔隙壁的表面力和重力是导致干燥过程中产品结构塌陷的主要作用力[15]，而能够保持组织不塌陷的反作用力与组织的黏度系数有关[16]，成熟度高的组分冰晶周边的高黏度基质可减缓干燥过程中组织塌陷。JOARDDER等[17]研究发现，苹果在干燥过程中的体积收缩很大程度上取决于细胞壁性质，细胞壁刚度小，细胞壁中结合水比例小则产品多孔性更好，体积收缩更小。因此不同成熟度的海沃德果实之间结构性质和成分的差异对物料的机械性能、水分传输机制等产生直接影响，造成物料在传热传质过程中具有不同的结构稳定性，从而对干燥后产品的多孔性，收缩性及微观结构产生影响。

3 结论

本文对比研究了4个不同原料成熟度对真空冷冻干燥猕猴桃片的品质影响，结果发现成熟度对冻干猕猴桃片产品色泽、收缩率、硬度和脆性、复水比、微观结构等性质影响显著。

低成熟度原料得到的产品外观收缩严重，表面塌陷，感官品质不佳，而高成熟度组分产品外形饱满，口感酥脆。成熟度较高的组分在冻干前后色泽变化较小；微观结构上，低成熟度的产品内部板结致密，高成熟度内部则呈现良好的蜂窝状结构，其中R-3组分内部多孔结构更为均匀。微观结构决定了产品质构和复水比等性质，高成熟度的组分硬度更低，脆性大，复水迅速且复水比大。综合考虑猕猴桃冻干片的品质，R-3组分(可溶性固形物含量为(13.65±0.07)°Brix)得到的产品在色泽、硬度和脆性、复水比等方面更符合加工需求。

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Effectofthefruitmaturitiesonthequalityoffreeze-driedkiwifruitslices

FENG Yin-xing, LI Bian-sheng*

(School of Food Science and Engineering, South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

The effect of fruit maturities on the quality of freeze-dried kiwifruit slices was investigated. The results showed that low maturity kiwi causes serious shrinkage and collapse at the final products; the more maturity kiwi was, the more desirable crispiness and porous internal structure was and the less color loss during the processing. Considering the color、texture、rehydration ratio and microstructure, when the soluble solid content was (13.65±0.07)°Brix and hardness was (3 017.586±142.73) g, the fruit was suitable for processing freeze-dried kiwifruit slices.

kiwifruit; maturity; freeze-dried; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013683

硕士研究生(李汴生教授为通讯作者，E-mail：febshli@scut.edu.cn)。

广东省特色农业现代化产业发展重点实验室建设项目：“省级现代农业(农产品无损检测及精深加工)产业技术研发中心”

2016-12-27，改回日期：2017-03-14