真空冷冻干燥椰纤果工艺研究

龙映均 雷学昌 杨世凯 蒙焕松 李从发

椰纤果（Nata de coco）是一种以椰子水为主要原料，经微生物发酵产生的由葡萄糖以β- 1，4-糖苷键连接而成的高分子凝胶状纤维膜。椰纤果具有低热量、高纤维、口感滑爽、咀嚼性好等特性，因此具有减肥、防便秘、清肠胃、排毒、降低胆固醇的功效，是一种理想的保健食品。

椰纤果有良好的持水能力，水分含量高达99%。目前市面上均以含水的椰纤果形式应用于食品、化妆品及其他产品中，给贮存运输带来不便，很大程度上限制了椰纤果的应用范围。然而，干燥后结晶化程度的增加会导致复水能力的降低。干燥的椰纤果不溶于100 ℃热水，复水性差，并且复水性不会随复水时间的延长而增加。为了进一步拓展椰纤果的应用空间，提高附加值，增强干椰纤果的复水性具有重大意义。经研究发现，采用羧甲基纤维素钠（CMC）作为椰纤果内部结构填充剂，对椰纤果进行结构修饰，可以改善干椰纤果产品的复水性质。真空冷冻干燥过程中影响干椰纤果复水性质的因素主要有CMC浓度、固液比、冻干室真空度、真空渗透时间。本试验以椰纤果的复水比及复水后的硬度和弹性作为指标，通过实验优化真空冷冻干燥椰纤果的工艺条件，旨为工业化生产提供依据。

材料与方法

材料与仪器。（1）原料。5×5mm的压缩椰纤果粒（海南亿德食品有限公司）。

（2）试剂。氢氧化钠（广州化学试剂厂，分析纯）。羧甲基纤维素钠（CMC）（国药集团化学试剂有限公司，300- 800mPa.s，化学纯）

（3）主要仪器与设备。德国CHRIST ALPHA1- 4LSC型冷冻干燥机（北京博劢仪器有限公司）；HR2864型飞利浦三合一搅拌机（飞利浦家庭电器有限公司）；DZF- 6053型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）；美国博勒飞CT3型质构仪（美国Brookfield公司）；DK- 98- 1型电热恒温水浴锅（天津泰斯特仪器有限公司）。

方法。（1）椰纤果预处理。将压缩椰纤果粒开包用自来水水洗3- 5次脱酸至中性，沥干后用0.5M的NaOH浸泡3h去杂质至透明，水洗脱碱至中性，沥干待用。

（2）加工工艺。原料→预处理→真空渗透处理→预冻→真空冷冻干燥→真空包装→成品。

①CMC渗透液制备。将CMC与水混合用HR2864型飞利浦三合一搅拌机搅拌1～2min，使CMC充分均匀分散，制成不同浓度的CMC溶液。

②真空渗透处理。将预处理后的椰纤果粒按照一定的固液比（g/mL）放入盛有一定浓度的CMC溶液的烧杯中，100℃水浴30min，待温度降至40℃左右时将烧杯移至真空干燥箱中，调节真空度渗透处理一定时间。

③预冻。称取真空渗透处理后沥干的样品200g装入自制的塑料浅盘中，并将样品放入- 70℃低温冰箱中预冻。

④真空冷冻干燥。将预冻好的样品放入冻干机内，在不同真空度下干燥至水分含量低于7%即达到终点。

试验设计。（1）单因素试验。影响椰纤果粒干燥复水的因素主要有冻干真空度、CMC浓度、浸渍固液比、真空渗透时间等，因此选择这些因素进行单因素试验。

①冻干真空度对干椰纤果复水比的影响。在CMC浓度0.8%、固液比1：2和真空渗透时间5h条件下，冻干室真空度分别选择0.37mbar、0.52mbar、0.67mbar、0.85mbar，研究其对复水比的影响。

② CMC浓度对干椰纤果复水比的影响。在真空度0.52mbar、固液比1：2和真空渗透时间5h条件下，CMC浓度选择0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%，研究其对复水比的影响。

③浸渍固液比对干椰纤果复水比的影响。在真空度0.52mbar、CMC浓度0.8%和真空渗透时间5h条件下，浸渍固液比选择1：1、1：2、1：3、1：4不同固液比（m：V），研究其对复水比的影响。

④真空渗透时间对干椰纤果复水比的影响。在CMC浓度0.8%、固液比1：2和真空度0.52mbar条件下，真空渗透时间选择1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，研究其对复水比的影响。

（2）响应面设计。根据单因素试验结果进行响应面试验，响应面试验因素水平见表1。

分析检测。（1）复水性。将干燥后的椰纤果浸泡在200倍质量的沸水中，100℃恒温水浴10min，沥干表面的水分后称重，计算复水比Rf。复水比按式（1）计算：

式中：Rf——复水比；mf——复水后的物料质量，g；mg——复水前的物料质量，g。

（2）TPA测定

质构剖面分析法（te x ture prof ile analysis，TPA）是模拟人类牙齿咀嚼食物，对椰纤果进行二次压缩的机械过程，该过程能够测定探头对试样的压力以及其他相关质地参数。

硬度：第一次压缩时的峰值。

弹性：第二次压缩的样品的高度与第一次压缩的样品的高度的比值。

TPA试验质地特征曲线见图1

結果与分析

单因素试验

（1）冻干室真空度对复水比的影响。冻干室真空度对干椰纤果复水比的影响见图2。由图2可知，在相同CMC浓度、浸渍固液比和真空渗透时间条件下，干椰纤果的复水比随着干燥室真空度的增加逐渐降低，然后趋于平缓，在干燥室真空度为0.37mbar时得到最大复水比。这可能是因为椰纤果具有较高有效导热系数，干燥开始不久，椰纤果界面的温度就接近其限定值，此时干燥过程为传质过程所控制，应设法移走升华的水蒸气，而不是强化传热，如果加大真空度，将导致物料的局部融化，降低产品质量，但如果真空度过低将导致真空泵长时不停的工作，这将导致真空泵的寿命大大缩减。

（2）CMC浓度对复水比的影响。CMC浓度对复水比的影响见图3。由图3可知，在相同的浸渍料液比、浸渍时间和冻干室真空度下，椰纤果的复水比随着CMC的浓度先上升后下降，并且在CMC浓度为0.8 %时达到最大值。这可能是因为随着CMC浓度的增加，单位体积CMC所含CMC越多，吸附在椰纤果内部的CMC也就越多，从而致使复水比的增加，但是随着CMC浓度的不断增加，CMC稠度不断增加，从而阻止了CMC的进一步吸附，所以复水比降低。

（3）浸渍固液比对复水比的影响。浸渍固液比对复水比的影响见图4。由图4可知，在相同的CMC浓度、浸渍时间和冻干室真空度下，椰纤果的复水比随着固液比的增加先上升后下降，并且在固液比为1：2时达到最大值。这可能是因为随着固液比的增加，椰纤果吸附CMC的量也不断增加，当达到吸附饱和时，由于内外浓度差异，椰纤果开始解析，外界浓度越小，解析速度越快。

（4）真空渗透时间对复水比的影响。真空渗透时间对复水比的影响见图5。由图5可知，在相同的浸渍固液比、CMC浓度和冻干室真空度下，椰纤果的复水比随着真空渗透时间的增加而增加，并且增加速度由快变慢。这可能是因为随着真空渗透时间的增加，椰纤果吸附CMC的量就越多，但是当真空渗透时间达到5h左右时，椰纤果吸附量几乎达到饱和，所以随着时间的增加，复水比增加很少。

结论

（1）各因素对椰纤果干燥复水比的影响顺序依次为：真空渗透时间、CMC浓度、冻干室真空度、固液比；各因素对椰纤果干燥后复水硬度的影响顺序依次为：真空渗透时间、CMC浓度、冻干室真空度、固液比；各因素对椰纤果干燥后复水弹性的影响顺序依次为：真空渗透时间、CMC浓度、冻干室真空度、固液比。

（2）利用响应面分析优化热风干燥椰纤果的最优工艺条件为：固液比1：2、CMC濃度 0.90%、冻干室真空度0.52mbar、真空渗透时间4.5h。

作者简介：

龙映均（1985-12），男（苗），硕士，高级农艺师，研究方向：农产品质量安全，农产品加工。通讯作者：李从发（1967-9），男，教授，研究方向：食品发酵、功能食品。