国内外桃加工技术研究进展

桃 (amygdalus persica linn) 属于蔷薇科 (rosaceae) , 李属 (prunus) , 原产于中国。桃被认为是零钠、零脂肪、零胆固醇并且富含VA和VC的夏季水果[1]。中医认为, 桃肉味甘酸、性温, 有生津、活血、消积的作用, 可解烦止渴、去暑祛热、通二便, 可预防便秘、肝脾肿大[2]。

1 中国桃加工现状

中国桃产量和面积自1993年以来一直占世界第一位, 截止至2010年, 中国桃栽培面积已达719.4khm2, 产量达到104万t。然而, 在桃专用品种选育、加工技术、产品质量和市场营销等方面, 中国的桃产业明显落后于发达国家。目前中国的桃加工量仅占原料总产量的13%, 且产品形式相对比较单一。市场上常见的桃加工产品有桃汁、桃罐头、桃干制品、糖制桃产品、桃酒、桃果酱等。

由于在桃果后熟期, 会出现果实呼吸强度和乙烯含量降低、重量减轻, 真菌污染以及感官品质 (硬度、可溶性固形物、可滴定酸度、pH值和颜色) 降低等问题[3,4], 其采后寿命很短, 即使在-0.5~0℃低温条件下的贮藏期也只有2~4周。另外, 目前中国桃加工业普遍存在工艺落后、技术含量低、产品精加工程度不够、原料利用率及产品附加值低等问题。

2 桃加工技术研究进展

2.1 生物酶解法在桃加工中的应用

2.1.1 酶法去皮在桃产品处理中的应用

果蔬去皮是大多数果蔬加工中的关键环节。传统果蔬去皮大多采用化学去皮法、机械去皮法、蒸汽去皮法和冷冻去皮法[5]。虽然传统去皮法各有优势, 但常会导致果皮的过度损失, 并会伤及果肉, 最终影响产品质量。近年来, 酶法去皮已经逐渐应用于果蔬加工工艺中。

袁洪燕等[6,7]针对热碱去皮法中存在的问题, 通过试验得到了酶解去皮的最优工艺:果胶酶质量浓度0.50g/L、酶解温度45℃、时间40min、pH 3.5。在此条件下桃果可基本保持原有的感官特性, 且去皮后的酶液可继续使用, 降低了对环境的污染。

Ikem Toker等[8]研究了Peelzym对桃皮的处理工艺, 试验结果表明, 控制温度41~46℃, 时间为44~54min, pH为3.6~4.5, Peelzym流速为0.73~0.90cm3/100cm即可达到很好的去皮效果。利用酶法去皮可以最大程度地保证最终产品的质量, 并能够在一定程度上降低热处理温度, 减少工业废弃物的产生。

2.1.2 生物酶解法在桃汁澄清工艺中的应用

为了避免桃汁最终产品出现浑浊、沉积等现象, 加工过程中一般都需进行澄清处理。工业上桃汁的澄清一般添加果胶酶、明胶、硅溶胶等来完成果胶的降解及非溶质物质的物理化学沉淀。

周红等[9]将果胶酶活化处理后, 添加到蟠桃汁中, 40~50℃恒温保持2h。试验结果表明, 果胶酶的最佳使用量为0.08%, 如增加用量, 可溶性固形物含量增加, 而对澄清效果的提高不显著, 且成本加大。

2.2 稳定性工艺研究在桃饮品中的应用

传统果汁澄清通常采用酶法加助凝剂处理, 操作复杂、周期长、费用高。针对这一问题, 许晖等[10]以壳聚糖作为天然阳离子澄清剂探究壳聚糖澄清水蜜桃汁的工艺参数。试验得出最适工艺条件为壳聚糖用量0.4g/L、温度40℃、pH为4.5。李增新等[11]认为目前使用的壳聚糖澄清剂存在用量难以掌握、操作不易控制的缺点, 而利用麦饭石负载壳聚糖制成稳定的澄清剂, 则更有利于水蜜桃汁的澄清。试验得到的最佳工艺参数为壳聚糖-麦饭石添加量10g/L、作用时间40min、作用温度30℃左右, 水蜜桃汁的透光率可达到80%, 且产生的滤泥废料可用做动物饲料添加剂, 减少环境污染。

Ibarz A等[12]利用吸附树脂进行了桃汁脱色动力学研究, 试验对比了10℃到50℃不同温度下, 吸附树脂对桃汁的澄清效果, 其中吸附平衡用吸附等温线进行量化。分析结果表明, 随着树脂含量的增加, 吸附效率会明显升高, 但温度对吸附效率没有明显影响。

2.3 杀菌钝酶新技术在桃加工中的应用

2.3.1 超高压杀菌钝酶技术在桃加工中的应用

传统的桃汁加工工艺多采用高温杀菌, 高温易使香气减弱, 甚至会使产品产生异味, 影响产品的销售, 而超高压技术能够在一定程度上保证桃汁原有的风味。P.Butz等[13]研究了超高压处理对桃汁的影响, 结果表明超高压处理后桃汁中的蔗糖、VC、抗氧化剂等均无显著变化。张俊松等[14]研究了超高压处理桃汁后, 其风味的变化。该研究以桃果为原料, 利用固相微萃取装置提取超高压处理前后桃汁的挥发性化学成分, 并对其香气成分的变化进行了GC-MS分析。结果表明, 与传统热处理相比, 超高压处理后桃汁的特征香气增强, 青鲜香气突出, 为超高压技术应用于桃汁加工工艺提供了一定的理论依据。

Zhao Guangyuan等[15]研究发现, 超高压320 MPa结合50℃加热处理10 min可以明显抑制桃汁中微生物的生长, 并且在桃汁贮藏期间, 微生物数量保持稳定。Dogan C等[16]研究了超高静水压对桃汁中好氧细菌的灭活作用。试验结果表明, 400 MPa、15min处理条件下, 桃汁中的好氧菌降低了6.07个对数单位;若要将所有好氧菌灭活, 则需要600 MPa处理12min。同时研究还表明, 随着压力的增加, 好氧菌和大肠杆菌的破坏程度随之增加。

针对桃汁产品的特性, 赵光远等[17]研究了压力及中温协同高压对桃汁中多酚氧化酶 (polyphenol oxidase, PPO) 活性和果汁颜色的影响。通过试验得出:500 MPa/60℃或750 MPa/50℃以上的处理条件可使鲜榨桃汁中的PPO失去61%以上的活力。研究者[18]还采用高压及中温协同高压对鲜榨桃汁进行了处理, 以考察防褐变剂VC存在条件下处理压力、温度对鲜榨桃汁品质的影响。试验结果表明, 50℃和60℃协同500 MPa处理后, 桃汁中检测不到微生物, 桃汁的L值显著升高, 褐变减轻。同时指出在生产鲜榨桃汁时仅靠高压处理来彻底钝化酶活性, 防止酶褐变是行不通的, 还需结合防褐变剂、热处理、低温贮藏以及脱气处理等手段。

殷涌光等[20]运用高压脉冲电场这一非热加工技术对桃汁进行杀菌处理。研究发现, 高压脉冲电场几乎能够达到完全杀菌的效果, 并且杀菌后的桃汁保持了原有营养品质和新鲜风味, 其物理、化学性质也并未发生明显变化。Gulsun Akdemir Evrendiled等[21]在研究脉冲电场对桃露中含有孢子的青霉菌的抑菌作用过程中发现, 脉冲电场可以造成微生物细胞形态学上的改变, 从而导致其活性丧失。

2.3.2 高压脉冲电场杀菌钝酶技术在桃加工中的应用

有研究[19]表明, 脉冲电场 (pulsed electric field, PEF) 可对流体和半流体食物中微生物繁殖和酶活力有明显的抑制和钝化作用, 同时能更大程度保持食品原有营养成分、物理特性和感官性能。因此, 该技术在食品的杀菌钝酶单元操作方面, 具有较好的应用前景。从而实现在保证食品货架期内卫生安全的同时, 进一步提高食品外观和营养品质。

Alexandre Espachs Barroso等[22]研究了高压脉冲电场处理对胡萝卜、番茄等水果中果胶甲酯酶的钝化效果。试验结果表明高压脉冲电场技术对果胶甲酯酶有较好的抑制效果, 但目前未见有高压脉冲电场应用于桃加工产品的生产报道。另有学者[23]指出, 影响高压脉冲电场在果蔬汁加工中应用的主要原因是脉冲电场难以使果蔬汁中的酶完全失活, 必需结合其它非热加工技术或温和热处理提高对微生物的破坏作用和对酶的抑制效果, 才能在保障果蔬汁产品稳定性和安全性方面发挥更大作用。

2.3.3 高压二氧化碳杀菌钝酶技术在桃加工中的应用

高压二氧化碳技术是一种结合压力和二氧化碳作用的非热杀菌技术, 在处理过程中形成高压、高酸环境, 达到杀菌钝酶的效果。高压二氧化碳技术对致病菌、腐败菌、微生物营养体和孢子、真菌、霉菌等都能产生一定的破坏作用。研究[24]表明, 高压二氧化碳处理对大部分细菌和霉菌杀灭效果可达到降低4~7个对数单位, 对果蔬汁中常见的致病菌, 如大肠杆菌、沙门氏菌等进行高压二氧化碳处理, 都可以达到较好的灭菌效果。

Zhou Linyan等[25]用高压二氧化碳处理桃汁, 观察到高压二氧化碳加速了桃汁中沉淀物的形成。试验结果分析表明, 高压二氧化碳导致了较大的果汁粒度分布, 蛋白质和酚类化合物呈现明显下降趋势, 同时果汁中的果胶甲酯酶活性大幅降低, 饮品黏度明显增大, 从而使沉淀物在果汁中均匀分布。这一研究有利于新型桃汁饮品的开发, 并能够保证货架期内桃汁饮品的良好品质, 但同时也发现, 高压二氧化碳处理后的桃汁风味特征有所损失。因此, 该技术的完善与应用仍需进行深入的研究。

2.4 干燥新技术在桃加工中的应用

2.4.1 变温压差膨化干燥技术

果蔬变温压差膨化干燥技术是一种新型的果蔬干燥技术, 其原理是将除去部分水分的果蔬原料, 放在变温压差膨化罐中升温加压, 保温一段时间后瞬间泄压, 促使物料内部水分瞬间汽化蒸发, 物料瞬间膨胀, 并在真空状态下脱水干燥, 进而生产出体积膨胀、口感酥脆的天然果蔬膨化食品。何新益等[26]通过试验得出了膨化桃片的最佳工艺为预干燥后水分含量30%, 膨化温度105℃, 抽空干燥温度75℃, 抽真空干燥时间120min, 在此条件下膨化的桃片具有良好的色泽和酥脆性。

2.4.2 微波联合干燥技术

微波干燥是一种以微波介质加热, 利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用, 把微波能量直接转化为介质热能, 并使物料水分蒸发的干燥方法。目前微波干燥方法已见报道, 但其应用一直受到技术和设备成本的限制, 无法大规模的推广。而微波联合干燥方法能使微波干燥成本降低, 促进干燥新技术的研发。

王俊等[27]进行了远红外与微波联合干燥黄桃技术的研究, 探讨了各参数对干燥速率、电耗和干燥质量的影响。研究获得最优工艺参数为远红外干燥箱温度62.3℃, 微波干燥功率0.5 W/g。

常虹等[28]为提高果蔬干制品质量, 降低干燥能耗, 进行了微波真空干燥桃脆片的工艺研究。试验得到的最佳工艺条件为微波功率600W, 干燥时间120min, 物料厚度3mm, 所得产品水分含量低于6%。研究者认为, 在干燥过程中, 物料一直处于低温、低氧、避光的环境中, 产品较好的保持了桃果原有的感官品质和营养成分, 证明微波真空干燥较适用于桃脆片的加工。

2.4.3 真空油炸-热风联合干燥技术

相对常温油炸, 真空油炸可以在很大程度上降低产品含油率, 但是单一的真空油炸并不能生产出令人满意的果蔬脆片。由此, 李伟荣等[29]选择新鲜桃果为原料, 研究了桃脆片的真空油炸-热风联合干燥规律, 试验得出了最佳工艺参数:切片厚度2mm、烫漂3min、真空油炸温度87℃、分阶段干燥的水分转换点16%、热风干燥温度66℃。在此加工条件下, 测得联合干燥桃脆片的含油率为12.5%。上述对干燥技术的研究为桃脆片实际生产技术的改进提供了理论指导。

2.5 食品添加剂在桃加工中的应用

2.5.1 桃罐头产品的果肉硬化研究

胡云红等[30]针对黄桃罐头果肉软化问题进行了果肉硬化的相关研究。试验采用真空渗透法浸入胶质物, 再进行浸钙处理, 并采用沸水浴灭菌。试验结果表明, 在真空度0.08 MPa条件下, 先用0.4%的果胶溶液处理黄桃块10 min, 再用0.3%的氯化钙溶液处理黄桃块10min、装罐、排空、沸水浴灭菌24 min, 固形物的硬度可以提高25%~50%。

George A Manganaris等[31]通过对桃果肉的结构和组织性能的测定表明, 随着桃果肉细胞壁中钙含量的增加, 桃果肉中水不溶性果胶和水溶性果胶部分有更好的硬度, 但钙和细胞壁理化性能之间的相互作用也还有待进一步探讨。经过不同的钙盐处理, 最终认为利用丙酸钙处理桃果肉硬化效果最好, 不溶性果胶与可溶性果胶可达到最高比值5.4。

2.5.2 生物防腐剂在桃罐头、桃汁产品中的应用

乳链菌肽 (Nisin) 是美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准的唯一一种可用作食品添加剂的菌类, 它是由乳酸链球菌素生产的一种多肽型天然防腐剂, 对革兰氏阴性菌和病原菌有很好的抗菌效果[32]。目前全世界约50个国家和地区已在广泛应用Nisin, 中国的《食品添加剂使用卫生标准》也明确规定了Nisin的使用范围和使用量。

桃罐头属酸性食品, 添加Nisin对抑制罐头杀菌后残存的孢子有很好的效果。添加2~2.5 mg/kg的Nisin即可降低桃罐头的杀菌温度, 并有利于保持罐头色泽[33]。程卫东等[34]研究Nisin在蟠桃汁中的应用时发现, 利用Nisin的防腐和抑菌作用, 可使UHT杀菌温度从135℃降低至105℃, 时间由35s降低至15s;第二次杀菌时间由92℃降低至83℃, 时间由25s降低至10s, 并能够使产品保持良好的品质和状态。由此可见, 天然抑菌剂Nisin可用于果蔬汁的生产, 并且在食品加工业具有较好的应用前景。

3 其他桃加工新产品的开发及相关技术

3.1 新型桃饮品的开发

3.1.1 桃酒和桃发酵制品的开发与研究

中国研究报道的果酒产品有葡萄酒、苹果酒、山楂酒、枸杞酒等, 而针对桃酒的研制与开发报道甚少。武运等[35]针对传统游离细胞发酵酿酒存在的缺点及问题, 研究了固定化酵母发酵蟠桃酒工艺, 以减少酵母增殖时间, 提高发酵强度。最终试验确定了桃酒发酵的最佳工艺条件:温度20℃, 亚硫酸钠添加量30mg/L, 初始糖度20%, pH 5。

Micaela Pesuma等[36]利用乳酸菌浓缩蛋白35 (含35%蛋白) 酿造乳清饮料以获得低乳糖和乳球蛋白且高含量必需氨基酸的发酵饮品。研究者将发酵乳清蛋白与桃汁混合, 添加2%乳酸钙于10℃贮藏28d。贮藏期间, 发酵产生的乳酸表现出高度的蛋白水解作用, 可达92%, 并释放出亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。添加乳酸钙保证了饮品在货架期间内具有较稳定的pH值, 并有效抑制微生物的繁殖。

3.1.2 桃果醋的开发与研究

果醋是饮料市场新兴产品之一, 是利用现代生物技术酿制而成的一种营养丰富、风味优良的饮品, 兼有水果和食醋的营养保健功能。李自强[37]采用静置发酵法得到了酿制桃果醋的最佳工艺条件, 即桃浆、麸皮分别于90℃杀菌30min, 冷却至室温, 干酵母接种量为7.6%, 32℃发酵96h, 酒精度可达到6.5 mg/100g。酒精发酵完成后冷却到室温, 醋酸菌接种量为7.1%, 加入90℃蒸煮30min的麸皮23%、加水量10%, 经12d敞口醋酸发酵, 酸度达到5.8%时, 加入10%NaCl溶液, 即可得到澄清透明的桃醋。

3.2 桃核的开发利用

桃核是桃产品加工后的废弃物, 但因其中含有高度浓缩的油酸和亚油酸而被重视。Natália Mezzomo等[38]对比了不同溶解剂的索氏抽提、水抽提、乙醇抽提和超临界流体萃取对桃核中亚油酸等的抽提率。结果表明索氏抽提和超临界流体萃取的提取率明显高于其他两种抽提方法, 并且索氏抽提物的脂肪酸含量要高于超临界提取物的脂肪酸含量。桃核脂肪酸的提取研究为中国桃加工产品的副产物利用开辟了新的途径。

4 前景与展望

基于中国桃种植分布与产量的优势, 特有品种的优良品质以及加工产品的发展现状, 桃加工产品的多样性与新技术的广泛应用必将推动中国桃加工业的全面快速发展, 增强中国桃加工产品在整个水果产业链和世界范围内的竞争力。

参考文献 略