熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響

郭婷 ，吳燕，陳益能，段振華 ，任愛清 ，蒙娟

1.賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院（賀州 542899）；2.賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院（賀州 542899）；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院（長(zhǎng)沙 410128）

大果山楂屬薔薇科，是由傳統(tǒng)的小果山楂經(jīng)過選育嫁接而得[1]，因果實(shí)比普通山楂大而得名，果實(shí)酸甜可口，在廣西種植面積廣，是優(yōu)良的地方特色品種。大果山楂含有豐富的維生素、多酚、黃酮類、熊果酸和單寧等物質(zhì)，具有預(yù)防腫瘤、降壓、抑菌、抗氧化和提高免疫力等保健功效[2]，其果實(shí)大且果肉厚，果實(shí)加工得率高。大果山楂現(xiàn)已被加工成山楂粉[3]、山楂干片[1]、山楂果脯、山楂醋、山楂酒、山楂茶等系列食品[4]。

新鮮果蔬原料經(jīng)干燥脫水加工，質(zhì)量減輕、體積縮小、貯藏期延長(zhǎng)，可降低運(yùn)輸、包裝成本，增加產(chǎn)品流通性及附加值。熱風(fēng)干燥操作簡(jiǎn)單、加工成本低，是目前使用最廣泛的一類果蔬干燥方式，研究表明干燥溫度對(duì)果蔬干制產(chǎn)品品質(zhì)影響較大。馬越等[5]發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥溫度對(duì)品質(zhì)影響較大，75 ℃下胡蘿卜的β-胡蘿卜素含量、復(fù)水比、微觀結(jié)構(gòu)的特性最好；韋玉龍等[6]發(fā)現(xiàn)低溫、高溫干制過程對(duì)果肉細(xì)胞形態(tài)的改變均有較大影響，且高溫條件影響更大；楚文靖等[7]研究了干燥溫度對(duì)火龍果干燥特性和品質(zhì)變化的影響，結(jié)果表明干燥溫度越高，火龍果片的干燥速率越快，干燥時(shí)間越短，干燥溫度對(duì)紅心火龍果片的色澤影響不顯著。目前，對(duì)于大果山楂熱風(fēng)干燥研究集中在干燥動(dòng)力學(xué)模型的建立[8]及預(yù)處理對(duì)干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響[1]，但關(guān)于熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂干燥產(chǎn)品的品質(zhì)影響還鮮有報(bào)道。

以廣西大果山楂為研究對(duì)象，研究不同干燥溫度對(duì)大果山楂干燥產(chǎn)品的硬度、色差、褐變度、復(fù)水比、表觀密度等品質(zhì)的影響，并探討干燥溫度與大果山楂品質(zhì)的相關(guān)性，為大果山楂熱風(fēng)干燥提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

市售新鮮大果山楂。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DHG-9145A型熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；Sh10A型水分快速測(cè)定儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀（英國Stable Micro System公司）；TCP2型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)（北京奧依克光電儀器有限公司）；722N型可見分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

新鮮大果山楂→清洗→去皮、去核→切片→熱燙→冷卻→凍融預(yù)處理→熱風(fēng)干燥→山楂片

新鮮大果山楂洗凈去皮、去核后沿著組織生長(zhǎng)方向切至厚度為7 mm的均勻片狀；將切片后的鮮大果山楂置于沸水中燙漂2 min，料液比為1∶2（g/mL）；先將熱燙冷卻后的大果山楂置于-16 ℃的條件下冷凍14 h，再置于8 ℃的條件下解凍24 h，整個(gè)完整的過程即稱為凍融1次，參考文獻(xiàn)[1]進(jìn)行凍融2次預(yù)處理；分別取500 g凍融預(yù)處理后的大果山楂，平鋪于干燥溫度為55，60，65和70 ℃的熱風(fēng)干燥箱，每隔15 min稱1次質(zhì)量，干燥至水分含量≤7%（干基計(jì)）。

1.3.2 硬度和色差

采用質(zhì)構(gòu)儀TPA測(cè)定硬度，峰值即為硬度；色差測(cè)定以白板為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定各試驗(yàn)組樣品的亮度L、紅度a、黃度b和色差ΔE，每組樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.3 褐變度

將樣品加入10 mL 80%乙醇溶液，搖勻，在室溫下避光反應(yīng)30 min，取上清液測(cè)定其在420 nm處的吸光度。測(cè)得吸光度越大，說明褐變程度越大。褐變度按（1）式計(jì)算。

式中：A為樣品吸光度；V為提取液體積，mL；M為樣品的質(zhì)量，g。

1.3.4 復(fù)水比

取一定質(zhì)量的干燥產(chǎn)品，置于50 ℃溫水中恒溫浸泡90 min，每隔10 min取出，用濾紙吸干表面水分后稱其質(zhì)量，每組樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。復(fù)水比按式（2）計(jì)算。

式中：RC為浸泡r min時(shí)干制品對(duì)應(yīng)的復(fù)水比；Mr為浸泡r min復(fù)水后質(zhì)量，g；Md為復(fù)水前干燥產(chǎn)品質(zhì)量，g。

1.3.5 表觀密度

表觀密度是指在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，表觀密度可用來表征產(chǎn)品表面收縮程度和結(jié)構(gòu)疏松度，可采用填充法測(cè)定。表觀密度按式（3）計(jì)算。

式中：ρ為表觀密度，g/mL；M為干燥山楂的質(zhì)量，g；V為干燥山楂與填充物的總體積，mL；V0為填充物體積，mL。

1.3.6 維生素C含量

按照GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測(cè)定》[9]測(cè)定，結(jié)果以每百克樣品中含維生素C質(zhì)量（mg）表示，每組樣品重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.7 總酸含量

按照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》[10]測(cè)定。

1.3.8 黃酮含量

采用蘆丁比色法[11]測(cè)定。

1.3.9 水分含量及失水速率

按GB 5009.3—2010執(zhí)行。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 18.0進(jìn)行分析，用Sigma Plot 10.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥溫度對(duì)凍融大果山楂干燥特征曲線的影響

由圖1可知，隨著干燥溫度的升高，大果山楂片干燥至終點(diǎn)所需的時(shí)間縮短。當(dāng)干燥溫度為70 ℃時(shí)，所需干燥時(shí)間為300 min，較65 ℃時(shí)縮短了60 min；55℃時(shí)所需干燥時(shí)間最長(zhǎng)，為520 min，其中60 ℃時(shí)所需干燥時(shí)間較55 ℃時(shí)縮短了10 min，65 ℃時(shí)所需干燥時(shí)間較60 ℃時(shí)縮短了150 min。

圖1 不同干燥溫度下大果山楂干燥曲線

由圖2可知，凍融大果山楂熱風(fēng)干燥主要分為加速期和降速期2個(gè)階段，與劉艷等[8]研究結(jié)果一致；在經(jīng)過較短暫預(yù)熱的加速階段后，干燥速率均達(dá)到頂峰，隨后進(jìn)入一個(gè)較長(zhǎng)的降速階段，干燥中期即為降速階段，此階段大果山楂干燥速率隨著干燥溫度的升高整體呈現(xiàn)逐漸加快的趨勢(shì)，當(dāng)溫度為55 ℃時(shí)，大果山楂干燥前期、中期的干燥速率均較其它組慢；在干燥末期，各試驗(yàn)組干燥速率均較小，差異不明顯。

圖2 不同干燥溫度下大果山楂干燥失水速率曲線

2.2 干燥溫度對(duì)大果山楂干制品色澤及褐變度的影響

由表1可知，鮮樣褐變度均低于各溫度干制的山楂片褐變度，隨著干燥溫度的升高，褐變度逐漸增大后呈下降趨勢(shì)：65 ℃＞60 ℃＞70 ℃＞55 ℃＞鮮樣，各試驗(yàn)組褐變度差異顯著（p＜0.05），此變化可能與酶促褐變反應(yīng)有關(guān)，隨著溫度的升高，酶促褐變反應(yīng)速度加快，酶活性達(dá)到較佳，故山楂干制品褐變度增加。紅度較鮮樣增大，干燥后的山楂片色澤偏紅，當(dāng)溫度較高（70 ℃）時(shí)，酶易失活，酶促褐變反應(yīng)減慢，故褐變度呈下降趨勢(shì)；不同熱風(fēng)干燥溫度制得大果山楂片的亮度和黃度均小于鮮樣，紅度和色差均大于鮮樣，且與鮮樣色澤差異顯著（p＜0.05），山楂片經(jīng)過熱風(fēng)干燥后，色澤較鮮樣變化大，60 ℃時(shí)產(chǎn)品色差最大，不同熱風(fēng)干燥溫度制得的山楂干制片的紅度差異不顯著（p＞0.05），65 ℃與55 ℃的山楂干制品亮度差異不顯著（p＞0.05）。故從能耗及效率方面考慮，選用60 ℃以上的干燥溫度，制得的干制品色澤更好、更合理。

表1 不同熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂片色澤及褐變度的影響

2.3 干燥溫度對(duì)大果山楂干制品復(fù)水性的影響

在相同條件下，干制品的復(fù)水性越好，測(cè)得的復(fù)水比越大；不同熱風(fēng)干燥溫度制得的凍融大果山楂片隨著復(fù)水時(shí)間的增加，各階段復(fù)水性結(jié)果如圖3所示。熱風(fēng)干燥制得的大果山楂片的復(fù)水比隨著復(fù)水時(shí)間的增加而增大，復(fù)水初期復(fù)水比增加速率較快，復(fù)水40 min后，大果山楂干制品的復(fù)水比基本趨于穩(wěn)定，復(fù)水比增加不明顯，干制品復(fù)水基本達(dá)到飽和；在整個(gè)復(fù)水過程中，60 ℃的干制品復(fù)水比均高于其它試驗(yàn)組，65 ℃和70 ℃兩個(gè)試驗(yàn)組的復(fù)水特性較接近，隨著復(fù)水時(shí)間的增加，復(fù)水比差別不明顯，55 ℃的干制品復(fù)水速度較慢，達(dá)到復(fù)水飽和所需的時(shí)間更長(zhǎng)，可能是溫度較低時(shí)，大果山楂片經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的干燥過程，易出現(xiàn)卷縮，致使最終所得干制品皺縮嚴(yán)重，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)較緊密，外表面接觸面積較小，不能較好地吸收水分，故復(fù)水速度較慢。如對(duì)大果山楂干制加工品的復(fù)水性要求較高，可采用60 ℃進(jìn)行熱風(fēng)干燥加工，如對(duì)復(fù)水性無特別要求，綜合考慮加工能耗、產(chǎn)品色澤，選用65 ℃更合理。

2.4 干燥溫度對(duì)大果山楂干制品硬度及表觀密度的影響

由圖4可知，隨著凍融次數(shù)的增加，大果山楂干制片的硬度和表觀密度整體均呈先減小后增大的變化趨勢(shì)：70 ℃＞55 ℃＞66 ℃＞60 ℃。65 ℃的硬度及表觀密度均處在最低值，說明樣品的收縮程度最小；55 ℃山楂干制品的表觀密度較大，說明產(chǎn)品皺縮程度較大，結(jié)構(gòu)較緊密，內(nèi)部孔隙較小，故產(chǎn)品表現(xiàn)出硬度較大的特點(diǎn)，此結(jié)論與圖3討論的復(fù)水性研究結(jié)果一致；干燥溫度為60 ℃和65 ℃的山楂干制品硬度、表觀密度差異均不顯著（p＞0.05），但隨著熱風(fēng)干燥溫度繼續(xù)升高，山楂干制品的表觀密度和硬度有所增加，可能是山楂片在干燥初期，表面易迅速脫水硬化，致使表層纖維組織結(jié)構(gòu)硬化。綜合圖1可知，65℃時(shí)所需干燥總時(shí)間較60 ℃時(shí)可縮短150 min，故采用65 ℃進(jìn)行熱風(fēng)干燥不僅效率較高，且干燥產(chǎn)品硬度、表觀密度均較低。

2.5 干燥溫度對(duì)大果山楂干制品營(yíng)養(yǎng)成分的影響

由圖5可知，隨著干燥溫度的升高，維生素C和總酸含量呈先逐漸升高后降低的變化趨勢(shì)，黃酮含量呈先減少后升高的趨勢(shì)，60 ℃與70 ℃制得的大果山楂片的維生素C含量差異不顯著（p＞0.05），其它試驗(yàn)組間的黃酮、維生素C和總酸含量差異顯著（p＜0.05），其原因可能是維生素C作為一種酸類物質(zhì)，對(duì)溫度較敏感，故在較高溫度干燥時(shí)損失較多，而干燥溫度較低，所需干燥時(shí)間更長(zhǎng)，其損失量也增加，維生素C保存率下降會(huì)導(dǎo)致干制品總酸含量的下降，而揮發(fā)性酸類物質(zhì)散失也會(huì)導(dǎo)致總酸降低[3]，故70 ℃制得大果山楂片總酸含量較60 ℃低，而維生素C含量略高于60 ℃；黃酮具有較強(qiáng)的抗氧化性，大果山楂片中的黃酮在干燥加工過程中易發(fā)生酚類的氧化反應(yīng)，隨著干燥溫度的上升，反應(yīng)速度加快，黃酮?dú)埓媪肯陆担?5 ℃時(shí)達(dá)到最低值，70 ℃黃酮?dú)埓媪枯^65 ℃高，可能與干燥加工時(shí)間有關(guān)。結(jié)合圖1可知，70 ℃時(shí)發(fā)生酚類的氧化反應(yīng)總體時(shí)間較65 ℃縮短了約1 h。

圖3 熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂復(fù)水比的影響

圖4 熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂硬度和表觀密度的影響

圖5 熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.6 相關(guān)性分析

熱風(fēng)干燥溫度與大果山楂熱風(fēng)干制品理化指標(biāo)的相關(guān)性分析見表2，并對(duì)浸泡40 min山楂片的復(fù)水比進(jìn)行相關(guān)性分析。熱風(fēng)干燥溫度與復(fù)水比、表觀密度和營(yíng)養(yǎng)成分含量的相關(guān)性較弱，與硬度、黃度和干燥時(shí)間呈顯著相關(guān)性（p＜0.05），其中與硬度呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.970，與黃度和干燥時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均在0.850以上；干燥溫度與其它理化特性指標(biāo)均呈極顯著相關(guān)性（p＜0.01），其中與褐變度、紅度、色差呈極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均在0.900以上，與亮度呈極顯著負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值為0.924。綜合上述分析表明，熱風(fēng)干燥溫度對(duì)大果山楂干燥產(chǎn)品的硬度、色澤等物理品質(zhì)有較大影響。

表2 干燥溫度與測(cè)量指標(biāo)間的相關(guān)性

3 結(jié)論

合理的熱風(fēng)干燥溫度可以在提高干燥效率的同時(shí)，獲得理化品質(zhì)較佳的大果山楂干燥產(chǎn)品。隨著熱風(fēng)干燥溫度的增加，干燥時(shí)間逐漸縮短，65 ℃時(shí)干燥大果山楂效率較高，干燥時(shí)間較60 ℃時(shí)縮短了29%，且制得的干燥產(chǎn)品維生素C和總酸保存率最高，硬度、表觀密度均較低，表現(xiàn)出較好的口感，黃度與鮮樣最接近，色澤較好。研究表明，干燥溫度與硬度、黃度和干燥時(shí)間呈顯著相關(guān)性（p＜0.05），與褐變度、紅度、色差呈極顯著正相關(guān)性（p＜0.01），與亮度呈極顯著負(fù)相關(guān)性（p＜0.01）；因此，可通過合理調(diào)控干燥溫度來控制大果山楂干燥產(chǎn)品的品質(zhì)并提高加工效率。