第4期（总第525期）
2021年4月
农产品加工
Farm Products Processing
No.4Apr.
文章编号：1671-9646（2021） 04a-0027-04
郭建业，*
*张艳红，张 岚，潘张磊，常 青，刘晓明收稿日期：2020-09-01
作者简介：郭建业（1987—），女，硕士，高级工程师，研究方向为农业机械化与农产品加工。*通讯作者：张艳红（1967—），女，本科，高级工程师，研究方向为农业机械化与农产品加工
（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京100079）
摘要：以隋珠草莓为材料，探索草莓片的真空冷冻干燥工艺。通过单因素试验，考查了草莓片预冻过程和真空冷冻 干燥过程中影响产品品质的主要因素；通过正交试验确定了草莓片的最佳冻干工艺参数。结果表明，在最佳工艺条 件下（预冻条件-35
2 h 。冻干条件-25 10 h ； -5 ^，10 h ； 15 11 h ； 40 10 h 。）得到的草莓冻干
片水分含量为3.8%，满足冻干品含水率在5%以下的要求；复水率可达264.5%；维C 含量为531 mg/100 g （新鲜草 莓的维C 含量一般为47 mg/100 g ）。冻干草莓片颜饱满，接近草莓天然颜，香味浓郁，形状无变化，口感松软但
有一定硬度。
关键词：草莓片；真空冷冻；工艺参数
中图分类号：TS201 文献标志码：A doi ： 10.16693/jki.1671 -9646（X ）.2021.04.007
Study on the Vacuum Freeze-drying Processing Technology of Strawberry Slices
GUO Jianye, *Z HANG Yanhong, ZHANG Lan, PAN Zhanglei, CHANG Qing, UU Xiaoming
（Beijing Agricultural Machinery Test Appraisal and Extension Station ， Beijing 100079， China ）
Abstract ： Taking Suizhu strawberry as the research object ， the vacuum freeze-drying process of strawberry slices was studied.
Using the rehydration ratio as the index ， the main factors affecting the quality of the product in the strawberry slices pre-freez ing process and the vacuum freeze-drying process were investigated. The freeze-drying process of strawberry was optimized
through orthogonal experiments and determined the best freeze-drying process of strawberry slices parameter. The results show ed that the freeze-dried strawberry slices obtained under the optimal process conditions （pre-freezing condition -35 无，2 h.
freeze-drying condition -25 弋，10 h ； -5 弋，10 h ； 15 弋，11 h ； 40 弋，10 h.） which had a moisture content of 3.8%.
The requirement that the moisture content of the freeze-dried product was below 5% . Tthe rehydration rate of the freeze-dried strawberry tablets can reach 264.5%. The vitamin C cont
ent of the freeze-dried strawberry slices was 531 mg/100 g （the vita min C content of fresh strawberries generally was 4 mg/100 g ） . The color of freeze-dried strawberry slices was full ， close to the natural color of strawberry ， with strong fragrance ， no change in shape ， soft taste but firmness.
Key words : strawberry slices ； vacuum freeze drying technology ； process parameters
草莓营养丰富，富含多种有效成分，尤其是所 含维C ，其含量比苹果、葡萄高7~10倍，而所含 的胡萝卜素、维A 、钙等也比苹果、梨、葡萄高3~ 4倍，并且水分充足、香甜可口，被人们誉为水果 皇后［1］o
草莓从开花到采收一般要经过35~40 d ，虽然坐 果期长，但成熟浆果的保鲜期只有1~2 d ，容易酸 败，不耐贮藏，且果皮薄软，在储运过程中极易碰 伤腐烂，不宜远运销售叫因此，在草莓集中上市期 间，容易造成产大于销的问题。
随着真空冷冻干燥技术的发展，因其能最大限 度地保持食品营养成分和原味，成为食品加工的一
项高新技术叫因此，采用真空冷冻干燥技术制取冻 干草莓片，既解决草莓的储存和运输问题，也可拓 宽草莓制品市场，食用更加方便。然而，目前的研 究多是对草莓粉、整粒草莓的冻干工艺研究，对更 加迎合市场的草莓片冻干工艺研究报道较少。张莉
会等人［4］对超声结合超高压预处理对冻干草莓片品质 的影响进行了研究。刘涌钢等人［5］和迟春山问也分别 对草莓片冻干工艺进行了研究，但都未将工艺条件 与冻干草莓片的品质结合起来。因此，采用不同冻 干工艺参数对草莓切片进行了冻干，对不同工艺条 件对冻干草莓品质的影响进行研究，以期为草莓片 冻干品的开发与利用提供数据基础，促进草莓产业 ・28・农产品加工2021年第4期
的绿发展。
1材料与设备
1.1试验材料
草莓品种为隋珠，单果质量10~25g，甜度5~ 10度，产于北京昌平区万德庄园。
1.2试验仪器与设备
Pilot5-8M型真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司产品；JCS-300型精密电子天平，哈尔滨众汇衡器有限公司产品；ACS-30-J型电子天平，广东香山衡业集团股份有限公司产品；HH-4型恒温水浴锅，常州智博瑞仪器制造有限公司产品；MB25型水分快速检测仪，奥豪斯仪器（常州）有限公
司产品；V1型真空包装机，深圳瑞郎克斯科技有限公司产品；共晶点检测仪，北京博医康实验仪器有限公司产品。
2草莓片真空冷冻干燥工艺流程
选择新鲜、颗粒饱满、泽鲜艳的成熟草莓进行清洗、去柄，然后沥干水分，进行切片、装盘，开始预冻，完全冻结后进行真空冷冻干燥，最后岀仓、包装，并抽取部分成品进行品质检验。在整个过程中需要注意的有以下几个方面。
（1）切片。将新鲜成熟、品质好的草莓除去柄及叶子，冲洗2~3遍后沥水，将每个草莓切成厚0.6〜0.8cm o
（2）装盘。将草莓片平放在冻干盘上，摆放一层。
（3）预冻。开启真空冷冻干燥机的压缩机、预冷阀和循环泵，在板层温度下降到设定温度，当温度-35T时，将物料盘放进去，设定预冻时间进行预冻。 （4）真空冷冻干燥。关闭真空冷冻干燥机的预冻阀，开启冷阱阀，待冷凝器温度下降到-80T后，开启真空泵，系统开始抽真空。待冻干室内的真空度下降到20Pa以下时，开启循环泵。进入操作窗对冻干程序进行设置，系统会自动按照设定的工艺参数进行冻干。冻干结束后，关闭加热和真空泵，插上
充气阀，开启箱门，取岀冻干成品。其中，冻干程序可设置多个阶段，每个阶段对温度和时间进行设定。将草莓片的冻干过程分为4个阶段，每个阶段固定温度为-25,-5，15,40°C，对干燥时间进行研究分析。
3草莓片真空冷冻干燥试验方案
3.1预冻条件对冻干草莓片品质的影响
预冻是将草莓片中的自由水固化，这样不仅是为了保护草莓片的品质不变，而且要使冻结后的草莓片形成合理的结构，利于后期冻干过程中水分的升华。预冻时所形成的冰晶体大小在很大程度上影响着干燥后产品的复水性。预冻时形成的冰晶体数量越多、体积越小，冻干产品的复水性就越高，而冰晶体的形成与降温速率有很大关系[6]o降温速率慢，水降到冰点以下温度所需要的时间很长，水分子开始形成的晶核不稳定，容易就被其他的水分子的热运动所分散，结果形成了数量少、体积大的冰晶体。快速降温时，由于水被快速降到冰点以下的过冷温度，因此形成了较多的稳定晶核。由于降温的速度很快，水分子没有足够的时间位移，加之稳定晶核的数量多，水分子只能分散地结合到大量的晶核上。快速降温的结果是形成了数量多、体积小的冰晶体，因此每种物料都需要有一个最优的预冻速率，以得到最好的产品物理性状和复水性。因此，在冻干之前应确定2个预冻参数，一是预冻温度，二是预冻时间。
开启设备进行预冷，同时处理草莓进行切片装盘。预冻温度分别选择-20,-35,-50°C，预冻时间定为2h，采用复水率考查预冻温度对冻干草莓片品质的影响。预冻时间分别选择1，2,3h，预冻温度定为-35同样采用复水率考查预冻时间对冻干草莓片品质的影响。冷冻干燥的4个阶段分别设置为：第一阶段-25°C,12h；第二阶段-5°C,10h；第三阶段15°C,11h；第四阶段40°C,10ho
至此，选择岀最佳预冻温度和预冻时间。
3.2单因素试验静压实验
将第一阶段干燥时间设为8,10,12h共3个水平，而第二、三、四阶段时间分别为10,11,10h，进行冷冻干燥试验，测定复水率，考查第一阶段干燥时间对冻干草莓片品质的影响，从而确定岀第一阶段干燥时间的最佳水平。接着第二阶段则分别选取8,10,12h3个冻干时间，第三、四阶段时间不变，进行试验并测定复水率，进而确定岀第二阶段干燥时间的最佳水平。第三阶段干燥时间分别设为9,11,13h3个水平，第四阶段时间不变，进行试验并测定复水率，从而确定岀第三阶段干燥时间的最佳水平。最后，将前3个阶段所得的最佳水平应用于前3个阶段，第四阶段干燥时间选取8,10,12h 共3个水平进行试验，测定冻干草莓片的复水率，考查草莓冷冻干燥的效果。
3.3正交试验
为了确定这4个阶段对冻干草莓片的影响主次，确定最适合的生产条件，选取L（34）正交表进行正交试验。
4试验指标的测定
4.1草莓共晶点的测定
草莓共晶点是指草莓中的水分全部冻结时的温度。为保证草莓完全冻结，预冻温度要比草莓的共
2021年第4期郭建业，等：草莓片真空冷冻干燥工艺研究・29・
晶点低5~10 ^冋，选用共晶点测试仪进行测定。4.2试验成品的复水率
复水率是衡量冻干食品品质的一个重要指标， 是冻干食品复水后增加的水的质量与冻干时失去的 水的质量的比值。复水率越大，说明冻干食品复水 后与原草莓的含水率越接近，冻干效果越好。测定 方法为：取一定量的冻干食品浸没在30 的水中， 静置40 min ，取出，沥水，除去表面水分，测定此 时的水分含量，然后计算岀该时间下的复水率叫复
水率（R ）计算公式如下：
r = m 2-m i
m i
式中：m i ——冻干产品的质量，g ;
m2-------冻干产品复水后的质量，g o 5结果与分析
5.1草莓共晶点的测定
采用共晶点检测仪进行测试，确定试验隋珠草
莓的共晶点为-155.2预冻条件的确定
5.2.1预冻温度对冻干草莓片品质的影响
预冻时间均为2h 不变，在不同预冻温度下得到冻干草莓片的复水率。
复水率随预冻温度变化曲线见图1。
由图1可以看岀，随着预冻温度的升高，冻干 草莓的复水率随之降低。-50 °C 下冻干草莓片的复 水率与-35 °C 下冻干草莓片的复水率变化较缓，预 冻温度提高到-20 T 后，冻干草莓片的复水率急速 下降。
通过方差分析得到在这3个温度下进行预冻, 对草莓冻干片的品质没有显著差异。
预冻温度对草莓冻干片的品质影响方差分析见 表1。
表1预冻温度对草莓冻干片的品质影响方差分析
预冻温度要低于草莓的共晶点温度，这样才能 保证草莓中的水分完全冻结。预冻温度过高时草莓
差异源
平方和自由度均方
F 值
P 值
F crit
组间843.52
1.00
843.5215.00
0.06
18.51
组内112.50 2.0056.25
总计
956.03
3.00
没有冻实，在抽真空时未冻结的液态水分就会沸腾, 会造成冻干品的表面凹凸不平而影响产品的外观形 状；预冻温度过低时，不仅浪费能源和时间，而且 对产品的营养含量或活性都有影响。已有研究表明， 草莓在-25 °C 以下获得的复水效果较好，并且本着 节约能源的考虑，故选择-35 为预冻温度。5.2.2预冻时间对冻干草莓品质的影响
预冻温度选择-35 不变，对预冻时间的单因 素试验测得的复水率。
复水率随预冻时间变化曲线见图2。
由图2可以看岀，随着预冻时间的增加，冻干 草莓的复水率也有相应的提高。通过方差分析得到 在这
3个时间下进行预冻，对草莓冻干片的品质没 有显著差异。当预冻时间达到2h 后，复水率的变化 不再明显，考虑到能耗，故预冻时间选择2h o
预冻时间对草莓冻干片的品质影响方差分析见 表 2。
表2预冻时间对草莓冻干片的品质影响方差分析
通过以上试验结果，确定在-35 ，2 h 下冻干草莓片的复水性良好，说明在此预冻条件下，草莓 片能形成较多稳定的冰晶体。差异源平方和
自由度均方
F 值P 值
F crit
组间0.83
1.00
0.83 3.31
0.21
18.51
组内
0.50 2.000.25
总计
1.33
3.00
光纤器件
5.3冷冻干燥工艺条件的确定
第一阶段复水率随干燥时间变化曲线见图3，第 二阶段复水率随干燥时间变化曲线见图4，第三阶段 复水率随干燥时间变化曲线见图5，第四阶段复水率 随干燥时间变化曲线见图6
。
・30・
农产品加工2021年第4期
o l o
/M ^M
干燥时间t / h
倉
/M ^M
图4第二阶段复水率随干燥时间变化曲线
倉/
»栄峽
图6第四阶段复水率随干燥时间变化曲线
由图3、图4可以看岀，分别随着2个阶段干燥 时间的增加，冻干草莓片的复水率也相应有所提高。 方差分析得到第一阶段对冷冻干燥工艺影响极显著， 第二阶段干燥时间对冷冻干燥工艺影响显著。
第一阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方 差分析见表3，第二阶段干燥时间对草莓冻干片的品 质影响方差分析见表4。
表3第一阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方差分析
第一、第二阶段属于真空冷冻干燥过程中升华 干燥过程，这一过程是使草莓片中冻结的冰晶升华 成水蒸气逸岀从而实现脱水干燥的过程。由于草莓
差异源
平方和自由度均方
F 值
P 值
F crit
组间89.04
1.00
89.04
88.80
0.01
薄膜发电18.51
组内 2.01 2.00 1.00
总计
91.04
3.00
表4
第二阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方差分析
差异源
过滤器球阀
平方和自由度均方
F 值P 值
F crit
组间78.67
1.00
78.6762.20
0.02
18.51
组内 2.53 2.00 1.26
总计
81.20
3.00
片在升华干燥前先经预冻冻结，冻结产生的固体冰 晶支撑着草莓片形成稳定的固体骨架，而在水分升 华以后，固体骨架基本保持不变，所以草莓干燥后 不会失去原有的固体结构，其骨架组成的多孔结构 赋予冻干草莓片理想的复水性。
升华干燥时间越长，冻干草莓片的升华干燥越 充分，形成的多孔结构越多，复水率相应越大。第 一、第二阶段的10 h 的复水率比8 h 的复水率有明 显提高，在10 h 后变化较缓。
从图5、图6可以看岀，冻干草莓片的复水率随 着2个阶段干燥时间的增加，呈现先提高后降低的 趋势。方差分析得到第三阶段与第四阶段对冷冻干 燥工艺影响都极显著。
第三阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方 差分析见表5，第四阶段干燥时间对草莓冻干片的品 质影响方差分析见表 6。
表5第三阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方差分析
差异源平方和
自由度均方
F 值P 值
F crit 组间109.25
1.00
109.25108.75
0.01
18.51
组内
2.01 2.00 1.00
总计111.26
3.00
表6
第四阶段干燥时间对草莓冻干片的品质影响方差分析差异源平方和
自由度均方
F 值P 值
F crit
组间93.63
1.00
93.63
86.28
0.01
18.51
组内
2.17 2.00 1.09
总计
95.80
3.00
第三、第四阶段属于真空冷冻干燥过程中解析 干燥过程，该过程主要是为了除去细胞中极性基团 吸附的水分，也就是不会被冻结的结合水。结合水 的存在也会为微生物的生长繁殖和某些化学反应提 供条件，因此需要将这部分水分干燥岀去。因为物 料内不存在冻结水，可将温度迅速上升到许可温度
（15-40 °C ），保持一段时间，使结合水从分子中充
分解析岀来，使草莓片均匀干燥。
如果解析干燥时间不足，物料里的结合水除去 不充分，最后冻干草莓片复水率较低，且口感较黏; 但解析时间太长，物料在充分干燥后会保持较高温
度（40 T ），升华形成的固体骨架结构可能遭受破 坏，并且物料的芳香成分与营养成分易流失，复水 率也会受到影响。 因此解析干燥过程的时间不是越 长越好。通过试验结果表明，第三、第四阶段的时 间分别为11 h 与10 h 岀现拐点。5.4正交试验
通过单因素试验，确定了草莓片真空冷冻干燥 的预冻工艺参数，但冷冻干燥过程的工艺参数还需 进行一步确定。为了分辨试验误差和测定各因素水 平变化对试验结果有无真正影响及各因素对试验指
（下转第35页
）
阿尔玛蓝2021年第4期胡志忠，等：基于香味成分含量优化罗汉果浸膏提取工艺研究-35-
参考文献：
[!]中国科学院，中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].
北京：科学出版社，1997：39-42.
[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京：化
学工业出版社，2000：122-125.
[3]许永，向能军，缪明明.中草药添加剂在卷烟中的应
用[J].云南化工，2007⑷：67-75.
[4]周欣欣，宋俊生.罗汉果及罗汉果提取物药理作用的研
究[J].中医药学刊，2004，22（9）:1723-1724. [5]Yan Zhigang，Xiao Dong，Xu Yonli，et al.Effects of me
taxenia on the carbohydrate and mogroside content and related enzyme activities in Siraitia grosvenorii fruit[J].
Acta Physiologiae Plantarum，2019（7）:279-286.
[6]刘晶，孙瑜.罗汉果及罗汉果提取物药理作用的研究[J].
黑龙江科技信息，2013（5）:99-100.
[7]陈全斌，程忠泉，许子竟，等.罗汉果种仁油脂的提取
及其性质研究[J].粮油食品科技，2004（2）:25-27. [8]鞠伟，程云燕，张健.罗汉果研究概况综述[J].轻工科
技，2001（4）：4-6.
[9]Jia Xiaoni，Liu Jiajun，Shi Baimei，et al.Screening
bioactive compounds of Siraitia grosvenorii by immobilized 02-adrenergic receptor chromatography and druggability evaluation.[J].Frontiers in Pharmacology，2019（10）:
1044-1049.
[10]林硕，高学玲，岳鹏翔，等.罗汉果有效成分提取的研
究进展[J].中国食品添加剂，2007（4）：77-80. [11]赵二劳，赵丽婷，李满秀.罗汉果的保健功能及产品开
发[J].食品研究与开发，2006,27⑶：125-126. [12]苏焕，陈再智.罗汉果的药理及其应用研究[J].中药
材，2003，26（10）：771-772.
[13]冯庆华.玫瑰精油系列产品的提取及工艺研究[D].兰
州：兰州大学，2010.
[14]郑小嘎，韦绪伦，李继峰，等.罗汉果浸膏挥发性成分
分析及在卷烟中的应用[J].烟草科技，2006（9）:43-
45.
[15]吴彦，俞金伟，黄东业，等.膜分离技术精制罗汉果香
镍磷合金镀味成分及应用[J].烟草科技，2019（7）：82-84. [16]张书铭，史先鑫，韦绪伦，等.回流法提取罗汉果的工
艺研究及提取物在卷烟中的应用[J].香料香精化妆品，2018（5）：42-45.
[17]张悠金，金闻博.烟用香料香精[M].合肥：中国科学
技术大学出版社，1996：33.
[18]史宏志，刘国顺.烟草香味学[M].北京：中国农业出
版社，1998：72.
[19]刘水英，李新生，党娅，等.响应面法优化紫山药花青
苷提取工艺及其抗氧化活性[J].食品科学，35（22）：54-57.
[20]邓惠敏，李中皓，边照阳，等.GC/MS法同时测定主流
烟气中9种芳香胺[J].烟草科技，2017，50（12）: 61-69.◊
（上接第30页）
标影响的显著性水平，进行了正交试验。
5.4.1正交试验设计
根据单因素试验，选择4个阶段的3个水平，采用L（34）正交表进行正交试验。
正交试验因素与水平设计见表7。
表7正交试验因素与水平设计t/h 水平A第一阶段时间B第二阶段时间C第三阶段时间D第四阶段时间
18898 210101110 312121312
5.4.2正交试验结果与分析
由极差分析结果可知，影响冷冻干燥草莓片复水率的主次因素顺序为第四阶段〉第一阶段〉第三阶段〉第二阶段。
最佳冷冻干燥工艺条件为第一阶段干燥时间10h，第二阶段干燥时间10h，第三阶段干燥时间11h，第四阶段干燥时间10h。
6结论
在最佳干燥工艺条件下（预冻条件-35°C，2h；冻干条件-25°C，10h；-5°C，10h；15°C，11h；4010h）得到的草莓冻干片，水分含量为3.8%，满足冻干品含水率5%以下的要求，复水率达264.5%，维C含量为531mg/100g（新鲜草莓的维C含量一般为47mg/100g）o冻干草莓片颜饱满，接近草莓天然颜，有光泽，草莓味浓郁，结构无变化，口感松软，但有一定硬度。
参考文献：
[1]钟正丹，赵长青，赵兴秀，等.草莓深加工研究进展[J].
农产品加工，2015（6）：61-64.
[2]阎根柱，赵迎丽，施俊凤，等.不同品种草莓采后生理及
贮藏特性研究[J].保鲜与力n工，2018,18⑷：34-38. [3]郭雷.真空冷冻干燥技术在我国农产品加工中的应用[J].
现代农业科技，2020（3）:219-220.
[4]张莉会，吕亭逸，乔宇，等.超声结合超高压预处理对冻
干草莓片品质的影响[J].食品工业科技，2020（14）：
15-21，28.
[5]刘涌钢，王晓芳.草莓冷冻干燥工艺研究[J].食品工
业，2012（3）:77-80.
[6]迟春山.草莓冻干品工艺流程和检测方法的研究[D].
石家庄：河北科技大学，2010.◊
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