不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干品質的影響

林 羨，鄧彩玲，徐玉娟，唐道邦，吳繼軍，陳于隴，張 巖

（廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，廣東省農產品加工公共實驗室，廣東 廣州 5106 10）

不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干品質的影響

林 羨，鄧彩玲，徐玉娟，唐道邦，吳繼軍，陳于隴，張 巖

（廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，廣東省農產品加工公共實驗室，廣東 廣州 5106 10）

以龍眼為研究對象，考察了不同熱泵干燥溫度和干燥風速對龍眼干一般理化特性、色澤、質構和活性成分等品質的影響。結果表明：采用高溫熱泵干燥時，干燥溫度越高，龍眼干的總酸含量越高，復水率越低；干燥風速相同時，龍眼干的pH值隨著溫度的升高而降低；龍眼干燥后總體色澤的變化主要在色澤的變暗及變黃，干燥溫度的升高和干燥風速的增加都會導致龍眼色澤變化的增加；總體來說，不同高溫熱泵干燥條件下，龍眼干的彈性、回復性、硬度以及耐咀性的變化均不顯著，干燥風速較低，龍眼干的黏性較大；當干燥溫度為60℃時，龍眼干中保留的游離酚含量最高，不同干燥條件下，結合酚含量、多糖含量的差異不顯著。

龍眼干；高溫熱泵干燥；干燥條件；品質

龍眼（Dimocarpus longan Lour.）俗名桂 圓，是典型的亞熱帶水果，風味獨特，龍眼營養豐富，保健功效顯著，具有很高的經濟價值。然而其極不耐貯藏，生產和銷售環節存在諸多問題，因此常將其加工成龍眼干、糖水罐頭、龍眼膏、龍眼粉和龍眼酒等傳統產品。龍眼干作為主要的加工產品，其干制主要有日曬法、火焙法和熱風干燥法。然而這些方法往往存在干燥溫度高、能耗高、品質不穩定或營養成分破壞大等問題[1-2]。

熱泵干燥是通過特制干燥系統從低溫熱源吸取熱量，在較高溫度條件下作為有用熱能進行干燥的一種干燥方法，具有“高效節能、環境友好、安全穩定”等優點，同時還適合于熱敏性物料的干燥。熱泵干燥根據干燥溫度的高低可分為低溫熱泵干燥（18～35 ℃）、中溫熱泵干燥（35～50 ℃）和高溫熱泵干燥（50～70 ℃）。其中，高溫熱泵干燥（high temperature heat pump drying，HTHPD）適合需較高溫度干燥的農產品的加工處理[3-4]。該研究針對龍眼干制存在的問題，研究高溫熱泵干燥條件對龍眼干品質的影響，從而為高溫熱泵干燥技術在龍眼干制中的應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

龍眼：品種儲良，購于廣州市水果市場。采摘后冷藏于泡沫箱快速運至實驗室。挑選直徑為（2.4±0.2）cm、顏色均一的果實用于熱泵干燥實驗。

福林酚試劑（1×10-3mol/L） 上海楷洋生物技術有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH） 美國Sigma公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

GHRH-20型高溫熱泵干燥系統由廣東省農業機械研究所制造。干燥系統主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成，溫度可調節范圍為50～70 ℃，可調節風速為0、0.4、1.0 m/s。

TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro System公司；UltraScan VIS CIE標準可見光范圍色差儀 美國Hunter Lab公司；UV-1800紫外-可見分光光度計 日本島津公司；PB-10 pH計 德國賽多利斯公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

鮮果→剪枝→挑選→清洗→干燥→冷卻（置于干燥器）→品質指標的測定

1.3.2 熱泵干燥

根據熱泵設備性能及原料特性，設計2個風速（0.4、1.0 m/s），分別在50、55、60、65 ℃條件下進行熱泵干燥，共8個干燥條件。干燥前，機器預熱30 min，達到穩定溫度后，將果實平鋪于篩網上。干燥過程中，每干燥12 h，停止加熱，讓果品回軟3 h，然后重復加熱與回軟，直至原料干至含水率為（27±1）%。回軟時間不計整體干燥時間內。實驗以熱風干燥（風速1.0 m/s，60 ℃）的樣品作為對照。

1.3.3 理化指標的測定

總酸含量：參照 GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》測定，結果以干基含量表示；總糖含量：采用菲林試劑法，結果以干基含量表示；pH值：采用pH計直接測定；色度：在分光光度計中采用色度軟件進行掃描，獲得CIE L*、a*、b*指標。并基于CIE L*、a*、b*，計算出△L*、△a*、△b*及總色差△E，每項測試重復6次。△L*＝L*－L*0；△a*＝a*－a*0；△b*＝b*－b*0。

式中：L*0、a*0、b*0為鮮樣的L*、a*、b*值。

1.3.4 質構特性的測定

用質構儀對龍眼干的質構特性進行測定，采用直徑50 mm的平底柱形探頭P/50。測定條件為：測前速率1 mm/s；測試速率5 mm/s；測后速率5 mm/s；壓縮距離為10 mm；兩次壓縮之間停留時間5 s；壓縮力度5 g，每項測試重復6次。根據質構分析圖（圖1），由下式計算得到表征龍眼干質構狀況的評價參數：硬度、黏性、彈性、內聚性、回復性和咀嚼性。硬度為F1/g；黏性為A5/（g·s）；彈性＝ΔT2/ΔT1；內聚性＝（A3＋A4）/（A1＋A2）；回復性＝A2/A1；咀嚼性＝硬度×內聚性×彈性。

圖1 龍眼干的質構分析圖Fig.1 Illustration of a texture profile analysis of dried longan

1.3.5 游離酚的提取

參考石駿等[5]的方法稱取干質量為20 g的龍眼樣品，加入100 mL已預冷的體積分數80%丙酮，用打漿機打漿3 min冰浴條件下勻漿5 min，5 000 r/min離心10 min。保留上清液，沉淀物再次加入100 mL體積分數80%丙酮重復上述步驟提取1次。合并2次離心得到的上清液，45 ℃條件下旋轉蒸發至15 mL，重復3次作為平行。

1.3.6 結合酚的提取

參照Wolfe等[6]的方法，于固體殘余物加入25 mL 4 mol/L的NaOH溶液，充入氮氣密封后在常溫條件下振蕩1 h。所得的水解液用4 mol/L HCl調pH值至中性，用100 mL乙酸乙酯萃取6次。合并有機相萃取液，在45 ℃水浴中蒸發至有機相無殘留，殘余物用蒸餾水定容至10 mL。分裝后凍存于－20 ℃冰箱。重復3次作為平行。

1.3.7 總酚含量的測定

采用福林-酚法測定，將制備的多酚提取液用蒸餾水稀釋至合適的濃度，取0.5 mL稀釋液和0.5 mL福林-酚試劑，混勻。6 min后加入2 mL 75 g/L Na2CO3溶液，混勻。25 ℃暗室靜置2 h后，用紫外分光光度計測定其在760 nm波長處吸光度。總酚含量以干質量樣品的沒食子酸為標準物質計，單位為mg GAE/g。

1.3.8 復水率的測定

隨機取5顆干果果肉（m1）放入蒸餾水中充分吸水30 min，復水后用濾紙反復吸附表面和四周水分，然后進行準確稱質量（m2），復水率＝m2/m1。

1.3.9 多糖的提取及含量的測定

參考Zhong Kui等[7]的方法，取龍眼干果肉，以料液比1∶25加水浸泡；調節pH值為5.0，于600 W超聲場中作用60 min；60 ℃水浴中繼續浸提60 min；抽濾，經真空濃縮后用體積分數75%乙醇沉淀；用蒸餾水復溶沉淀并定容。多糖含量測定采用苯酚-硫酸法，結果以干基含量表示。

1.3.10 數據處理與統計

實驗結果以平均值±標準差形式給出。所有數據經SPSS 17.0進行多重比較分析，置信水平為95%。

2 結果與分析

2.1 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干一般理化特性的影響

表1 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干一般理化特性的影響Table 1 Effects of different drying conditions of HTHPD on general physicochemical properties of dried longan

表1表明，當風速相同時，干燥溫度越高，則龍眼干的總酸含量越高。該結果與不同高溫熱泵干燥條件對荔枝干的影響一致[8]。總糖含量隨著高溫熱泵干燥條件的變化規律不明顯，然而均高于熱風干燥處理組的。這是因為，干燥過程中伴隨著美拉德反應的進行，而糖類是該反應的主要成分。美拉德的機制十分復雜，不僅與參與的糖類等羰基化合物及氨基酸等氨基化合物的種類有關，同時還受到溫度、氧氣、水分及金屬離子等環境因素的影響[8]。與熱風干燥相比，熱泵干燥的干燥環境密閉可控，因此減少了干燥過程中龍眼與空氣中的氧氣接觸的機會，從而可能一定程度上抑制了美拉德反應，減少了糖類物質的損失。

表1還表明，當干燥風速相同時，龍眼干的pH值隨著溫度的升高而降低。當干燥溫度相同時，風速為0.4 m/s時，龍眼干的pH值較高。復水率是表征干制食品品質的重要指標。結果表明，熱風干燥所得龍眼果肉其復水率顯著低于各高溫熱泵干燥條件所得的龍眼果肉，這與楊韋杰[9]和張緒坤[10]的結果一致。而比較不同高溫熱泵干燥條件所得的龍眼果肉復水率發現，干燥溫度越高，復水率越低，該結果與荔枝高溫熱泵干燥的結果一致[9]。其原因可能是，干燥溫度較高，造成龍眼細胞結構的破壞越嚴重[11]。

2.2 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干色澤的影響

表2 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干色澤的影響Table 2 Effects of different drying conditions of HTHPD on color parameters of dried longan

食品在干燥過程中常常伴隨著褐變反應，從而造成產品色澤的顯著變化，龍眼的干燥的也不例外。如表2所示，實驗采用L*值、a*值和b*值來表征龍眼干的色澤。其中L*值表示樣品的亮度；a*值，正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*值，正值表示偏黃，負值表示偏藍。△E是樣品L*值、a*值和b*值3者綜合變化情況的指標，通常可用來表征加工過程中樣品色澤變化的總體情況[12]。

表2表明，龍眼色澤在不同高溫熱泵干燥條件下，其變化趨勢為：當風速相同時，干燥溫度升高，△E值逐漸增大，△L*值為負值、其絕對值逐漸增加，△b*值為負值、其絕對值也呈現上升趨勢，表明龍眼的色澤隨著干燥溫度的升高，其色澤逐漸變暗、變黃。而龍眼的△a*值為正值、其隨著溫度的升高呈現下降趨勢，與△E值、△L*值和△b*的變化趨勢相反。當干燥溫度相同時，干燥風速較大，同樣地△E值較大，△L*值為負值、其絕對值較大，△b*值為負值、其絕對值也呈現上升趨勢，△a*值為正值、該值逐漸下降。說明干燥過程中，龍眼總體色澤變化度隨著干燥溫度和風速的增加逐漸增加，且該變化主要來源于L*值和b*值的變化。這與Soponronnarit[13]、Artnaseaw[14]和Guiné[15]等的結果一致。原因一方面可能是因為龍眼干含有一定量的過氧化物酶[16]，當環境溫度為70 ℃以內時，有該酶所引起的酶促褐變的反應速率隨著溫度的升高而增加，所以干燥溫度越高，酶促褐變越嚴重。另一方面，干燥風速的增加，可促進干燥環境內氧氣的循環，增加氧氣與酶及底物接觸的機會，從而也促進了酶促褐變。同時，干燥溫度及干燥風速的增加，也促進非酶褐變，加劇龍眼的褐變。

2.3 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干質構特性的影響

在龍眼干的質構分析圖（圖1）中，硬度是第1次壓縮時的最大峰值；黏性是第1次壓縮缺陷達到力量零點時，到第2次壓縮曲線開始之間的負面積；彈性是經過壓縮以后的變形樣品去除變形力后，恢復到變形前的條件下的高度比率；內聚性是測試樣品經過第1次壓縮變形后所表現出來的第2次壓縮的相對抵抗能力，在圖中表現為2次壓縮所作正功之比；回復性表示樣品在第1次壓縮過程中回彈的能力；耐咀性表示固體樣品咀嚼或吞咽時的穩定狀態所需的能力[17]。表3表明，不同高溫熱泵干燥條件下，龍眼干的彈性和回復性的變化均不顯著。除了50 ℃、0.4 m/s的干燥條件外，龍眼干的硬度和耐咀性隨干燥條件的變化差異亦不顯著。干燥溫度為65 ℃時，龍眼干的內聚性顯著高于其他處理組。當干燥風速相同時，不同干燥溫度下龍眼干的黏性差異不顯著，且干燥風速較低，龍眼干的黏性較大。這可能是因為，干燥過程中，風速較小，則龍眼干燥速率較低，其內部水分擴散率較小，從而促進了內部可溶性固形物的向外遷移，導致龍眼干黏性的增加[18]。表3還表明，與熱風干燥相比，高溫熱泵干燥處理所得的龍眼具有回復性較低的特點。

表3 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干質構特性的影響Table 3 Effects of different drying conditions of HTHPD on texture characteristics of dried longan

2.4 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干活性成分的影響

多酚和多糖是龍眼干中的主要活性成分，對其含量進行測定結果如圖2～4所示。圖2表明，不同高溫熱泵干燥溫度條件下，龍眼干中游離酚的含量差異顯著，當干燥溫度為60 ℃時，果肉中保留的游離酚含量最高，當干燥溫度為50 ℃時，游離酚含量最少。這可能是因為，干燥過程中，干燥溫度和干燥時間共同影響龍眼干中游離酚的含量。干燥溫度的升高或干燥時間的延長會加劇龍眼干游離酚含量的減少。而實際上，干燥溫度升高的同時，干燥時間則會縮短，因此在干燥溫度的選擇中會出現最值，如結果所示，該干燥溫度為60 ℃，干燥溫度和干燥時間最適宜，最能保持龍眼干游離酚的含量[19]。

圖2 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干游離酚含量的影響Fig.2 Effects of different drying conditions of HTHPD on the content of free phenolic compounds in dried longan

圖3 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼果肉結合酚含量的影響Fig.3 Effects of different drying conditions of HTHPD on the content of bound phenolic compounds in dried longan

圖4 不同高溫熱泵干燥條件對龍眼干多糖含量的影響Fig.4 Effects of different drying conditions of HTHPD on polysaccharide contents of dried longan

相同干燥溫度（60 ℃）條件下，熱風干燥處理所得龍眼干其所含游離酚總量顯著低于高溫熱泵干燥處理組，與Yousif等[20]的研究結果一致。這是因為總酚含量的減少量與干燥環境的開放與否具有密切關系。熱泵干燥在密閉的干燥環境中進行，而熱風干燥的干燥環境則是開放的，因而，干燥室內不斷有氧氣補充，使熱處理與充足的氧氣的同時作用，從而促進多酚氧化酶的酶促褐變作用[19,21]。

圖3表明，不同高溫熱泵干燥條件下，龍眼果肉的結合酚含量差異不顯著。與熱風干燥相比，采用高溫熱泵干燥條件所得的龍眼果肉其結合酚含量顯著較高，說明密閉的熱泵干燥環境也有助于龍眼中結合酚的保護。圖4表明，龍眼干多糖含量隨高溫熱泵干燥條件的變化差異不顯著，這與李忠虎等[22]的結果一致，說明龍眼多糖在中低溫干燥條件下具有一定的穩定性。

3 結 論

3.1 干燥 溫度越高，則龍眼干的總酸含量越高，復水率越低；干燥風速相同時，龍眼干的pH值隨著溫度的升高而降低；與熱風干燥相比，通過高溫熱泵干燥所獲得的龍眼干具有總糖含量較高、復水率較高等特點。

3.2 熱泵干燥過程中，干燥溫度的升高和干燥風速的增加均會導致龍眼干色澤變暗、變黃的加劇，且總體色澤變化度Δ E的增加主要來源于L*值和b*值變化度的增加。

3.3 總體來說，不同高溫熱泵干燥條件下，龍眼干的彈性、回復性、硬度以及耐咀性的變化均不顯著；黏性則在干燥風速較低時較大。

3.4 龍眼干中游離酚的含量隨著熱泵干燥溫度的升高先增加后減少，當干燥溫度為60 ℃時，果肉中保留的游離酚含量最高；結合酚含量及多糖含量隨著熱泵干燥條件的變化差異不顯著；與熱風干燥相比，相同干燥溫度條件下采用高溫熱泵干燥條件所得的龍眼果肉的游離酚含量及結合酚含量顯著較高。

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Effects of Different High Temperature Heat Pump Drying Conditions on the Quality of Dried Longan

LIN Xian, DENG Cai-ling, XU Yu-juan, TANG Dao-bang, WU Ji-jun, CHEN Yu-long, ZHANG Yan
(Guangdong Open Access Laboratory of Agricultural Produce Processing, Sericulture and Agri-Food Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510610, China)

The effects of different drying temperatures and different air velocities of high temperature heat pump drying (HTHPD) on general physicochemical properties, color, texture and active components of dried longan were investigated. Results showed that dried longan exhibited increased total acid content and decreased rehydration rate as the drying temperature increased. The pH value of dried longan decreased as the drying temperature increased at the same air velocity. Generally, the color of dried longan became darker (yellow) depending on both drying temperature and air velocity. The overall changes in springiness, resilience hardness, chewiness and cohesiveness of dried longan were not significant under different drying conditions. Adhesiveness value became higher when the air velocity was lower. The content of free phenolic compounds reached the highest level when the dyring temperature was 60 ℃, while the contents of bound phenolic compounds and polysaccharides were independent of the drying conditions.

dried longan; high temperature heat pump drying; drying conditions; quality

TS255.42

A

1002-6630（2014）04-0030-05

10.7506/spkx1002-6630-201404007

2013-05-24

廣東省科技計劃項目（2011B080202002；2011A08080311；2012B091000157；2012B040500058）；廣東省農業科技項目（LNSG2012-14）

林羨（1984—），女，助理研究員，碩士，研究方向為農產品貯藏與加工。E-mail：sannylam@126.com