變異系數(shù)法評(píng)價(jià)預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵熱風(fēng)干燥品質(zhì)特性的影響

屈展平 張小燕 宋淑亞 張靜林 劉德陽

(洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽 471000)

黃秋葵[Abelmoschusesculentus(L.) Moench]又名咖啡黃葵、羊角豆等，錦葵科秋葵屬一年生草本植物[1]，其嫩莢中含豐富的果膠等多糖組成的黏性物質(zhì)，是一種具有特殊風(fēng)味的食用佳品。此外，黃秋葵還含有豐富的膳食纖維、蛋白質(zhì)、多種氨基酸、多種維生素、黃酮和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不僅可作為營(yíng)養(yǎng)健康食品，還可用作藥用保健物質(zhì)[2-3]。

干燥是黃秋葵最常用的保藏手段，其中熱風(fēng)干燥是應(yīng)用最廣泛的干燥方式之一。但由于黃秋葵含有較多的黏性多糖，易出現(xiàn)表面硬化而影響干燥速率，也嚴(yán)重影響干制品品質(zhì)。前人[4-6]研究表明，干燥前進(jìn)行預(yù)處理可以改變樣品原有組織結(jié)構(gòu)，有利于干燥過程中水分?jǐn)U散，提高干燥效率，從而降低干燥能耗、提高干制品品質(zhì)。

燙漂是將物料進(jìn)行高溫短時(shí)處理，可起到殺菌、軟化物料、鈍化酶類、降低原料的不良風(fēng)味、加速干燥過程等作用。目前，常用的燙漂方式是通過熱水或蒸汽對(duì)物料進(jìn)行處理。已有研究以胡蘿卜[7]、線辣椒[8]為原料進(jìn)行氣體射流沖擊燙漂預(yù)處理，結(jié)果表明干制品復(fù)水率和色澤均有明顯提高。張迎敏等[9]研究發(fā)現(xiàn)護(hù)色液燙漂預(yù)處理干燥的紅薯葉復(fù)水率和色澤都較好，且樣品組織緊密均勻。也有學(xué)者利用超聲波對(duì)干燥前的果蔬進(jìn)行預(yù)處理，郝啟棟等[6]研究表明超聲波預(yù)處理能提高蒜片水分的流動(dòng)性、縮短蒜片的干燥時(shí)間，且干制蒜片的色差降低，復(fù)水比和蒜素含量均顯著提高；Gabriella等[10]研究發(fā)現(xiàn)甜瓜經(jīng)超聲波處理后進(jìn)行真空干燥，其水分?jǐn)U散率約增加25%，干燥時(shí)間明顯減少。此外，護(hù)色預(yù)處理能在一定程度上抑制褐變的發(fā)生，有利于干制品保持原有色澤。但目前關(guān)于燙漂、超聲波及護(hù)色3種方式預(yù)處理對(duì)黃秋葵熱風(fēng)干燥品質(zhì)的影響尚未見報(bào)道。

研究擬以新鮮黃秋葵為原料，探究漂燙、超聲波、護(hù)色液處理3種預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵熱風(fēng)干燥干制品品質(zhì)的影響，采用變異系數(shù)法[11]對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行綜合加權(quán)評(píng)價(jià)以確定較優(yōu)的預(yù)處理方式，以期為黃秋葵干制品品質(zhì)的改善提供思路。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

新鮮無污染黃秋葵：干基含水率為10.33 g/g(采用105 ℃絕干法測(cè)得)，市售；

抗壞血酸、2,6-二氯酚靛酚、氯化鈉、檸檬酸、草酸等：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101-2A型，北京科偉永興儀器有限公司；

熱風(fēng)干燥機(jī)：GS-Ⅱ型，河南省鄭州市萬谷機(jī)械有限公司；

數(shù)控超聲波清洗器：KQ-500DE型，昆山市超聲儀器有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：HH-S4型，北京科偉永興儀器有限公司；

電子天平：JA-2003N型，上海佑科儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將新鮮、完整的黃秋葵清洗后分為3組，分別進(jìn)行燙漂、超聲波和護(hù)色液預(yù)處理。燙漂預(yù)處理溫度為80 ℃，時(shí)間選擇30，45，60 s 3個(gè)水平，分別編號(hào)為1，2，3；超聲波預(yù)處理時(shí)間為30 min，超聲波頻率40 kHz，功率300 W，溫度選擇20，30，40 ℃ 3個(gè)水平，分別編號(hào)為4，5，6；護(hù)色液預(yù)處理組，所用護(hù)色液配制條件為0.4 g/100 mL的檸檬酸溶液分別與1.0，1.5，2.0 g/100 mL 的氯化鈉溶液混合，分別編號(hào)為7，8，9；以未經(jīng)預(yù)處理的黃秋葵作空白對(duì)照，編號(hào)為10。

以上每個(gè)水平試驗(yàn)物料量為500 g，試驗(yàn)重復(fù)3次。在60 ℃熱風(fēng)干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥，直至物料干基含水率降至0.05 g/g結(jié)束干燥。對(duì)不同預(yù)處理方式黃秋葵干制品進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.3.2 復(fù)水比測(cè)定 取不同預(yù)處理方式得到的黃秋葵干制品稱量，記為m0，分別浸泡在60 ℃的蒸餾水中吸水30 min，整個(gè)操作過程在水浴鍋中進(jìn)行，以保證操作過程中蒸餾水溫度保持在60 ℃恒溫狀態(tài)。浸泡結(jié)束后將產(chǎn)品撈出用濾紙吸干表面水分，稱量其質(zhì)量記為m1，每組樣品平行測(cè)定3次取其平均值[12-13]。產(chǎn)品復(fù)水比按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：

RR——復(fù)水比；

m0——黃秋葵干制品復(fù)水前的質(zhì)量，g；

m1——黃秋葵干制品復(fù)水后的質(zhì)量，g。

1.3.3 收縮率測(cè)定 采用體積排除法[14-15]。在量筒中放入細(xì)沙表面抹平讀出體積，再分別將干燥前后的黃秋葵埋入細(xì)沙搖勻抹平讀出體積，按式(2)計(jì)算收縮率。

(2)

式中：

Rs——收縮率，%；

V0——黃秋葵初始體，mL；

Vg——干燥后黃秋葵體積，mL。

1.3.4 維生素C含量測(cè)定 將樣品用1%草酸浸泡后過濾，準(zhǔn)確吸取樣品濾液兩份，各20 mL，分別放入兩個(gè)100 mL 錐形瓶中，用標(biāo)準(zhǔn)抗壞血酸標(biāo)定好的2,6-二氯酚靛酚溶液進(jìn)行滴定，取平均值，另取1%草酸20 mL作空白對(duì)照[16]。將結(jié)果代入式(3)計(jì)算出100 g樣品中還原型抗壞血酸的含量。

(3)

式中：

C——樣品中還原型抗壞血酸的含量，mg/100 g；

V——樣品提取液的總體積，mL；

V1——滴定樣品所耗用的染料的平均毫升數(shù)，mL；

V2——滴定空白對(duì)照所耗用的染料的平均毫升數(shù)，mL；

V3——滴定時(shí)所取的樣品提取液的毫升數(shù)，mL；

M——1 mL染料所能氧化抗壞血酸的量，mg；

W——待測(cè)樣品的質(zhì)量，g。

1.3.5 干燥時(shí)間測(cè)定 經(jīng)不同方式預(yù)處理的黃秋葵樣品分別進(jìn)行熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)溫度為60 ℃，每隔30 min進(jìn)行稱量并計(jì)算其干基含水率，直至干基含水率降至0.05 g/g結(jié)束干燥，并記錄干燥所用時(shí)間。按式(4)計(jì)算黃秋葵干燥過程中干基含水率[3]。

(4)

式中：

Mt——t時(shí)刻物料的干基含水率，g/g；

mt——t時(shí)刻物料的質(zhì)量，g；

md——絕干物料的質(zhì)量，g。

1.3.6 感官評(píng)價(jià) 根據(jù)黃秋葵干制品的色澤、硬度、脆度、口感、組織狀態(tài)進(jìn)行打分，取平均值。滿分為100分，評(píng)分細(xì)則如表1所示。

表1 感官評(píng)分細(xì)則Table 1 Sensory rating rules

1.3.7 綜合評(píng)價(jià) 采用變異系數(shù)法對(duì)黃秋葵干制品品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，按式(5)計(jì)算變異系數(shù)。

(5)

式中：

Vi——第i項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)；

σi——第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差；

Xi——第i項(xiàng)指標(biāo)的算術(shù)平均值。

綜合評(píng)分中各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算公式：

(6)

式中：

Wi——第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；

Vi——第i項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)。

采用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化法將各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，如式(7)所示。

(7)

式中：

Zij——標(biāo)準(zhǔn)化后的變量值；

Xij——實(shí)際變量值；

Xi——第i項(xiàng)指標(biāo)的算數(shù)平均值；

σi——第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

綜合評(píng)分的計(jì)算將各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值與權(quán)重相乘求和得到，其中收縮率及干燥時(shí)間指標(biāo)越小越好，故在計(jì)算時(shí)作負(fù)值求和，其他指標(biāo)均按照正值直接求和。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理 采用Origin 2017軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖處理，采用SPSS 20軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA方差分析、Duncan’s多重比較，顯著性差異表示為P<0.05。試驗(yàn)均重復(fù)3次，取平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵復(fù)水比的影響

由圖1可知，經(jīng)預(yù)處理黃秋葵樣品的復(fù)水比與未經(jīng)處理的對(duì)照組相比有不同程度的增加，就3種預(yù)處理方式而言，燙漂和超聲波處理樣品的復(fù)水比高于護(hù)色液處理。這可能是由于燙漂處理的高溫作用使細(xì)胞壁分離，在復(fù)水過程中，依靠其細(xì)胞膜通透性的增加而易于復(fù)水[17]。超聲波處理是利用物理作用促使分子運(yùn)動(dòng)，主要改變細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使其變得疏松多孔，所以既有利于干燥時(shí)水分的排出也有利于干制品水分的吸收[18]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵復(fù)水比的影響Figure 1 Influence of different pretreatment methods on the rehydration ratio of okra

此外，燙漂時(shí)間越長(zhǎng)、超聲波處理溫度越高，干制品的復(fù)水比越高，可能是因?yàn)檩^高水平的預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的作用程度更大，更利于水分的逸出與恢復(fù)，但當(dāng)燙漂時(shí)間過長(zhǎng)、超聲波處理溫度過高時(shí)可能會(huì)對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，此時(shí)細(xì)胞破裂、喪失水分控制能力，影響干制品的復(fù)水。

2.2 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵收縮率的影響

如圖2所示，3種預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵的收縮率有明顯的影響(P<0.05)。與對(duì)照組相比，燙漂預(yù)處理對(duì)黃秋葵的收縮率影響最大，而超聲波和護(hù)色預(yù)處理影響較小。其原因可能是一定溫度的熱燙處理會(huì)對(duì)黃秋葵的細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成影響，使其細(xì)胞壁的通透性增大，同時(shí)細(xì)胞骨架也遭到一定的破壞，甚至坍塌，所以在干燥過程中收縮形變較大[19]。而超聲波處理是利用超聲波引起的“空化效應(yīng)”以改變物料的組織結(jié)構(gòu)，使黃秋葵內(nèi)部的微孔道增多，結(jié)構(gòu)更加疏松，但對(duì)于細(xì)胞骨架影響較小，所以在干燥過程中的形變較小[20]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵收縮率的影響Figure 2 The influence of different pretreatment methods on the shrinkage rate of okra

結(jié)合圖1可知，相同處理方式的不同水平對(duì)黃秋葵干制品收縮率也有一定影響。隨著燙漂時(shí)間的增加其收縮率越來越大，是因?yàn)闋C漂時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)細(xì)胞的破壞越大，干燥之后的收縮形變?cè)矫黠@。而不同超聲波處理溫度對(duì)于收縮率的影響相差不大，超聲處理溫度過高可能會(huì)造成明顯收縮。隨著護(hù)色液濃度的升高，其收縮率也有一定的升高趨勢(shì)，可能是由于護(hù)色液的濃度與細(xì)胞濃度之間存在濃度差導(dǎo)致。

2.3 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵維生素C含量的影響

由圖3可知，預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵中維生素C含量的影響較為顯著(P<0.05)。與未經(jīng)處理的對(duì)照組相比，經(jīng)預(yù)處理的黃秋葵的維生素C含量均有不同程度的減少，維生素C含量最高的是超聲波處理30 ℃條件下，其含量仍低于對(duì)照組。不同預(yù)處理方式中超聲波處理樣品的維生素C保留率最高，燙漂和護(hù)色處理黃秋葵樣品中維生素C含量損失較多。維生素C是一種水溶性維生素，其穩(wěn)定性差，而燙漂和護(hù)色液處理均將黃秋葵樣品浸泡于水中，所以導(dǎo)致維生素C的損失較大[21]。超聲波處理是利用超聲波進(jìn)行物理作用，不直接浸泡于溶液中，所以超聲波預(yù)處理的維生素C含量損失較小。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵維生素C含量的影響Figure 3 Effects of different pretreatment methods on the content of vitamin C in okra

2.4 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵干燥時(shí)間的影響

如圖4所示，經(jīng)預(yù)處理的黃秋葵干燥時(shí)間均少于對(duì)照組的(16 h)，其中護(hù)色液預(yù)處理黃秋葵樣品干燥所需要的時(shí)間最長(zhǎng)，燙漂和超聲波處理樣品的干燥時(shí)間差異較小。這可能是因?yàn)樽o(hù)色液預(yù)處理主要通過鈍化細(xì)胞內(nèi)酶的活性來抑制褐變，對(duì)干燥過程的進(jìn)行無明顯促進(jìn)作用。而燙漂預(yù)處理改變了細(xì)胞壁的通透性，有利于后期水分的散失[18]。超聲波處理通過超聲波的機(jī)械作用、空化作用等改變細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，增加水分通路微孔道，提高水分?jǐn)U散速率，有利于干燥的進(jìn)行[20]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖4 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵干燥時(shí)間的影響Figure 4 The influence of different pretreatment methods on the drying time of okra

2.5 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵感官評(píng)分的影響

由圖5(a)可知，超聲波處理樣品的色澤評(píng)分明顯小于燙漂與護(hù)色，燙漂處理通過高溫破壞樣品中多酚氧化酶，而護(hù)色液具有抗氧化性，兩者均可抑制酶促褐變的發(fā)生，從而更有效地保持樣品原有色澤。不同預(yù)處理的硬度及口感評(píng)分差異較小，燙漂處理的脆度及組織狀態(tài)得分略低于其他處理方式，主要是因?yàn)闋C漂的濕熱處理使其結(jié)構(gòu)受到破壞[22]。

由圖5(b)可知，與對(duì)照組相比，燙漂預(yù)處理樣品所得感官評(píng)分最低；超聲波和護(hù)色處理樣品的評(píng)分較高，且兩者差異較小。這可能是由于超聲波處理對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞小，其收縮率低、皺縮變形小，外觀形狀更接近于新鮮狀態(tài)。而護(hù)色液處理可以較好地保護(hù)產(chǎn)品色澤，其干制品仍具有較好色澤。燙漂處理雖然在一定程度上可以鈍化酶的活性，抑制酶促褐變，但受高溫和水合作用的影響，會(huì)對(duì)黃秋葵的結(jié)構(gòu)造成破壞，使其結(jié)構(gòu)松軟，干燥后收縮形變較嚴(yán)重，而影響感官評(píng)分。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖5 預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵感官評(píng)分的影響Figure 5 The influence of different pretreatment methods on the sensory score of okra

2.6 預(yù)處理方式黃秋葵干制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)

運(yùn)用變異系數(shù)法對(duì)黃秋葵干制品各品質(zhì)指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

由表2可知，黃秋葵干燥樣品的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)中維生素C含量所占權(quán)重最大，為0.395，表明黃秋葵的維生素C含量受不同預(yù)處理方式影響最大，黃秋葵的復(fù)水比、感官評(píng)分及收縮率所占權(quán)重差異較小，其中干燥時(shí)間所占權(quán)重最小，也表明該指標(biāo)對(duì)黃秋葵干燥品質(zhì)的影響較小。

表2 各指標(biāo)的權(quán)重Table 2 Weights of various indicators for comprehensive evaluation of okra

根據(jù)不同指標(biāo)所占權(quán)重，對(duì)不同預(yù)處理方式所得樣品的各指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，同時(shí)計(jì)算綜合評(píng)分，結(jié)果如表3、表4所示。

表3 各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值Table 3 Standardized data of evaluation indices

表4 黃秋葵干制品品質(zhì)的綜合評(píng)分Table 4 Comprehensive quality evaluation of dried okra products

由表4可知，3種不同預(yù)處理方式中超聲波處理的評(píng)分最高，護(hù)色處理次之，燙漂預(yù)處理評(píng)分最低。在超聲波預(yù)處理中，綜合評(píng)分基本呈現(xiàn)隨溫度升高而降低的趨勢(shì)，超聲波處理溫度為20 ℃時(shí)綜合評(píng)分最高，為0.907。所以在試驗(yàn)范圍內(nèi)，超聲波處理溫度20 ℃預(yù)處理?xiàng)l件下熱風(fēng)干燥黃秋葵制品的品質(zhì)最好。

3 結(jié)論

不同預(yù)處理方式對(duì)黃秋葵熱風(fēng)干燥制品的品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。綜合評(píng)價(jià)表明超聲波預(yù)處理的黃秋葵品質(zhì)最好，護(hù)色處理次之，燙漂樣品的綜合評(píng)分最低；在20 ℃時(shí)超聲波處理30 min的黃秋葵樣品的綜合評(píng)分最高，為0.907。因此，可采用超聲波預(yù)處理來改善黃秋葵熱風(fēng)干燥產(chǎn)品的品質(zhì)。但試驗(yàn)在超聲波預(yù)處理提高干制黃秋葵品質(zhì)的機(jī)理方面探討不夠深入，后續(xù)將針對(duì)超聲波對(duì)黃秋葵微觀結(jié)構(gòu)等方面的影響加以探究，并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行分析。