有機酸浸漬處理對蘋果片凍干品質的影響

王前菊 顏廷才 閆秋菊 華 春 周 峰 王海鷗

(1. 沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110161；2. 南京曉莊學院食品科學學院，江蘇 南京 211171；3. 南京師范大學生命科學學院，江蘇 南京 210046；4. 江蘇省高校“特殊生物質廢棄物資源化利用”重點建設實驗室，江蘇 南京 211171)

真空冷凍干燥(凍干)是一種低溫、無氧條件下的干燥方式，其主要目的是為了較好地保持原料的營養物質、色澤、風味、質地等品質，為消費者提供方便、營養、衛生安全的果蔬制品[1]。果蔬干燥制品加工前通常需要進行清洗、切分、護色、調味等預處理工藝。據報道[2-3]，在干燥前對物料進行適當的預處理可以在一定程度上改善干制品的色澤、質地、口感及干燥特性，從而提高產品的質量。有機酸因其結構簡單、分子量小而可以自由通過組織細胞[4]，可作為抗菌劑延長產品的貨架期[5]，被廣泛應用于食品加工中。酸浸漬常在果蔬加工前處理中使用，采用的有機酸主要有抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、乙酸等。余潔[6]發現有機酸處理能夠減輕櫻桃番茄果實采后貯藏期的腐爛率，有助于保持果蔬的營養價值。田密霞等[7-8]發現抗壞血酸、檸檬酸可減輕鮮切水果的褐變及營養品質變化。Doymaz等[9]發現酸處理能較好地保持烘干無核葡萄的色澤。檸檬酸[10]、抗壞血酸[11]等浸漬處理是常用的商業化預處理方式，不僅有助于消滅物料的酶活性，減少干燥過程因酶參與反應的各種品質變化，還可以軟化質地來加快干燥速度并防止品質下降[12]。目前，對酸浸漬處理的研究主要集中在鮮切果蔬褐變抑制機理方面[13]，也見有某單一有機酸浸漬處理對冷凍干燥樣品理化性質影響的研究報道[14]，但尚未見系統地研究不同種類及濃度的有機酸浸漬處理對凍干果蔬品質影響的報道。

試驗擬分別采用濃度為1%，2%，3%，4%的檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸、乙酸4種有機酸對新鮮蘋果片浸漬處理，進而將浸漬后的蘋果片進行真空冷凍干燥，探討酸浸漬處理對凍干蘋果片色澤、產出率、復水比、形變率、質構及微觀結構的影響，以期為蘋果片干制品生產實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

新鮮蘋果：新疆阿克蘇品種，南京市售；

檸檬酸、乙酸、蘋果酸、抗壞血酸等：食品級，市售；

真空冷凍干燥機：BLK-0.5型，江蘇博萊客冷凍科技發展有限公司；

電腦色差儀：NH300型，深圳市三恩馳科技有限公司；

質構儀：TMS-PRO型，美國FTC公司；

掃描電子顯微鏡：EVO-LS10型，德國ZEISS公司；

壓汞儀：AutoPore IV 9510型，美國Micromeritics公司。

1.2 試驗方法

挑選新鮮完好、大小均勻的蘋果為原料，經清洗、去皮、去核、去頂、去底后，沿蘋果軸向平面切成5 mm厚度薄片，然后用打孔器沖制成直徑20 mm的圓片。配置質量分數為0%(以不浸漬處理為對照)，1%，2%，3%，4%的檸檬酸、乙酸、蘋果酸、抗壞血酸溶液分別對蘋果片進行滲透浸漬處理后取出瀝干，浸漬料液質量比為1∶8，溫度為25 ℃，浸泡時間2 h。將備好的酸浸漬蘋果片置于冷凍干燥機進行預凍4 h，使其中心溫度降至-40 ℃以下，然后開啟真空冷凍干燥溫度控制程序，壓強控制在50 Pa 左右，凍干14 h后解除真空出料，蘋果片濕基含水率在5%以下，將凍干蘋果片裝入密封袋，置于干燥器中備用。

1.3 指標測定

1.3.1 色差 參照崔莉等[15]的試驗方法，利用NH300型色差儀測定上述各組處理的凍干蘋果片樣品色澤，每組樣品平行測定5次，取平均值。

1.3.2 產出率 分別稱量各處理組蘋果片的初始質量和凍干后質量，按式(1)計算凍干蘋果片的產出率，每個處理重復測試3次，取平均值。

(1)

式中：

Po——凍干蘋果片產出率，%；

m1——鮮切蘋果片質量，g；

m2——凍干蘋果片質量，g。

1.3.3 形變率 利用游標卡尺分別測定各處理組鮮切蘋果片厚度和凍干后蘋果片厚度，按式(2)計算凍干蘋果片形變率，每個處理重復測試3次，取平均值。

(2)

式中：

Ts——凍干蘋果片形變率，%；

t1——鮮切水果片厚度，mm；

t2——凍干后蘋果片厚度，mm。

1.3.4 復水比 參照王海鷗等[16]的試驗方法對凍干蘋果片的復水比進行測定，每組樣品平行測定3次，取平均值。

1.3.5 TPA質地參數 選擇“TPA-1000N”測試程序，記錄凍干蘋果片的硬度、黏聚性、彈性、膠著性、咀嚼性、回復性等質地參數[17]，每個處理重復測定10個蘋果片，取平均值。

1.3.6 組織結構掃描電鏡觀察 參照裴斐[18]的試驗方法，選擇1%濃度的4種酸漬處理凍干蘋果片進行微觀結構觀察。

1.3.7 孔隙指標 將1%濃度的4種酸處理凍干蘋果片制成10 mm×10 mm×5 mm的樣品，將樣品放入到壓汞儀中測定孔隙率、表觀密度、真實密度、平均孔徑和總孔面積等指標[19]10-12。

1.3.8 數據處理 使用統計軟件SPSS 19.0分析上述試驗數據，顯著性分析水平為0.05，多重比較方法為Duncan’s。

2 結果與分析

2.1 凍干蘋果片的色澤

不同酸浸漬處理下凍干產品色澤變化如表1所示。在檸檬酸浸漬組，1%濃度處理凍干蘋果片的L*值顯著低于其他濃度處理和未浸漬組(P<0.05)，b*值基本隨濃度升高而降低，而1%濃度處理凍干蘋果片△E值顯著低于其他濃度處理和未浸漬組(P<0.05)，整體上呈隨濃度升高而增加的變化趨勢。在抗壞血酸浸漬組，凍干蘋果片的L*值、△E值隨濃度的增加而增加，且3%，4%濃度處理下凍干蘋果片的L*值、△E值顯著高于未浸漬組(P<0.05)，而1%濃度處理下凍干蘋果片的△E值略低于對照組，b*值無明顯變化。在蘋果酸和乙酸浸漬組，與未浸漬組(CK)相比，浸漬組凍干蘋果片的L*值、△E值顯著降低，a*值顯著增高(P<0.05)，b*值無明顯變化。各組凍干產品色澤差異是受多種因素綜合影響的結果。在酸溶液浸漬2 h過程中，蘋果切片中所含的單寧、色素等酚類物質會部分溶解流失到浸泡溶液中，同時有機酸物質也會滲透進入細胞組織形成低pH值條件來降低酚酶活性，導致蘋果片在后續冷凍干燥過程中產品顏色發生不同變化[20-21]。

就同一濃度的不同種類酸而言，當處理濃度為1%時，△E值由高到低分別為：抗壞血酸、檸檬酸、乙酸、蘋果酸，其中檸檬酸和乙酸無顯著差異(P>0.05)；當處理濃度為2%時，△E值由高到低分別為：抗壞血酸、檸檬酸、乙酸、蘋果酸，其中抗壞血酸和檸檬酸無顯著差異，乙酸和蘋果酸無顯著差異；當處理濃度為3%和4%時，△E值由高到低分別為：抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、乙酸，其中抗壞血酸和檸檬酸無顯著差異。總體而言，抗壞血酸浸漬處理凍干蘋果片△E值相對高于其他酸浸漬處理組，色澤變化大，因為抗壞血酸是在非酶褐變中繼還原糖后又一個引起關注的一種羥基化合物，氧化后形成脫氫化合物，水合成糖酸經脫水、脫羧后形成糠醛，接著會形成褐色素，在凍干過程中隨溫度的升高會產生褐變產物[22]。而乙酸浸漬處理凍干蘋果片△E值相對較小，護色效果較好，說明乙酸是一種潛在的凍干蘋果片護色劑。

2.2 凍干蘋果片的產出率、復水比及形變率

由表2可以看出，經各種酸浸漬處理的凍干蘋果片產出率均顯著低于未浸漬組(P<0.05)，是因為這些有機酸結構相對簡單，在浸漬處理過程中能夠自由的進入細胞組織[4]，提高細胞的通透性，加快組織中水分的流動，使物料本身的可溶性物質向外流失增多，降低凍干蘋果片的產出率。檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸3個浸漬處理組的凍干蘋果片產出率整體上呈隨酸液濃度的增加而增加的趨勢，而酸液濃度對乙酸浸漬處理組凍干蘋果片產出率的影響并不顯著。這是因為有機酸的羧基與蘋果細胞組織中多糖的羥基發生交聯化作用，隨著濃度的增加，分子量較大的檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸3個外源有機酸更多地附聚在蘋果細胞組織，從而引起凍干蘋果片產出率的增加[23]。

從復水比來看，經酸處理的凍干蘋果片復水比顯著高于未浸漬組(P<0.05)。這是因為酸浸漬處理加快了干燥速度，軟化了物料的組織結構，細胞壁變薄，使得酸化過后的蘋果片更易吸收水分[3,12]，說明了酸對凍干蘋果片的復水特性有一定的促進作用。

表1 4種酸浸漬處理后的凍干樣品色澤?

從表2還可以看出，經檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸浸漬處理的凍干蘋果片形變率較未浸漬組顯著升高(P<0.05)，且各浸漬組形變率基本呈隨濃度的增加而增加的趨勢；而乙酸處理組形變率較未浸漬組略有降低，其中2%，3%，4% 3個濃度處理差異不顯著，可能是因為檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸的分子量較大，進入蘋果組織內部后更容易改變細胞組織特性，破壞細胞壁和細胞膜的完整性，在凍干過程中會增加干燥速度，更容易引起干燥樣品內部多孔結構的收縮，導致產品形變率遠大于對照組和乙酸處理組。

表2 4種酸浸漬處理后的凍干樣品產出率、復水比、復水率及形變率?

在處理濃度為1%，2%時，4種酸浸漬處理組凍干蘋果片產出率之間無顯著性差異；形變率從高到低是抗壞血酸、蘋果酸、檸檬酸、乙酸，其中2%濃度下的檸檬酸處理組與蘋果酸處理組無顯著性差異。在濃度為3%時，蘋果酸組產出率顯著高于乙酸組(P<0.05)，其他各組產出率均無顯著差異；4種酸浸漬處理凍干蘋果片的形變率之間差異顯著(P<0.05)。在酸濃度為4%時，凍干蘋果片產出率由高到低依次是蘋果酸、抗壞血酸、檸檬酸、乙酸，其中除檸檬酸與乙酸組無顯著差異外，其他各組均有顯著差異(P<0.05)；抗血酸與蘋果酸兩組的形變率無顯著差異，但顯著高于檸檬酸、乙酸組(P<0.05)。

2.3 凍干蘋果片的質構特性

不同酸浸漬處理對凍干蘋果片TPA測試質構參數有不同的影響，如表3所示。

從表3可以看出，酸浸漬處理凍干蘋果片的硬度值顯著低于未浸漬組(P<0.05)，其硬度下降的原因可能是因為酸浸漬處理改變了蘋果細胞壁纖維素、半纖維素及果膠等多糖組分及相互結合狀態，引起凍干蘋果片細胞壁孔室結構和強度變化，導致組織結構松軟[24]。檸檬酸、蘋果酸、乙酸處理組凍干蘋果片的黏聚性和彈性隨酸濃度變化不大；但在抗壞血酸處理組，凍干蘋果片的黏聚性和彈性隨酸濃度的增加有下降的趨勢。酸處理凍干蘋果片的膠著性、咀嚼性和回復性顯著低于未浸漬組(P<0.05)。

表3 4種酸浸漬處理后的凍干樣品TPA測試質構參數?

對不同酸而言，當處理濃度為1%時，4種酸浸漬處理凍干蘋果片硬度差異顯著(P<0.05)，其中蘋果酸組硬度值最大；當濃度為2%時，硬度從大到小依次是乙酸、蘋果酸、檸檬酸、抗壞血酸，其中乙酸和蘋果酸、檸檬酸和抗壞血酸差異不顯著；當濃度為3%時，4種酸浸漬組硬度差異顯著(P<0.05)，其中乙酸處理組硬度值最大；當濃度為4%時，硬度從大到小依次是乙酸、抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸，其中檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸無顯著差異。總體來說，乙酸浸漬組凍干蘋果片硬度值比其他酸處理組相對較高，可能是因為乙酸為一元羧酸，分子量較小，浸漬過程中對蘋果組織組分與結構影響相對較小。

2.4 凍干蘋果片的微觀結構

選取濃度為1%的4種酸浸漬組凍干蘋果片進行微觀結構觀察，結果如圖1所示。從圖1可以看出，未浸漬組凍干蘋果片細胞壁網孔結構較緊密、相對飽滿，有少許較大孔洞；檸檬酸浸漬組凍干蘋果片內部組織形成了大小不均勻的多孔結構，孔壁較薄，有局部皺縮和塌陷現象；抗壞血酸處理凍干蘋果片細胞組織皺縮、塌陷現象更嚴重；蘋果酸處理凍干蘋果片有少許的大孔室，多孔結構細胞壁多呈黏聚狀態；乙酸處理凍干蘋果片組織蜂窩狀多孔結構較其他酸處理組相對明顯，有少部分細胞壁組織黏聚現象。總體來說，酸浸漬處理使凍干蘋果片多孔結構由飽滿、緊密變得皺縮、黏聚，原因可能是酸浸漬處理使蘋果片細胞壁被軟化，凍干過程中引起不同程度的塌陷，降低組織孔隙度。蘋果酸、乙酸浸漬處理凍干蘋果片多孔組織比檸檬酸、抗壞血酸組凍干蘋果片要完整，與上述處理濃度為1%時，蘋果酸組、乙酸組凍干蘋果片硬度顯著高于檸檬酸組、抗壞血酸組的結果一致。這是因為乙酸、蘋果酸分別為一元酸和二元酸，含氫離子少，浸漬過程中對細胞組織改變較小，凍干過程中組織結構形態保持較好、細胞壁破壞程度相對較小、硬度質地相對較高。

圖1 1%濃度不同酸漬處理凍干蘋果脆片斷面掃描電鏡圖

2.5 凍干蘋果片的孔隙結構參數

通過測量壓汞儀壓入的水銀量測定1%濃度下4種酸浸漬處理凍干蘋果片的微觀孔隙結構參數指標，可以更好地分析凍干蘋果片在干燥過程中產生的非規則變形收縮現象[19]9-10。測試結果如表4所示，未浸漬組和乙酸處理組凍干蘋果片孔隙率未見顯著差異，且顯著高于其他酸處理組(P<0.05)，隨后依次為檸檬酸組、蘋果酸組和抗壞血酸組。抗壞血酸組凍干蘋果片孔隙率最小，其表觀密度、真實密度均顯著高于乙酸組和未浸漬組(P<0.05)。乙酸組凍干蘋果片平均孔徑與未浸漬組無明顯差異，但顯著高于其他酸處理組(P<0.05)。對照組和乙酸組凍干蘋果片總孔面積相對較高，且無顯著差異，抗壞血酸組凍干蘋果片總孔面積最小，顯著低于其他各組(P<0.05)。總體來說，經檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸浸漬后凍干蘋果片的孔隙率、孔徑和總孔面積都顯著低于未浸漬組與乙酸浸漬組(P<0.05)，與凍干蘋果片形變率測定結果和組織微觀結構掃描電鏡觀察結果基本一致。

3 結論

試驗以未浸漬蘋果片的凍干樣品為對照，以不同濃度的4種酸浸漬處理蘋果片的凍干樣品為研究對象，分析其品質及微觀結構的變化。試驗結果表明：蘋果酸、乙酸浸漬處理組凍干蘋果片綜合性色差值均小于未浸漬組凍干蘋果片，具有較好的護色效果，而檸檬酸和抗壞血酸只有濃度為1%，2%時護色效果較好；4種有機酸浸漬處理組凍干蘋果片復水性均高于未浸漬組的凍干蘋果片，但酸浸漬處理組凍干蘋果片硬度均小于未浸漬組；除乙酸浸漬組凍干蘋果片形變率略低于未浸漬組外，檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸浸漬組凍干蘋果片形變率均高于未浸漬組，且隨酸濃度的增加而增加。在濃度為1%的條件下，蘋果酸和乙酸浸漬處理的凍干蘋果片組織細胞較其他酸處理完整，細胞壁較厚，且乙酸處理凍干蘋果片的孔隙率和總孔面積與未浸漬組未見顯著差異，顯著高于其他酸處理組(P<0.05)。綜上可得，乙酸浸漬處理后凍干蘋果片具有較好的護色效果，形變率較低，硬度值較高，細胞組織結構破壞小，乙酸浸漬處理能更好地保持凍干蘋果片的綜合品質。

表4 1%酸浸漬處理后的凍干蘋果片孔隙結構參數?

試驗采用的4種有機酸具有不同理化性質，其在浸漬和冷凍干燥過程中如何影響蘋果片內部組分及結構進而形成最終的凍干制品品質等有關作用機理還有待深入研究。