澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的研制及其特性评价

贾润琪，王煜丽，马凯旋，邓 红，2，3，田 丹，孟永宏，2，3

（1.陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西西安 710119；2.国家苹果加工技术研发专业中心，陕西西安 710119；3.西部果品资源高值利用教育部工程研究中心，陕西西安 710119）

中国苹果种植面积很大，每年总产量占全球总产量的一半以上。陕西苹果产量居中国第一，苹果是带动陕西经济发展的重要支柱产业，当地农民最主要经济来源的就是苹果[1-2]。陕西苹果主栽品种是富士、秦冠等，澳洲青苹（Granny Smith） 也已经形成规模，产量较大[3]。Granny Smith 是世界知名的加工、鲜食兼用绿色苹果品种，其风味独特，酸度可达到5.4%～7.0%，营养丰富，果肉为淡绿白色，果肉质地粗脆而多汁，极耐贮藏[4-5]。

但近年来苹果产业并不乐观，苹果的销售利润比较低；为了提升苹果产业经济效益，实现陕西经济结构转型和苹果可持续迅速发展，有效且重要的途径是将苹果深加工，增大苹果的附加值，降低苹果的损失，提高果农的收入，进一步丰富苹果制品的种类[6-8]。

在众多加工品中，果粉的加工不仅可以减少贮藏、运输的空间和能耗，还可以应用到许多其他加工食品领域，有助于丰富产品类型、提高产品的营养成分、改善产品的风味色泽，是一个值得研究和开发的产品[9-11]。目前，对于苹果粉的研究主要是对其干燥方法及其参数进行优化，如许牡丹等人[12]以新鲜富士苹果为原料，通过不同的干燥方式进行制粉工艺研究，通过衡量维C 含量、果粉色泽等指标制备纯天然苹果粉。张雨[13]研究了不同干燥方式、贮藏条件对苹果粉品质影响。马超等人[14]着重于不同干燥工艺对品质的影响。苟小菊等人[15]研究了热风干燥温度对新疆红肉苹果粉品质的影响。这些果粉制备工艺中都添加了大量的助干剂，如麦芽糊精、β 环糊精等添加量超过30%[16]，而试验则通过添加天然果蔬辅料代替苹果粉中的助干剂，更加丰富了产品的营养成分和风味口感。

研究利用冷破碎专利技术设备加工澳洲青苹果，将所得的纯果肉果浆与其他果蔬物料复配研制全果肉膳食纤维果粉。由于加工用的澳洲青苹果肉原浆的口感较酸（总固形物≥8°Brix，可滴定酸≥0.5%）[17]，试验采取不会影响血糖的赤藓糖醇和低热量的甜菊糖苷作为甜味剂代替蔗糖，使最终产品的糖酸比和口感协调，制得的苹果粉产品热量低、糖分少，更适宜糖尿病、高血压人群食用；研究对推动我国苹果综合加工利用和苹果粉营养功能产品的工业化有积极作用。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

澳洲青苹果，陕西杨凌汇承果业技术开发有限责任公司提供（于2018 年11 月中旬采摘，0 ℃下冷藏备用）；辅料（香蕉、土豆、红薯、猕猴桃、铁棍山药），西安市长安区华润万家超市提供；甜菊糖苷、赤藓糖醇、维C，均为食品级，天津天力化学试剂有限公司提供；SH3179/01 青苹果香精，陕西海升果业发展股份有限公司提供。

DHL-1 型果蔬冷破碎机，西安鼎合机械制造公司产品；LGJ-10 型冷冻干燥机，巩义市予华仪器有限责任公司产品；DFT-50A 型手提式高速万能粉碎机，温岭市林大机械有限公司产品；120 目标准检验筛，浙江省上虞市大亨桥化验仪器厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

澳洲青苹果→清洗挑选→护色→冷破碎（果肉与果皮、果籽分离） →果肉浆调制匀浆（加入辅料、甜菊糖苷、赤藓糖醇、青苹果香精） →冷冻干燥→粉碎→整粒→包装→分析评价。

1.2.2 操作要点

具体步骤参照文献[11]进行。

1.2.3 辅料的选择

文献报道苹果粉中由于含有大量小分子糖和有机酸，玻璃化温度较低，导致其在贮藏的过程中很容易受环境湿度、温度所影响，既而出现结块的现象。因此，辅料中需要加入高玻璃化温度的助干剂（如麦芽糊精、阿拉伯胶等） 改善这一情况[18-21]，试验尝试5 种不同果蔬（猕猴桃、香蕉、土豆、山药、红薯） 作为辅料代替助干剂加入苹果粉中，并选择预防结块效果最好的一种辅料进行后续试验。

1.2.4 澳洲青苹果粉配方单因素试验

由大量的预试验得出5 种不同果蔬中澳洲青苹果与山药配合果粉预防结块的效果最好，因此澳洲青苹果粉制备单因素试验如下：

（1） 果浆与辅料比例对口感的影响。澳洲青苹果浆与山药添加量的比例对于果粉成品的品质影响很大，分别用苹果果浆与山药添加量的比例为8∶2，7.75∶2.25，7.5∶2.5，7.25∶2.75，7∶3 进行试验，冷冻干燥24 h 后将物料粉碎过筛，得到的产品在室温下用水冲调成糊状，请30 名评审员进行感官评价。

苹果果粉感官评价见表1。

表1 苹果果粉感官评价

（2） 低热甜味剂添加量对口感的影响。根据课题组已发表的文章[11，17]，采用甜菊糖苷和赤藓糖醇进行复配代替蔗糖添加，甜菊糖苷+赤藓糖醇的添加量分别为0%，0.01%+1.44%，0.02%+2.88%，0.03%+4.32%，0.04%+5.76%，选择甜味剂最佳的添加量改善产品的糖酸比。

（3） 青苹果香精添加量对口感的影响。试验选用陕西海升果业发展股份有限公司提供的混合青苹果香精，分别添加0.10%，0.12%，0.14%，0.16%，0.18%进行试验，探讨对产品口感的影响，利用感官评定权重打分，按照表2 评价标准进行感官评价。

1.2.5 澳洲青苹果粉配方的优化

以1.2.4 中配方单因素试验的结果为基础，进一步考查多种因素对澳洲青苹果粉口感的影响，试验分别选取果浆与辅料比例（A）、低热甜味剂添加量（B） 和青苹果香精添加量（C） 这3 个因素进行正交试验。

香精添加量对苹果果粉口感的影响评分见表2，苹果果粉配方的优化正交试验的因素与水平设计见表2。

表2 香精添加量对苹果果粉口感的影响评分

表3 苹果果粉配方的优化正交试验的因素与水平设计

1.3 澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的特性评价方法

1.3.1 苹果果粉得率的计算

澳洲青苹果粉的得率应根据公式（1） 计算，测量3 次后取平均值。

1.3.2 色泽的测定

澳洲青苹果粉的色泽采用色差仪进行测定，具体方法参照穆韦瞳等人[11]的方法进行。

1.3.3 堆积密度的测定

将样品倒入5 mL 量筒中，充分晃动使苹果粉与5 mL 量筒的刻度线相平齐，根据公式（2） 计算样品的堆积密度。

式中：D0——果粉的堆积密度，g/mL；

m2——苹果粉和量筒总质量，g；

m1——空量筒质量，g；

V——堆积体积，mL。

1.3.4 休止角的测定

澳洲青苹果粉的休止角参照GB 11986—1989[23]测定。固定漏斗尾部与平面的竖向距离（h） 为3 cm，堆积成锥体，静置2 min 后测定锥体底部直径（2 r）（cm），根据公式（3） 计算锥体侧面和平面夹角即为休止角α。

式中：h——漏斗尾部与平面的竖向距离，cm；

r——锥体底部半径，cm。

1.3.5 溶解时间的测定

澳洲青苹果粉的溶解时间使用磁力搅拌器测定。将1 g 果粉撒入装有10 mL 蒸馏水的烧杯，在25 ℃下搅拌，果粉完全溶解所需的时间即为溶解时间，测量3 次取平均值。

1.3.6 结块度的测定

称量3 g 果粉于102 ℃的烘箱中干燥1 h。待样品冷却后称其质量再过40 目筛，筛5 min 后称量筛上面剩余果粉的质量。根据公式（4） 算出结块度，测量3 次取平均值。

式中：d——筛前的果粉质量，g；

c——筛后残留在筛上的果粉质量，g。

1.3.7 微观结构分析

将果粉固定喷金后，采用环境扫描电镜观察果粉的微观结构。

1.3.8 水分含量的测定

澳洲青苹果粉的水分含量参照国标GB 5009.3—2016[24]直接干燥法进行测定，水分含量不小于1 g/100 g 时，结果保留3 位有效数字；水分含量小于1 g/100 g 时，计算结果保留2 位有效数字；测定3 次取平均值。

1.3.9 总糖的测定

澳洲青苹果粉的总糖采用苯酚-硫酸法进行测定，所得葡萄糖标准曲线（图省略） 的回归方程为Y=1.951 5X+0.070 2，该曲线R2值为0.996 1。果粉样品的测定步骤与测定标曲时相同，具体参见文献[11，17]，测定3 次取平均值。

1.3.10 总酸的测定

澳洲青苹果粉的总酸含量按照GB/T 12456—2008[25]中的酸碱滴定法进行测定。

1.3.11 总膳食纤维的测定

膳食纤维按NY/T 1594-2008[26]中非酶- 质量法规定的方法进行测定。

1.4 数据处理

以上所有试验均重复3 次，以均值±标准差表示测定结果，采用Origin Pro 2020 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 辅料的选择试验结果

试验采用猕猴桃、香蕉、土豆、山药、红薯分别与澳洲青苹果浆1∶1 混合，另设一组纯苹果对照，采用同样的处理方法后冷冻干燥24 h 后进行粉碎。

添加不同辅料的果粉对比结果见图1。

从图1 可以看出，第2 组（添加猕猴桃） 和第3组（添加香蕉） 在同样的冷冻干燥时间后仍含大量水分，故猕猴桃、香蕉作为辅料添加不利于苹果粉的制备；而第4 组（添加土豆） 和第6 组（添加红薯） 虽然干燥完成了，但由于辅料的韧性同样成粉困难；第5 组（添加山药） 相较于纯苹果组和其他辅料组均有明显优势，辅料山药能够很好地促进苹果成粉，根据文献资料[19-22]，分析认为山药的添加能够预防苹果粉结块的原因在于山药中淀粉含量高，玻璃化温度高，将其混匀在苹果果浆中，能够将苹果自身的小分子糖分散开，使得产品不易结块，品质较好；且试验选用的铁棍山药自身为白色，作为辅料添加基本不会影响产品的色泽，适合作为代替助干剂的辅料应用于苹果粉的生产加工中。

2.2 澳洲青苹果粉配方单因素试验结果

按照1.2.4 方法进行试验，苹果果浆与辅料比例、低热甜味剂添加量、青苹果香精添加量对澳洲青苹果粉口感的影响。

澳洲青苹果粉配方单因素试验结果见图2。

从图2（a） 可以看出，改变澳洲青苹和铁棍山药的比例会影响产品最终的口感，当苹果和山药比例为7.25∶2.75 时，得分最高，澳洲青苹果粉的滋味浓郁，香气接近原果。

甜味剂与酸味剂是赋予食品甜味和酸味的食品添加剂，能够使食品具有适口的感觉，有助于良好风味的形成，并且和许多食品本身的风味相互补充。图2（b） 试验结果表明，甜菊糖苷+赤藓糖醇的添加量为0.02%+2.88%至0.04%+5.76%时口感更佳，果粉风味酸甜适宜，口感浓郁。

添加适量的青苹果香精能够增加产品的香气，丰富澳洲青苹全果肉膳食纤维果粉的口感，图2（c）试验结果说明其添加量0.14%更好，但对产品的影响可能由果浆与辅料比例和低热甜味剂添加量的共同作用，故需在后续配方正交优化试验中再探讨。

2.3 果粉配方正交试验优化结果

根据上述单因素试验结果，采用正交试验对澳洲青苹果肉膳食纤维果粉配方进行优化。

果粉配方优化正交试验结果与极差分析见表4，正交试验结果的方差分析见表5。

表4 果粉配方优化正交试验结果与极差分析

表5 正交试验结果的方差分析

从表4 可以看出，澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的最佳组合为A1B3C1，即果浆与辅料比例为7∶3，甜菊糖苷添加量为0.04%，赤藓糖醇添加量为5.76%，青苹果香精添加量为0.10%。由表5 可知A因素（果浆与辅料比例） 差异显著，B 因素（低热甜味剂添加量） 差异极显著；说明甜味剂添加量对果粉口感影响最大，这与极差分析结果一致。

2.4 澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的特性评价试验结果

2.4.1 理化与营养特性评价

按照2.3 确定的最佳配方制备的澳洲青苹果肉膳食纤维果粉。

澳洲青苹果肉膳食纤维果粉理化指标见表6。

表6 澳洲青苹果肉膳食纤维果粉理化指标

从表6 可以看出，本产品富含膳食纤维，且糖酸比适宜，口感最佳。

2.4.2 果粉的粉质特性评价

澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的粉质特性见表7。

表7 澳洲青苹果肉膳食纤维果粉的粉质特性

试验结果表明，果粉流动性良好、溶解时间短，说明添加铁棍山药能够通过提高玻璃化温度，基本解决纯苹果粉结块的问题。

2.4.3 果粉的微观结构与实物图

果粉的扫描电镜图与实物图见图3。

由电镜拍摄的400 μm 果粉图像可以看出，果粉颗粒分布较为均匀，果粉颗粒的空隙间距离较大，没有相互黏连；自然光下拍摄的实物图显示果粉颜色为偏白的淡绿色，质地疏松，分散和溶解性较好，冷冻干燥所得的果粉其色泽与原浆较为接近。

3 结论

试验获得的澳洲青苹果肉膳食纤维果粉最佳配方为澳洲青苹与铁棍山药比例7∶3，甜菊糖苷添加量0.04%，赤藓糖醇添加量5.76%，青苹果香精添加量0.10%；按最佳配方制备的果粉口感酸甜适宜且热量低，感官得分较高。

通过果粉营养理化指标和粉质特性分析，以及微观结构的研究，可知添加铁棍山药代替常见的助干剂，使该产品成为一款营养与风味俱佳的高品质、低热量的全果肉膳食纤维果粉，试验结果可为果粉的工业化生产提供试验参考。