一种冷冻水果在酸性果汁中变色控制的复合方法

本发明涉及一种冷冻水果在酸性果汁中变色控制的复合方法，属于水果冷冻加工。

背景技术：

1、冷冻水果是将新鲜的水果经过一系列加工处理制成速冻制品，能保持水果原有风味、色泽和营养成分。冷冻水果延长了水果的贮藏期，便于长途运输，满足不同地区、不同季节的消费需求。近年来，向果汁饮品中添加“可见”水果逐渐成为一种吸引消费者的果汁加工方式，冷冻水果因其使用便捷性被用作果汁中加入水果的原料。然而，冷冻后的水果组织细胞往往受到不可逆的伤害。一方面冷冻形成的坚硬冰晶能够刺穿水果细胞造成机械损伤，解冻后的水果出现汁液流失现象；另一方面，冷冻会产生浓缩效应。在冻结过程中，液态水逐渐变成固态冰，自由水含量减少，导致细胞中离子浓度增加。这会增加细胞内生化反应的速率，加速产品的变质。在这些不利作用下，加入果汁中的冷冻水果最直观的变化现象就是色泽劣变，如褪色、褐变等。此外，消费市场上的果汁往往都是酸性，这尤其不利于冷冻水果的绿色保持。因为在酸性条件下，呈现绿色的叶绿素组成结构中的卟啉环中心金属镁容易被h+置换，从而变成褐色的脱镁叶绿素，加速水果颜色劣变。

2、传统对于冷冻水果控制变色的方法往往采用护色液浸泡处理。陈珠凉和林永禄(专利申请号：cn201110001447.7)公开了一种荔枝冷冻保鲜工艺，荔枝在冷冻之前被漂烫和护色处理。通过漂烫处理，破坏了荔枝壳表面的酶活性，防止荔枝壳变色；通过放入ph值为2～3的5％柠檬酸+2％食盐的混合护色液护色处理，使荔枝外观更加鲜红。苟晓琴和桑作琳(专利申请号：cn201910909205.4)公开了一种水果冷冻加工方法，采用0.2％-0.4％的so2溶液或2％的食盐水溶液或0.3％-0.5％的柠檬酸溶液对水果进行护色处理。骆艮福(专利申请号：cn201810684321.6)公开了一种冰糖水果什锦的制备工艺，草莓、黄桃等水果在冷冻之前被采用0.1％和0.3％氯化钠护色液护色处理。然而，以上专利公开的针对冷冻水果的护色方法较为单一，不能有效抑制酸性条件下叶绿素的破坏，未涉及冷冻水果在酸性果汁中变色控制的方法。采用亚硫酸盐类，还容易产生残留，不利于“绿色”冷冻水果的生产。

3、有一些研究专门针对于果蔬加工过程中的护绿，并开发护绿剂。李继兰(2008)等人以猕猴桃为试材，研究不同种类护绿剂处理对猕猴桃果肉叶绿素保存率的影响。结果表明，0.04％的edta-2na、0.1％的亚硫酸钠、0.12％的乙酸锌处理1h，均能使猕猴桃的叶绿素得到较好保存。华长虹(专利申请号：cn201510203979.7)公开了一种水芹护绿保鲜方法，采用160mg/l醋酸锌和10mg/l水杨酸组成的水溶液对水芹护绿处理，可有效延长水芹的保鲜期，延缓水芹的黄化褐变。王毅、李永才和毕阳等(专利申请号：cn201410656657.3)公开了一种早酥梨的护绿涂膜剂及其制备方法，以解决早酥梨果实果皮在常温贮藏条件下极易黄化的问题。护绿涂膜剂的原料组成为3.0％-4.0％氧化醋酸酯淀粉、0.5％-1.0％的棕榈酸、1.0％的β-环糊精、2.0％-3.0％甘油、0.5％-1.0％单甘脂、25mg/l赤霉素，用于早酥梨可有效抑制叶绿素的降解。然而，以上研究和专利开发的护绿剂都是针对于未冷冻果蔬原料，更未涉及冷冻水果在酸性果汁中变色的控制方法。现有技术虽然有涉及包装膜及涂膜剂的制备技术，但没有涉及能用于冷冻成膜的抗酸缓释水凝胶的制备技术。这些采用涂膜剂的护色方法并不适用于冷冻水果表面成膜。本发明技术所用材料和工艺完全不同于现有技术。

4、针对于冷冻对水果组织细胞带来的破坏并导致褐变加速，速冻是提升冷冻产品品质的有效途径。关于食品的速冻，液体浸渍速冻因其冷冻速冻快，操作便捷，能耗低而受到青睐。在速冻基础上，近年来为了获得更好的冷冻效应，越来越多的研究集中于使用物理领域技术协助冷冻操作，如超声波、微波、远红外线、高压、电场、磁场、射频，等等。与单纯速冻相比，有效的物理场辅助或协同应用进一步提高了速冻食品的产品质量，有利于在冻结过程中形成更加均匀、细小的冰晶。近些年，静磁场因其作用温和、应用方便逐渐被受到重视。食品中的水等抗磁材料，在磁场中会被磁化，这会影响这些材料的熔点、热导率等性能。有研究表明磁场的应用可以通过加强水分子中的氢键和降低水的过冷来影响冰晶的形成。随着研究的深入，应用静磁场来辅助速冻食品的潜在优势也逐渐显现出来。mok等(2015)从冰晶的角度研究了静磁场对冷冻0.9％ nacl溶液的影响，结果显示静磁场使得相变时间缩短，冰晶变小。tang等(2020)研究不同磁场对樱桃和蓝莓冷冻参数的影响。结果显示，磁场的应用可在一定程度上降低汁液流失，降低冰晶尺寸。以上研究及专利显示了磁场在辅助冷冻中的有益作用。但均未涉及采用静磁场耦合静电场辅助护色浸渍速冻水果的技术开发，更未涉及采用此冷冻技术来结合护色剂处理控制冷冻水果在酸性果汁中变色的方法。

技术实现思路

1、本发明的技术目的是克服冷冻水果用于酸性果汁非常容易变色，传统护色剂及护色方法效果不好的问题，开发一种冷冻水果在酸性果汁中变色控制的复合方法。

2、本发明的技术方案：

3、一种冷冻水果在酸性果汁中变色控制的复合方法，主要包括下列步骤：

4、(1)原料挑选：选择大小均一、无病虫害和机械损伤、无腐烂变质、色泽正常、成熟度适中、适宜冷冻加工的新鲜水果作为原料；

5、(2)预处理：对挑选后的水果原料进行清洗、去皮、分切，以实现后续冷冻处理后的水果块无需解冻能够直接用于果汁中；

6、(3)负压超声渗透及预脱水：将预处理后的水果块浸入30℃的复合渗透脱水护绿剂负压超声渗透并预脱水0.5～1h；

7、(4)抗酸水凝胶浸渍：将预脱水的水果块按照料液比1:10浸没于0～5℃的抗酸水凝胶混合液中继续负压超声浸泡1～2h，实现快速降温和水凝胶浸渍；

8、(5)非热钝酶处理：在水凝胶浸渍过程中，间歇开启50～100kv高压静电场处理，协同负压超声对水果块实现钝酶；。

9、(6)电磁耦合辅助浸渍速冻和抗酸水凝胶冷冻覆膜：采用电磁耦合辅助护色浸渍速冻技术，对水果块进行速冻，水凝胶冷冻后在水果表面及内层形成一层均匀水凝胶薄膜，保护冷冻后水果块色泽；

10、(7)镀酸性护色膜：将冷冻后的水果块转移至护色膜液体中浸渍5～20s，然后捞出，使其水果表面冷凝包裹一层酸性护色膜冰衣；

11、(8)包装：将冻结后的水果块取出，真空包装，然后置于-20℃冷冻室贮藏。

12、所述步骤(3)复合渗透脱水护绿剂组成为0.01％～0.025％(w/v)乳酸锌和乳酸钙混合液组成的护绿剂以及30％～60％蔗糖和麦芽糖混合液组成的复合渗透脱水剂复合而成。

13、所述护绿剂和渗透脱水剂分别制得，使用时混在一起；所述护绿剂中乳酸锌和乳酸钙的质量比为1﹕1。

14、所述步骤(3)中负压超声渗透预脱水技术所用真空度为0.02～0.05mpa绝对压力，所用超声为28khz低频超声，功率300～600w。

15、所述步骤(4)抗酸水凝胶混合液由水凝胶及水溶性抗酸复合包埋微颗粒组成；所述水凝胶组成为：1％～2％明胶、0.1％～0.5％(w/v)玉米淀粉、0.1％～0.5％(w/v)阿魏酸；所述水溶性抗酸复合微颗粒为采用甘油酯、明胶及玉米淀粉混合壁材包裹的碳酸氢钙缓释颗粒。

16、所述步骤(4)中水凝胶负压超声浸渍过程，低频超声为28khz，300～600w，开启真空泵，在0.02～0.05mpa绝对压力条件下负压超声1～2h。

17、所述的超声辅助工作模式为间歇式工作，工作20s，停10s，以避免超声长时间连续工作产热。

18、所述步骤(6)中电磁耦合辅助护色浸渍速冻可对果块实现快速冻结，整体冻结时间＜10min，穿过最大冰晶生成带时间＜150s；所述浸渍速冻液体组成为50％(v/v)乙醇、10％(v/v)丙三醇、2％(蔗糖)、0.1％异抗坏血酸钠、0.05％柠檬酸，速冻温度设置为-60℃～-70℃。

19、所述电磁耦合辅助护色浸渍速冻所用设备的静磁场强度为6～10mt，静电场强度为1～5kv/cm，电磁场耦合作用温度区间为-5℃～4℃。

20、所述步骤(7)酸性护色膜由1％～1.5％(w/v)明胶，0.5％～1％(v/v)冰醋酸和0.2％～0.5％(v/v)丙三醇组成。

21、本发明的有益效果在于：

22、(1)本发明提供了一种有效提升护色剂护绿护色效果的冷冻护色加工方法，采用负压超声处理，可有效提升传质效率，显著促进渗透脱水和护色剂的渗入。

23、(2)本发明提供了一种能用于水果冷冻的复合护色剂(渗透脱水护绿剂，抗酸水凝胶混合液，酸性护色膜混合液)，对冷冻水果解冻后容易出现的酶促褐变和叶绿素在酸性条件下的脱镁褐变均有控制作用；复合护色剂绿色、安全、高效。

24、(3)本发明提供的抗酸水凝胶冷冻覆膜方法，可以将成膜过程融入冷冻过程，制备方法简单有效。抗酸水凝胶冷冻覆膜后除了对冷冻水果直接护色以外，还可以通过护色剂及抗酸剂的缓释实现对强酸性水果长久稳定护色；渗入水果的水凝胶还具有冷冻保护的作用。

25、(4)本发明在水果冷冻之前采用高压静电场处理，可起到抑菌钝酶的效果，有利于降低冷冻水果微生物含量，抑制酶活，控制褐变，从而提升冷冻水果综合品质。高压电场处理作为一种非热加工方式，还可以有效避免传统漂烫处理对冷冻水果品质的破坏。

26、(5)本发明所提供的水果速冻方法能实现果块单体急速冻结。采用该方法能使距离最外层3cm以内的冷冻物料中心温度穿过最大冰晶生成带(-1～-5℃)时间低于2.5min，循环冷冻液浸渍速冻大大降低了冷冻水果得冰晶尺寸。电磁耦合辅助使得形成的冰晶尺寸进一步降低，结合预渗透脱水工艺，冷冻水果受到冰晶破坏较小，从而可有效减弱水果变色。电磁耦合辅助速冻还使得水果表面及内层形成的凝胶层薄且均匀。

27、(6)本发明所提供得一种冷冻水果在酸性果汁中变色控制方法，除了针对于冷冻水果在酸性果汁中变色问题外，还适用于其它用途冷冻水果的加工，用此方法所得冻结产品解冻后，理化及营养指标保持较好，物料整体品质得到提升。

28、(7)采用本发明冷冻方法冷冻水果，液体浸渍冷冻耗能低，根据冷冻物料不同，相比传统速冻柜冷冻成本下降10～30％，实际应用可行性高。