超聲波預處理對熱風干燥火龍果片品質的影響

孟繁博,黃道梅,鄭秀艷,陳曦,湯鵬宇,林茂*

1(貴州省農業科學院 現代農業發展研究所,貴州 貴陽,550006)2(貴州省農業科學院 農產品加工研究所,貴州 貴陽,550006)

火龍果為仙人掌科植物,又名紅龍果、玉龍果等,可分為紅皮白肉、紅皮紅心和黃皮白心3種,目前國內常見的是紅皮白肉和紅皮紅心2種[1-2]。火龍果風味獨特,營養豐富,含有豐富的有機酸、蛋白質、維生素、氨基酸和一般植物少有的植物性白蛋白、水溶性膳食纖維等[3-4],具有潤肺通腸、降低血糖、抗癌、抗衰老等功效[5-7]。

近年來,隨著火龍果的種植規模逐漸擴大,產量逐年上升,但是新鮮火龍果不耐貯藏,集中采收時常因銷路不暢導致果實腐爛變質,小果和殘次果利用率較低,浪費嚴重。因此,研發火龍果的加工技術顯得尤為重要。火龍果的精深加工有利于延長產業鏈,提升火龍果的附加值,目前火龍果的加工產品包括果干[8]、發酵飲品[9]、果醬[10]、果汁及利用其果汁加工的果凍、酸奶等[11]。干制是果蔬加工中常見的加工方式,包括熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、遠紅外干燥等[12-15],其中熱風干制技術操作簡單、成本低,是最常用的果蔬干燥方法之一[16-18],但是熱風干燥耗時長,干制品質構特性、顏色、營養等品質較差。目前關于火龍果的干燥研究較少,熱風干燥火龍果存在果干褐變、形變、黏連、口感軟爛等品質劣變的問題。預處理結合干燥技術能夠改善產品的品質,一些研究表明,超聲波預處理結合干燥技術應用于草莓、胡蘿卜、香蔥葉等,可以提高其干燥速率,縮短其干燥時間,更有利于得到高品質干制品[19],但是超聲波預處理技術應用于火龍果干燥的研究鮮有報道。

本試驗采用超聲波對火龍果片進行預處理,然后再進行熱風干燥,分析超聲波預處理對熱風干燥火龍果片的干燥特性、體積收縮率、色澤、復水比、質構特性、微觀結構、感官指標的影響,以期改善火龍果干片的品質,為火龍果的干制技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

八分熟的越南紅心火龍果,購于貴陽市北京華聯超市,挑選果型大小、成熟度基本一致、無病蟲害、無機械損傷的果實進行加工干制處理。

1.2 儀器與設備

SU-8010掃描電子顯微鏡,日本日立公司；JE203電子天平,上海浦春計量儀器有限公司；TMS-Pro型物性測定儀,美國FTC公司；NR200便攜式電腦色差儀,深圳市三恩時科技有限公司；KQ2200DA超聲波清洗機,昆山市超聲儀器有限公司；DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱,上海一恒科學儀器有限公司；游標卡尺,上海九量五金工具有限公司。

1.3 火龍果片的干制方法

將新鮮的火龍果清洗后去皮,橫切成5 mm左右的薄片,將果片置于超聲波清洗機中,以蒸餾水為介質進行超聲波處理。超聲波處理過程可使果片內部產生微孔結構,但是,超聲波處理程度過大則會導致火龍果營養流失,同時也會導致果片碎裂軟爛,影響果片的質構特性和完整性,基于實驗室前期的研究,預處理條件選用超聲波功率200 W,溫度30 ℃,處理時間10 min,超聲波處理后的果片撈出,以未經超聲波預處理的火龍果片作為對照組,擺放烘盤中,置于電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥,干燥溫度60 ℃。

1.4 試驗方法

1.4.1 干燥速率

火龍果片在熱風干燥過程中的干燥曲線采用水分比隨干燥時間變化的曲線,按公式(1)計算：

(1)

式中：M0,物料初始干基含水率,g/g；Mt,物料在t時刻的干基含水率,g/g。

火龍果片干燥速率DR按公式(2)計算[20]:

(2)

式中：DR,干燥過程中t1和t2之間的物料干燥速率,g/(g·h);Mt1、Mt2,分別為干燥過程中時間為t1和t2時物料的干基含水率,g/g。

1.4.2 體積收縮率

將果片視為圓柱體,利用游標卡尺測量果片的直徑、厚度，體積收縮率按公式(3)計算:

(3)

式中：V0,初始時刻的體積,mm3；Vt,t時刻的體積,mm3。

1.4.3 色澤

采用手持色差計測量火龍果片的色澤,用L*、a*、b*、△E表示,平行測定5次。其中L*表示亮度,在0～100變化,0表示黑色,100表示白色；a*表示紅綠度,100為紅色,-80為綠色；b*表示黃藍度,100為黃色,-80為藍色。

1.4.4 質構特性

采用質構儀對不同干制處理的火龍果片進行硬度、黏附性、內聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性的測定,每組樣品重復測定10次。探頭：P0.5,全質構(texture profile analysis,TPA)測定模式,測定條件：測前速度3 mm/s,測試速度1 mm/s,測后速度2 mm/s,測試距離15 mm,觸發力1.5 N,壓縮比60%。

1.4.5 復水比

取不同干制處理的火龍果片,分別放入盛有500 mL蒸餾水的燒杯中,37 ℃恒溫水浴保溫,每隔5 min取出火龍果片,用濾紙吸干表面水分,記錄質量,重復操作直至果片吸水呈飽和狀態,每組樣品3次重復,按公式(4)計算復水比：

式中：mt,復水后瀝干樣品質量,g；m0,復水前樣品質量,g。

1.4.6 微觀結構

分別選取不同處理的果干片樣品,切取3 mm×3 mm小塊,用導電膠粘貼到銅板上,抽真空后應用掃描電子顯微鏡對果干樣品進行微觀結構觀察、拍照。

1.4.7 感官評價

組織10名有經驗的人員進行感官評價,針對火龍果干的色澤、形態、質地、風味等品質進行感官評分,具體見表1。

表1 火龍果干感官評價表

1.4.8 數據處理

來的胖子四處轉悠著，王祥注意到他都是在看玉石珠寶之類的小件，可謂正是自己的目標客戶。胖子像是被什么吸引了一樣，很快就轉悠到王祥他們攤鋪的附近。老道一反常態，沒有主動迎出去，而是盤起了腿，一副入定打坐的樣子。王祥看老道煞有介事，也暗自緊張起來。

用SPSS 19.0軟件進行數據統計分析、顯著性分析和方差分析。用Origin 2018軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 超聲波預處理對熱風干燥火龍果干燥特性的影響

由圖1可知,2組火龍果片的干基水分含量的變化趨勢基本相同,隨著熱風干燥時間的增加,干基水分含量逐漸降低,超聲波預處理后的火龍果片的干基水分含量降低的速度略大于對照組。

圖1 火龍果片干燥曲線

由圖2可知,火龍果片在干燥的初期干燥速率最快,隨著干基水分含量的減小,干燥速率逐漸降低。在干燥的初期,火龍果片表面的水分快速蒸發,干燥速率逐漸增加;隨著干燥的進行,果片內部的水分遷移速度大于表面水分蒸發的速度,2組果片的干燥速率保持平穩,差異不顯著;到干燥的后期,進入了降速干燥階段,果片內部的水分轉移速率小于果片表面水分蒸發速率,干燥速率呈下降趨勢。

圖2 火龍果片干燥速率曲線

2.2 超聲波預處理對火龍果熱風干制過程中體積收縮率的影響

由圖3可知,在熱風干燥過程中,2組火龍果片的體積隨著干燥時間的延長呈縮小趨勢,超聲波預處理后的火龍果片的體積收縮始終低于對照組,直到干燥結束時,超聲波預處理組的火龍果片的體積收縮率仍略低于對照組,說明超聲波處理可能改變了火龍果片的內部組織結構,果片內部的微孔通道較多,使果片在干燥過程中內部的水分更容易蒸發出來,減小果片在干燥過程中的形態改變。

圖3 火龍果片干燥體積收縮率曲線

2.3 超聲波預處理對熱風干燥火龍果片色澤和復水比的影響

由表2可知,2組熱風干燥的火龍果干片與新鮮的火龍果相比,L*值差別不大,a*值和b*值要低于鮮果,說明鮮果和2組果干片的顏色亮度差異不大,果干片的紅綠度和黃藍度均低于鮮果,而超聲波預處理后的火龍果干片的色澤更接近鮮果。超聲波處理可在一定程度上抑制果干褐變酶的酶活性,同時,超聲波處理也可以改變火龍果果片的內部組織結構,果片內部形成了較多的微孔通道,干燥時水分可以更快速地蒸發出來,有效維持果干原有的顏色。

表2 不同處理對熱風干燥火龍果干片色澤和復水比的影響

2.4 超聲波預處理對熱風干燥火龍果干片質構特性的影響

由表3可知,超聲波預處理對熱風干燥的火龍果干片的質構有一定的影響,其中,超聲波預處理組火龍果干片的硬度、膠黏性和咀嚼性大于對照組,而對內聚性和彈性幾乎無影響。超聲波預處理會改變火龍果片的內部結構,熱風干燥時,果片內部水分迅速蒸發,組織內的汁液在干燥時加速滲出,果片結構塌陷較快,內部褶皺多,因此,果干的硬度、膠黏性和咀嚼性均大于對照組。

表3 不同處理對熱風干燥火龍果干片質構特性的影響

2.5 超聲波預處理對熱風干燥火龍果片微觀結構的影響

由圖4可知,超聲波預處理的熱風干燥火龍果干片的微觀結構和對照組存在較大的差別,超聲波預處理組微觀結構較為平整,表面較為光滑,而對照組的果干片表面存在不平整的顆粒和坑洼,可能是因為超聲波處理時,果片內形成了較多的微孔通道,有利于水分從內部向外部擴散,火龍果片內部的液體發生了流動,在熱風干燥時液體快速蒸發,使果干表面較為平整光滑。

a-超聲波預處理組；b-對照組

2.6 超聲波預處理對熱風干燥火龍果片的感官評價

由圖5可知,超聲波預處理的火龍果在熱風干燥后與對照組的差異明顯,其中,色澤和形態明顯優于對照組,質地稍差于對照組,風味差異不明顯,整體可接受度明顯優于對照組,結果表明,超聲波預處理后的熱風干燥火龍果片具有更高的感官評分,超聲波預處理能夠改善熱風干燥火龍果片的品質。

圖5 超聲波預處理對熱風火龍果干片的感官評分的影響

3 結論

火龍果的干制技術不僅解決了鮮果集中采收時的滯銷問題,同時延長了產業鏈,提高了產品的附加值,火龍果干片作為一種集營養和口感于一體的休閑食品,深受廣大消費者喜愛,熱風干燥是一種操作簡便、成本低的干燥方式,也是目前廣泛應用于果蔬干制的方式,但是產品存在褐變、形變、黏連等問題,嚴重影響了火龍果干片的品質。

本文通過對火龍果片的色澤、質構、微觀結構等進行研究和分析,探討了超聲波預處理對熱風干燥火龍果片品質的影響,試驗結果表明,超聲波預處理能夠提高火龍果片的干燥速率,減少干燥過程中火龍果片的體積收縮率,維持果干原有的色澤,對復水比無明顯影響,此外,超聲波預處理會導致火龍果干片的硬度、膠黏和咀嚼性增大,而對內聚性和彈性幾乎無影響。綜合感官評價結果,超聲波預處理的火龍果干片的感官評分優于對照組,因此,將超聲波預處理技術應用于熱風干制火龍果片中能夠有效提升火龍果干片的品質。