干燥溫度和切片厚度對柿子片干燥特性與品質(zhì)影響

盛金鳳，王雪峰，雷雅雯，李昌寶，李江闊，羅自生，周主貴，唐杰，陳茜，零東寧*，孫健*

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；3.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津），天津 300384；4.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058）

柿子是我國的一種傳統(tǒng)水果，通常分為澀柿和甜柿兩大類。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO） 統(tǒng)計(jì)，2019年我國柿子樹的栽培面積約為9.20×105公頃，產(chǎn)量約為3.25×106噸，分別占世界總栽培面積和總產(chǎn)量的93%和75%。其中廣西是我國最大的柿子產(chǎn)區(qū)，主要品種為月柿（水柿），集中在桂林恭城、平樂一帶。柿果不僅含有許多糖類及多種礦物質(zhì)，還含有類胡蘿卜素、膳食纖維、維生素C等活性成分[1-2]，其中黃酮、單寧、酚酸類物質(zhì)含量豐富[3-4]。

干燥對農(nóng)作物儲(chǔ)藏期間品質(zhì)控制和減少采后損失具有重要的作用[5-6]，干制加工不僅能大量、快速消耗原料、延長產(chǎn)品的貯藏期和銷售時(shí)間，而且能賦予產(chǎn)品特殊的風(fēng)味和口感[7]。熱泵干燥是通過壓縮機(jī)制熱循環(huán)從低溫?zé)嵩传@取能量，在高溫條件作為有效熱能進(jìn)行使用的一種干燥方式，具有節(jié)能、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[8]。許多國家已經(jīng)將熱泵干燥技術(shù)應(yīng)用在食品烘干中[9]，熱泵干燥的農(nóng)作物，其品質(zhì)、顏色和氣味均優(yōu)于傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥[10-11]。在我國熱泵干燥也在果蔬、糧食、水產(chǎn)品、木材、中藥材等農(nóng)產(chǎn)品干燥方面開始廣泛應(yīng)用[12-14]。

柿子含糖量比較高，不需要浸糖就可以開發(fā)出甜度適宜，口感軟糯的柿餅、柿子片等柿子加工制品，干制是柿子加工最常見的加工方式。目前熱泵干燥已經(jīng)在柿子干制加工中開始廣泛的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，張鵬霞等[15]利用熱泵干燥技術(shù)，將柿餅烘干周期從自然晾曬的40多天縮短為5 d～6 d，烘干柿餅色澤優(yōu)于傳統(tǒng)柿餅，口感與傳統(tǒng)柿餅相當(dāng)，而衛(wèi)生程度與生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝。陳佳歆[16]研究了柿子脫澀及柿子片干燥溫度對柿子特性和抗氧化的影響，但是對柿子片干燥后品質(zhì)沒有進(jìn)行更深入的探討。本文以我國產(chǎn)量最大的柿子品種“水柿”（恭城月柿）為原料，分析切片厚度和干燥溫度對柿子片干燥特性、質(zhì)構(gòu)、色澤、營養(yǎng)及感官品質(zhì)的影響，進(jìn)一步確定適宜柿子片的干燥溫度和厚度，為柿子片產(chǎn)品開發(fā)及品質(zhì)穩(wěn)定性控制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

水柿（恭城月柿）：選取大小均勻、無機(jī)械傷、外觀整體較好，成熟度為85%～90%的月柿，2019年11月由桂林恭城豐華園食品有限公司運(yùn)輸至廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所實(shí)驗(yàn)室后4℃冷藏備用。

葡萄糖：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、硫酸、丙酮、甲醇、2，6-二氯靛酚、3.5-二硝基水楊酸：成都市科隆化學(xué)品有限公司；苯酚、磷酸氫二鈉、檸檬酸鈉：成都金山化學(xué)試劑有限公司；冰乙酸、酒石酸鉀鈉、無水乙酸鈉、沒食子酸鎢酸鈉、鉬酸鈉、硫酸鋰：天津市大茂化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉、草酸、偏磷酸、氯化鉀、磷酸二氫鉀、檸檬酸、無水碳酸鈉、三氯乙酸、氯化鐵、亞硫酸鈉、咔唑：天津博迪化工股份有限公司；Folin-酚：北京索萊寶科技有限公司；L（+）-抗壞血酸：北京索萊寶科技有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

太陽能熱泵干燥烘房：廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所自主研發(fā)；WGLL-230BE電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；400A多功能粉碎機(jī)：永康市紅太陽機(jī)電有限公司；CT310K質(zhì)構(gòu)儀：美國博勒飛公司；CM-3600A分光測色計(jì)：柯尼卡美能達(dá)控股公司；UV-6100紫外可見分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；SIGMA3-18KS高速冷凍離心機(jī)：德國Sigma公司；ATX124精密電子天平：日本SHIMADZU公司；TD10002電子天平：余姚市金諾天平儀器有限公司；WJ-3A數(shù)顯恒溫三溫水浴鍋：常州市偉嘉儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同厚度柿子片干燥

柿子去皮切片，切片厚度分別為1.00、1.25、1.50、1.75 cm，60℃條件下熱泵烘干，風(fēng)速1.5 m/s，每隔1 h記錄柿子片質(zhì)量，干燥至濕基含水量為20%時(shí)結(jié)束，晾至柿子片溫度達(dá)到25℃及以下時(shí)裝入食品密封袋中備用。

1.3.2 不同溫度柿子片干燥工藝

柿子去皮切片厚度1.25 cm，分別在溫度45、55、65、75℃條件下熱風(fēng)干燥，風(fēng)速1.5 m/s，每隔1 h記錄柿子片質(zhì)量，干燥至濕基含水率為20%時(shí)結(jié)束，晾至柿子片溫度達(dá)到25℃及以下時(shí)裝入食品密封袋中備用。

1.3.3 干燥特性指標(biāo)的測定

1.3.3.1 柿子片含水率計(jì)算

稱取干燥至一定時(shí)刻（t）樣品10 g，放入105℃干燥箱干燥至恒定質(zhì)量，按式（1）計(jì)算t時(shí)刻濕基含水率MCub（%）。

式中：mt為干燥t時(shí)刻物料的質(zhì)量，g；md為物料干基質(zhì)量，g；當(dāng)t為0時(shí)，MCub即為樣品初始濕基含水率，%。

1.3.3.2 水分比的計(jì)算

MR用于表示在干燥過程中物料殘余水分，一般用來反映物料干燥速率的快慢，計(jì)算公式如下。

式中：Mt為干燥t時(shí)刻柿子片干基含水率，%；Me為柿子片平衡干基含水率，%；M0為柿子片干燥初始干基含水率，%。

1.3.3.3 干燥速率

Nd通常用來表示干燥速率，定義為單位時(shí)間內(nèi)每單位面積濕物料汽化的水分質(zhì)量，計(jì)算公式如下。

式中：Nd為干燥速率，g（/g·h）；Md，i+1和Md，i分別為ti+1時(shí)刻和ti時(shí)刻干基含水率，%。

1.3.4 理化指標(biāo)測定

水分測定參照105℃直接干燥法進(jìn)行測定[17]；還原糖含量測定采用3，5-二硝基水楊酸法進(jìn)行測定[18]；VC含量測定采用分光光度計(jì)法進(jìn)行測定[19]；總糖含量測定采用“苯酚-硫酸法”進(jìn)行測定[20]；可滴定酸采用氫氧化鈉溶液滴定法進(jìn)行測定[20]；總酚測定采用福林酚法測定，結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量表示[21]。果膠含量測定采用“咔唑比色法”進(jìn)行測定[22]；可溶性單寧測定采用分光光度法進(jìn)行測定[23]。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)測定

采用質(zhì)構(gòu)儀對柿子片質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行分析，探頭型號TA5，TPA模式，目標(biāo)距離5 mm，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，測試速度0.50 mm/s；測定柿子片硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性，每個(gè)樣品平行8次。

1.3.6 色澤測定

采用分光測色儀測定柿子片色澤，結(jié)果采用L*值（明/暗）、a*值（紅/綠）、b*值（黃/藍(lán)）表示，柿子片隨機(jī)取點(diǎn)測定色澤，每個(gè)樣品平行8次。

1.3.7 感官評定

參考賈洋洋等[24]的感官得分標(biāo)準(zhǔn)并稍作改動(dòng)，由10位評分員分別對不同成熟度的柿子片色澤、氣味、組織形態(tài)、滋味和口感5個(gè)方面做出評分。感官得分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 柿子片感官得分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory rating criteria for persimmon slices

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 22軟件的Duncan檢驗(yàn)分析進(jìn)行方差分析，P＜0.05表示差異顯著，使用origin 9.1對數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 柿子片干燥過程中水分比的影響

不同切片厚度柿子片干燥過程中水分比變化見圖1。

圖1 切片厚度對柿子片干燥過程中水分比的影響Fig.1 Effect of different thickness on water ratio of dried persimmon slices

由圖1可知，柿子片厚度越厚，在干燥過程中水分比下降越慢，厚度1.00 cm和厚度1.25 cm的柿子片在干燥中期（5 h～11 h）水分比較接近。柿子片越厚，柿子片內(nèi)部水分蒸發(fā)越慢，所用時(shí)間也越久，干燥至柿子片水分比為0.063（濕基含水率20%）時(shí)厚度1.00、1.25、1.50、1.75 cm 的柿子片分別用時(shí) 14、17、20、21 h。

溫度對柿子片干燥過程中水分比的影響見圖2。

圖2 溫度對柿子片干燥過程中水分比影響Fig.2 Effect of different temperature on water ratio of dried persimmon slices

由圖2可知，在不同烘干溫度條件下，溫度越高，水分比下降越快，干燥至終點(diǎn)所用時(shí)間越短，45℃干燥至終點(diǎn)時(shí)間為21 h，75℃干燥時(shí)長僅為9 h，兩者時(shí)長之比為2.33。在干燥5 h時(shí)，45℃和75℃的水分比分別為0.455、0.212，45℃條件下的水分比是75℃條件下的2.15倍，由此可知溫度是影響柿子片水分比下降的關(guān)鍵因素。柿子片表面和烘房之間存在較大的濕度差，導(dǎo)致柿子片表面水分汽化，內(nèi)部水分向表面擴(kuò)散，溫度越高表面水分汽化速度越快，內(nèi)部水分與表面水分的濃度差越大，水分比下降越快，隨著柿子片水分的減少，內(nèi)部水分向柿子片表面遷移的難度逐漸增加，水分比下降隨之變得緩慢。

2.2 柿子片干燥過程中干燥速率的影響

干燥速率是指每平米干燥表面積每小時(shí)蒸發(fā)的水分量，不同厚度對柿子片干燥速率的影響見圖3。

圖3 不同厚度對柿子片干燥速率的影響Fig.3 Effect of different thickness on drying rate of persimmon slices

由圖3可知，1.75 cm厚度的柿子片在干燥前3 h的干燥速率始終最小，而其他3組干燥3 h后的柿子片干燥速率交錯(cuò)變化，說明干燥3 h內(nèi)物料厚度越厚，物料內(nèi)部溫度升溫越慢，同時(shí)水分?jǐn)U散的距離較長且擴(kuò)散阻力增加導(dǎo)致干燥速率下降；干燥12 h后，厚度較厚的柿子片干燥速率大于柿子片較薄的干燥速率，這可能是由于薄的柿子片水分含量下降較快，干燥后期水分?jǐn)U散阻力較大的原因。

不同溫度干燥柿子片的干燥速率變化見圖4。

圖4 不同溫度對柿子片干燥速率的影響Fig.4 Effect of different temperature on drying rate of persimmon slices

由圖4可知，柿子片在干燥前3 h，干燥溫度越高，干燥速率越大。干燥8 h時(shí)，45℃～75℃條件下的柿子片水分比分別下降至 0.163、0.150、0.112、0.090，從 8 h開始45℃條件下的柿子片干燥速率高于其他3組，較高溫度在柿子片內(nèi)部形成的滲透壓低于45℃的柿子片內(nèi)外水分差形成的滲透壓，所以干燥8 h后55、65、75℃的干燥速率低于45℃的干燥速率，且溫度越高，干燥速率越小。

2.3 干燥柿子片理化成分分析

柿子的糖分主要為果糖、葡萄糖、蔗糖，可能還含有半乳糖和阿拉伯糖[25]。表2為干燥柿子片理化成分分析結(jié)果。

表2 干燥柿子片理化成分分析Table 2 Nutrition analysis of persimmon slices

由表2可知，溫度和切片厚度對柿子片干燥后理化成分有一定的影響，還原糖和果膠含量隨著干燥溫度的升高呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢，含量分別為30.12%～36.01%和32.03%～41.25%；總糖含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。不同干燥溫度可滴定酸含量在0.29 mg/g～0.46 mg/g之間，VC含量在55℃條件下含量最高，為694.30 mg/100 g，是75℃條件下的6.76倍。

不同切片厚度的柿子片還原糖含量差異較小，1.00 cm～1.50 cm厚度的柿子片還原糖含量在36.06%～36.67%之間，1.75 cm的柿子片還原糖含量略高于其他組，為38.29%。柿子片總糖含量在54.25%～63.30%，各組之間存在顯著性差異（P＜0.05）。結(jié)合圖1可知，可知切片厚度不同，所需干燥時(shí)間不同，說明柿子片的干燥時(shí)間對柿子片總糖含量影響顯著。不同厚度的柿子片果膠含量在41.06%～43.10%，可滴定酸含量在0.24mg/g～0.41mg/g，VC含量在104.29mg/g～210.68 mg/g，其中1.75 cm切片厚度的柿子片VC含量最低。

2.4 干燥對柿子片總酚含量的影響

酚類化合物是含羥基的芳烴衍生物，主要包括酚酸類、類黃酮類和單寧類[26]?？偡邮鞘磷又饕钚晕镔|(zhì)，柿果實(shí)的總酚對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有顯著的抑制能力，并具有顯著的抗氧化能力[27]。不同厚度對柿子片總酚含量影響見圖5。

圖5 不同厚度對柿子片總酚含量的影響Fig.5 Effects of different thickness on total phenol content of persimmon slices

由圖5可知，隨著柿子片厚度的增加，柿子片中總酚含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，柿子片厚度對柿子片中總酚含量有顯著性影響（P＜0.05）。1.00 cm厚度的柿子片干燥后總酚含量為10.09 mg/g，1.75 cm厚度的柿子片總酚含量為6.77 mg/g，前者為后者的1.49倍。柿子片厚度越厚，干燥所用的時(shí)間越長，在干燥過程中總酚損失越多。

不同溫度對柿子片總酚含量的影響見圖6。

圖6 不同溫度對柿子片總酚含量的影響Fig.6 Effects of different temperature on total phenol content of persimmon slices

由圖6可知，隨著干燥溫度升高，總酚含量呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，溫度對柿子片總酚含量有顯著性影響（P＜0.05）。45℃條件下柿子片總酚含量低于55℃對應(yīng)的總酚含量，這可能是由于柿子內(nèi)酚類物質(zhì)通過酯鍵與細(xì)胞壁中木聚糖相結(jié)合形成結(jié)合酚，高溫促進(jìn)了共價(jià)鍵的斷裂，使酚類物質(zhì)更易溶出和提取[28]。55℃條件下干燥的柿子片總酚含量為21.08 mg/g，65℃條件下柿子片總酚含量降至12.69 mg/g，75℃對應(yīng)的總酚含量為9.46 mg/g，僅為55℃干燥條件下的44.9%。溫度越高，總酚損失越大，總酚熱穩(wěn)定性越差，且總酚在高溫條件下易分解[29]。

2.5 干燥對柿子片可溶性單寧含量的影響

單寧類物質(zhì)為大分子酚類化合物，可分為水溶性單寧和縮合單寧，可溶性單寧是由單糖與沒食子酸及其衍生物形成的單寧，縮合單寧是由黃烷-3-醇類單體縮合而成的單寧[30]。柿子中的澀味主要來源于柿子中的可溶性單寧，當(dāng)柿子產(chǎn)品中可溶性單寧含量高于0.1%時(shí)，澀味明顯，因此柿子加工制品中要求柿子產(chǎn)品中可溶性單寧含量小于0.1%。

不同厚度對柿子片單寧含量的影響見圖7。

圖7 不同厚度對柿子片單寧含量的影響Fig.7 Effects of different thickness on soluble tannin content of persimmon slices

由圖7可知，不同厚度的柿子片可溶性單寧含量都在0.08%～0.11%之間，1.75 cm厚度的柿子片干燥后可溶性單寧含量最低（0.08%），說明干燥時(shí)間越長，可溶性單寧轉(zhuǎn)化為縮合單寧的量越多。

溫度對柿子片可溶性單寧含量的影響見圖8。

圖8 溫度對柿子片可溶性單寧含量的影響Fig.8 Effects of different temperature on tannin content of persimmon slices

由圖8可知，溫度對柿子片可溶性單寧含量影響顯著，隨著干燥溫度的升高，可溶性單寧含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，45℃條件下可溶性單寧含量為0.40%，55℃條件下可溶性單寧含量為0.75%，65℃和75℃條件下為0.12%，可溶性單寧的含量都高于口腔感受到柿子澀味的閾值，說明柿子在未經(jīng)脫澀的情況下干燥存在柿子片澀味偏重的風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 干燥對柿子片色澤的影響

柿子中含有豐富的類胡蘿卜素，柿子在發(fā)育成熟過程中新黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)、β-胡蘿卜素等逐漸增加[30]。成熟過程中逐步從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榍帱S色、黃色、橘紅色、紅色。不同厚度對柿子片色澤的影響見圖9。

圖9 不同厚度對柿子片色澤的影響Fig.9 Effects of different thickness on color of dried persimmon slices

由圖9可知，不同厚度的柿子片干燥后色澤存在差異，1.50 cm 柿子片L*值最低，1.00、1.25、1.75 cm 的柿子片L*值沒有顯著性差異，a*值沒有顯著性差異（P＞0.05），a*值為 13.09～15.72。b*值隨著柿子片厚度的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，為26.84～33.47。

不同溫度對柿子片色澤的影響見圖10。

圖10 不同溫度對柿子片色澤的影響Fig.10 Effects of different temperatures on the color of persimmon slices

由圖 10 可知，在不同溫度中，45、55、75℃的 L* 值要高于65℃，且與65℃的L*值存在顯著差異（P＜0.05），說明這3個(gè)溫度烘干的柿子片亮度較好，55℃條件下L*值最高。45、55、65℃的a*值顯著高于75℃（P＜0.05），說明越低溫度烘干，柿子片色澤越紅。45、55℃烘干柿子片b*值顯著高于65、75℃烘干柿子片（P＜0.05），說明低溫度烘干的柿子片黃度較高。

2.7 干燥對柿子片質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響

表3為不同干燥溫度和切片厚度的柿子片質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果。

表3 干燥溫度和切片厚度對柿子片質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effects of different thickness and temperatures on texture and sensory evaluation of persimmon slices

由表3可知，柿子片的質(zhì)構(gòu)特性呈現(xiàn)分段性差異，45、55℃的柿子片硬度、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性沒有顯著性差異。65、75℃的柿子片硬度、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性沒有顯著性差異。而不同溫度條件下柿子片彈性沒有顯著性差異，為1.59 mm～1.71 mm。45、55℃的柿子片硬度、咀嚼性和膠著性是65、75℃的柿子片對應(yīng)數(shù)值的2倍以上，而低溫干燥（45、55℃）條件下柿子片內(nèi)聚性低于高溫干燥組。

不同切片厚度的柿子片硬度、膠著性和咀嚼性均隨著柿子切片厚度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，柿子片硬度最大為1.50 cm條件下265.38 g，最小為1.00 cm條件下164.12 g。膠著性從1.00 cm條件下的117.38 g增加至190.62 g（1.50 cm）后降至126.62 g（1.75 cm）。而不同厚度柿子片內(nèi)聚性和彈性沒有顯著性差異（P＞0.05）。

從感官得分可知，不同溫度和切片厚度對柿子片感官得分都有影響。不同干燥溫度條件下柿子片感官得分在55℃條件下分值最低為74.24，65℃條下分值最高為82.32，這是由于55℃條件下柿子片可溶性單寧含量較高，澀味明顯。不同厚度的柿子片感官得分結(jié)果可以看出，1.25cm和1.50cm厚度的柿子片分值都在85分以上，可接受度較高，感官得分最低為1.00 cm厚度的柿子片；不同厚度柿子片的硬度和膠著性差異較大，進(jìn)而影響柿子片口感。

3 結(jié)論

干燥溫度和切片厚度對柿子片有顯著的影響，干燥溫度越低，切片厚度越厚，干燥所需要的時(shí)間越長，1.75 cm厚度的柿子片，1.00 cm厚度柿子片所需時(shí)間的1.5倍；45℃條件下柿子片干燥至終點(diǎn)時(shí)間為21 h，是75℃條件下干燥時(shí)長的2.33倍。VC含量在55℃條件下含量最高為694.30 mg/100 g，是75℃條件下的6.76倍；隨著干燥溫度升高，總酚含量呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢；45℃和55℃條件下可溶性單寧含量分別為0.40%、0.75%，而65℃和75℃條件可溶性單寧含量為0.12%，說明柿子在未經(jīng)脫澀的情況下干燥存在柿子澀味口感偏重的風(fēng)險(xiǎn)。干燥溫度和切片厚度對柿子片硬度、咀嚼性和膠著性影響顯著，對柿子片色澤、氣味、組織形態(tài)、滋味、口感綜合感官得分得出干燥溫度60℃切片厚度1.25 cm和1.50 cm的柿子片分值都在85分以上，可接受度高。