干燥方式對大果山楂粉干燥速率及品質(zhì)的影響

郭 婷 白向麗 陳益能 段振華 陳振林 蔡 文 鄧春麗

(1. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899；2. 賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院， 廣西 賀州 542899；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128)

大果山楂屬薔薇科蘋果屬植物[1]，其果大、果色鮮艷、味清香、酸甜，是廣西的特色植物，主要分布于廣西東北部。大果山楂果實營養(yǎng)豐富，富含氨基酸、維生素、黃酮類化合物等，有理氣健脾、消食導(dǎo)滯之功效[2]，食用與藥用價值較高，為藥食兩用植物。目前，大果山楂產(chǎn)量高，但加工率低，產(chǎn)品較單一。迄今對大果山楂研究較多的是果肉中有效成分的提取，黃欣欣等[3]對提取大果山楂中黃酮的工藝進(jìn)行了優(yōu)化；何彩梅等[4]研究了富硒大果山楂果實中抗氧化成分及活性；劉艷等[5]利用熱風(fēng)干燥來加工大果山楂片；韋俊珍[6]利用大果山楂制作山楂酒。將大果山楂加工成果粉，可作為輔料應(yīng)用于焙烤食品、固體飲料、液體飲料、糖制品等食品加工領(lǐng)域，有利于大果山楂產(chǎn)品多樣化、高檔化。

制備果蔬粉須經(jīng)過干燥脫水加工，常見的干燥方式有熱風(fēng)干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、真空微波干燥和聯(lián)合干燥等方式。研究表明，不同干燥方式對黑棗[7]、柑橘皮[8]、葡萄[9]、胡蘿卜粉[10]、苦瓜粉[11]的物理特性、營養(yǎng)成分、活性成分和風(fēng)味物質(zhì)等均有較大影響；呂英忠等[12]曾研究了不同干燥方法對山楂干制過程中VC穩(wěn)定性的影響，但并未對山楂粉的物理特性等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行比較分析。

真空微波脈沖干燥是通過改變傳統(tǒng)真空微波干燥模式進(jìn)行的一種較新型的干燥方法，是將果蔬物料置于一定溫度和真空度環(huán)境下，干燥一段時間后瞬間泄壓，泄壓后，關(guān)上進(jìn)氣閥，以上操作為一個脈沖，反復(fù)以上脈沖操作，可促使物料內(nèi)部水分瞬間汽化蒸發(fā)、膨脹，并在真空狀態(tài)下脫水干燥，進(jìn)而生產(chǎn)出組織蓬松的果蔬干制品，此法還能有效避免果蔬物料局部過熱。試驗擬以新鮮大果山楂為原料，探討真空微波脈沖干燥、真空微波干燥、熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥和熱風(fēng)干燥4種干燥方式對大果山楂粉的色澤、持水性、持油性、膠凝性、透光度、褐變度、VC、總酸和黃酮含量等主要品質(zhì)指標(biāo)的影響，以確定高品質(zhì)大果山楂粉制備的較佳干燥方式，旨在為大果山楂粉的制備提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大果山楂：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

智能化靜態(tài)微波真空干燥機(jī)：TYPE WBZ-10型，貴陽新奇微波工業(yè)有限責(zé)任公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9240A型，上海恒科學(xué)儀器有限公司；

全自動測色色差計：TCP2型，北京奧依克光電儀器有限公司；

離心機(jī)：KDC-40型，安徽中科中佳儀器有限公司；

可見分光光度計：722N型，上海光譜儀器有限公司；

搖擺式高速萬能粉碎機(jī)：DFY-600型，溫嶺市林大機(jī)械有限公司。

1.3 大果山楂粉制備

1.3.1 工藝流程

鮮山楂→清洗→去皮、去核→切片→熱燙→冷卻→干燥→山楂片→粉碎→山楂粉

1.3.2 操作要點

(1) 切片：新鮮大果山楂洗凈去皮去核后切片，按縱切(沿著生長方向)方式將山楂切成厚度7 mm的片狀。

(2) 熱燙：將切片后的新鮮大果山楂置于沸水中，漂燙處理2～3 min，料液比為1∶2 (g/mL)。

(3) 干燥方式：① 熱風(fēng)干燥(HAD)，70 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱干至水分含量≤10%(干基計)；② 真空微波干燥(VMD)，真空微波干燥箱中，1.5 kW微波功率下干燥46 min后將功率轉(zhuǎn)換為1 kW繼續(xù)干燥，干至水分含量≤10%(干基計)；③ 熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥(HVD)， 1 kW 真空微波干燥箱干燥54 min后轉(zhuǎn)置于65 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，干至水分含量≤10%(干基計)；④ 真空微波脈沖干燥(VMPD)，微波功率1 kW，真空度0.09 MPa 的真空微波干燥箱中持續(xù)干燥50 min后，進(jìn)行脈沖干燥(微波加熱器中干燥4 min后，0.09 MPa真空環(huán)境下保溫6 min，反復(fù)操作)至物料水分含量≤10%(干基計)。

(4) 粉碎：參照文獻(xiàn)[13]并稍加改動，每次打粉20 s，重復(fù)5次，每次間隔5 min，共100 s后將樣品過80目篩。

1.4 品質(zhì)測定

1.4.1 水分含量及失水速率 水分含量的測定按GB 5009.3—2010執(zhí)行，按式(1)計算大果山楂干燥速率。

(1)

式中：

DR——大果山楂干燥速率，g/(g·min)；

Mt+dt——t+dt時刻水分含量，g/g；

Mt——t時刻水分含量，g/g；

t——時間，min。

1.4.2 色澤 以白板為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)CIELAB表色系統(tǒng)測量不同干燥方式制得山楂粉的亮度值L、紅度a、黃度b和色差值ΔE，ΔE為樣品與白板的差值，按式(2)計算差值。

ΔE=

(2)

1.4.3 持水性 根據(jù)Singh等[14]的方法進(jìn)行修改。將大果山楂粉置于50 mL干燥離心管中，加入30 mL蒸餾水，沸水下加熱攪拌15 min后冷卻至室溫；4 000 r/min離心10 min，倒出上層清液，將離心管倒置在試管架上，靜置10 min瀝干水分后稱重。按式(3)計算持水性。

(3)

式中：

WHC——大果山楂粉的持水性，g/g；

W——山楂粉質(zhì)量，g；

W1——加水前山楂粉與離心管總質(zhì)量，g；

W2——離心、瀝干后山楂粉與離心管總質(zhì)量，g。

1.4.4 持油性 將大果山楂粉于50 mL干燥離心管中，加入30 mL食用油，90 ℃水浴加熱攪拌20 min后冷卻至室溫；4 000 r/min離心10 min，倒出上層油液，將離心管倒置在試管架上，靜置15 min瀝盡油后稱重。按式(4)計算持油性。

(4)

式中：

OHC——大果山楂粉的持油性，g/g；

m——山楂粉質(zhì)量，g；

m1——加入油前山楂粉與離心管總質(zhì)量，g；

m2——離心、瀝干后山楂粉與離心管總質(zhì)量，g。

1.4.5 膠凝性質(zhì) 根據(jù)文獻(xiàn)[15]。

1.4.6 透光性 根據(jù)文獻(xiàn)[16]。

1.4.7 褐變度 將大果山楂粉加入10 mL 80%乙醇溶液中，搖勻，室溫下避光反應(yīng)30 min，每隔5 min搖晃一次，4 000 r/min 離心40 min，取上清液測定其在420 nm處吸光度。以吸光度表示褐變程度，吸光度越大表示山楂褐變度越大。

1.4.8 營養(yǎng)成分

(1) VC：按GB 5009.86—2016執(zhí)行。

(2) 總酸：按GB/T 12456—2008執(zhí)行。

(3) 黃酮：采用蘆丁比色法[17]。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗所得數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗平均值，應(yīng)用SPSS 15.0軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)分析；用SigmaPlot 10.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對大果山楂干燥特征曲線的影響

由圖1可知，HAD所需干燥時間明顯長于其他3種干燥方式(P<0.05)，為530 min；VMD所需干燥時間最短，為90 min。

圖1 不同干燥方式下大果山楂干燥曲線

由圖2可知，大果山楂干燥過程主要有3個階段，大部分干燥過程處于加速與恒速階段，后期再經(jīng)過降速階段達(dá)到干燥終點，且干燥后期干燥速率較小。大果山楂在4種干燥方式下的干燥速率均隨干燥的進(jìn)行而增大，其中VMPD干燥速率大于其他3種干燥方式，依次為VMPD>VMD>HVD>HAD；HAD干燥速率明顯低于其他3種干燥方式，且加速階段較其他3種干燥方式短，后出現(xiàn)較長恒速階段，其他3種干燥方式經(jīng)過較長加速階段后直接進(jìn)入減速階段，未出現(xiàn)明顯恒速階段。

圖2 不同干燥方式下大果山楂干燥失水速率曲線

2.2 對大果山楂粉色澤及褐變度的影響

由圖3可知，干燥方式對大果山楂粉褐變度影響較大，鮮樣褐變度最小，VMD制得大果山楂粉褐變度最大，各試驗組間差異顯著(P<0.05)；經(jīng)過干燥加工后的大果山楂粉色澤與鮮樣均存在顯著差異(P<0.05)，VMD制得大果山楂粉亮度最低，色差值大于其他組，紅度值與黃度值較其他干燥方式低，該結(jié)論與褐變度的變化相一致；VMPD制得的大果山楂粉褐變度較低，亮度值、黃度值與鮮樣較接近，樣品呈現(xiàn)偏紅色，與HAD樣品差異不顯著(P>0.05)。

大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

Figure 3 Browning and color parameters of big fruit hawthorn prepared by different drying

2.3 對大果山楂粉持水性及持油性的影響

由圖4可知，HAD所得大果山楂粉持水性與持油性均大于其他3組，且差異顯著(P<0.05)，持水性與持油性均表現(xiàn)為HAD>VMPD>HVD>VMD，其中VMD與HVD差異不顯著(P>0.05)；可能是采用單一的VMD，物料容易出現(xiàn)局部過熱，導(dǎo)致組織焦化，故表現(xiàn)為大果山楂粉的持水性與持油性較差。

2.4 對大果山楂粉膠凝性及透光性的影響

樣品凝膠液流程越短，凝結(jié)性越好。由圖5可知，干燥方式對大果山楂粉的膠凝性影響表現(xiàn)為：VMD>HVD>HAD>VMPD，VMD制得大果山楂粉的膠凝性較好，可作為輔料適當(dāng)添加以增加產(chǎn)品稠度，與HVD組間無顯著差異(P>0.05)，但與其他兩組均存在顯著差異(P<0.05)；VMPD制得大果山楂粉透光性較好，適合作為輔料用于清汁飲料產(chǎn)品加工，VMD制得大果山楂粉的透光性較差。

大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

Figure 4 Water/oil holding capacity of big fruit hawthorn prepared by different drying

大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

Figure 5 Gel properties and diaphaneity of big fruit hawthorn prepared by different drying

2.5 對大果山楂粉營養(yǎng)成分的影響

由表1可知，干燥方式對大果山楂粉VC、總酸和黃酮含量影響較大，與鮮樣存在顯著差異(P<0.05)。干燥后樣品的VC低于鮮樣，損失率為11%～96%，其中VMPD損失率最低，僅為11.5%，與鮮樣差異不顯著，由于VMPD可使物料傳熱溫度更均勻穩(wěn)定，有效避免了VMD物料局部過熱而導(dǎo)致VC大量損失；不同干燥方式制備的大果山楂粉的總酸含量均低于鮮樣，大果山楂在干燥過程中損失了部分酸類物質(zhì)，與畢金峰等[18]的研究結(jié)果一致；VC作為一種酸類物質(zhì)，其損失會導(dǎo)致總酸含量下降，此外，揮發(fā)性酸類物質(zhì)散失也會導(dǎo)致總酸降低；不同干燥方式制得大果山楂粉的黃酮含量較鮮樣均有不同程度的降低，可能是黃酮類物質(zhì)在受熱干燥加工時發(fā)生了酚類氧化反應(yīng)，黃酮含量依次為VMPD>HVD>VMD>HAD。

表1不同干燥方式對大果山楂粉營養(yǎng)成分的影響?

Table1Nutritionalcomponentsofbigfruithawthornpreparedbydifferentdrying

試驗組VC/(10-2 mg·g-1)總酸/(g·L-1)黃酮/(mg·g-1)鮮樣5.48±0.29C21.14±0.55C2.94±0.06CHAD3.93±0.59B20.19±0.11C1.23±0.04AVMD0.22±0.01A16.23±0.07B1.46±0.03AHVD0.65±0.01A12.85±0.13A2.66±0.09BVMPD4.85±0.07C20.40±0.72C2.81±0.39C

? 大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論

研究表明，真空微波脈沖干燥大果山楂粉的色澤較好，褐變度較低，持水性和持油性較好，VC、黃酮保存率最高，與鮮樣最接近；4種干燥方式中，熱風(fēng)干燥所需時間最長，真空微波干燥所需時間最短，較真空微波脈沖干燥縮短了20 min，但真空微波干燥制得的大果山楂粉品質(zhì)較真空微波脈沖干燥大果山楂粉差。綜上所述，真空微波脈沖干燥工藝生產(chǎn)效率較高，成本低，適用于大果山楂粉干燥。不同干燥方式所得山楂粉的加工特性存在一定差異，后續(xù)可對其在不同類型的食品生產(chǎn)應(yīng)用中進(jìn)行深入研究。