本发明涉及苹果脆片加工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法。

背景技术：

近年来，真空冷冻果蔬脆片市场发展迅速。因其具有食用方便、营养健康、易于携带等优点，深受消费者青睐。真空冷冻干燥逐渐成为制备苹果脆片的绿色优质干燥方式。

苹果是我国第一大水果，红肉苹果富含花青素，是一种高抗氧化性产品。花青素容易受到光照、氧气等外界因素影响发生降解，特别是由于真空冷冻干燥红肉苹果脆片具有酥松的多孔网络结构，比表面积大，这使得氧气、水分和光线更容易接触花青素，因花青素降解而引起的色泽褪变和功能性减弱成为富含花青素果蔬脆片加工和贮藏过程中难以解决的品质缺陷。长期以来，如何提高果蔬类食品中花青素的稳定性困扰着食品产业，特别是果蔬脆片加工产业。

另一方面，真空冷冻干燥天然果蔬脆片存在硬脆度较低、口感质构绵软的问题。究其原因一是果蔬原料自身组织结构的不具均一性，二是果蔬细胞壁干物质含量较少，干燥后难以支撑果蔬脆片多孔网络结构的刚性。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法，巧妙地利用食品天然化合物之间的自发化学互作机制，设计了基于细胞壁果胶多糖、对羟基苯甲酸(4-羟基苯甲酸或其衍生物)和花青素三者的基于大小分子相互作用的花青素自发稳态化工艺，同时利用质构重组、充气打浆、冻融处理等物理手段调控冰晶大小和产品孔隙特征，创制了一种全新的重组红肉苹果脆片，有效解决了产品花青素贮藏期不稳定，产品硬脆度不高的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法，包括以下步骤：

步骤一、将苹果洗净、去皮、去核、破碎、打浆，得苹果浆；

步骤二、向苹果浆中按10～50g/kg添加低酯果胶、1～2mg/g添加氯化钙、0.012-0.5g/kg添加对羟基苯甲酸或其衍生物、添加质量分数2～5％的苹果皮渣干粉，混合均匀后均质，得混合液；

步骤三、加入有机酸调节步骤二中的混合液的ph至3.0～3.8，杀菌、冷却；

步骤四，按10～20g/kg加入发酵剂，于30℃条件下发酵48h，得发酵液，其中，发酵剂为复合乳酸菌和植物乳杆菌数量按2:1混合得到；

步骤五、置于无菌环境中打浆2～5min，打浆过程中向发酵液中充入氮气；

步骤六、置于-18℃下冷冻，得苹果浆块，其中，苹果浆块的厚度为3～8mm；

步骤七、置于-1～0℃的质量分数为30～50％的壳聚糖水溶液浸泡2～5s，摊平到-40℃的托盘上，置于-18℃条件下冷冻；

步骤八、冷冻好后，真空冷冻干燥，得苹果脆片；

其中，步骤二和步骤四的添加量均以苹果浆的质量为基准。

优选的是，对羟基苯甲酸衍生物包括：对羟基苯甲酸乙酯、羟基苯甲酸乙酯钠、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸甲酯钠的任意一种或几种的组合。

优选的是，步骤三中杀菌的温度为121℃，杀菌时间为15min。

优选的是，发酵剂的菌浓度为8.0～9.0log(cfu/ml)。

优选的是，步骤六中冷冻时采用模具托盘容纳苹果浆。

优选的是，将步骤八中的苹果脆片进行避光隔氧包装。

优选的是，步骤一中的破碎的方法为：置于低温充氮破碎机中破碎。

优选的是，苹果的品种为红肉苹果。

优选的是，有机酸为柠檬酸、苹果酸、乳酸的一种或几种的组合。

优选的是，复合乳酸菌为长双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌、瑞士乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜热链球菌的一种或几种的组合。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、巧妙地利用食品天然化合物之间的自发化学互作机制，设计了基于细胞壁果胶多糖、对羟基苯甲酸(4-羟基苯甲酸或其衍生物)和花青素三者的基于大小分子相互作用的花青素自发稳态化工艺，同时利用质构重组、充气打浆、冻融处理等物理手段调控冰晶大小和产品孔隙特征，创制了一种全新的重组红肉苹果脆片，有效解决了产品花青素贮藏期不稳定，产品硬脆度不高的问题。

第二、通过精心设计基于食品大小分子相互作用的稳态化机制，加上物理氧气阻隔技术，提高了产品贮藏期间花青素的稳定性。具体来说，该方案利用低甲酯化度果胶分子上丰富的羧基在其等电点以上带负电，花青素在等电点以下带正电，由此发生以静电作用为主，辅以氢键和疏水作用的相互结合；与此同时，利用小分子对羟基苯甲酸苯环与花青素苯环发生非共价键“π-π重叠”，从两个维度稳定了限制花青素的化学结构，使得b环受到空间位阻不能自由活动，限制了花青素化学键的解离，大幅提高了花青素的化学稳定性；针对红肉苹果中主要呈色物质矢车菊素-3-葡萄糖苷的保护效果，本发明同时也尝试了黄酮和阿魏酸的护色效果，均不如对羟基苯甲酸或其衍生物效果明显。

第三、通过壳聚糖涂膜处理，在苹果脆片外围形成了一层果胶覆膜，该层涂膜可以有效阻隔氧气、水分的渗入，维持了花青素的低氧、低水分活度环境，进一步抑制花青素的降解，这也有效贮藏期间花青素的降解问题。

第四、壳聚糖涂膜还可降低了苹果脆片的吸湿速率，缓解了真空冷冻苹果脆片开袋后因快速吸潮而导致的酥脆性丧失问题，对于维持产品酥脆的质构有明显效果。

第五、采用充气打浆工艺处理果浆原料，使冻结后果块中保留一定比例的气泡，这些气泡再真空冷冻干燥初始因真空度提高将迅速膨胀并溢出，留下的孔道，这些孔道在提高干燥速率的同时；更重要的，这种工艺可精准调控冻干苹果脆片的多孔网络结构，形成具有更大孔隙和更厚孔隙壁的疏松孔隙结构，由此获得更佳酥脆的口感。

第六、红肉苹果含糖量高达13％左右，导致其共融点非常低，由此需要降低冻干时的物料温度才能确保产品维持固态结构而不塌陷，这导致苹果的冻干时间和能耗都显著高于其它低糖原料；本发明一方面通过发酵过程降低了苹果浆中小分子糖的含量，一方面还通过加入苹果皮渣提高产品的高分子量膳食纤维。小分子糖的共融点和玻璃化转变温度低，高分子膳食纤维共融点和玻璃化转变温度高，基于上述正反两方面的作用，大幅提高了苹果混合浆料的共融点，由此可以使用更高的冻干温度，显著提高了升华速率，缩短了干燥时间。

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。

附图说明

图1为本发明的各实施例和对比例制备的产品外观图。

具体实施方式

下面结合附图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。

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；在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

<实施例1>

改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法，包括以下步骤：

预处理：选取成熟度均一、无病虫害的红肉苹果，将苹果清洗干净后去皮、去核，纵切成两半；

破碎：将苹果置于低温充氮破碎机中破碎；

打浆：将苹果置于打浆机中打浆，得苹果浆；

调配：向苹果浆中按50g/kg添加低酯果胶、1.5mg/g添加氯化钙、0.25g/kg添加对羟基苯甲酸乙酯、添加质量分数3％的苹果皮渣干粉，混合均匀后均质，得混合液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

调节ph：加入柠檬酸调节ph至3.5；

灭菌：将苹果浆置于121℃杀菌15min，冷却后倒入发酵罐；

发酵：向发酵罐中的按15g/kg加入发酵剂，发酵剂的菌浓度为8.5log(cfu/ml)，其中复合乳酸菌和植物乳杆菌数量为2:1，于30℃条件下发酵48h，得发酵液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

充气打浆：在无菌、充氮环境中打浆3min；打浆过程中容器下方不断混入洁净氮气；

再造型：倒入模具托盘，与模具托盘一起至于-18℃缓慢冻结，得苹果浆块，其中，苹果浆块的厚度为5mm；冻结后的苹果浆块可放在-18℃下长期贮藏，贮藏期可达12个月，可实现终年生产；

涂膜：将冻结状态的苹果浆块置于-1℃的质量分数为40％的壳聚糖水溶液中浸泡3s，取出后摊平到-40℃的不锈钢托盘上，并重新放回-18℃低温冻库备用；

真空冷冻干燥：将冻结状态苹果浆块转移至真空冷冻干燥仓进行真空冷冻干燥，直至苹果浆块的水分含量为7％以下时，停止真空冷冻干燥，得苹果脆片，其中，设置冷阱温度为-50℃，托盘温度为50℃；

充氮包装：将苹果脆片取出，选择避光隔氧包装，进行充氮包装，并将充氮包装好的产品至于阴凉、干燥场所贮藏。

<实施例2>

改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法，包括以下步骤：

预处理：选取成熟度均一、无病虫害的红肉苹果，将苹果清洗干净后去皮、去核，纵切成两半；

破碎：将苹果置于低温充氮破碎机中破碎；

打浆：将苹果置于打浆机中打浆，得苹果浆；

调配：向苹果浆中按10g/kg添加低酯果胶、1mg/g添加氯化钙、0.012g/kg添加羟基苯甲酸乙酯钠、添加质量分数2％的苹果皮渣干粉，混合均匀后均质，得混合液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

调节ph：加入苹果酸调节ph至3.0；

灭菌：将苹果浆置于121℃杀菌15min，冷却后倒入发酵罐；

发酵：向发酵罐中的按10g/kg加入发酵剂，发酵剂的菌浓度为8.0log(cfu/ml)，其中复合乳酸菌和植物乳杆菌数量为1:1，于30℃条件下发酵36h，得发酵液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

充气打浆：在无菌、充氮环境中打浆2min；打浆过程中容器下方不断混入洁净氮气；

再造型：倒入模具托盘，与模具托盘一起至于-18℃缓慢冻结，得苹果浆块，其中，苹果浆块的厚度为3mm；冻结后的苹果浆块可放在-18℃下长期贮藏，贮藏期可达12个月，可实现终年生产；

涂膜：将冻结状态的苹果浆块置于-1℃的质量分数为30％的壳聚糖水溶液中浸泡2s，取出后摊平到-30℃的不锈钢托盘上，并重新放回-18℃低温冻库备用；

真空冷冻干燥：将冻结状态苹果浆块转移至真空冷冻干燥仓进行真空冷冻干燥，直至苹果浆块的水分含量为7％以下时，停止真空冷冻干燥，得苹果脆片，其中，冷阱温度为-50℃，托盘温度为20℃；

充氮包装：将苹果脆片取出，选择避光隔氧包装，进行充氮包装，并将充氮包装好的产品至于阴凉、干燥场所贮藏。

<实施例3>

改善真空冷冻干燥重组苹果脆片质构和色泽的方法，包括以下步骤：

预处理：选取成熟度均一、无病虫害的红肉苹果，将苹果清洗干净后去皮、去核，纵切成两半；

破碎：将苹果置于低温充氮破碎机中破碎；

打浆：将苹果置于打浆机中打浆，得苹果浆；

调配：向苹果浆中按25g/kg添加低酯果胶、2mg/g添加氯化钙、0.5g/kg添加对羟基苯甲酸丙酯、添加质量分数5％的苹果皮渣干粉，混合均匀后均质，得混合液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

调节ph：加入乳酸调节ph至3.8；

灭菌：将苹果浆置于121℃杀菌15min，冷却后倒入发酵罐；

发酵：向发酵罐中的按20g/kg加入发酵剂，发酵剂的菌浓度为9.0log(cfu/ml)，其中复合乳酸菌和植物乳杆菌数量为3:1，于37℃条件下发酵60h，得发酵液；添加量均以苹果浆的质量为基准；

充气打浆：在无菌、充氮环境中打浆5min；打浆过程中容器下方不断混入洁净氮气；

再造型：倒入模具托盘，与模具托盘一起至于-18℃缓慢冻结，得苹果浆块，其中，苹果浆块的厚度为8mm；冻结后的苹果浆块可放在-18℃下长期贮藏，贮藏期可达12个月，可实现终年生产；

涂膜：将冻结状态的苹果浆块置于0℃的质量分数为50％的壳聚糖水溶液中浸泡5s，取出后摊平到-45℃的不锈钢托盘上，并重新放回-18℃低温冻库备用；

真空冷冻干燥：将冻结状态苹果浆块转移至真空冷冻干燥仓进行真空冷冻干燥，直至苹果浆块的水分含量为7％以下时，停止真空冷冻干燥，得苹果脆片，其中，冷阱温度为-50℃，托盘温度为80℃；

充氮包装：将苹果脆片取出，选择避光隔氧包装，进行充氮包装，并将充氮包装好的产品至于阴凉、干燥场所贮藏。

<实施例4>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用对羟基苯甲酸甲酯钠代替对羟基苯甲酸乙酯，用量为0.25g/kg。

<实施例5>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用对羟基苯甲酸代替对羟基苯甲酸乙酯，用量为0.25g/kg。

<对比例1>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用黄酮代替对羟基苯甲酸乙酯，用量为0.25g/kg。

<对比例2>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用阿魏酸代替对羟基苯甲酸乙酯，用量为0.25g/kg。

<对比例3>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用水代替对羟基苯甲酸乙酯，用量为0.25g/kg。

<对比例4>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用水代替低酯果胶，用量为50g/kg。

<对比例5>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，调配步骤中采用高酯果胶代替低酯果胶，用量为50g/kg。

<对比例6>

苹果脆片的制备方法同实施例1，其中，不同的是，充气打浆步骤中未采用充气处理，只进行打浆。

<对比例7>

苹果脆片的制备方法，包括以下步骤：

预处理：选取成熟度均一、无病虫害的红肉苹果，将苹果清洗干净后去核，纵切成两半；

破碎：将苹果置于低温充氮破碎机中破碎；

打浆：将苹果置于打浆机中打浆，得苹果浆；

灭菌：将苹果浆置于121℃杀菌15min；

真空冷冻干燥：倒入模具托盘，与模具托盘一起至于真空冷冻干燥仓进行真空冷冻干燥，直至苹果浆块的水分含量为7％以下时，停止真空冷冻干燥，得苹果脆片，其中，冷阱温度为-50℃，托盘温度为50℃，苹果浆倒入模具托盘的厚度为5mm；

充氮包装：将苹果脆片取出，选择避光隔氧包装，进行充氮包装，并将充氮包装好的产品至于阴凉、干燥场所贮藏。

<苹果脆片品质检测>

1、检测方法

花青素保留率测定：

采用紫外分光光度法测定样品中总花青素含量。使用2％盐酸甲醇溶液提取样品中的花青素，过滤后于530nm条件下测定。通过标准曲线计算总花青素含量。

色差值的测定：

采用色彩色差仪测定果蔬脆片的色泽，本实验用△l、△a、△b、△e值代表被测样品的色泽(l、a、b)与鲜样的(l*、a*、b*)的色差值。△e计算方法如下：

式中，l、l*分别为鲜果和干燥后脆片的明度值；a、a*分别是鲜果和干燥后脆片的红绿值；b和b*分别是鲜果和干燥后脆片的黄蓝值；δl为总色差值。

共融点测定：

采用电阻法测定物料共融点。将果浆置于-40℃条件下完全冻结，然后逐步升高温度。期间使用电阻仪持续检测物料的电阻，当电阻开始呈现急速减小时的温度即为物料的共融点。

保质期判定：

将产品置于25℃条件下贮藏，跟踪产品品质，以产品花青素降解50％以上，或者a值下降20％以上作为保质期终点。

硬脆度的测定：

用ta-xt2i/50型物性测定仪测定，选取形状、大小相近的脆条进行质构测定。从包装中迅速取出样品后，用物性测定仪做削切试验，重复10次，最后取平均值。脆度用测试产生峰数的多少来表示，单位为“个”。测试数值在一定范围内呈正相关增长，峰数越多，则产品的酥脆度越好，反之则产品的酥脆度越差。

孔隙特征分析：

采用微-ct扫描进行，采用微-ct自带分析软件分析后获得物料内部平均孔隙直径和孔隙壁厚。

益生菌含量测定：

采用国家标准gb4789.35-2016食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验。

2、检测结果

实施例1～5和对比例1～7的检测结果分别如表1和表2所示。

表1实施例1～5的检测结果

表2对比例1～7的检测结果

由表1中可知，实施例1～5的方法制备的重组苹果脆片的花青素保留率均在86％以上，说明花青素得到了高效的保留，色泽变化率均在1.53以下，说明护色效率极佳；平均孔隙直径和平均壁厚越厚，表明脆片中在质构压缩试验中发生单次崩解的单元越多，反映在质构仪测定上也就是脆度的峰个数越多，而感官体验上则代表样品的酥脆口感越强，产品作为脆片的品质就越高；脆度均在48以上，说明脆度佳。而采用普通的方法(对比例7)制备的重组苹果脆片产品无论是花青素保留率显著减少，还是色泽变化率显著变化，脆度也是显著降低。

由表1和表2中的数据可知，实施例1和对比例1、对比例2、对比例3相比，采用黄酮或阿魏酸、或水代替对羟基苯甲酸乙酯，显著降低了终产品重组苹果脆片的花青素保留率，色泽变化率增大，脆度降低，说明对羟基苯甲酸乙酯的不可替代性。

实施例1和对比例4比较可知，采用水代替低酯果胶，同样显著降低了终产品重组苹果脆片的花青素保留率，色泽变化率增大，脆度降低，说明对羟基苯甲酸乙酯的不可替代性。

由实施例1和对比例1～4比较可知，是由对羟基苯甲酸乙酯和低酯果胶产生了协同作用，才可以增大花青素保留率，降低色泽变化，并且同时提升产品脆度。

由实施例1和对比例5比较可知，高酯果胶也能与对羟基苯甲酸乙酯产生积极的协同作用，但效果不如低酯果胶佳。

由实施例1和对比例6比较可知，充气打浆步骤中，充气可以使得产品脆度得到显著提高。

如图1所示的产品外观图，从左到右，第一行依次为实施例1～5、对比例1六个样品的产品外观图，其花青素保留率分别为92％、86％、88％、90％、89％、70％。第二行依次为对比例2～7六个样品的产品外观图，其花青素保留率分别为75％、62％、72％、80％、88％、43％，实施例1和实施例4的红色色泽最红，正好花青素保留率也最高。

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图例。