《食品科学》：中国农业大学吴继红教授等：高静压和热预处理对真空冷冻干燥重组果蔬块品质的影响

随着居民健康意识的提高，油炸工艺生产的果蔬脆片由于油脂含量较高等原因正逐渐被非油炸果蔬脆片取代。非油炸工艺包括真空冷冻干燥（FD）、微波真空干燥、压差膨化干燥等，其中FD作为一种非热干燥方式，具有产品品质优、技术适用广、产品增值高等优点。将FD技术与其他预处理技术联合，可以弥补单一技术能耗高的缺点，同时具有杀菌钝酶、释放活性物质和风味物质等功效。FD食品经历了多个发展阶段，其中复合重组FD食品是第三代产品，指通过破碎打浆、均质、复配以及再造型等手段，以不同原料的天然营养配比为指导，将含有多种营养素的水果、蔬菜、谷物等原料混合重组所获得的具有多维度营养功能的休闲食品。课题组前期研究了重组FD果蔬块的风味品质，发现高静压预处理的FD果蔬块的风味品质得到有效改善，香气物质种类增加、感官品质较好，但高静压预处理对FD果蔬块的生物活性物质、抗氧化功效等方面的影响尚不清楚。

为开发高附加值的多元化FD产品，以芒果、甜瓜、菠萝和胡萝卜为原料，将高静压预处理或传统热预处理与FD技术结合，生产一款天然、健康、营养、方便的复合果蔬休闲食品，中国农业大学食品科学与营养工程学院的袁林、梁旭娟、吴继红*等通过测定pH值、可溶性固形物、可滴定酸、质构和色泽等确定产品理化性质，通过测定糖、可溶性蛋白质、VC、总酚、总黄酮含量和抗氧化活性确定产品营养特性，采用气相色谱-质谱和感官评价分析产品的风味品质。研究结果旨在为新一代高品质重组FD休闲食品的生产技术提供理论支撑。

1 高静压和热预处理对FD果蔬块理化特性的影响

如表2所示，Control的pH值为4.45，与其他4 组(热预处理（TP）；高静压预处理：将PET瓶放入高静压设备中，分别设定100（HHP1）、300（HHP2）、500 MPa（HHP3）)无显著性差异（

P

＞0.05），5 个样品的可溶性固形物含量介于21.50～22.75 °Brix之间，且样品间没有显著差异（

P

＞0.05），这是由于果蔬组织中存在无机盐和其他物质形成的缓冲体系。就可滴定酸含量来看，HHP2和HHP3的可滴定酸含量显著高于Control，且Control可滴定酸含量显著高于TP样品（

P

＜0.05），这可能是由于当HHP压力提高时引起的物理化学反应导致细胞通透性增强，从而使基质中游离氢离子的数量增加 ，而热预处理则会造成一些低沸点酸挥发，这与热处理和高静压处理的混合果蔬汁的可滴定酸变化结果一致 。

如表2所示，与Control相比，HHP1的硬度显著增加（

P

＜0.05），而其他样品的硬度与C o n t r o l 之间没有显著性差异（

P

＞0.05）。在脆度上，所有经过预处理的样品与Control相比均无显著差异（

P

＞0.05）。有研究表明，重组冻干果蔬块的微观结构呈现高密度、无序、不规则的组织结构，但随着果胶添加量的增加，这种结构逐渐趋于蜂窝状多孔结构，因此硬度随之提高 ，在此研究中HHP1的硬度增加可能是由于低压力下果胶甲酯酶被激活 ，降低了果胶的甲酯化程度，得到的低甲酯化果胶通过共价键与金属离子形成凝胶网络 。

与Control相比，TP的

L

*值显著升高，

a

b

*值显著降低，表明TP样品比Control样品偏亮、少红、少黄。Δ

E

表示总色差，0.5＜Δ

E

＜1.5表示颜色差异较小且肉眼不可见，1.5＜Δ

E

＜3表示颜色稍有可察觉差异 。在此研究中，TP样品的Δ

E

为2.22，说明TP样品的颜色有肉眼可察觉的变化，图1也显示出这一差异。这是由于热处理的高温破坏了原料中叶绿素、类胡萝卜素、花青素等色素的稳定性，而这些色素具有高压稳定性 。HHP的

L

a

b

*值与Control均无显著差异（

P

＞0.05），且Δ

E

＜1.5。此外，虽然3 组HHP样品的Δ

E

都在肉眼不可见的差异范围内，但HHP1的Δ

E

显著低于HHP2、HHP3（

P

＜0.05），证明较高压力对果蔬块的颜色可能有轻微破坏作用 。

2高静压和热预处理对FD果蔬块营养特性的影响

如表3所示，蔗糖是FD果蔬块中含量最高的糖，其次葡萄糖和果糖，较高的蔗糖主要来源于原料中的甜瓜。热预处理后，样品中3 种糖和可溶性蛋白质的含量均显著增加（

P

＜0.05），这可能是由于加热促进了细胞内含物的溶出。与Control样品相比，HHP1、HHP2、HHP3样品的葡萄糖、果糖、蔗糖和可溶性蛋白质的含量也显著增加（

P

＜0.05），这可能是由于高压下提高了细胞膜的通透性，营养物质的可萃取性和溶解性增强，同时瞬时加压引起植物细胞破坏，营养成分更容易被提取 ，含量提高。 在此研究中，与Control（5.82 mg/100 g）相比，高静压预处理对样品的VC含量无显著影响（

P

＞0.05），较TP显著增加了13.35%～15.34%。 由于VC是热敏性物质，与Control相比，热预处理样品的VC含量显著降低了13.75%（

P

＜0.05）（表3）。

如表3所示，HHP1、HHP2、HHP3的总酚含量较Control（241.74 mg/100 g）分别显著增加了10.59%、18.98%、14.95%（

P

＜0.05），较TP显著增加了21.11%～30.27%； 总黄酮含量较Control（5.84 mg/100 g）分别显著增加了33.39%、40.58%、33.39%（

P

＜0.05），较TP显著增加了59.96%～68.58%，这与超高压处理的海藻和绿茶中总酚含量的升高一致。 HHP通过高压破坏细胞壁提高总酚和总黄酮的提取效率，从而增加它们在样品中的含量。 相比高静压预处理对于酚类物质含量的提高，热预处理对于这些成分的破坏作用影响显著，与Control相比，TP样品的总酚和总黄酮含量分别显著降低了8.68%和16.61%（

P

＜0.05），这可能是由于加热过程导致了酚类物质的结构破坏和降解。

高静压和热预处理对FD果蔬块抗氧化能力的影响如图2所示。DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、铁离子还原能力3 种抗氧化能力均随样品质量浓度的增加而升高。不同压力条件下的HHP样品之间的抗氧化活性无显著性差异（

P

＞0.05），均显著高于Control（

P

＜0.05）。HHP3样品对DPPH自由基清除率最高达到53.14%；HHP2样品的羟自由基清除率最高达到72.19%，铁离子还原能力最高达到0.73 mmol/g，均显著高于Control和TP样品。HHP1、HHP2、HHP3在质量浓度50 mg/mL时的DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、铁离子还原能力分别较Control增加了24.68%～32.01%、21.99%～26.91%、18.33 %～23.33 %。

为探究FD果蔬块中抗氧化活性的关键生物活性物质，计算了3 种生物活性物质的含量与3 种抗氧化活性的相关性系数，结果如表4所示。FD果蔬块的3 种抗氧化活性与总黄酮的含量呈极显著正相关（

P

＜0.01），铁离子还原能力与VC含量呈显著正相关（

P

＜0.05）。由于热预处理显著降低了样品的总酚、总黄酮和VC含量，TP样品的3 种抗氧化活性显著低于Control（

P

＜0.05），其质量浓度为50 mg/mL时的DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、铁离子还原能力分别较Control降低了14.51%、19.05%、11.67%。以上结果说明，与热预处理相比，高静压预处理能更好地保留或改善产品的营养物质和抗氧化活性。

3高静压和热预处理对FD果蔬块挥发性风味化合物的影响

如表5所示，Control样品共检测到27 种挥发性风味物质，主要为萜烯类（占香气物质总量的59.47%），其次为醛类（占香气物质总量的23.61%）。TP样品共检测到24 种挥发性物质，与Control相比，所有分类下挥发性物质含量均显著降低（

P

＜0.05）。3 组HHP样品均检测出39 种挥发性物质，与Control相比，HHP预处理样品的醇类物质总含量从13.76 μg/kg显著增加至189.65～207.82 μg/kg（

P

＜0.05），酮类物质总含量（59.60～81.16 μg/kg）也显著增加了5.02～6.83 倍（

P

＜0.05）。热预处理导致的挥发性物质总量降低是由热反应引起的，而高静压预处理能通过增强或减缓一些酶促和化学反应间接改变挥发物的浓度 。

萜烯类物质主要来源于原料中的芒果，具有松脂香、橘柑香和果香等突出的香气属性。高静压和热预处理都引起了多种萜烯类物质的含量显著降低（

P

＜0.05），这可归因于高静压和热处理导致的萜烯氧化和降解反应或者酸性条件下萜烯和其他前体物质发生水化反应而转化为醇类。两种预处理同样导致了FD果蔬块中大部分醛类物质的显著降低，这与之前关于高静压处理芒果汁和桑葚汁中醛类物质含量下降的结果相似，壬醛、2-壬烯醛来源于脂氧合酶催化下的不饱和脂肪酸过氧化，二者减少可能是由于预处理导致脂氧合酶的失活；己醛可以在醇氧化还原酶的催化下形成己醇，因此己醛含量减少可能是由于高静压引起醇氧化还原酶的激活，这也为高静压预处理后己醇含量显著增加的结果提供了依据。此外，也有关于苹果黄酒的实验认为350～450 MPa的高压处理可以破坏糖苷键，使醛类物质得到释放，从而增加醛类物质的含量。与萜烯类和醛类物质的变化趋势相反，酮类物质的含量在高静压预处理后的FD果蔬块中显著增加，有研究证明

-紫罗兰酮是在HHP处理的过程中通过双加氧酶的催化利用类胡萝卜素合成的，而其他酮类物质的增加与醇类之间的相互转化有关。在热预处理后酮类物质的显著降低是由于高温条件下发生了美拉德反应而消耗。酯类在预处理过程中可以与醇类和酸类物质相互转化。在HHP样品中，酯类物质含量随压力升高而降低，这可能是因为这些酯类通过脂类和氨基酸在醇酰基转移酶的催化作用下合成，而酰基转移酶活性在压力作用下可能下降所致。

4高静压和热预处理对FD果蔬块感官评价的影响

如图3A所示，5 个样品在形态和质地上均无显著差异（

P

＞0.05），这与2.1节中硬度和脆度的测试结果一致，说明预处理对FD果蔬块的质构基本不产生影响。HHP处理组与Control的色泽和气味得分无显著差异（

P

＞0.05），而TP的色泽和气味得分显著低于HHP和Control，这与TP的总色差显著最大和挥发性物质总含量显著最低一致，说明热预处理导致了FD果蔬块颜色和气味的损失。在香气方面，HHP的得分均显著高于Control，得分显著最低的是TP，这可能是由于TP的酸度低而导致与甜度之间的不平衡。为了更直观地显示不同预处理对FD果蔬块挥发性风味特征的影响，对高静压和热预处理FD果蔬块进行果香、花香、清香、甜香、草香5 种分类下的香气感官评价，结果如图3B所示。可以看出，Control和HHP样品的5 种香气强度得分均显著高于TP样品（

P

＜0.05），这与2.3节中TP样品的挥发性物质含量显著最低的结果一致。与Control相比，HHP的3 个压力组均显著提高了花香的强度，降低了清香和草香的强度，而在果香和甜香上与Control无显著差异（

P

＞0.05）。这可能与不同分类下的挥发性物质有关，HHP处理同时导致了呈果香的萜烯类减少和呈果香的酯类增加，因此果香未发生显著变化；HHP预处理降低的清香和草香可归因于醛类物质如2-壬烯醛（清香）和己醛（草香）含量的降低；HHP预处理均提高的花香强度，则可能与HHP样品中呈花香的酮类和醇类物质含量显著增加相关。

5 结论

高静压预处理FD果蔬块样品的可滴定酸、VC、总酚、总黄酮含量和抗氧化活性显著高于传统热预处理FD果蔬块样品，总色差显著低于热预处理FD果蔬块样品，而在可溶性固形物、硬度、脆度和可溶性蛋白质含量上没有显著差异。同时，与热预处理FD果蔬块样品相比，高静压预处理还使醇类、酮类、酯类挥发性香气物质总含量显著增加。此外，感官评价结果表明，与未预处理样品相比，高静压预处理提高了FD果蔬块的花香和滋味属性，而热预处理导致了FD果蔬块色泽、香气和滋味感官上的显著劣化。因此，相较于传统热处理，高静压预处理在高品质冻干产品开发方面具有重要的应用潜力。

作者简介

通信作者：

吴继红，中国农业大学食品科学与营养工程学院教授，博士生导师，国家果蔬加工工程技术研究中心副主任，食品非热加工北京市重点实验室副主任，中国材料与试验标准化委员会-感知分析标准化技术委员会副主任委员，“十四五”国家重点研发计划首席科学家，入选“2022年度全球前2%顶尖科学家科学影响力排行榜”。 主要从事现代果蔬加工技术、食品风味化学和果蔬天然产物提取与功能评价研究。 近年来主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目 40余项，获得国家发明专利20余件，发表论文150余篇（ESI高被引论文6 篇）； 获得国家科技进步二等奖1 项，省部级一等奖3 项、二等奖1 项，中国商业联合会特等奖1 项； 制定食品标准7 项，主编及参编著作10余部。

第一作者：

袁林，中国农业大学食品科学与营养工程学院食品科学专业在读博士研究生。以第一作者在Food Frontiers、Ultrasonics Sonochemistry等杂志发表SCI、EI论文7 篇，曾获评硕士国家奖学金等。

本文《 高静压和热预处理对真空冷冻干燥重组果蔬块品质的影响 》来源于《食品科学》2023年45卷第5期201-209页，作者： 袁 林，梁旭娟，程瑞华，陈国刚，石训，劳菲，李雪峰，吴继红*。 DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230508-055 。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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