冷破碎猕猴桃果粉的研制及其品质特性研究

穆韦曈 李涵 邓红 杨天歌 刁永晓 孟永宏

摘要[目的]优化猕猴桃果粉配方及干燥加工技术参数。[方法]以冷破碎海沃德猕猴桃果浆为原料，经超高压灭菌后，采用感观评定和冻干方法，从果浆浓度、甜味剂、助干剂3个方面优化，研制出低热低糖的猕猴桃果粉配方；同时比较了真空冷冻干燥和喷雾干燥2种工艺下猕猴桃果粉的品质特性。[结果]猕猴桃果粉的最佳配方为冷破碎果浆用量80%、甜菊糖苷0.02%、赤藓糖醇2.88%、麦芽糊精30%、可溶性淀粉10%、β-环糊精10%。2种工艺下猕猴桃果粉的组织特性、微观结构、理化和营养特性比较结果显示，冷冻干燥果粉组织疏松，黏聚力较小，其结块度、休止角、堆积密度、溶解时间均显著低于喷雾干燥所得果粉，因而其粉质优于喷雾粉。[结论]该研究可以为猕猴桃果粉的工业化生产提供试验数据和参考。

关键词猕猴桃；果粉；真空冷冻干燥；喷雾干燥；品质特性

中图分类号TS255.3文献标识码A文章编号0517-6611（2018）05-0183-06

Abstract[Objective]To optimize the processing technology of kiwi fruit powder and drying parameter formula. [Method]Hayward kiwi fruit pulp which was obtained with cold crush process and sterilized by ultra high pressure was used as raw material， the kiwi fruit powder formula with low calorie and low sugar was obtained through sensory evaluation and freezedrying method after optimization of pulp concentration， sweetener and dry agent. The quality indicators of kiwi fruit powder which obtained by vacuum freeze drying and spray drying were compared. [Result]The results showed that the optimal formula of kiwi fruit powder was pulp concentration 80%， stevioside 0.02%， erythritol 2.88%， maltodextrin 30%， soluble starch 10%， βcyclodextrin 10%. The compared results of texture characteristic， microstructure， physicochemical properties and nutritional characteristics of kiwi fruit powder in two drying methods indicated that freeze drying powder had large gap， loose tissue， less cohesive force， and its agglomeration degree， bulk density， repose angle and dissolution time were significantly lower than those of spray drying powder. So the fruit powder obtained with vacuum freeze drying is better than that of the spray drying。[Conclusion]This study will provide the experimental data and reference for the industrial production of kiwi fruit powder.

Key wordsKiwi fruit；Fruit powder；Vacuum freezedrying；Spray drying；Quality characteristics

獼猴桃（Actinidia chinensis Planch）是一种多年生的落叶藤本植物猕猴桃的果实[1]，其品质鲜嫩，营养丰富，风味鲜美，因VC含量极高，被誉为“VC之王”。此外，猕猴桃还含有单宁、果胶、果糖、柠檬酸、苹果酸、VA、VE和微量元素锌、锗、钾、钙、硒等，以及多种氨基酸、猕猴桃碱、蛋白水解酶和类胡萝卜素、叶黄素、酚类、黄酮类化合物、叶绿素等抗氧化能力极强的植物营养素[2-3]。猕猴桃不仅可以提高机体免疫力、增进食欲、预防癌症、抗衰老抗氧化，还能调节脂肪细胞分化，降低血液中的胆固醇和甘油二酯[4-5]，因此猕猴桃资源的研究和开发利用潜力巨大。

秦岭北麓是我国猕猴桃资源最丰富的地区，也是世界猕猴桃的原生地，民间人工栽培的历史达1 000多年。目前全世界有30多个国家种植猕猴桃，种植面积已超过33.3万hm2，年产量近300万t。作为我国猕猴桃最集中分布区的陕西，猕猴桃种植面积和产量均居全国第1位，2015年全省种植面积突破

6.67万hm2，产量120万t左右，总产量占世界总量的40%，是全球最大的猕猴桃原产地；西安市的6个基地县也形成了我国最重要的猕猴桃种植和产业的聚集带[6-7]。

目前，我国猕猴桃产业正处于快速发展时期，是猕猴桃生产大国但非生产强国，产业发展水平总体不高，尤其缺少高品质的猕猴桃精深加工产品。目前市售的产品有猕猴桃果肉饮料、猕猴桃果脯等，猕猴桃果粉非常少[8]；而猕猴桃果粉不仅可以直接冲泡饮用，还可以与其他水果复配或作为食品补充剂，在改善食品色、香、味的同时，可提升食品的营养价值。

笔者以冷破碎技术得到的海沃德猕猴桃果浆为原料，经超高压灭菌后，研制猕猴桃果粉。由于试验所用海沃德猕猴桃的可溶性固形物均在10 Brix以上，总酸在1%以上，味道偏酸；直接加工而不进行风味的调配会使产品的风味过于平淡，因此，相应调整糖、酸的配比，发挥糖、酸互相依附的作用，可改善产品的风味。试验采用了甜度高、热量低的甜菊糖苷[9]和对血糖无任何影响的赤藓糖醇[10]作为甜味剂，代替传统的蔗糖添加入果粉，其热量低、糖分少，更适宜糖尿病、高血压人群食用。

并将真空冷冻干燥和喷雾干燥2种工艺下得到的猕猴桃果粉的品质特性进行对比，以获得最佳的猕猴桃果粉配方及干燥加工技术参数，为高品质猕猴桃果粉的工业化生产提供试验数据和一定的理论指导。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1原料与主要试剂。

海沃德猕猴桃，采自陕西周至猕猴桃创新实验园（陕西佰瑞猕猴桃研究院猕猴桃基地），于1～3 ℃ 冷藏库保存。麦芽糊精、β-环糊精、可溶性淀粉、甜菊糖苷、赤藓糖醇，均为市售食品级；丙酮、氢氧化钠、碳酸氢钠、酚酞、硫酸、草酸、邻苯二甲酸氢钾、没食子酸，分析纯，天津天力化学试剂有限公司；2，6-二氯靛酚、苯酚、抗坏血酸，分析纯，天津基准化学试剂有限公司；福林酚，分析纯，Sigma-Aldrich Co.。

1.1.2主要仪器设备。

DHL-1冷破碎设备，西安鼎合机械制造公司；877全自动电位滴定仪，瑞士万通科学仪器有限公司；TDL-5A离心机，上海安亭科学仪器厂；722可见分光光度计，上海市光谱仪器有限公司；HH-S4电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；TM3030扫描电镜，日立有限公司；LGJ-10冷冻干燥机，巩义市予华仪器有限责任公司；DF-101S磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；B-290喷雾干燥机，瑞士Buchi公司；SC-80C全自动色差计，北京康光仪器有限公司。

1.2方法

1.2.1工艺流程。

猕猴桃→清洗拣选→冷破碎[11]（果肉与果皮、果籽分离）→果浆→巴杀灭酶（85 ℃，60 s）→胶体磨→超高压灭菌（500 MPa，25 min，27 ℃）→猕猴桃果浆→调制（甜味剂、助干剂和水）→均质→冷冻干燥（或喷雾干燥）→打散→整粒→杀菌→包装。

1.2.2操作要点。

冷破碎猕猴桃果浆的制备：要制备高品质果粉首先应得到优质果浆，该试验采用了冷破碎工艺[9]制备高品质猕猴桃果浆，具體步骤参考笔者课题组已发表的文章[12]。调制：将原辅料按照试验得到的最佳比例充分混匀。均质：利用均质机对混合料进行均质，分别在15 000 kPa和30 000 kPa的压力下各均质1次，使物料粒度减小，体系更加均匀。打散（喷雾无需此步）：需要将冻干的物料取出后，用粉碎机打散成粉末状。整粒：需用120 目筛子对物料进行整粒，使得粉末颗粒大小均一，提高颗粒的流动性和可压性。检测：将产品按照规定的方法进行分析。

1.2.3猕猴桃果粉的研制。

结合相关文献资料[8，13]，利用感官评定，采用冻干方式，主要从果浆浓度、甜味剂、助干剂3个方面进行猕猴桃果粉配方的优化，感官评价标准见表1。

1.2.3.1

果浆用量的确定。在猕猴桃果粉的制备中，果浆用量的多少对于成品的质量影响很大。因此，针对果浆用量，进行了几组对比试验，果粉的果浆用量分别为100%、80%、60%、40%、20%，冷冻干燥24 h后，将干燥物料打散，在室温（温度20～25 ℃，湿度70%～75%）下放置，请3组各10位不同年龄、不同性别的评审员对成品进行感官评价。

1.2.3.2

甜味剂的确定。糖、酸的配比将最终影响到果粉的口感。首先用甜菊糖苷调节猕猴桃果浆的糖酸比，经测定猕猴桃原浆的可溶性固形物为11.9 Brix，总酸为1.02%。将果浆浓度为80%的猕猴桃果浆的糖酸比分别调整为16∶1、18∶1、20∶1、22∶1、24∶1进行试验。

1.2.3.3

助干剂的确定。选用麦芽糊精、可溶性淀粉、β-环糊精作为助干剂，降低果浆的黏度，提高果粉的品质。但由于助干剂都有不同的缺陷，故单一加入某种助干剂达不到理想的效果，需要将以上3种助干剂进行复配。根据单因素和预试验结果，确定了3种助干剂单独添加时的最佳添加量，利用正交试验对3种助干剂的添加量进行优化，正交试验的因素水平设计见表2。

1.2.4猕猴桃果粉的干燥。

该试验采用喷雾干燥与冷冻干燥2种方法进行猕猴桃果粉的干燥。根据工厂实习获得的实际经验、设备工况条件及预试验结果，确定冷冻干燥的工艺参数：冷阱温度-40 ℃、真空度-0.1 MPa、预冻时间6 h、预冻温度-20 ℃ 、物料装填厚度3～4 mm。喷雾干燥的工艺参数：进风温度180 ℃、出风温度45 ℃、进料量200 mL/h。

1.3分析检测方法

1.3.1果粉得率的计算。

猕猴桃果粉的得率按照公式（1）进行计算，测定3次取平均值。

得率=（果粉质量/果浆质量）×100%（1）

1.3.2含水量的测定。

参照国标GB 5009.3—2016直接干燥法测定[14]猕猴桃果粉的含水量，测定3次取平均值。

1.3.3总糖的测定。

采用苯酚硫酸法[15]进行标准曲线的制备和样品总糖含量的测定。取6支试管，按表3加入1.0 mg/mL葡萄糖标准溶液和蒸馏水。然后在各管中加入1.0 mL苯酚溶液和5.0 mL浓硫酸，混合均匀后在90 ℃ 沸水中加热5 min，取出后立即用冷水冷却至室温。在λ=490 nm处测定其吸光值。试验所得葡萄糖标准曲线如图1所示，回归方程为y=3.142 1x+0.011 7，该曲线R2值为0998 7。果粉样品的测定方法与标准曲线相同，具体参见文献[12]，重复3次，取平均值。

1.3.4总酸的测定。

参照文献[12]采用全自动电位滴定仪直接对样品的酸度进行测定。准确称量3.00 g的果粉于100 mL烧杯，加入40.00 mL蒸馏水，上机直接测定果浆的酸度。重复上述操作3次，取平均值。

1.3.5总酚的测定。

参照文献[16]的方法采用福林酚法制作标准曲线（表3）并测定样品的总酚含量。样品中多酚的提取：称取样品3 g于250 mL锥形瓶中，加入提取液（乙醇∶丙酮=3∶1）20 mL，在37 ℃水浴中放置1 h，抽滤后将滤液倒入100 mL容量瓶中，渣子继续用上述方法再提取1遍（用10 mL提取液漂洗滤纸上残留的渣子），最后用提取液定容至100 mL。重复3次，取平均值。没食子酸标准曲线如图2所示，得到的回归方程为y=0.004 7x+0.002 3，R2为0.995 0。

1.3.6VC的测定。

参照国标[17]测定果粉的VC含量。称取3 g果粉样品，用2%草酸将样品移入100 mL容量瓶并定容至刻度，摇匀过滤。加活性炭脱色，抽滤，备用。吸取10 mL滤液置于50 mL锥形瓶中，用已标定过2，6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉红色，且15 s不褪色为止。同时做空白对照试验。根据式（2）计算样品中VC的含量。重复操作3次，取平均值。

VC（mg/kg）=（V-V0）×T×AW×1 000（2）

式中，V为滴定样液时消耗染液溶液的体积（mL）；V0为滴定空白时消耗染液溶液的体积（mL）；T为2，6-二氯靛酚溶液滴定度（mg/mL）；A为稀释倍数；W为样品重量（g）。

1.3.7果粉堆积密度的测定。

参照文献[18]的方法用漏斗测定堆积密度。将一定量的果粉从漏斗内散落进5 mL量筒中，称取5 mL果粉的质量，计算其堆积密度，测量3次取平均值。

1.3.8果粉休止角的测定。

参照文献[19]的方法用漏斗测定休止角。休止角是衡量粉末流动性的重要指标。将漏斗固定于铁架台上，在试验台上平铺一张A4纸，漏斗的下端距A4纸的距离为H，将猕猴桃果粉倒入漏斗，当漏斗出口和粉末形成的锥形顶端齐平时，不再倒入果粉。对粉末在纸上堆积成的锥形的底部直径（2R）进行测定，根据公式（3），计算休止角α，测量3次取平均值。

α=arc tan（H/2R）（3）

1.3.9结块度的测定。

参照文献[20]的方法用干燥箱测定结块度。称取3 g果粉放于（102±2）℃的干燥箱中干燥1 h。将干燥样品冷却后称取其质量，然后用40目筛处理样品5 min。最后收集筛上残留的果粉并且称取其质量。根据公式（4），计算结块度，测定3次取平均值。

结块度（DC）%=c/d×100（4）

式中，d为用于筛分的果粉质量（g）；c为筛分后留在分样筛上的果粉质量（g）。

1.3.10溶解时间的测定。

参考文献[21]的方法用于溶解时间的测定。取1 g果粉，缓慢撒入盛有10 mL、25 ℃蒸馏水的烧杯中，用磁力搅拌器不断搅拌，记录果粉完全溶解所需的时间，测定3次取平均值。

1.3.112种干燥工艺果粉微观结构分析。

将猕猴桃果粉固定喷金后，使用扫描电镜对果粉的微观结构进行观察。

1.3.12果粉色泽的测定。

色泽采用色差仪进行测定。首先将色差仪用标准黑板和标准白板进行校正，然后測定样品的L*、a*、b*数值。其中L*称为明度指数，L*=0表示黑色，L*=100表示白色；a*值为红值，当其为正值时，数值越大，颜色越红，a*为负值时绝对值越大，颜色越绿；b*为黄值，正值时数值越大，颜色越黄，b*为负值时绝对值越大，颜色越蓝。

1.4数据处理

每个试验均重复3次，结果以均值±标准差表示；采用DPS软件对数据进行处理和差异显著性分析（P<0.05差异显著，P<0.01差异极显著）。

2结果与分析

2.1猕猴桃果粉配方研制

2.1.1果浆用量的确定。

试验结果表明（表4），当果浆用量为80%时，猕猴桃果粉的色泽好，滋味浓郁，香气接近原果，但流动性较差。综合考虑产品质量及成本，最终选择果浆浓度80%。

2.1.2甜味剂的确定。

结果表明（表4），糖酸比为20∶1、22∶1时，果粉的感观评价得分较高，口感酸甜适宜。为减少企业的生产成本，选择糖酸比为20∶1。

在此单种甜味剂试验基础上根据GB 2760—2014[22]对于甜菊糖苷添加量的规定，选择甜菊糖苷与赤藓糖醇的复配比例（根据所提供的糖度而定）为1.0∶1.0、1.5∶1.0、1.0∶1.5、1.0∶2.0、1.0∶2.5进行试验，评定结果见表5。选用甜菊糖苷和赤藓糖醇作为甜味剂，代替传统的蔗糖添加入果粉配方中，使得终产品的糖分低、热量低，更适宜糖尿病、高血压人群食用。表5试验表明，当甜菊糖苷与赤藓糖醇的复配比为1.5∶1.0时，感官评价得分最高。

2.1.3助干剂的确定。

选用麦芽糊精、可溶性淀粉、β-环糊精作为助干剂，可降低果浆的黏度，提高果粉的品质。但由于助干剂都有不同的缺陷，故单一加入某种助干剂达不到理想的效果，需要将以上3种助干剂进行复配。利用正交试验对3种助干剂的添加量进行优化，试验结果与极差分析见表6。极差分析的结果显示，助干剂的最佳组合为麦芽糊精

30%、可溶性淀粉10%、β-环糊精10%；3个因素对感官评

分影响的主次顺序依次为可溶性淀粉、β-环糊精、麦芽糊精。由于上述试验均是以果浆用量为基准确定的添加量，所以最终确定的果粉配方为果浆用量80%，甜菊糖苷与赤藓糖醇添加量分别为果浆用量的0.02%和2.88%，麦芽糊精、可溶性淀粉、β-环糊精添加量分别为果浆用量的30%、10%和10%，其余为水。

2.22种干燥工艺果粉的品质特性

2.2.12种干燥工艺下果粉理化、营养特性比较。

2种干燥方式所制果粉的理化、营养特性指标比较结果见表7，色泽指标比较结果见图3。

表7结果显示，冷冻干燥得到的果粉其VC、总酸、总糖、总酚的保留率分别为81.76%、52.23%、7737%、45.66%，而喷雾干燥粉VC、总酸、总糖、总酚的保留率分别为50.92%、50.07%、60.36%、45.30%，故冷冻干燥能够更好地保持猕猴桃果浆原有的品质，但2种干燥方式对于总酚的保留效果都不理想，保留率比较接近。由于喷雾塔内的粉体挂壁，以及管路中的果粉沉积，使得喷雾干燥果粉的得率显著低于冷冻干燥。冷冻干燥有利于更好地脱去水分。从图3中可以看出，因为冷冻干燥温度较低，所以冷冻干燥所得果粉的色泽指标更加接近于原浆。

2.2.2外观与粉质特性比较。

利用冷冻干燥和喷雾干燥2种工艺，得到的果粉如图4所示，图4a为冷冻干燥果粉，图4b为喷雾干燥果粉。由图4直观可见，冻干猕猴桃果粉的色泽好于喷雾干燥粉。2种干燥方式所得的猕猴桃果粉其品质特性比较结果如表8所示。

试验表明，喷雾干燥所得果粉的结块度、休止角、堆积密度、溶解时间均显著高于冷冻干燥所得果粉。2种干燥方式下果粉結块度的差异可以用玻璃化转变理论解释，由于冷冻干燥使糖类最大程度得以保留，粉末的玻璃化转变温度较高，故在室温下贮藏，其温度不易达到粉末的玻璃化转变温度，粉末不易结块[8，23]。休止角是反映果粉流动性的重要指标，休止角在36°～40°时粉末的流动性较好。因喷雾干燥果粉直接于收集器中收集，未经二次粉碎，故其粉末本身颗粒

较大，黏聚力也大，流动性不如冷冻干燥果粉。堆积密度是

反映果粉填充性的指标，经过长时间的预冻，使得冷冻干燥

的物料形成稳定的骨架，而冻干时物料的升华脱水并不破坏骨架的稳定结构，最终导致冷冻干燥果粉质地疏松，颗粒间隙比喷雾粉大，故堆积密度小于喷雾果粉[24]。由于冷冻干燥果粉颗粒较小，颗粒间隙较大，增加了颗粒润湿的比表面积，也更加有利于亲水基团对水的吸附，故冷冻干燥的果粉更易溶解[25]。

2.2.32种干燥工艺果粉的微观结构比较。

图5是2种干燥方式所制果粉微观结构的扫描电镜图，图5a为冷冻干燥果粉的微观结构，图5b为喷雾干燥果粉的微观结构。通过观察扫描电镜图，可以看出冷冻干燥所得果粉颗粒间孔隙较多且大，结构疏松，更有利于果粉的溶解和分散。可能是由于在喷雾干燥过程中，温度与湿度的变化梯度形成了较大的表面张力，使得喷雾颗粒出现结块现象，最终所得果粉之间黏聚力较大，导致其流动性差。

3结论

该试验确定的猕猴桃果粉配方为冷破碎果浆用量80%，糖酸比20∶1，甜味剂赤藓糖醇2.88%、甜菊糖苷0.02%，复合助干剂麦芽糊精30%、可溶性淀粉10%、β-环糊精10%，此配方下获得的果粉的感官评价得分较高，口感酸甜适宜。

2种干燥工艺下的果粉理化、营养特性分析显示，冷冻果粉的VC、总酸、总糖、总酚的保留率分别为喷干果粉的161、1.04、1.28、1.01倍，相对而言冷冻干燥能够更好地保持猕猴桃果浆原有的品质。

2种干燥工艺果粉的粉质特性试验表明，冷冻干燥所得果粉颗粒间孔隙较多且大，结构疏松，有利于果粉的溶解和分散；且冷冻干燥所得果粉的色泽指标接近于原浆。所以冷冻干燥是制备高品质猕猴桃果粉的较佳方法。

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