藍(lán)莓微波真空干燥特性及工藝研究

孫 宇，霍瑞文，李瑩瑩，董世榮，徐 微

（哈爾濱學(xué)院食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150086）

藍(lán)莓為杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vacciniumspp.），原產(chǎn)于北美、蘇格蘭和俄羅斯，現(xiàn)在北美、歐州、中國東北部等地區(qū)均有種植，是一種具有較高經(jīng)濟(jì)價值的小漿果[1]。藍(lán)莓具有較高的食用、保健和醫(yī)療價值，是“第三代水果”之一，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織將其定位為保健型水果[2]。藍(lán)莓營養(yǎng)豐富，含有多種維生素、礦物質(zhì)、有機(jī)酸及其他功能性成分，尤其是其富含的多酚、黃酮及花色苷類物質(zhì)，具有較強(qiáng)的清除自由基能力，是天然抗氧化劑的優(yōu)質(zhì)來源，能夠降低血液中膽固醇、減少心臟病和其他慢性病發(fā)生率[3-4]。受采摘期短、表皮薄、鮮果含水率高等條件的限制，藍(lán)莓鮮果在室溫條件下貨架期不足3 d[5]。藍(lán)莓在收獲后，除必要的冷凍、冷藏處理外，干燥保藏是延長藍(lán)莓儲藏期、提高利用率的有效途徑。

干燥方式是影響藍(lán)莓干制品的重要因素。由于藍(lán)莓中富含的花色苷、維生素、超氧化物歧化酶（SOD）等活性成分屬熱敏性物質(zhì)，因此藍(lán)莓要在相對較低的溫度下快速干燥，才能減少活性成分損失，得到營養(yǎng)價值較高的藍(lán)莓干制品。常規(guī)晾曬或熱風(fēng)干燥不適合藍(lán)莓干燥，因?yàn)殚L時間處于高溫富氧環(huán)境會增加藍(lán)莓中熱敏性成分的損失[6]。冷凍干燥所得藍(lán)莓干制品品質(zhì)好，但耗時長、產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本過高[7]。噴霧干燥是生產(chǎn)粉劑干制品的主要方法，但由于藍(lán)莓果膠含量高、黏度大，容易堵塞噴頭，會出現(xiàn)脫水困難的現(xiàn)象[8]。因此，有必要尋求一種適合藍(lán)莓這類小漿果的干燥方法，即能夠在相對較低的溫度下快速去除水分的加工方式。

降低真空壓強(qiáng)能夠使物料中的水分在低溫條件下大量蒸發(fā)，減少物料中熱敏性成分的損失，微波加熱屬于體加熱方式，具有加熱速度快、能量利用率高等特點(diǎn)，微波真空干燥法綜合了微波干燥和真空干燥的優(yōu)勢，具有快速、低溫、高效等特點(diǎn)，能夠較好地保留物料原有的色、香、味，減少活性成分降解量[9]。近年來，微波真空干燥法已應(yīng)用在蘋果[10]、蘑菇[11]、銀耳[12]、枸杞[13]等多種食品原料的脫水干制中。張孫現(xiàn)等[14]采用微波真空法干燥鮑魚，獲得的鮑魚干品在外觀形態(tài)、營養(yǎng)成分含量等各方面品質(zhì)均明顯優(yōu)于其他方法；孫麗娟等[15]采用微波真空干燥法生產(chǎn)固體蜂蜜，該方法較好地保留了蜂蜜原有的營養(yǎng)成分，在干燥過程中減少了美拉德反應(yīng)的發(fā)生，顯著提高了產(chǎn)品品質(zhì)。然而將微波真空干燥法應(yīng)用在漿果類食品原料干燥的研究較少，因此有必要研究漿果類食品加工新技術(shù)，拓寬漿果產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。本試驗(yàn)以藍(lán)莓鮮果為原料，通過調(diào)節(jié)不同的微波功率、真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量，考察藍(lán)莓干燥特性及產(chǎn)品品質(zhì)變化，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面組合試驗(yàn)獲得生產(chǎn)藍(lán)莓粉的最佳工藝條件，研究結(jié)果可為其他漿果食品加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

新鮮藍(lán)莓，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站提供，品種為“都克”，達(dá)到生理成熟度；麥芽糊精，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司。

濃鹽酸，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；香草醛、偏磷酸，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；甲醇，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；原花青素標(biāo)準(zhǔn)品（紫外條件測定條件純度≥95%），上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

FA224電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；MJ-BL25B2攪拌機(jī)，廣東美的生活電器制造有限公司；WZD1S微波真空干燥設(shè)備，南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司；MJ-BL25B2高速多功能粉碎機(jī)，上海夢祥電器有限公司；WSC-S全自動測色色差計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；DK-98型數(shù)顯恒溫水浴鍋，天津泰斯特儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 藍(lán)莓粉生產(chǎn)工藝

1.2.1.1 藍(lán)莓果漿的制備

選擇顏色和成熟度一致的藍(lán)莓鮮果，去除表面殘葉和果梗，清洗干凈后瀝干水分，置于(4±0.5)℃的冰箱內(nèi)保存24 h，保證藍(lán)莓表面水分均勻。取出一定量藍(lán)莓，倒入高速攪拌機(jī)中，粉碎處理6 min，直至所得藍(lán)莓果漿細(xì)膩、均勻。

1.2.1.2 藍(lán)莓粉制作工藝流程

藍(lán)莓果漿+麥芽糊精→微波真空干燥→藍(lán)莓干制品→粉碎→藍(lán)莓粉

1.2.2 藍(lán)莓微波真空干燥單因素試驗(yàn)設(shè)計

取200 g混合后的藍(lán)莓果漿，平鋪于直徑16 cm的微波用玻璃盤中，調(diào)節(jié)微波真空干燥機(jī)操作面板，設(shè)定微波功率和真空壓強(qiáng)，以達(dá)到所需干燥條件。

（1）設(shè)定真空壓強(qiáng)為80 kPa，藍(lán)莓果漿中麥芽糊精添加量為5%，分別在微波功率為100、200、400、600、800、1 000 W條件下實(shí)施干燥。

（2）設(shè)定微波功率為600 W，藍(lán)莓果漿中麥芽糊精添加量為5%，分別在真空壓強(qiáng)為50、60、70、80、90、101 kPa條件下實(shí)施干燥。

（3）設(shè)定微波功率為600 W，真空壓強(qiáng)為80 kPa，麥芽糊精的添加量分別為5%、10%、15%、20%、25%，制備混合藍(lán)莓果漿，將不添加麥芽糊精的果漿作為對照組（CK）。

以上干燥過程中每隔1 min測定藍(lán)莓果漿和玻璃盤總質(zhì)量，依此計算果漿含水率的變化，當(dāng)含水率低于13%時停止實(shí)施干燥。干燥結(jié)束后測定不同干燥條件下所得藍(lán)莓粉的花青素含量，并進(jìn)行感官評價。為減小操作誤差，所得數(shù)據(jù)均為3次測定的平均值。

1.2.3 藍(lán)莓微波真空干燥響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計

微波功率、真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量是影響藍(lán)莓粉干燥特性和產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素。設(shè)計三因素五水平組合試驗(yàn)，選擇藍(lán)莓粉花青素含量和色差值作為評價指標(biāo)，研究微波功率、真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量對藍(lán)莓粉品質(zhì)的影響規(guī)律，獲得最優(yōu)工藝條件。試驗(yàn)因素水平編碼如表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Factors and levels for responsesurface experiment

1.2.4 測定項(xiàng)目與方法

1.2.4.1 含水率

采用直接干燥法測定[16]。稱取2.000 0～5.000 0 g（精確至0.000 1 g）待測樣品，放入鋁盒中，盡量使樣品均勻平鋪，厚度小于5 mm，加蓋稱量后，置于干燥箱中，將盒蓋取下置于盒邊，干燥2～4 h后，蓋好蓋子取出，干燥器冷卻30 min后稱重。重復(fù)以上操作，直至前后兩次質(zhì)量差小于2 mg，記錄此時鋁盒質(zhì)量。樣品的濕基含水率按下式計算：

式中：X為樣品含水率（%）；m1為干燥前樣品及鋁盒總質(zhì)量（g）；m2為恒重時樣品及鋁盒總質(zhì)量（g）；m0為鋁盒質(zhì)量（g）。

式中：Xg為樣品干基含水率（g/g）；Gw為干燥過程稱得的濕料質(zhì)量（g）；Gg為干物質(zhì)質(zhì)量（g）。

式中：u為干燥速率（g/(g·min)）；Xg1為t時刻樣品干基含水率（g/g）；Xg2為t+Δt時刻樣品干基含水率（g/g）；Δt為干燥時間間隔（min）。

1.2.4.2 果粉色度

使用色差計測定，通過CIELAB表色系統(tǒng)測定藍(lán)莓粉顏色[17]。以冷凍干燥所得純藍(lán)莓粉作為對照。色差值ΔE計算公式為：

式中：L、a、b分別為微波真空干燥藍(lán)莓粉的明度值、紅度值和黃度值；L0、a0、b0分別為冷凍干燥純藍(lán)莓粉的明度值、紅度值和黃度值。

1.2.4.3 花青素含量

采用低濃度香草醛-鹽酸法測定藍(lán)莓中花青素的含量[18]。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別取1、2、3、4、5、6 mL濃度為1.2 mg/mL的原花青素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甲醇定容至10 mL。取1 mL定容后的原花青素標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加入5 mL顯色劑，搖勻后置于避光處，同時取1 mL甲醇溶液為對照組。將試劑置于30℃恒溫水浴鍋中水浴30 min，在520 nm處測量樣品吸光度，繪制原花青素濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1 鹽酸-香草醛法測定花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of anthocyanidin determination by hydrochloric acid-vanillin

顯色劑的制備：以甲醇為溶劑，配制濃度為1%的香草醛溶液與濃度為8%的鹽酸溶液，二者以體積比1∶1混合均勻，顯色劑現(xiàn)用現(xiàn)配，室溫、避光條件下存放。

樣品中花青素含量的測定：稱取1～2 g藍(lán)莓粉，加入30 mL甲醇，充分?jǐn)嚢瑁? 000 r/min離心15 min，取1 mL上清液，加入5 mL顯色劑，30℃恒溫水浴鍋水浴30 min，測量在520 nm處測量的吸光值。按下式計算樣品中花青素的含量：

式中：D為花青素含量（mg/g）；V為定容體積（mL）；C為花青素濃度（mg/mL）；n為稀釋倍數(shù)；W為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.4.4 感官評價

依據(jù)NY/T 1884—2010[19]對果蔬粉的特性要求，參考其他工藝制得藍(lán)莓粉的評價指標(biāo)[20]。分別從藍(lán)莓粉的外觀品質(zhì)、口感、沖調(diào)性、組織狀態(tài)4方面綜合考慮制定感官評價標(biāo)準(zhǔn)。感官評定小組由10位受過專業(yè)培訓(xùn)的評定員組成。取不同條件下制得的藍(lán)莓粉，按表2進(jìn)行感官評價。

表2 藍(lán)莓果粉感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteriaof blueberry powder

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用SigmaPlot 12.5軟件繪圖并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合；采用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波功率對藍(lán)莓干燥特性的影響

不同微波功率條件下藍(lán)莓果漿含水率和干燥速率的變化曲線如圖2所示。經(jīng)測定藍(lán)莓果漿初始含水率為90.76%。由圖2a可知，微波功率由100 W升至1 000 W時，果漿干燥時間由20 min降至9 min，提高微波功率有利于縮短干燥時間，提高干燥效率，這與宋月[21]的研究結(jié)論一致。由圖2b可知，不同微波功率條件下藍(lán)莓果漿的微波真空干燥過程均存在初始升速階段、恒速干燥階段和降速干燥階段，且隨著微波功率的增加，藍(lán)莓果漿的初始升速階段和恒速階段干燥速率顯著增加，這是由于微波干燥的體加熱方式通過高頻電磁波激發(fā)物料中極性水分子的劇烈運(yùn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)對物料的整體加熱，此時物料中水分的轉(zhuǎn)移方向與熱量的傳遞方向一致，可以實(shí)現(xiàn)快速、整體加熱，干燥速率與物料吸收微波能成正比，因此當(dāng)果漿處于內(nèi)部含水率較高的初始升速階段和恒速干燥階段時，干燥速率與微波功率呈正相關(guān)關(guān)系[22]。降速干燥階段藍(lán)莓果漿的干燥速率主要受內(nèi)部傳質(zhì)阻力控制，因此表現(xiàn)為不同微波功率下降速干燥階段干燥速率和持續(xù)時間存在差異。微波功率600 W時干制品無焦糊、未干等現(xiàn)象，產(chǎn)品狀態(tài)最佳，選擇微波功率600 W為中間水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖2 不同微波功率條件下藍(lán)莓干燥特性曲線Fig.2 Thedryingcharacteristic curves of blueberry at different microwave power

經(jīng)測定凍干純藍(lán)莓粉的花青素含量為9.261 mg/g，視為藍(lán)莓粉的初始花青素含量。由圖3可知，微波功為600 W時制得的藍(lán)莓粉花青素含量最高，微波功率為1 000 W時藍(lán)莓粉花青素含量最低，微波功率為100 W次之。微波功率的增加能夠顯著提高干燥速率，但是微波功率過高時常導(dǎo)致物料溫度的急劇升高，尤其是干燥后期物料溫度會出現(xiàn)100℃以上的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致藍(lán)莓中花青素的大量降解[23]；當(dāng)微波功率為100 W時，藍(lán)莓果粉的花青素含量也較低，這與微波功率低干燥時間長、且處于溫度較高的環(huán)境有關(guān)，因此含熱敏性活性成分的物料應(yīng)該在相對低溫的條件下快速脫水，才能保護(hù)好其中的活性成分[24]。隨著微波功率的增加，藍(lán)莓粉感官評分先升高后降低，800 W條件下制得的藍(lán)莓果粉感官品質(zhì)最佳，這是因?yàn)樵诘臀⒉üβ蕰r長時間的干燥會導(dǎo)致藍(lán)莓香氣散失嚴(yán)重，高微波功率時出現(xiàn)的焦糊現(xiàn)象會嚴(yán)重影響藍(lán)莓果粉的顏色和口感。

圖3 不同微波功率下藍(lán)莓粉中花青素含量和感官評分Fig.3 Anthocyanin contents and sensory score of blueberry powder at different microwave powers

2.2 真空壓強(qiáng)對藍(lán)莓干燥特性的影響

由圖4a可知，降低真空壓強(qiáng)有利于加速藍(lán)莓果漿中水分的去除，同一干燥時刻藍(lán)莓果漿含水率隨干燥環(huán)境真空壓強(qiáng)的降低而降低。由圖4b可知，當(dāng)真空壓強(qiáng)為60 kPa時，其最大干燥速率是常壓條件最大干燥速率的2.36倍，這是由于低真空壓強(qiáng)可以使水分在較低溫度下大量蒸發(fā)，查飽和蒸汽壓力溫度表可知，當(dāng)真空壓強(qiáng)降至0.02 MPa時，水在60.06℃即可沸騰，因此通過降低真空壓強(qiáng)可以在低溫下快速去除物料中的水分，實(shí)現(xiàn)對藍(lán)莓中花青素的保護(hù)[25]。但當(dāng)真空壓強(qiáng)降至50 kPa時，干燥4 min時果漿出現(xiàn)大量起泡、甚至迸濺的現(xiàn)象，使得干燥難以繼續(xù)進(jìn)行，這是因?yàn)榇藭r果漿含水率降至70.34%，其相對黏度增加，加之低真空壓強(qiáng)的共同作用，造成果漿處于類似沸騰的狀態(tài)導(dǎo)致迸濺。真空壓強(qiáng)過低對設(shè)備密封性、安全性等要求也更高，因此在滿足產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，真空壓強(qiáng)不宜調(diào)制過低。由于真空壓強(qiáng)降至50 kPa時果漿水分蒸發(fā)過于劇烈，會出現(xiàn)大量迸濺的現(xiàn)象導(dǎo)致試驗(yàn)無法進(jìn)行，為使三因素五水平組合試驗(yàn)各因素水平都能順利進(jìn)行，因此選擇80 kPa為中間水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖4 不同真空壓強(qiáng)條件下藍(lán)莓干燥特性曲線Fig.4 The drying characteristic curves of blueberry at different vacuumpressures

由圖5可知，除真空壓強(qiáng)50 kPa外，制得的藍(lán)莓粉中花青素含量隨真空壓強(qiáng)的降低而升高，說明低真空壓強(qiáng)環(huán)境能夠使物料在低溫下完成水分的去除，有效保護(hù)物料中的熱敏性營養(yǎng)成分。由于真空壓強(qiáng)50 kPa時未能完成干燥獲得藍(lán)莓粉，因此未進(jìn)行感官評價。由圖5可知，藍(lán)莓粉的感官評分與真空壓強(qiáng)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，是由于真空條件下物料中水分快速蒸發(fā)能夠形成細(xì)密均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，有助于提高所得干制品的分散性，因此真空條件下制得的藍(lán)莓粉顏色、沖調(diào)性和組織狀態(tài)均好于常壓條件下[26]。降低真空壓強(qiáng)有助于物料干燥和活性成分的保護(hù)，但是過低的真空壓強(qiáng)不適于高黏度物料的干燥。

圖5 不同真空壓強(qiáng)下藍(lán)莓粉中花青素含量和感官評分Fig.5 Anthocyanin contentsand sensory scoreof blueberry powder at different vacuumpressures

2.3 助干劑添加量對藍(lán)莓干燥特性的影響

對于含糖或有機(jī)酸豐富的果漿或果汁類物料，在干燥過程中常出現(xiàn)黏壁、聚集、易結(jié)塊等現(xiàn)象[27]。目前，常添加高分子質(zhì)量的干燥助劑如麥芽糊精、淀粉、阿拉伯膠來解決，是因?yàn)檫@些干燥助劑具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T ）g，進(jìn)而能夠提高混合體系的Tg，有效避免上述現(xiàn)象發(fā)生[28]。本研究采用麥芽糊精作為藍(lán)莓微波真空干燥的助干劑，麥芽糊精是淀粉的水解產(chǎn)物，能夠中和藍(lán)莓的酸味，增強(qiáng)口感和風(fēng)味，提高溶解性能。

由圖6可知，在初始干燥階段藍(lán)莓果漿干燥速率隨麥芽糊精添加量的增加而升高，助干效果明顯，是因?yàn)辂溠亢c果漿充分混合后，麥芽糊精能夠均勻地分布于果漿內(nèi)部，使果漿內(nèi)外受熱均勻，有利于內(nèi)部水分蒸發(fā)，減小粘連；在恒速干燥階段，隨著麥芽糊精添加量的增加，藍(lán)莓果漿干燥速率先升高后降低，是因?yàn)辂溠亢砑恿砍^20%時，果漿黏度增加引起的干滯阻力超過了其本身的助干效果，導(dǎo)致干燥速率反而降低；在降速干燥階段，麥芽糊精含量增加造成的因黏度增加而出現(xiàn)的阻礙干燥現(xiàn)象更加明顯，干燥后期內(nèi)部傳質(zhì)阻力或?yàn)楦稍锏闹饕枇?，使得物料?nèi)部水分蒸發(fā)無法繼續(xù)進(jìn)行。添加麥芽糊精在起到助干劑的同時，也要考慮對產(chǎn)品含糖量的影響，綜合考慮干燥效果及產(chǎn)品品質(zhì)，選擇助干劑添加量為10%作為響應(yīng)面中心組合試驗(yàn)的中間水平。

圖6 不同麥芽糊精添加量條件下藍(lán)莓干燥特性曲線Fig.6 The drying characteristic curves of blueberry at different maltodextrin addition level

由圖7可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，藍(lán)莓粉中花青素含量和感官評分均呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，麥芽糊精添加量為15%時，藍(lán)莓粉中花青素含量和感官評分最高，說明該添加量既能有效提高干燥效率，保證藍(lán)莓果漿快速完成脫水，又能改善藍(lán)莓粉口感、提高流動性、降低結(jié)塊現(xiàn)象。

圖7 不同麥芽糊精添加量條件下藍(lán)莓粉中花青素含量和感官評分Fig.7 Anthocyanin contentsand sensory score of blueberry powder at different maltodextrin addition levels

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以微波功率、真空強(qiáng)度和麥芽糊精添加量為自變量，以不同條件下制得藍(lán)莓粉中花青素含量和色差值為響應(yīng)指標(biāo)，采用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行三因素五水平中心組合試驗(yàn)，具體試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果如表3所示。為便于操作，將微波功率和真空壓強(qiáng)的正負(fù)1.682水平設(shè)定為四舍五入后的值。

表3 Box Behnken試驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果Table3 Box Behnken experimental design and results

2.4.1 微波真空干燥條件對藍(lán)莓粉中花青素含量的影響

采用Design Expert軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程擬合及方差分析，剔除不顯著項(xiàng)，得到藍(lán)莓粉中花青素含量的回歸方程為：Y1=6.95+0.59A-0.85B+0.27C-0.57AB+1.34AC-0.45A2-0.42B2-0.44C2。

所得回歸模型的R2=0.957 3，說明該模型擬合情況較好；該模型的方差分析顯著性檢驗(yàn)P＜0.01，說明模擬達(dá)到極顯著水平；失擬項(xiàng)P=0.367 8＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，說明所得方程與實(shí)際值擬合時非正常誤差所占比例小，采用該回歸方程能夠真實(shí)地模擬不同干燥條件下所得藍(lán)莓粉中花青素的含量。

由表4可知，影響藍(lán)莓粉中花青素含量各因素按主次順序依次為：B真空壓強(qiáng)＞A微波功率＞C麥芽糊精添加量。同時可知，AB、AC、A2、B2、C2的P值均小于0.05，說明微波功率和真空壓強(qiáng)、微波功率和麥芽糊精添加量的交互作用對藍(lán)莓粉中花青素含量的影響顯著。通過分析響應(yīng)面圖可以明確多個自變量對響應(yīng)指標(biāo)的交互作用以及響應(yīng)指標(biāo)對不同自變量變化的敏感程度。

表4 藍(lán)莓粉中花青素含量回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variancein regression model of anthocyanin content in blueberry powder

微波功率、真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量對藍(lán)莓粉中花青素含量的交互作用如圖8所示，圖中各因素水平實(shí)際值參見表2。由圖8a可知，微波功率和真空壓強(qiáng)對花青素含量的影響均較大，在真空壓強(qiáng)由常壓條件降至70 kPa過程中，花青素含量隨微波功率的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這是因?yàn)槲⒉üβ试黾訋淼母邷丨h(huán)境會導(dǎo)致藍(lán)莓中熱敏性的花青素降解，但微波功率過低導(dǎo)致干燥時間延長，也不利于花青素的穩(wěn)定；降低真空壓強(qiáng)能夠有效減少藍(lán)莓果漿中花青素的損失，這種保護(hù)作用在高微波功率條件下更為顯著。由圖8b可知，微波功率和麥芽糊精添加量對花青素含量的影響一致，均呈先增后降趨勢，說明應(yīng)選擇合適的微波功率和麥芽糊精添加量范圍才能夠減少藍(lán)莓中原有花青素的降解。由圖8c可知，真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量的交互作用對花青素含量影響不顯著。

圖8 不同干燥條件的交互作用對藍(lán)莓粉中花青素含量影響的響應(yīng)面圖Fig.8 The effectsof interaction between different drying conditionson theanthocyanin content of blueberry powder

2.4.2 微波真空干燥條件對藍(lán)莓粉色差值的影響

采用Design Expert軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程擬合及方差分析，剔除掉不顯著項(xiàng)，得到藍(lán)莓粉色差值的回歸方程為：Y2=11.43-2.06A+4.32B+0.96C+0.035AB+3.85A2+2.11B2+0.1C2。

所得回歸模型的R2=0.942 6，說明該模型擬合情況較好；模型方差分析顯著性檢驗(yàn)P＜0.01，模擬達(dá)到極顯著水平；失擬項(xiàng)P=0.908 3＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，代表所得方程與試驗(yàn)值擬合時非正常誤差所占比例較小，采用該方程能夠真實(shí)地模擬不同干燥條件下代表藍(lán)莓粉顏色變化的色差值。

由表5可知，影響藍(lán)莓粉色差值各因素按主次順序依次為：B真空壓強(qiáng)＞A微波功率＞C麥芽糊精添加量。AB、A2、B2、C2的P值均小于0.05，說明微波功率、真空壓強(qiáng)和麥芽糊精添加量對藍(lán)莓粉中花青素含量的影響存在交互作用，且影響顯著，各因素對藍(lán)莓粉色差值的交互作用如圖9所示。

表5 藍(lán)莓粉色差值回歸模型的方差分析Table 5 Analysis of variance in regression model of color difference in blueberry powder

測定不同干燥條件下所得藍(lán)莓粉的明亮度值L、紅綠色值a、藍(lán)黃色值b，以冷凍干燥藍(lán)莓粉作對照，計算該條件下藍(lán)莓粉的色差值。色差值越低說明所得藍(lán)莓粉越接近凍干狀態(tài)，該條件越有利于藍(lán)莓的加工，色差值大與加工過程出現(xiàn)的焦糊、凝結(jié)等狀態(tài)有關(guān)，造成了藍(lán)莓粉明度值下降或顏色偏黃[28]。由圖9a可知，微波功率和真空壓強(qiáng)的交互作用對藍(lán)莓粉顏色影響顯著，在高微波功率和低真空壓強(qiáng)時，藍(lán)莓粉的色差值最小，高微波功率能夠提高藍(lán)莓果漿的干燥速率，同時低壓條件下藍(lán)莓果漿中的水分能夠在相對低溫的環(huán)境下完成脫水，因此該條件下獲得的藍(lán)莓粉顏色、狀態(tài)均較好。由圖9b和圖9c可知，麥芽糊精添加量與微波功率和真空壓強(qiáng)的交互作用對藍(lán)莓粉的色差值影響均不顯著，可能是本試驗(yàn)的麥芽糊精最高添加量僅為25%，這種添加比例僅起到一定的助干作用，對于藍(lán)莓粉顏色的影響不顯著，研究結(jié)果與以乳清蛋白和麥芽糊精助干桑葚汁結(jié)果一致[29]。

2.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

設(shè)定響應(yīng)值花青素含量為最大值，色差值為最小值，通過回歸模型預(yù)測，得到微波真空干燥藍(lán)莓的最佳工藝條件為：微波功率660 W，真空壓強(qiáng)70 kPa，麥芽糊精添加量24%，藍(lán)莓粉花青素含量預(yù)測值為7.964 mg/g，色差值為9.381。按照該工藝條件實(shí)施藍(lán)莓微波真空干燥，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)際測得的藍(lán)莓粉花青素含量為7.953 mg/g，色差值為9.426，與預(yù)測值接近，說明回歸方程可以反映各影響因素對藍(lán)莓粉品質(zhì)的影響，具有一定的實(shí)用價值。

3 結(jié)論

微波真空干燥法適用于藍(lán)莓加工，該方法通過降低真空壓強(qiáng)使得物料中的水分在低溫條件下去除，同時在微波作用下物料中的水分能夠快速脫除，這種高效、快速的干燥方法能夠有效保護(hù)藍(lán)莓中熱敏性活性物質(zhì)。通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析試驗(yàn)，得到微波真空干燥條件下制備藍(lán)莓粉的最優(yōu)工藝條件為：微波功率660 W，真空壓強(qiáng)70 kPa，麥芽糊精添加量24%，所得藍(lán)莓粉花青素含量為7.953 mg/g，色差值為9.426。微波真空干燥制得的藍(lán)莓粉可直接沖調(diào)飲用，也可作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑添加到其他糕點(diǎn)、糖果、餡料、面包等食品中，提高食品營養(yǎng)價值的同時提高食品抗氧化性，應(yīng)用前景廣闊。