果蔬化学成分与加工特性-果蔬加工技术

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，有必要了解果蔬的主要化学成分的基本性质及其加工特性。微生物和酶的活动只能利用游离水，不能利用化合水，所以果蔬制品中的水分以水分活度表示，则更易表示制品中水分的性质。单宁物质在果蔬加工中对制品的色泽及涩味有密切影响。

二、果蔬的化学成分与加工特性

果蔬加工的目的除了防止腐败变质外，还要尽可能地保存制品的营养成分和风味品质，这实质上是控制果蔬化学成分的变化。因此，有必要了解果蔬的主要化学成分的基本性质及其加工特性。果蔬的化学成分主要有水分、碳水化合物、有机酸、维生素、含氮物质、色素物质、单宁物质、糖苷、矿物质、芳香物质、脂类和酶等。

1.水分

水分是果蔬中含量最多的成分，达70%～95%。水分影响果蔬的鲜度和味道，又是果蔬贮存性差、容易变质和腐烂的原因之一。所含的水分因存在状态不同而分为游离水(或自由水)、胶体结合水和化合水三种。游离水存在果蔬细胞组织中，占含水量的70%左右，是可溶性物质的溶剂，可以自由流动，容易被蒸发或渗透除去。胶体结合水是被胶体物质(如果胶、蛋白质、糖类等)吸附的水分，占总含水量的25%左右，不表现溶剂的作用，不能自由流动，在干燥或渗透脱水过程中只能部分除去。化合水是和蛋白质、多糖类结合在一起的水分，在加工中不能被除去。

微生物和酶的活动只能利用游离水，不能利用化合水，所以果蔬制品中的水分以水分活度表示，则更易表示制品中水分的性质。

2.糖

果蔬主要的糖为葡萄糖、果糖和蔗糖，是果蔬中可溶性固形物的主要部分，不同的果蔬种类含有不同的糖。葡萄糖又称还原糖，对加工不利，容易发生非酶褐变，影响制品质量，宜选用还原糖低的品种加工。糖本身在高温下易发生焦糖化作用。

含糖量或可溶性固形物含量以及糖酸比(含糖量与含酸量的比值)是果蔬的主要质量参数。适当的糖酸比也是形成各种果蔬制品特有风味的重要基础之一。

3.淀粉

淀粉是由葡萄糖脱水缩合而成的多糖，它不溶于冷水，当加温至55～60℃时，会膨胀而变成带黏性的半透明凝胶或胶体溶液，即通常所说的糊化。淀粉与稀酸溶液共热或在淀粉酶的作用，能水解成葡萄糖。

含淀粉较高的有板栗、薯类、藕、芋头和一些豆类、莲子等。其他水果和蔬菜一般含量较低。未成熟的果实会有较多的淀粉，在后熟作用下，由于体内淀粉酶的作用，将其水解成糖。豆类、甜玉米等则随成熟过程淀粉趋向积累。

淀粉的上述性质和代谢特征与加工及原料的品质有关，如豌豆、甜玉米、青刀豆等必须在淀粉含量较低时采收，否则品质低下。而洋梨、香蕉等则需先采后熟，降低淀粉含量。

4.纤维素和半纤维素

纤维素和半纤维素性质较稳定，不易被酸、碱水解。果实中纤维素含量为0.2%～4.1%，半纤维素含量为0.7%～2.7%;蔬菜中纤维素含量为0.3%～2.3%，半纤维素含量为0.2%～3.1%。它们构成果蔬的形状与体架，形成了果蔬的庞大体积，为果蔬各种内容物所充实，成为腌渍原料的主体。

5.果胶物质

果胶物质在果蔬中以原果胶、果胶及果胶酸三种形态存在。原果胶存在于未成熟果蔬的细胞壁内的中胶层中，不溶于水，常和纤维素结合使细胞黏结，所以未成熟的果蔬组织坚硬。随着果蔬的成熟，原果胶在原果胶酶和有机酸作用下水解为纤维素和果胶。果胶可溶于水，使细胞结合松弛，且具有一定黏性，因此成熟的果蔬变软。成熟的果蔬向过熟转化时，果胶在果胶酶作用下水解为果胶酸，果胶酸无黏性，对水溶解度很低，因而过熟果蔬呈软烂状态。果胶物质(果胶酸)可与钙盐、铝盐生成不溶性盐，因而钙盐和铝盐具有硬化保脆作用。

果胶在果汁及果酱类制品加工中具有重要意义，可作为胶凝剂、增稠剂和稳定剂使用。果酱类产品的制造是利用果胶的胶凝作用制取的。在生产混浊果汁时，可利用果胶作为稳定剂防止果肉微粒沉淀，保持果汁混浊稳定。而在生产澄清果汁时，则需要除去果胶，使果汁澄清。

6.有机酸

果蔬依种类、品种和不同的成熟度及不同的部位含有各种有机酸。果蔬所含的主要有机酸为柠檬酸、苹果酸、酒石酸，常以1～2种为主。杨桃、菠菜、竹笋含有草酸。

果蔬酸味与有机酸浓度有一定关系，但并非正相关。它还取决于糖的含量、单宁物质、游离H+浓度、酸的种类以及缓冲物质的特性。果蔬加热后，经常出现酸味增强的现象，这是因为H+的离解度随温度的增高而增大，也由于加热使果蔬组织内的蛋白质和各种缓冲物质凝固，失去缓冲作用。

果蔬含酸的多少不仅直接影响到口味，而且也直接影响到加工制品生产过程的控制条件。酸可以促进蛋白质的热变性，降低杀菌强度;酸会影响制品的色泽变化;酸可使维生素C(VC)受到保护;当有一定量的果胶和糖时，酸是形成凝胶的关键条件。

7.单宁物质

单宁物质是一类带有收敛性涩味的物质，属于多酚类化合物。果皮的含量较高，未成熟果单宁含量多于成熟果，所以果皮和未熟果涩味较浓。单宁物质在果蔬加工中对制品的色泽及涩味有密切影响。

适量的单宁与糖酸结合可形成良好的风味，但单宁含量过多则会使风味过涩。单宁还有强化酸味的作用。

单宁物质所引起的变色是果蔬加工中最常见的变色现象之一。其中由酶和单宁物质引起的褐变，称为酶促褐变。这一反应还必须有氧存在才能进行，所以控制酶促褐变主要从控制酶和氧这两方面入手。

主要措施有热处理或加抑制剂钝化或抑制酶活性，隔绝氧气接触，选择单宁含量低的原料品种等。

单宁遇铁会变黑色，遇锡变玫瑰色，所以果蔬加工时不能用铁、锡等器具。单宁遇碱也会变黑色，所以用碱处理果蔬原料时要考虑到这一性质。单宁与蛋白质作用会生成不溶解的化合物，生产澄清果汁时常利用此性质来澄清果汁。

8.酶(www.chuimin.cn)

酶是具有催化能力的特殊蛋白质。酶在特定条件下会使果蔬生理特性发生变化，也能使果蔬制品出现异味和变色。与果蔬加工有关的主要有氧化酶和水解酶。根据加工中的需要，有时要利用酶的作用，有时要防止酶的作用。

酶促褐变主要是由多酚氧化酶催化酚类物质(单宁物质)形成醌及其聚合物的结果，防止酶促褐变的重要措施之一，就需要钝化或抑制多酚氧化酶的活性。过氧化物酶则可作果蔬热烫的指示酶，检验热烫是否适当。果胶酶对于混浊果汁的稳定性有密切关系，破坏果胶酶的活性，可以抑制果胶水解，从而有利于混浊果汁保持稳定性。相反，在澄清果汁加工中有时要利用果胶酶的作用以利于进行榨汁，提高出汁率和使果汁澄清。果蔬在低温下(60～70℃)长时间热烫会激活组织中的果胶酯酶活性从而导致果胶的部分脱酯，与加入的Ca²⁺作用使得细胞的黏合强化，起保护果蔬质构作用。

9.含氮物质

果蔬中的含氮物质主要是蛋白质和氨基酸，它们在加工中所造成的影响主要是美拉德反应的变色现象。美拉德反应是食品加工中非酶褐变的主要反应，这个反应是还原糖和蛋白质或氨基酸产生褐色聚合物的过程，包括其他氨基化合物和羰基化合物之间的类似反应。

防止美拉德反应的褐变作用，最有效的方法是用亚硫酸盐，这与控制酶促褐变可结合进行。此外，尽可能控制低温，降低pH值，除氧，控制水分等，也是防止褐变作用的有效措施。

10.维生素

果蔬含有维生素C(VC)、维生素A(VA，以胡萝卜素形式存在)、维生素B₁(VB₁)、维生素B₂(VB₂)、维生素P(VP)、维生素E(VE)等。其中VC含量较高且与果蔬加工关系密切。VC在加工过程中很容易被破坏，其氧化产物参与美拉德反应途径而导致褐变。VC褐变也是一种非酶褐变，特别在低pH值(2.5～3.5)下容易发生褐变。

11.色素

果蔬主要的色素物质有类胡萝卜素、叶绿素和花青素。果蔬中的色素物质一般对光、热、酸、碱等条件敏感，在加工、贮存过程中常因此而褪色或变色。有关的特性如下。

(1)叶绿素。叶绿素对光、热敏感，光照和加热都能使叶绿素分解褪色。在酸性介质中易生成黄褐色的脱镁叶绿素;而在碱性介质中比较稳定，若进一步与碱作用则生成的钠盐仍为绿色，且更为稳定。热烫可钝化叶绿素水解酶活性，起保绿作用，且使绿色更加显现。在适当条件下，叶绿素分子中的镁可被铜、锌、铁等取代，使色泽稳定。其中以铜叶绿素的色泽最为鲜亮，对光和热均较稳定。

(2)类胡萝卜素。类胡萝卜素为一种浅黄至深红色的非水溶性色素。可分为胡萝卜素和叶黄素两类，胡萝卜素有α－胡萝卜素、β－胡萝卜素、γ－胡萝卜素和番茄红素;叶黄素有叶黄素、玉米黄素和隐黄素等。果蔬中主要含β－胡萝卜素和叶黄素，番茄、西瓜主要含番茄红素。

类胡萝卜素对热较稳定，在果蔬加工中所受的影响较少。但在光照或发生氧化作用时，特别在酶参与下，则容易氧化成无色产物，因而导致制品褪色。加工时未经酶钝化的蔬菜胡萝卜素损耗量可达80%。

(3)花青素。花青素种类很多，常以糖苷形式存在，故称花色苷。是一大类水溶性色素，对光和温度极敏感，很容易变色。花青素的色彩随pH值而变化，在酸性条件下呈红色，中性、微碱性条件下为紫色，碱性条件下变成蓝色。无色花青素可转变成有色。有色花青素用硫处理会褪色，但此反应可逆，一旦加热脱硫，又可复显色。

氧气和紫外光可促使大部分花青素种类发生分解并形成沉淀。花色素与金属离子反应生成盐类，大多数为灰紫色，与锡、铁、铜等离子反应生成蓝色或紫色。因而，含花色素的产品采用涂料灌装，加工时避免与金属接触。

果蔬中还存在着一类结构与花青素类似的黄酮类色素(花黄素)，主要以糖苷形式存在。微溶于水，易溶于碱性溶液。这类色素在空气中久置，则易氧化成褐色沉淀。

12.糖苷

糖苷为糖与其他物质脱水缩合的产物，其中糖的部分为糖基，非糖部分称配基。果蔬中存在着许多糖苷物质，例如花青素、花黄素都以糖苷形式存在;苦杏仁苷存在于多种果实的种子中，以核果类含量较多;茄碱营(龙葵苷)存在于马铃薯块茎、番茄及茄子中;黑芥子苷存在于十字花科蔬菜中，芥菜、萝卜含量较多;橙皮苷、柚皮苷、枸橘苷和圣草苷等存在于柑橘类果实中，均是一类具有VP活性的黄酮类物质。

苦杏仁苷和茄碱苷的水解产物有毒，食用或加工时要除去。黑芥子苷具有特殊的苦辣味，在酶作用下可水解成特殊的芳香物质，使蔬菜腌制品产生特殊香气。橙皮苷是引起糖水橘片罐头白色混浊、沉淀的主要原因。

13.芳香物质

果蔬特有的芳香是由其所含的多种芳香物质所致，此类物质大多为油状挥发性物质，故又称挥发性油，也称精油。挥发性物质的主要成分为醇、酯、醛、酮、烃以及萜类和烯烃等。也有少量的果蔬芳香物质是以糖苷或氨基酸形式存在的，在酶的作用下分解，生成挥发性物质才具备香气，如苦杏仁油、蒜油等。

大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消失，某些成分会发生分解。芳香物质在制品中的含量应以其风味表现得合适为宜，过高或过低均有损于风味。某些芳香物质，如大蒜油、橘皮油等具有一定的抑菌和抗氢化作用。

14.脂质

果蔬的脂质主要包括油脂和蜡质及角质，此外也包括膜物质及一些代谢产物。油脂主要存在于含油的果实和一般果蔬的种子中，在普通果实中含量很少，含油的果实及果蔬种子是提取油脂的良好原料。果蔬另一大类酯质为其表面的角质与蜡。植物的蜡质与角质是一种保护组织，有利于果蔬贮藏保鲜，但在加工中一般应除去。

果蔬加工制品不应混入各种油脂，否则会影响制品的质量。

15.矿物质

果蔬含丰富的矿物质，是人体矿物质营养的主要来源，主要有钙、镁、磷、铁、钾、钠、碘、铜、铝等。矿物质的性质及含量在果蔬加工中常较稳定。

果蔬化学成分与加工特性-果蔬加工技术

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