不同干燥方式對橄欖果粉品質(zhì)的影響

林炎娟，周丹蓉，吳如健，梁華俤，賴瑞聯(lián)，陳瑾，葉新福

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，福建福州350013）

橄欖是橄欖科橄欖屬常綠喬木植物，果實亦稱青果、青欖、甘欖等，營養(yǎng)豐富，口味獨特，富含多酚、類黃酮和維生素等活性成分，兼具保肝護肝、清熱利咽、抗菌消炎、抗腫瘤抗氧化和提高抗體免疫等藥用功效，是我國衛(wèi)生部公布的首批藥食兩用物種，具有很高的藥食兩用價值，可供鮮食與加工[1-6]。橄欖干燥制粉是一種能夠較好保持橄欖藥理活性的加工方法。橄欖具有獨特的風(fēng)味，偏甘偏苦澀，鮮食大眾接受度低，但其藥理活性功能受到現(xiàn)代消費者的大力追捧，目前市面上的加工品主要為果脯蜜餞類，不但藥理活性功能在加工中損失較大，且由于其高糖高鹽等特點，大大降低橄欖保健功能。果粉具有營養(yǎng)價值高、貯藏穩(wěn)定性好、運輸成本低等特點，既可用作速溶果粉，也可作為食品基料、輔料等添加于各類食品中，同時也是改善橄欖鮮果產(chǎn)能過剩、鮮食保鮮期短、深加工產(chǎn)品單一等問題的優(yōu)良手段[7-9]。

干燥是影響果粉成品品質(zhì)質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，不同干燥技術(shù)對不同果蔬干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響有所差異[10]。果蔬粉干燥工藝主要有噴霧干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥、真空干燥和真空冷凍干燥等[7]。不同干燥工藝的原理特點、干燥溫度時間和成本能耗等均有所不同，對制成果蔬粉產(chǎn)品品質(zhì)的影響亦有所差異，在蘋果粉[8，11]、楊梅粉[12]、棗粉[13]、樹莓粉[14]等有大量研究報道。噴霧干燥較適合于果粉干燥連續(xù)化生產(chǎn)，亦適合熱敏性物料快速干燥，但不適合固體含量高的物料進行干燥[15]。微波干燥（microwave drying，MD）具有整體干燥速度快、時間短、產(chǎn)品質(zhì)量高和節(jié)約能源成本等優(yōu)點[16]。熱風(fēng)干燥（hot-air drying，HAD）是果蔬脫水中最常用的干燥方法，成本低，但是干燥后產(chǎn)品品質(zhì)易發(fā)生較大損失[17]。真空干燥（vacuum drying，VD）在果蔬干燥上也具有較廣泛的應(yīng)用，具有干燥效率高、營養(yǎng)成分損失少等優(yōu)點[18]。真空冷凍干燥（vacuum-freeze drying，VFD）被認為是保持果蔬粉營養(yǎng)成分的有效干燥方式，但它有成本高、能耗高和脫水時間長等問題[19]。目前，關(guān)于橄欖果粉干燥的研究較少，尤其是不同干燥方式對橄欖果粉綜合品質(zhì)的影響鮮見報道。因此，本研究擬通過對比4 種常見干燥方式對橄欖果粉的外觀色澤、微觀結(jié)構(gòu)、色差值、物理特性、營養(yǎng)成分等品質(zhì)指標的影響，并通過主成分分析進行綜合評價，旨在為橄欖果粉篩選最佳干燥加工方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

“長營”橄欖：福建福州閩侯縣橄欖種植基地，采摘后運回實驗室，4 ℃條件下貯藏備用。

1.2 儀器與設(shè)備

EM-687MS1 型微波爐：美的集團股份有限公司；LDO-101-3 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海龍躍儀器設(shè)備有限公司；DZF-6050 型真空干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；CTFD-20S 型冷凍干燥機：青島永合創(chuàng)信電子科技有限公司；DE-1000g 型萬能高速粉碎機：浙江紅景天工貿(mào)有限公司；JSM-6380LV 型掃描電子顯微鏡：日本JEOL 公司；UNIQUE-S15 型超純水機：銳思捷科學(xué)儀器有限公司；TM-767Ⅲ型攪拌機：中山市小太陽有限公司；SK5210HP 型超聲波清洗器：?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；JA2003N 型電子分析天平：上海佑科儀器儀表有限公司；TU-1900 型雙光束紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；H1850型臺式高速離心機：湖南湘儀離心機儀器有限公司；B-220 型恒溫水浴鍋：上海亞榮生化儀器廠；NH300 型便攜式色差儀：三恩馳科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品干燥處理

挑選新鮮、無干縮、無褐變、無機械損傷、無病蟲害、無腐爛變質(zhì)且成熟度一致的橄欖，用流動水清洗表面，然后熱燙1 min 后晾干冷卻，去核破碎后平鋪樣品盤上置于干燥設(shè)備中進行干燥，均干燥至水分含量8%以下（濕基），符合果蔬粉農(nóng)業(yè)標準NY/T 1884—2010《綠色食品果蔬粉》。將干燥后樣品置于粉碎機中粉碎后過80 目篩網(wǎng)，即得橄欖果粉。其中，分別設(shè)置以下4 個干燥條件：（1）微波干燥：稱取破碎后的橄欖300 g 均勻鋪散在盤子上放入微波爐內(nèi)，微波功率350 W，烘干40 min；（2）熱風(fēng)干燥：稱取破碎后的橄欖300 g 均勻鋪散在盤子上置于60 ℃干燥箱烘干至恒重；（3）真空干燥：稱取破碎后的橄欖300 g 均勻鋪散在盤子上置于60 ℃、真空21 kPa 的真空干燥箱烘干至恒重；（4）冷凍干燥：稱取破碎后的橄欖300 g 均勻鋪散在盤子上-45 ℃預(yù)冷2 h，在冷阱溫度為-45 ℃、真空18 Pa 下升華干燥24 h，然后45 ℃解析干燥至恒重。

1.3.2 指標測定方法

1.3.2.1 色差值測定

用色差儀測定，以標準白板為對照，測定橄欖鮮果和橄欖果粉的亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃藍度（b*）、彩度（C）和色相（h°）的色差值。

1.3.2.2 物理特性的測定

堆積密度：將橄欖果粉裝入事先稱好質(zhì)量的10 mL量筒中，壓實壓緊至剛好填充至刻度，稱總質(zhì)量[12]，采用式（1）計算。

式中：m1為量筒的質(zhì)量，g；m2為果粉和量筒的總質(zhì)量，g；V 為果粉體積，mL。

流動性：稱取40.0 g 橄欖果粉倒入8 cm 高的漏斗，測定果粉在白紙上所形成錐形的底部直徑，用直徑大小判斷流動性，直徑越大流動性越好[20]。

吸油性：稱取1.0 g 橄欖果粉緩慢加入已倒入8 mL菜籽油的10 mL 離心管中，邊加入邊渦旋振蕩混勻，后靜置30 min，4 000 r/min 離心20 min，記錄上層油體積[11]，采用式（2）計算。

式中：V1為總添加的菜籽油體積，mL；V2為離心后上層菜籽油體積，mL；m 為果粉的質(zhì)量，g。

吸濕率：稱取一定質(zhì)量的橄欖果粉置于相對濕度75%，溫度25 ℃的恒溫恒濕箱保存24 h，稱重[21]，采用式（3）計算。

式中：m1為吸濕前果粉質(zhì)量，g；m2為吸濕后果粉質(zhì)量，g。

溶解度：稱取1.0 g 橄欖果粉置于200 mL 燒杯中，加入100 mL 蒸餾水，在磁力攪拌器上攪拌5 min，4 000 r/min 離心5 min，取上清液20 mL 倒入玻璃培養(yǎng)皿置于105 ℃烘箱中干燥3 h，記干燥后總質(zhì)量[22]，采用式（4）計算。

式中：m1為稱取橄欖果粉質(zhì)量，g；m2為玻璃培養(yǎng)皿的質(zhì)量，g；m3為烘干后玻璃培養(yǎng)皿與固體殘渣總質(zhì)量，g；V1為加入蒸餾水總體積，mL；V2為取上清液體積，mL；w 為果粉含水率，%。

復(fù)水性：稱取1.0 g 橄欖果粉置于50 mL 離心管中，加入15 mL 蒸餾水，25 ℃條件下靜置1 h，后以10 000 r/min 離心25 min，倒去上清液，稱取離心沉淀物的質(zhì)量[13]，采用式（5）計算。

式中：m1為復(fù)水前果粉質(zhì)量，g；m2為離心沉淀物質(zhì)量，g。

1.3.2.3 其它指標測定

葉綠素含量采用比色法測定；總糖和還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測定；總酸含量采用酸堿中和滴定法測定；蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍法測定；總酚含量采用福林酚法測定；類黃酮含量采用鋁離子顯色法測定。

1.3.2.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察

采用臺式掃描電子顯微鏡對橄欖果粉形貌進行掃描觀察拍照，設(shè)置加速電壓為15kV，觀察倍數(shù)為500倍。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Office Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)分析及作圖作表，并采用SPSS Statistics 24 軟件進行顯著性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對橄欖果粉色差值的影響

外觀色澤直觀反映果粉最直觀的感官品質(zhì)，體現(xiàn)商品價值。不同干燥方式對橄欖果粉色差值的影響見表1。

表1 干燥方式對橄欖果粉對色差值的影響Table 1 Effect of drying methods on chromaticaberration of olive powder

由表1 可知，果粉L*值大小依次為真空冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥＞微波干燥，差異顯著。a*值大小依次為微波干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空干燥＞真空冷凍干燥。b*值最高為微波干燥，與其它干燥處理差異不顯著（P＞0.05）。各干燥組C 值差異不顯著。h°值較大的為真空冷凍干燥和真空干燥，相互之間差異顯著（P＜0.05），均顯著高于微波干燥和熱風(fēng)干燥（P＜0.05）。由此說明，真空冷凍干燥制得的橄欖果粉色澤呈現(xiàn)出鮮亮綠色色澤，而真空干燥的果粉色澤比熱風(fēng)干燥接近綠色色澤，且溫度越低色澤越接近。有研究報道，干制過程中溫度和真空度高低直接影響水果色澤變化程度，在較低的溫度和真空度條件下干燥，其酶促褐變、非酶促褐變及色素成分損失等發(fā)生程度較低，且真空冷凍干燥可較好保持細胞組織結(jié)構(gòu)，從而較好保留原有色澤[23-25]。而微波干燥中果粉色澤最差，明顯偏黃。由于本研究中橄欖干燥前經(jīng)過熱燙處理，酚類氧化引起的褐變程度低，出現(xiàn)明顯褐變的原因更可能是由于微波干燥受熱不均導(dǎo)致部分燒焦和較高的溫度下發(fā)生美拉德反應(yīng)等非酶促褐變的程度更大而引起，這與秦櫻瑞等[26]和鄧媛元等[23]在苦瓜干制上結(jié)論相似。

2.2 干燥方式對橄欖果粉葉綠素含量的影響

葉綠素是影響色澤變化關(guān)鍵的指標，也是保持綠色色澤的關(guān)鍵指標，葉綠素含量損失也會引起褐變。不同干燥方式對橄欖果粉葉綠素含量的影響見表2。

表2 干燥方式對橄欖果粉葉綠素含量的影響Table 2 Effect of drying methods on chlorophyll content of olive powder

由表2 可知，葉綠素a 含量最高的是微波干燥，為0.052 mg/g；最低的是真空干燥，為0.047 mg/g，與真空冷凍干燥之間差異不顯著，與微波干燥之間差異極顯著。葉綠素b 含量最高的是微波干燥，為0.087 mg/g，顯著高于真空干燥，但與熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥差異不顯著。葉綠素a 和葉綠素b 總含量最高的是微波干燥，為0.139 mg/g，顯著高于其它干燥方式。這說明，微波干燥和熱風(fēng)干燥過程葉綠素損失較少，由葉綠素損失引起的褐變程度低。

2.3 干燥方式對橄欖果粉物理特性的影響

物理特性是評價果粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標。不同干燥方式對橄欖果粉物理特性的影響變化見表3。

表3 干燥方式對橄欖果粉物理特性的影響Table 3 Effect of drying methods on physical properties of olive powder

堆積密度的高低影響果粉包裝、運輸成本和后續(xù)壓片制品難易程度，從而影響果粉經(jīng)濟價值[12，21，27]。流動性是果粉加工中重要工藝指標。如表3 所示，堆積密度最高為熱風(fēng)干燥，其次為真空干燥，然后是微波干燥，最低是真空冷凍干燥，各處理差異顯著。流動性最高為真空冷凍干燥，極顯著高于其它干燥處理；流動性最差為微波干燥，顯著低于其它2 組。這可能是由于真空冷凍干燥果粉具有疏松多孔、顆粒間空隙大、低密度纖維多等特點，從而有較低的堆積密度和較高的流動性[12，28-29]。

吸濕率影響果粉加工特性與貯藏穩(wěn)定性，吸濕率高果粉貯藏期間容易引起吸濕結(jié)塊，吸濕率越低越有助于果粉的長期保藏[11，30]。由表3 可知，真空干燥所得橄欖果粉吸濕率最高，而微波干燥和真空冷凍干燥的吸濕率最低。這與周禹含等[13]研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥吸濕率最低相似。本研究認為真空干燥果粉吸濕率高于熱風(fēng)干燥，這可能因不同干燥時間、干燥溫度以及果種果粉特性不同而有所差異。

果粉的吸油性、溶解度和復(fù)水性是體現(xiàn)果粉溶解特性的主要指標，但目前并未明確體現(xiàn)果粉溶解特性的確切標準，一般認為，溶解度越高越有利于人體對果粉的消化吸收和果粉的速溶、沖調(diào)和復(fù)配添加等多元化利用[22]。由表3 可知，溶解度最高為熱風(fēng)干燥，但僅與最低的微波干燥組呈差異顯著，與其它處理組差異不顯著。各干燥組復(fù)水性之間差異不顯著。吸油性最高為真空冷凍干燥，最低為熱風(fēng)干燥和微波干燥。

2.4 干燥方式對橄欖果粉營養(yǎng)成分的影響

營養(yǎng)成分指標是評價果粉營養(yǎng)品質(zhì)和藥理活性的重要指標。不同干燥方式對橄欖果粉營養(yǎng)成分的影響見表4。

表4 干燥方式對橄欖果粉營養(yǎng)成分的影響Table 4 Effect of drying methods on nutrient content of olive powder

總糖、還原糖、總酸等含量高低直接影響橄欖果粉的感官品質(zhì)。由表4 可知，總糖含量最高為真空干燥，含量為183.40 mg/g，但與熱風(fēng)干燥無顯著差異，與微波干燥和真空冷凍干燥之間差異顯著。還原糖含量最高為微波干燥，含量為64.48 mg/g，與熱風(fēng)干燥差異不顯著，但均顯著高于其它2 組?？偹岷孔罡邽槲⒉ǜ稍铮繛?.17%，其次是熱風(fēng)干燥和真空干燥，而真空冷凍干燥總酸含量最低，為6.51%。這可能是糖酸物質(zhì)等因長時間進行各類氧化反應(yīng)而消耗較多[13]。

蛋白質(zhì)含量高低亦是評價果粉營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標。如表4 所示，蛋白質(zhì)含量最高的是真空冷凍干燥，為2.26 mg/g，最低的為真空干燥，但各組之間差異不顯著。

多酚、黃酮類物質(zhì)與橄欖高藥理活性密切相關(guān)[2，31]。干燥過程中酚類和黃酮物質(zhì)在受熱時易發(fā)生氧化及聚合反應(yīng)而導(dǎo)致含量下降，干燥溫度和時間是影響這類物質(zhì)降解的重要因素[11，13，24]。由表4 表示，總酚含量最高的為真空干燥，含量為90.66 mg/g，最低為真空冷凍干燥，含量為79.95 mg/g，兩者之間差異極顯著。這可能是由于大部分酚酸與碳水化合物和蛋白質(zhì)等大分子相結(jié)合，而較高的溫度破壞了組織細胞的結(jié)構(gòu)從而有更多酚類物質(zhì)溶出[32]。類黃酮含量較高的為熱風(fēng)干燥和真空干燥，微波干燥和真空冷凍干燥含量較低，前后兩者之間差異極顯著。這可能是由于干燥過程中總酚、類黃酮含量變化因不同果種的物理化學(xué)特性不同而有不同影響[23，33-34]。

2.5 干燥方式對橄欖果粉外觀的影響

不同干燥方式對橄欖果粉外觀的影響圖1 所示。

如圖1 所示，不同干燥方式的橄欖果粉外觀色澤形貌差異明顯，微波干燥和熱風(fēng)干燥顏色偏黃偏暗，尤其是微波干燥呈現(xiàn)出褐色，而真空冷凍干燥呈現(xiàn)出最亮最綠的疏松果粉，真空干燥呈現(xiàn)黃綠色澤。

2.6 干燥方式對橄欖果粉微觀結(jié)構(gòu)的影響

不同干燥方式對橄欖果粉微觀結(jié)構(gòu)的影響圖2 所示。

圖1 干燥方式對橄欖果粉外觀的影響Fig.1 Effect of drying methods on appearance of olive powder

圖2 干燥方式對橄欖果粉微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of drying methods on microstructure of olive powder

從圖2 中可看出，不同干燥方法對果粉微觀結(jié)構(gòu)影響差異不明顯。微波干燥微觀結(jié)構(gòu)果粉顆粒較大表面較光滑，顆粒皺縮較少，顆粒間空隙較大。熱風(fēng)干燥果粉組織堆疊緊密，部分組織發(fā)生皺縮，果粉顆粒間空隙小。真空干燥果粉組織堆疊緊密、顆粒間空隙小，果粉顆粒較大，部分果粉顆粒發(fā)生皺縮。真空冷凍干燥果粉顆粒較大，無明顯褶皺收縮，顆粒表面較光滑，顆粒之間間隙大。

2.7 主成分分析

主成分分析是從多個變量之間的相互關(guān)系入手，將多個變量轉(zhuǎn)化為少個互不相關(guān)的綜合變量，從而達到降維的效果，并最大限度地保留原有信息量，通過尋求主成分來研究總體樣本的一種統(tǒng)計方法[35]。

通過對橄欖果粉20 個品質(zhì)相關(guān)指標進行主成分分析，得到特征主成分的特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率見表5。根據(jù)主成分分析原理提取累計方差貢獻率大于85%的前3 個主成分F1、F2 和F3，代表了100.000%的信息量，成功將20 個評價指標降至3 個不相關(guān)的主成分，達到降維的目的。

表5 提取3 個主成分的特征值和方差貢獻率Table 5 Eigenvalues and contribution of three principal components

如表5 所示，第1 主成分貢獻率為50.967%；第2主成分貢獻率為34.829%；第3 主成分貢獻率為14.204%。

各主成分載荷反映了各指標對各主成分的影響程度，載荷絕對值越大對主成分貢獻率的影響也越大。主成分的特征向量與載荷矩陣如表6 所示。

表6 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 6 Eigenvectors and loading matrix of principal components

如表6 所示，第一主成分主要包含L*、a*、h°、流動性、還原糖和總酸等信息；第二主成分主要包含總糖、類黃酮、總酚和吸濕率等信息；第三主成分主要包含蛋白質(zhì)、b*、C、溶解度、復(fù)水性等信息。

用各指標變量的主成分載荷和主成分相對應(yīng)的特征值換算成每個指標所對應(yīng)的系數(shù)，即特征向量，以特征向量為權(quán)重構(gòu)建主成分的表達函數(shù)式，得到3個主成分的得分函數(shù)（表達式中的X 不是原始變量，而是標準化變量），如式（6）～式（8）所示。

主成分F1、F2和F3從不同方面反映不同干燥方式的橄欖果粉品質(zhì)，為了綜合分析，用F1、F2和F3的方差貢獻率作為權(quán)重數(shù)，對F1、F2和F3進行加權(quán)，然后通過加和得到各個干燥方式的綜合得分F 的得分函數(shù)，如式（9）所示。

綜合得分計算結(jié)果見表7。

表7 主成分綜合得分和排名Table 7 Scores and rankings of principal components

綜合得分越高，排名越靠前，果粉品質(zhì)就越高，以此確定最佳干燥方式。其中，綜合得分大于零表明果粉品質(zhì)在平均水平之上，綜合得分小于零表示果粉品質(zhì)在平均水平之下。如表7 所示，主成分分析所得綜合評分結(jié)果為：真空冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥＞微波干燥。

3 結(jié)論

4 種干燥方式對橄欖果粉中色澤、物理特性、營養(yǎng)成分等品質(zhì)指標的影響有一定差異。本試驗利用主成分分析對其所有量化果粉品質(zhì)指標進行綜合評分結(jié)果為：真空冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥＞微波干燥。其中，真空冷凍干燥橄欖果粉色澤品質(zhì)最佳，真空干燥橄欖果粉物理特性相對較佳，熱風(fēng)干燥和真空干燥營養(yǎng)成分損失較小。果粉實際生產(chǎn)應(yīng)用時，需根據(jù)產(chǎn)品特點需求選擇適合的干燥技術(shù)，同時也應(yīng)綜合考慮設(shè)備成本、運行成本、時間成本及人工成本等，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。