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果蔬加工基础知识 一 我国果蔬加工发展现状 在我国 虽然果蔬种植历史悠久 但果蔬加工产业仍然是一个新兴的产业 主要表现在加工深度不够 技术装备较落后 产品品种较单一 产业不够集中 缺少在国际上有竞争力的品牌等方面 正因为如此 我国果蔬采收损耗率高达20 30 而发达国家只有5 我国农产品产后产值与采收自然产值之比为0 38 1 而美国和日本分别为3 7 1和2 2 1 我国90 以上的水果用于鲜销 发达国家则用40 70 的水果进行加工 个别国家加工量占水果总产量的70 80 从以上数据可以看出 我国果蔬产量虽然很高 但加工比例很小 仍以鲜销为主 速食及半成品品种也较少 加工量不及10 而发达国家70 以上的果蔬都经过加工 不但附加值大幅度提高 所造成的浪费和污染也较小 综合效益明显提高 因此 为保证我国果蔬加工产业的持续健康发展 整合现有资源 培育龙头品牌 引进新技术 新工艺 不断开发新品种就成为摆在我们面前的首要任务 一 概述 二 果蔬加工概念以水果 蔬菜为原料 根据其不同的理化特性 采用不同的加工方法 制成各种加工制品的过程 常见的原料有浆果 核果 仁果 叶菜 根菜 茎菜类等 其制品有果蔬罐头 果酒 腌制品 糖制品 果蔬干制品等 二 果蔬加工原料的种类1 水果的种类落叶果树类水果 1 仁果类苹果 梨 山楂等 2 核果类桃 李 杏 梅 樱桃等 3 浆果类葡萄 草莓 猕猴桃 桑椹 木瓜等 4 坚果类核挑 板栗等 5 杂果类柿 枣等 常绿果树类水果 1 柑桔类柑桔 柚 柠檬等 2 其他类枇杷 杨梅 荔枝 龙眼 又名桂圆 橄榄 芒果等 多年生草本类水果 香蕉 菠萝等 2 蔬菜的种类 1 根菜类 萝卜 胡萝卜 大头菜 甜菜等 2 茎菜类 竹笋 芦笋 莴笋 又名莴苣 葱头 蒜头 藕 姜 荸荠 芋 马铃薯 又名土豆 等 3 叶菜类 大白菜 卷心菜 又名甘蓝 雪里红 菠菜 芹菜 大葱 芫荽等 4 花菜类 花菜 紫菜苔 金针菜等 5 果菜类 青豌豆 青豆或豌豆 刀豆 四季豆 菜豆 豇豆 蚕豆毛豆 甜玉米 番茄 茄子 西瓜 冬瓜 黄瓜 南瓜 苦瓜等 6 食用菌类 蘑菇 草菇 香菇 金针菇 平菇 木耳等 三 果蔬的加工特性风味物质的变化 主要指糖 有机酸 单宁 芳香物质的变化 色素物质的变化 叶绿素分解 而促进类胡萝卜素 类黄铜色素和花青素的显现 质地物质变化 主要指水分 果胶物质 纤维素和半纤维素的变化 营养物质变化 总趋势是向着减少与劣变的方向发展 水的加工特性1 水对果蔬品质的影响 1 水分是影响果蔬嫩度 鲜度和风味的重要成分 2 在果蔬加工过程中 品质的稳定性与水分活度有着密切的关系 果蔬中存在许多能够引起果蔬品质变化的化学反应 大多数化学反应必须在水中进行或是必须有水分子参加才能够进行 水分活度还影响淀粉的老化 蛋白质变性以及水溶性色素的分解 低水分活度能够减少果蔬的化学变化 有利于保持果蔬品质 2 水对微生物的影响各种微生物的生长繁殖都有最低限度的水分活度大多数细菌为0 99 0 94 霉菌为0 94 0 80 耐盐细菌为0 75 耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0 65 0 60 在水分活度低于0 60时 绝大多数微生物就无法生长 在果蔬加工期间降低水分活度能够防止微生物的生长 糖的加工特性如下 1 果蔬及其制品中所含的糖的种类 糖酸比例 决定了甜度 也是其风味的主要指标 2 糖是微生物的营养物质 在有害微生物的作用下会引起果蔬制品的腐败变质 在加工时应尽量防止 3 糖具有吸湿性 其中以果糖的吸湿性最大 蔗糖最小 糖的吸湿性使果蔬的干制品和糖制品吸收空气中的水分而降低其保藏性 但果品糖制品常利用此特性以防止蔗糖的晶析或返砂 4 还原糖特别是戊糖与氨基酸或蛋白质发生羰氨反应 即美拉德反应 生成黑色素 使制品发生褐变 影响产品质量 5 蔗糖在高温下 一般是140 170 会发生焦糖化反应 生成糠醛 焦糖等物质 导致果蔬制品的变色 6 蔗糖在弱酸或转化酶的作用下 能水解转化为果糖和葡萄糖 其水解产物称为转化糖 淀粉的加工特性 1 淀粉不溶于冷水 当温度增加至55 60 时 则膨胀而变成带粘性的半透明凝胶或胶体溶液 含淀粉多的果蔬易使清汁类罐头汁液混浊 2 淀粉与稀酸共热或在酶的作用下 能分解成葡萄糖 成熟的果实多含淀粉 成熟时 由于淀粉酶的作用转化为糖 甜味逐渐增加 用淀粉含量多的果蔬可以提取淀粉 制取葡萄糖和酿酒 果胶物质的主要加工特性如下 1 原果胶在酸 碱或酶的条件下可水解生成果胶 在pH5时最慢 偏酸或碱的条件下很快 果胶溶于水而不溶于酒精 据此性质可从富含果胶的果蔬组织提取果胶 2 果蔬加工过程中 可溶性果胶可分解为甲醇和果胶酸 故含果胶丰富的原料在制酒时应防止甲醇含量过高 3 果胶物质具有很好的胶凝能力 在适当的条件下可形成凝胶 果冻 果酱 浑浊果蔬汁以及因此特性生产某些糖果 4 果胶酸不溶于水 能与Ca Mg等离子结合 生成果胶酸钙 果胶酸镁 利用此性质可以增加果蔬的硬度及块形 会使果汁出现澄清现象 有时甚至出现絮状物 借此可用来澄清果汁和果酒 有机酸的加工特性1 在加热过程中酸味增强 一方面是当温度升高时 氢离子解离度随温度的升高而加大 另一方面是加热使果蔬组织内的蛋白质和各种缓冲物质凝固 失去了缓冲作用 2 对微生物有一定的抑制作用 氢离子的存在 可以促进蛋白质的热变性 可以降低微生物的致死温度 即有机酸能削弱微生物的抗热性并能抑制其生长 繁殖 所以 常以果蔬罐头的pH值高低是确定加热杀菌的温度和时间的主要依据 3 有机酸能与铁 锡 铜等金属反应 促进设备和容器的腐蚀 影响制品的色泽和风味 因此 加工中凡与果蔬原料接触的容器 设备都应由不锈钢制备 4 有机酸和果蔬中的花色素 叶绿素 抗坏血酸的稳定性有关5 有机酸在果蔬加工中可用作护色剂 有机酸护色的机理主要是 在酸性条件下参与酶促褐变的酶活性下降 加之氧气的溶解量在酸性溶液中比水中小 减少了溶氧量 含氮物质加工特性1 加工后的果蔬制品 游离氨基酸含量上升 蛋白质水解之故 2 氨基酸或蛋白质与还原糖发生美拉德反应 产生非酶褐变 另外酪氨酸在酪氨酸酶的作用下 氧化产生黑色素 如马铃薯切片后变黑 3 蛋白质与单宁结合生产沉淀 可用于果汁 果酒的澄清 单宁的加工特性1 单宁与蛋白质结合 使蛋白质变性沉淀是单宁的重要特性 在果汁 果酒的生产中常用来澄清汁液 2 单宁对果蔬及其制品的风味有影响 当单宁与糖 酸共存 并以适合比例存在时 可形成良好的风味 单宁能强化有机酸的酸味 具有收敛的涩味 可增加葡萄酒饱满的口感 但含量高时 有很强的涩味 影响制品的风味 涩味的产生是由于可溶性的单宁使口腔黏膜蛋白质凝固 刺激触觉神经末梢 引起收敛作用而产生的一种味感 3 在加工果蔬过程中 如处理不当单宁常会引起各种不同的变色 1 遇金属离子变色 单宁遇铁变黑色 2 遇碱变色 在碱性条件下 单宁变成黑色 这在碱液去皮时应特别注意 3 遇酸变色 在与稀酸共热时变色 形成红色的单宁聚合物 红粉 4 导致酶褐变 4 单宁在抑制微生物的生长方面有一定作用 红葡萄酒在发酵过程中有一定的单宁含量对于抑制杂菌生长很重要 叶绿素加工特性 1 在酸性条件下 叶绿素分子中的Mg2 被H 取代 生成褐色的脱镁叶绿素 加热可加速反应的进行 2 叶绿素在稀碱溶液中发生水解 除去植醇部分 生成鲜绿色的脱植基叶绿素 叶绿醇 甲醇和水溶性的叶绿酸 加热可加速反应的速度 在强碱性条件下 叶绿酸还可以生成钠 钾盐 亦呈绿色且稳定 3 光和氧气作用导致叶绿素降解 叶绿素见光不稳定 受光辐射时发生光敏氧化 裂解成无色物质 4 一些酶对叶绿素的降解直接或间接起到促进作用 如叶绿素酶 脂酶 过氧化物酶 类胡萝卜素加工特性 1 胡萝卜素作为果蔬中的VA源存在 不仅可作为色素 而且可以作为营养物质 2 在果蔬加工中较稳定 类胡萝卜素耐高温 对酸碱较稳定 在有氧及酶的条件下 亦发生氧化 虽然对产品的色泽影响不大 但可能会导致产品产生异味 花黄素加工特性 1 花黄素与铁离子络合后可呈蓝 黑 紫 棕等不同颜色 影响制品的色泽 2 可发生酶促褐变 形成褐色物质 酶与果蔬加工的关系主要有两方面 一方面是抑制酶的作用 例如在果蔬加工中为了避免酶褐变 防止混浊果蔬汁的分层都要钝化酶的活性 另一方面是利用酶的活性 蔗糖的酶促转化和果汁 果酒的澄清即是 芳香物质加工特性1 提取香精油由于许多果蔬含有特殊的芳香物质 故可利用各种工艺技术提取与分离 作为香料使用添加到各种芳香不足的制品中 在果汁加工中更可设置回收装置进行芳香物质的回收 2 氧化与挥发损失部分果蔬的芳香物质为易氧化物质和热敏物质 果蔬加工中长时间加热可使芳香物质损失 某些成分会发生氧化分解 出现其它风味或异味 3 控制制品中的含量芳香物质在制品中的含量应在其风味表现的合适值为宜 过高或过低均有损于风味 4 抑菌作用某些芳香物质 如大蒜精油 橘皮油 姜油等具有一定的防腐抑菌作用 糖苷类加工特性1 苦杏仁苷在酶 酸或热的作用下会水解 生成2分子的葡萄糖 1分子的苯甲醛和1分子剧毒的氢氰酸 食用苦杏仁 银杏等时 应煮制或加酸煮制以除去氢氰酸 2 黑芥子苷本身呈苦味 普遍存在于十字花科蔬菜中 在酸和酶的作用下 发生水解 生成具有特殊辣味和香气的芥子油 葡萄糖及硫酸氢钾 使苦味消失 这种变化在蔬菜腌制过程中很重要 3 茄碱苷又称龙葵苷 主要存在于茄科植物中 茄碱苷毒性极强 当马铃薯中含量达到0 02 时 即可产生食后中毒 当马铃薯在阳光下暴露而发绿或马铃薯发芽后 其绿色部位和芽眼部位的含量剧增 故食用时应切除这些部位 4 柑橘类糖苷存在于柑橘类果实中 以果皮的白皮层 种子 囊衣和轴心部分为多 具有强烈的苦味 但在酶的作用下可以水解为糖基和苷配基 使苦味消失 在柑橘加工业中常利用酶制剂来使糖苷水解 以降低橙汁的苦味 矿物质加工特性1 矿物质的性质及含量在果蔬加工中常较稳定 其损失往往是通过水溶性物质的浸出而流失 如热烫 漂洗等工艺 其损失的比例与矿物质的溶解度呈正相关 损失并非皆无益 如硝酸盐的损失 2 在果蔬的加工过程中 一些正常原料常由于加工过程中的热处理作用导致组织软烂 影响成品外观及口感 通过加入矿物盐可以起到硬化作用 3 在果蔬加工中 有些矿物盐可起到护色作用 果蔬加工原料的预处理 包括选别 分级 洗涤 去皮 修整 切分 烫漂 预煮 护色 半成品保存等 尽管果蔬种类和品种 组织特性各异 加工的方法不同 但加工前的预处理过程基本相同 1 原料的选别 分级目的 剔除不合乎加工的果蔬以及混入的杂质 有利于去皮 热烫等后续工序等的进行 分级的方法 大小分级 成熟度和色泽等豆类 盐水浮选法比重1 04 1 07 四 果蔬加工原料的预处理 手工分级 分级板和分级尺等机械分级 滚筒式分级机 振动筛 分离输送机等颜色分级 机器视频技术糖度分级 近红外无损检测技术专用的分级机械 蘑菇 桔 甜瓜 苹果 番茄 菠萝等分级机 2 原料的清洗目的 洗去泥沙 灰尘 微生物 残留的化学农药等农药残留 洗涤剂 如盐酸 醋酸 氢氧化钠 以及漂白粉 高锰酸钾 O3等强氧化剂 单甘油酸酯等清洗用水 除蜜饯 果脯可用硬水外 其余加工原料的洗涤都必须用软水 水温一般采用常温 有时为增加洗涤效果 也可用温水 清洗方法 手工清洗 机械清洗机械清洗设备 滚筒式 喷淋式 压气式 桨叶式清洗机 3 果蔬的去皮去皮的目的 保证产品口感一致 有些果蔬外皮有不良风味 其口味与口感均与果肉组织有差异 不去皮 影响产品质量 保证产品形态一致 果蔬外皮与果肉组织质地不一致 加工时变化亦会不一致 去皮的方法 手工去皮 刀 刨机械去皮 旋皮机 擦皮机 专用去皮机等碱液去皮 应用最广 溶解中胶层 氢氧化钠重要参数 碱液的浓度 温度和时间等 适用 桃 李 苹果 胡萝卜 甘薯等 碱液处理后须立即在冷水中反复浸泡 清洗 至无滑腻感 口感无碱味为止 也可采用稀酸浸泡碱液去皮处理方法 浸碱法 热浸 和淋碱法 热碱液喷淋于输送带上的果品上 热力去皮 果蔬先用短时间的高温处理 使之表皮迅速升温而松软 果皮膨胀破裂 与内部组织分离 然后迅速冷却去皮 适用于成熟度高的桃 杏 枇杷 番茄 甘薯等 蒸汽或热水中烫一定时间酶法去皮 橘瓣放在1 5 的703果胶酶 溶液中35 40 pH1 5 2 0 处理3 8min 可达到去囊衣的目的 冷冻去皮 将果蔬在冷冻装置中轻度表面冻结 然后解冻 使皮层松弛后去皮 此法适用于桃 杏 番茄等 质量好 费用高 仍处于试验阶段 真空去皮 将成熟的果蔬先行加热 使其升温后果皮与果肉易分离 接着进入有一定真空度的真空室内 适当处理 使果皮下的液体迅速 沸腾 皮与肉分离 然后破除真空 冲洗或搅动去皮 4 原料的切分 破碎 去心 核 修整原料的切分目的首先是满足产品形态的要求 要求片状 丝状等都需要切分 其次出于工艺考虑 如糖制时切分后容易渗糖等 去心 核 时 可以人工使用简单的工具或由机械来完成 修整则是除去去皮后芽眼窝处杂质 肉质部分残存的黑点 腐烂点等 在人工去心 核 时 修整同时进行 切分 果蔬罐藏 干制 加工果脯 蜜饯和腌制蔬菜破碎 果酒 果汁 菜汁及番茄制品去核 核果类去心 仁果类划线 刺孔 枣 金柑 梅等加工蜜饯专用机械 劈桃机 多功能切片机 专用的切片机 5 烫漂 预煮主要目的 1 钝化酶 防褐变2 软化或改进组织结构3 稳定或改进色泽4 除去果蔬的部分辛辣味和其他不愉快气味5 降低果蔬中的污染物和微生物数量 烫漂的方法 1 热水烫漂 将果蔬原料置于沸水或略低于沸点的热水中进行加热处理 时间因原料而不同 2 蒸汽烫漂 将果蔬原料直接在蒸汽的喷射下进行热处理 温度在100 左右 3 热风烫漂 利用温度高达150 160 的高温热风来处理果蔬原料 同时喷入少量蒸汽可增进抑制酶活的效果 烫漂的设备主要有夹层锅 链带式连续预煮机 螺旋式连续预煮机 烫漂的要求 组织透明 失去鲜果蔬的硬度 半生不熟 罐头 钝化最耐热的过氧化氢酶为标准 干制和速冻类 烫漂后及时浸入冷水中或冷风冷却 防止组织变软 保持蔬菜的脆性 6 原料的抽空处理抽空是利用真空泵等机械使罐内造成一定的真空状态 使果蔬原料在一定的介质里置于真空状态下 内部空气释放出来 代之以糖水或盐水等介质 盐液1 3 糖液25 35 抽空的作用1 抽空后 果蔬组织中氧气被抽出 减轻酶褐变 保护原有色泽 2 抽空后 果蔬体积减小 比重增大 罐制时可防止果块上浮 同时降低热膨胀率 抑制原料受热后的软化 3 抽空后 有利于保持密封后罐内的真空度 减少内容物及容器的不良变化 4 抽空后 由糖水或盐水取代空气 可使果肉组织致密 耐煮性增强 抽空方法 干抽法 先抽真空 后吸入抽空液湿抽法 先浸没于抽空液 后抽真空抽空的技术条件主要取决于真空度 一般要求79kPa以上 55 以下 5 10min 7 工序间的护色去皮 切分后的果蔬变色主要是酶促褐变 常用的护色方法有以下几种 1 烫漂护色 钝化酶活性 防止酶褐变 稳定或改进色泽 2 食盐溶液护色 食盐对酶的活力有一定的抑制和破坏作用 另外 氧气在盐水中的溶解度比空气中小 也起到一定的护色效果 果蔬加工中常用1 2 的食盐水护色 3 亚硫酸盐溶液护色 亚硫酸盐既可抑制酶褐变又可抑制非酶褐变 抑制酶褐变的机制尚无定论 有学者认为是SO2抑制了酶活性 有的认为是由于SO2把醌还原为酚 还有的认为是SO2和醌加合而防止了醌的聚合作用 很可能这三种机制都是存在的 4 有机酸溶液护色 大多数情况下 多酚氧化酶的最适pH值在4 7之间 所以 有机酸溶液可以降低pH值 抑制多酚氧化酶的活性 同时它又可以降低氧气的溶解度而兼有抗氧化的作用 8 原料硬化硬化又称保脆 是大多数果蔬加工都必须进行的一道预