刺梨不同干燥模型建立及綜合品質(zhì)分析

陳思奇，顧苑婷，王霖嵐，肖仕蕓，杜勃峰，丁筑紅*

（貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，國(guó)家林業(yè)草原局刺梨工程技術(shù)研究中心，貴州省農(nóng)畜產(chǎn)品儲(chǔ)藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025）

刺梨（Rosa roxburghiiTratt），系薔薇科薔薇屬多年生落葉小灌木[1]，富含超氧化物歧化酶和VC、刺梨黃酮、多糖等物質(zhì)[2]，具有抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、防治癌癥、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化和延年益壽等功能[3]。干燥脫水技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)，能有效延長(zhǎng)食品貨架期[4]，在食品生產(chǎn)和加工中得到廣泛應(yīng)用。刺梨干制技術(shù)在刺梨開發(fā)利用中有著重要作用，熱風(fēng)干燥及遠(yuǎn)紅外干燥由于成本廉價(jià)，對(duì)設(shè)備、環(huán)境及操作技術(shù)要求不高而得到廣泛應(yīng)用[5-6]。Zhao Yuanyuan等[7]研究香菇熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)比，遠(yuǎn)紅外干燥的水分?jǐn)U散和蒸發(fā)速率較快，耗時(shí)短，干制品含水量低，香菇制品均勻多孔，品質(zhì)優(yōu)良。目前，對(duì)刺梨果干制技術(shù)的研究特別是對(duì)不同原料、不同干燥技術(shù)及條件下刺梨果的干燥特性、干燥后的品質(zhì)指標(biāo)與風(fēng)味的探究少有詳細(xì)報(bào)道。

本研究通過分析刺梨鮮果與凍果原料熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外干燥過程中含水量變化及干燥速率的變化規(guī)律，探討不同干燥技術(shù)對(duì)不同處理刺梨果實(shí)干燥特性的影響，建立適合刺梨果的干燥模型及通過理化指標(biāo)、風(fēng)味品質(zhì)綜合對(duì)比，篩選最佳干燥技術(shù)條件，旨在為提高刺梨干制品品質(zhì)以及為生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行刺梨原料干燥加工提供科學(xué)實(shí)用的技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺梨（貴農(nóng)5號(hào)品種），摘于貴州省龍里縣，選取新鮮、無蟲害、無霉?fàn)€變質(zhì)且大小、色澤一致的果實(shí)，清洗、濾干后備用。

無水乙醇、抗壞血酸、草酸、2,6-二氯靛酚鈉、福林-酚試劑、蘆丁、葡萄糖、焦性沒食子酸等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

101-3A電熱鼓風(fēng)干燥箱、GX-45B遠(yuǎn)紅外干燥箱北京市泰斯特儀器有限公司；SG8200HPT超聲波清洗器 北京冠特超聲儀器有限公司；TGL20M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 湖南邁佳森儀器設(shè)備有限公司；T6新世紀(jì)紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；TG328A分析天平 上海分析天平廠；FOX3000電子鼻指紋分析系統(tǒng) 阿默思（上海）儀器貿(mào)易有限公司；HH-S數(shù)顯六孔水浴鍋 上海欣茂儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 刺梨原料預(yù)處理

鮮果：將果實(shí)用刀由花蒂處向下十字切開均分為4 片，片厚4.5 mm，去蒂、去籽備用。

凍果：將切分后的刺梨鮮果片放入-18 ℃冰柜中凍藏，待刺梨果片完全結(jié)晶，備用。

1.3.2 刺梨干燥處理

分別取500 g上述切分后刺梨鮮果片與-18 ℃結(jié)晶狀態(tài)的凍果片均勻平鋪于托盤，采用熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥直接進(jìn)行干制，分別設(shè)定50、60、70 ℃不同溫度梯度，每隔0.5 h隨機(jī)取樣進(jìn)行水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定，直至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)趨于恒定，根據(jù)水分比（moisture ratio，MR）變化建立干燥模型，其中MR按公式（1）計(jì)算[8]。

式中：ωe表示平衡時(shí)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%；ω0表示初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%；ωt表示t時(shí)刻的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%。

1.3.3 干燥數(shù)學(xué)模型擬合

薄層干燥模型有很多種，一般可分為理論方程、半理論方程、半經(jīng)驗(yàn)方程和經(jīng)驗(yàn)方程[9]，本實(shí)驗(yàn)采用7 種常用的經(jīng)典薄層干燥數(shù)學(xué)模型[10-15]以及根據(jù)曲線估計(jì)得到的二次多項(xiàng)式及三次多項(xiàng)式模型對(duì)刺梨鮮果和凍果熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，如表1所示。根據(jù)R2、誤差平方和（sum of the squared errors，SSE）、均方根誤差（root mean square error，RMSE）、χ2選擇最佳干燥模型，并對(duì)干燥曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)和描述[16]。

表 1 薄層干燥的數(shù)學(xué)模型表達(dá)Table 1 Mathematical models for describing thin layer drying

式中：N表示實(shí)驗(yàn)次數(shù)；n表示參數(shù)個(gè)數(shù)；MRexp,i表示實(shí)測(cè)水分比；MRpre,i表示預(yù)測(cè)水分比。

1.3.4 刺梨理化指標(biāo)綜合分析

根據(jù)熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外干制后樣品褐變度選擇最佳干燥溫度條件，對(duì)最佳干燥溫度條件下得到的樣品進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)定。

褐變度測(cè)定[17]：取刺梨果5 g，加入20 mL體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液打漿，靜置90 min后4 000 r/min離心10 min，取上清液以95%乙醇溶液做空白樣，在420 nm波長(zhǎng)處比色，以吸光度表征刺梨果褐變度。以上指標(biāo)每組樣品均平行測(cè)定3 次。水分含量測(cè)定：參考GB/T 5009.3ü2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[18]；還原糖含量測(cè)定：采用3,5-二硝基水楊酸法[19]；VC含量測(cè)定：采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[20]；黃酮含量測(cè)定：采用紫外分光光度法[21]；總酚含量測(cè)定：采用紫外分光光度法[22]。還原糖、VC、黃酮、總酚含量損失率按公式（6）計(jì)算。復(fù)水比測(cè)定：參考Hammami等[23]的測(cè)定方法。

采用逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）對(duì)多因素指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。TOPSIS綜合評(píng)價(jià)法[24-25]中的規(guī)范化決策矩陣（Rij）、指標(biāo)的理想解（X+）、指標(biāo)的負(fù)理想解（X-）、目標(biāo)與理想解的距離（Di+）、目標(biāo)與負(fù)理想解的距離（Di-）、理想解的相對(duì)貼近度（Ci）分別按公式（7）～（12）計(jì)算。

式中：xij表示第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第j個(gè)指標(biāo)上同趨勢(shì)化后的取值；Rij為規(guī)范化矩陣；X+為指標(biāo)的理想解；X-為指標(biāo)的負(fù)理想解；Di+為目標(biāo)與理想解的距離；Di-為目標(biāo)與負(fù)理想解的距離；Ci為理想解的相對(duì)貼近度。

1.3.5 電子鼻分析氣味信息

準(zhǔn)確稱取2 g刺梨干樣品于10 mL電子鼻專用頂空瓶中，檢測(cè)時(shí)，頂空注射采用直接頂空方式，載氣流速150 mL/min，注射體積1 mL，注射針總體積2.5 mL，注射速率2.5 mL/s，注射針溫度50 ℃，獲取時(shí)間90 s。每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 22.0軟件對(duì)干燥模型進(jìn)行非線性回歸擬合，Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著，Origin 2017和Excel 2016軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式刺梨鮮果與凍果干燥特性

2.1.1 熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)刺梨鮮果干燥速率的影響

圖 1 熱風(fēng)干燥（A）與遠(yuǎn)紅外干燥（B）條件下刺梨鮮果水分比變化Fig. 1 Changes in moisture ratio during hot air drying (A) and far-infrared drying (B) of fresh Rosa roxburghii Tratt fruit

由圖1可知，在不同的干燥方式與干燥溫度條件下，刺梨鮮果熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥過程中水分比隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)“S”型曲線變化。干燥前期，水分比下降速率快于后期，是因?yàn)楦稍锖笃趥魉徒橘|(zhì)推動(dòng)力逐漸減小，且物料表面物質(zhì)逐漸變得致密[26]。溫度與干燥速率之間呈正相關(guān)聯(lián)系，在50、60、70 ℃條件下，刺梨鮮果水分含量經(jīng)熱風(fēng)干燥至恒定所需時(shí)間分別為12、10、8 h，而經(jīng)遠(yuǎn)紅外干燥所需時(shí)間分別為12、8.5、7 h。相較與熱風(fēng)干燥而言，遠(yuǎn)紅外干燥由于物料吸收遠(yuǎn)紅外射線引起物料內(nèi)部質(zhì)子共振，物料內(nèi)部溫度常常比表面高，受內(nèi)高外低的溫度梯度和濕度梯度同時(shí)影響，熱慣性減小，可不斷將內(nèi)部的水分轉(zhuǎn)移出來，并擴(kuò)散蒸發(fā)，因此可實(shí)現(xiàn)快速干燥[27]。可見，除了50 ℃，其余溫度條件下，遠(yuǎn)紅外干燥所需時(shí)間短、干燥速率快。

2.1.2 熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)刺梨凍果干燥速率的影響

圖 2 熱風(fēng)干燥（A）與遠(yuǎn)紅外干燥（B）條件下刺梨凍果水分比變化Fig. 2 Changes in moisture ratio during hot air drying (A) and far-infrared drying (B) of frozen Rosa roxburghii Tratt fruit

由圖2可知，刺梨凍果原料熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥過程中水分比隨時(shí)間的延長(zhǎng)也呈現(xiàn)“S”型曲線變化。刺梨凍果干燥曲線趨勢(shì)與鮮果干燥曲線相似，溫度與干燥速率之間呈正相關(guān)聯(lián)系。在50、60、70 ℃條件下，刺梨凍果熱風(fēng)干燥至水分含量恒定時(shí)所需時(shí)間分別為12、10、8 h，經(jīng)遠(yuǎn)紅外干燥所需時(shí)間分別為11、8、6.5 h，可見，遠(yuǎn)紅外干燥所需時(shí)間比熱風(fēng)干燥所需時(shí)間短。與2.1.1節(jié)結(jié)果比較，刺梨凍果干燥所需時(shí)間比刺梨鮮果所需時(shí)間短，可能是因?yàn)榇汤鎯龉?jīng)慢速凍結(jié)時(shí)，細(xì)胞外先形成冰晶，水分含量減少，使得細(xì)胞內(nèi)滲透系數(shù)為負(fù)并向外滲水，由于形成較大冰晶體，刺梨凍果的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)留下多孔性通道，細(xì)胞的通透性增大，加快了水分的遷移，這與熱擴(kuò)散的方向一致，因此加快了脫水速率，干燥時(shí)間也隨之縮短[28]。

2.1.3 不同干燥溫度對(duì)刺梨褐變度的影響

由圖3可以看出，干燥溫度越高，刺梨干制品的褐變度越大，這主要是發(fā)生非酶褐變導(dǎo)致褐變度加深[29]。70 ℃時(shí)褐變度最高，其原因是刺梨豐富的抗壞血酸受溶解氧的影響迅速分解成脫氫抗壞血酸，經(jīng)脫水脫羧后產(chǎn)生還原酮參加Maillard反應(yīng)，Maillard反應(yīng)的速率隨溫度升高大大加快；其次是熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥的鼓風(fēng)加熱循環(huán)增加了刺梨表面與氧氣的接觸面積，高溫時(shí)大量醌類物質(zhì)形成，進(jìn)一步氧化形成黑色素使樣品顏色加深[30]。由于抗壞血酸的氧化程度與褐變具有直接關(guān)聯(lián)性[31]，因此，褐變度的高低可以作為刺梨干燥的品質(zhì)參考指標(biāo)。50 ℃條件下褐變度最低，為保證刺梨干制品品質(zhì)，以刺梨熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥的溫度50 ℃為宜。

圖 3 不同干燥方式對(duì)刺梨褐變度的影響Fig. 3 Effect of different drying methods on browning degree of Rosa roxburghii Tratt fruit

2.2 干燥模型的建立

2.2.1 不同干燥方式數(shù)學(xué)模型擬合結(jié)果分析

為了確定刺梨干燥動(dòng)力學(xué)變化規(guī)律，選擇合適的數(shù)學(xué)模型描述刺梨的干燥過程，通過SPSS 22.0軟件進(jìn)行非線性回歸擬合，Excel 2016軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖，其中決定系數(shù)R2越大，SSE、RMSE和χ2越小，模型擬合程度越高[32]。

表 2 刺梨鮮果熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥數(shù)學(xué)模型及其擬合結(jié)果Table 2 Mathematical models and fitting results for hot-air drying and far-infrared drying of fresh Rosa roxburghii Tratt fruit

續(xù)表2

通過對(duì)表2中9 種模型R2值對(duì)比可知，刺梨鮮果熱風(fēng)干燥Page模型、Logarithmic模型、Diffusion approximation模型、Quadratic模型、Cubic模型的決定系數(shù)R2均在可接受數(shù)值的范圍內(nèi)，即R2＞0.99，其中Page模型擬合后平均R2為0.997，擬合程度最高，χ2為0.000 41，SSE為0.003 64，RMSE為0.074 26，均優(yōu)于其他模型，故Page模型為預(yù)測(cè)刺梨鮮果熱風(fēng)干燥特性最適合的數(shù)學(xué)模型。刺梨鮮果遠(yuǎn)紅外干燥Page模型的平均決定系數(shù)R2為0.998，χ2為0.000 36，SSE為0.003 17，RMSE為0.072 50，擬合程度最高，故Page模型為預(yù)測(cè)刺梨鮮果遠(yuǎn)紅外干燥特性最適合的數(shù)學(xué)模型。

表 3 刺梨凍果熱風(fēng)干燥與遠(yuǎn)紅外干燥數(shù)學(xué)模型及其擬合結(jié)果Table 3 Mathematical models and fitting results for hot-air drying and far-infrared drying of frozen Rosa roxburghii Tratt fruit

續(xù)表3

通過對(duì)表3中9 種模型R2值對(duì)比可知，刺梨凍果熱風(fēng)干燥R2＞0.99的模型為Page模型、Wang and Sing模型、Diffusion approximation模型、Quadratic模型和Cubic模型。其中Diffusion approximation模型擬合后R2＝0.999，擬合程度最高，χ2為0.000 15，SSE為0.001 29，RMSE為0.057 62，均優(yōu)于其他模型，故Diffusion approximation模型為預(yù)測(cè)刺梨凍果熱風(fēng)干燥特性最適合的數(shù)學(xué)模型。Page模型在刺梨凍果遠(yuǎn)紅外干燥中有最高的擬合度，R2為0.999，χ2為0.000 16，SSE為0.001 22，RMSE為0.057 22，故Page模型為預(yù)測(cè)刺梨凍果遠(yuǎn)紅外干燥特性最適合的數(shù)學(xué)模型。

2.2.2 模型驗(yàn)證結(jié)果

為了對(duì)所選擇的模型進(jìn)一步驗(yàn)證，取建模以外的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該模型進(jìn)行擬合分析。分別取500 g刺梨鮮果與凍果分別進(jìn)行50 ℃熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外干燥，得到的每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值作為實(shí)測(cè)值樣本，分別驗(yàn)證刺梨鮮果熱風(fēng)干燥Page模型（A）、刺梨鮮果遠(yuǎn)紅外干燥Page模型（B）、刺梨凍果熱風(fēng)干燥Diffusion approximation模型（C）和刺梨凍果遠(yuǎn)紅外干燥Page模型（D）的結(jié)果見圖4。

圖 4 刺梨鮮果熱風(fēng)干燥Page（A）、刺梨鮮果遠(yuǎn)紅外干燥Page（B）、刺梨凍果熱風(fēng)干燥Diffusion approximation（C）和刺梨凍果遠(yuǎn)紅外干燥Page（D）模型擬合Fig. 4 Page model fitting of hot air drying of fresh fruit (A), Page model fitting of far infrared drying of fresh fruit (B), Diffusion approximation model fitting of hot air drying of frozen fruit (C) and Page model fitting of far infrared drying of frozen fruit (D)

由圖4可知，4 種條件下所得的模型方程與實(shí)測(cè)值基本相符，采用Page模型擬合的鮮果熱風(fēng)干燥（A）、鮮果遠(yuǎn)紅外干燥（B）、凍果遠(yuǎn)紅外干燥（D）的決定系數(shù)R2分別為0.997、0997和0.999；采用Diffusion approximation模型擬合的凍果熱風(fēng)干燥（C）的決定系數(shù)R2＝0.999，說明模型可以用來預(yù)測(cè)刺梨干燥過程中水分含量的變化，但是干燥條件和干燥方式對(duì)物料干燥特性影響很大，所對(duì)應(yīng)的最佳干燥模型也不同，因此需要針對(duì)性選擇。

2.3 不同干燥方式刺梨鮮果與凍果品質(zhì)分析

2.3.1 不同干燥方式刺梨鮮果與凍果理化指標(biāo)綜合評(píng)定在以上實(shí)驗(yàn)中，以褐變度為指標(biāo)選擇出熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外干燥最佳溫度50 ℃進(jìn)行干燥，分別對(duì)2 種條件下得到的鮮果與凍果干制品進(jìn)行成分分析，得到表4，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表 4 50 ℃條件下不同干燥方式對(duì)刺梨鮮果、凍果品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different drying methods at 50 ℃ on the quality of fresh and frozen fruit

由表4可知，熱風(fēng)干燥的刺梨凍果褐變度0.109，顯著高于另外3 組樣品（P＜0.05）。凍果遠(yuǎn)紅外干燥的復(fù)水比比為7.41，顯著高于另外3 組樣品（P＜0.05）。凍果遠(yuǎn)紅外干燥VC含量的損失率最少，為29.39%，其次是凍果熱風(fēng)干燥，鮮果熱風(fēng)干燥VC含量損失率最大，為凍果遠(yuǎn)紅外干燥的2.03 倍。由于酚類物質(zhì)在干燥過程中自動(dòng)氧化成醌類，與親核物質(zhì)結(jié)合并經(jīng)重排產(chǎn)生二酚二聚體，最終形成褐色多聚體[33]，導(dǎo)致總酚含量減少；刺梨還原糖干燥過程中為羰基化合物反應(yīng)底物，發(fā)生Maillard反應(yīng)，含量也有所下降[34]。4 種干燥條件中，凍果遠(yuǎn)紅外干燥總酚含量損失率（39.54%）和還原糖含量損失率（13.58%）最低，且均與其他3 組差異顯著（P＜0.05）。遠(yuǎn)紅外干燥對(duì)總酚與還原糖的影響小于熱風(fēng)干燥，彭邦遠(yuǎn)[35]、郭剛軍[36]等在研究不同干燥方式對(duì)刺梨果渣、辣木葉品質(zhì)影響中也有類似結(jié)果。凍果熱風(fēng)干燥總黃酮含量損失率最高（13.15%），與其他組相比差異顯著（P＜0.05），其次為鮮果熱風(fēng)干燥（11.64%），損失最低的為鮮果遠(yuǎn)紅外干燥（10.69%）。李彥勛等[37]對(duì)比了遠(yuǎn)紅外干燥與熱風(fēng)干燥對(duì)淮山片活性成分的影響，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外干燥黃酮含量損失率低于熱風(fēng)干燥，與刺梨干燥結(jié)果一致。

根據(jù)TOPSIS法的基本原理，將不同干制條件下得到的干制品各個(gè)指標(biāo)都量化成可比較的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)值，借助多目標(biāo)決策問題的“理想解”X+和“負(fù)理想解”X-，按照Ci大小排序，比較不同干制條件下成品的品質(zhì)差異。

表 5 規(guī)范化決策矩陣Table 5 Standardized decision matrix

根據(jù)刺梨鮮果與凍果不同干燥方法的各個(gè)指標(biāo)計(jì)算和評(píng)判的規(guī)范化變化矩陣（表5），從而得到指標(biāo)的理想解和負(fù)理想解即為最優(yōu)值向量和最劣值向量。

指標(biāo)的理想解（最優(yōu)值向量）：X+＝（0.556 4，0.508 1，0.648 9，0.638 0，0.560 2，0.539 7）

指標(biāo)的負(fù)理想解（最劣值向量）：X-＝（0.431 7，0.480 1，0.320 3，0.405 6，0.444 6，0.438 7）

按照指標(biāo)的理想解與負(fù)理想解，計(jì)算各指標(biāo)值與最優(yōu)值和最劣值的距離及其與最優(yōu)值的相對(duì)接近程度Ci，并按值大小進(jìn)行排序，其中Ci值在0～1之間，該值越接近1表示評(píng)價(jià)對(duì)象越接近最優(yōu)水平，即Ci值越大，干制品品質(zhì)最佳，否則反之。

從表6可以得出，刺梨凍果遠(yuǎn)紅外干燥方法Ci值為0.958 0，最接近理想解，說明了50 ℃凍果遠(yuǎn)紅外干燥干制品理化品質(zhì)最佳。這與彭邦遠(yuǎn)等[35]在刺梨果渣干燥品質(zhì)分析中的結(jié)論相似。

表 6 TOPSIS計(jì)算結(jié)果Table 6 Results of TOPSIS

2.3.2 不同干燥方式刺梨鮮果與凍果電子鼻檢測(cè)

電子鼻對(duì)獲取樣本的氣味信息非常敏感，揮發(fā)性化合物的微小變化可能導(dǎo)致傳感器響應(yīng)的差異[38]。因此，對(duì)50 ℃條件下鮮果熱風(fēng)干燥、鮮果遠(yuǎn)紅外干燥、凍果熱風(fēng)干燥、凍果遠(yuǎn)紅外干燥干制樣品與鮮果樣品進(jìn)行電子鼻風(fēng)味特征差異比較，對(duì)樣品的傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取每個(gè)傳感器的最大響應(yīng)值，并把每個(gè)樣12 個(gè)傳感器最大響應(yīng)值的平均值按照間隔30°均勻排列在圓周上，形成雷達(dá)圖，如圖5所示。

圖 5 4 種刺梨干制品及鮮果對(duì)照組電子鼻指紋圖譜Fig. 5 Electronic nose fingerprints of four dried products and fresh fruit

由圖5可知，在Sensor chamber 2中6 個(gè)傳感器T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2的響應(yīng)強(qiáng)度較大，主要對(duì)烴類、醇類、芳香化合物、有機(jī)溶劑敏感[39]，與刺梨果中的特征性風(fēng)味化合物種類相吻合[40]，F(xiàn)OX3000電子鼻指紋分析系統(tǒng)較好地區(qū)分了不同干制樣品間揮發(fā)性物質(zhì)的差異。

圖 6 4 種刺梨干制品及鮮果對(duì)照組電子鼻信息的主成分分析Fig. 6 Principal component analysis of electronic nose data for four dried products and fresh fruit

采用SPSS 數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)不同樣品傳感器最大響應(yīng)值進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），由圖6可知，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率分別為93.708%和5.643%，總貢獻(xiàn)率為99.351%，主成分1、2包含樣品的大部分信息。5 種樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)互不重疊，區(qū)分明顯，說明PCA能夠很好地區(qū)分不同樣品的揮發(fā)性風(fēng)味。5 個(gè)樣品根據(jù)距離的遠(yuǎn)近分為兩類，凍果遠(yuǎn)紅外干燥組相較于另外3 組，與鮮果對(duì)照組更為接近，為第1類。凍果熱風(fēng)干燥組、鮮果遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)干燥組主成分具有相似性，為第2類。從分類來看，凍果遠(yuǎn)紅外干燥組與鮮果風(fēng)味最為接近，說明了凍果50 ℃遠(yuǎn)紅外干燥樣品的鮮果特征性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)保留程度大于其他樣品，其風(fēng)味更優(yōu)。

3 結(jié) 論

不同干燥方式及溫度條件對(duì)刺梨鮮果與凍果品質(zhì)影響差異顯著。通過對(duì)Newton等9 種常見的薄層干燥模型進(jìn)行非線性擬合，Page模型對(duì)鮮果熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥和凍果遠(yuǎn)紅外燥擬合度最高，Diffusion approximation模型對(duì)凍果熱風(fēng)干燥擬合度最好，以上模型可以用來描述和預(yù)測(cè)刺梨的干燥進(jìn)程。

熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥在溫度為50 ℃時(shí)褐變度最低，干燥品質(zhì)最好，因此對(duì)熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外50 ℃干燥條件下的刺梨鮮果和凍果干制品進(jìn)行品質(zhì)分析和風(fēng)味評(píng)價(jià)，并結(jié)合TOPSIS法進(jìn)行綜合評(píng)判，干燥方式接近理想解的順序是：凍果遠(yuǎn)紅外干燥＞凍果熱風(fēng)干燥＞鮮果遠(yuǎn)紅外干燥＞鮮果熱風(fēng)干燥，其中凍果遠(yuǎn)紅外條件下干燥，刺梨干制品各指標(biāo)最優(yōu)，復(fù)水比為7.41，褐變度為0.103，VC含量損失率為29.39%，總酚含量損失率為39.54%，還原糖含量損失率為13.58%，總黃酮含量損失率為11.09%。電子鼻結(jié)合PCA結(jié)果表明凍果遠(yuǎn)紅外干燥組與鮮果風(fēng)味最為接近，說明了凍果50 ℃遠(yuǎn)紅外干燥樣品的鮮果特征性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)保留程度大于其他樣品，其風(fēng)味更優(yōu)。綜上所述，經(jīng)色澤、營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味等綜合評(píng)價(jià)，與其他干燥方式相比，刺梨果經(jīng)過-18 ℃完全凍結(jié)至結(jié)晶后進(jìn)行遠(yuǎn)紅外干燥，外觀色澤穩(wěn)定，能最大限度保存刺梨中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，鮮果特征風(fēng)味保留程度最高。