不同干燥方式對香芋片品質特性的影響

楊玉,肖婷,孫雪,劉云宏,2,3*

1(河南科技大學 食品與生物工程學院,河南 洛陽,471000)2(食品綠色加工與質量安全控制河南省國際聯合實驗室,河南 洛陽,471000) 3(食品微生物河南省工程技術研究中心,河南 洛陽,471000)

香芋,天南星科芋屬,肉質細嫩,風味特殊且營養豐富,塊莖中含有豐富的淀粉,蛋白質、粗纖維、多糖等物質[1],具有很高的食療價值和保健效果。我國具有多種香芋品種,但由于地域性和季節性較強,運輸過程中易出現失水、霉爛和發芽等現象,導致香芋的供應期較短,銷售面較窄,影響香芋的發展。因此,對香芋進行干燥是較為常用的加工方式之一。

目前,香芋片干燥較多使用熱風干燥(hot air drying, HAD),其具有操作簡單、設備投資少等優點[2]。但這種干燥方式時間久、能耗高、易引起表面硬化、褐變等缺點,不能滿足優質香芋片的生產要求。冷凍干燥(freeze drying,FD)是一種獲得高質量干燥產品的現代方法,它可以生產出質量好、營養保留率高的香芋干片[3]。但由于脫水周期長、能耗大、成本高等缺點,限制了該方法在香芋干燥中的實際應用。遠紅外輻射干燥(far-infrared radiation drying,FIRD)是一種新型、高效、節能的干燥技術[4]。已有研究證實,FIRD所發射的輻射能量能夠穿入物料內部1～3 mm實現內部加熱,進而實現果蔬的快速干燥[5-6]。超聲波干燥可以降低物料內部水分與管壁之間的結合力,降低水的擴散阻力,加速傳質過程[7]。一些研究表明,在果蔬干燥過程中施加直觸超聲(contact ultrasonic,CU),可以在改善傳質和保護品質方面產生顯著的積極作用[7-8]。聯合干燥由于能夠結合2種或以上干燥方式的優點,進而實現更好、更快的干燥加工,在食品干燥領域中的應用日趨廣泛。因此,若在HAD中采用適當的強化措施以實現聯合干燥,則可達到既能保留HAD的優勢、又能促進HAD熱濕傳遞的目的。

FIRD可以改善傳熱,CU可以促進傳質,但這2種方法對提高脫水率和保護食品品質產生何種影響尚難判斷。此外,將CU與FIRD相結合,是否能很好地實現優勢互補,從而實現比單一CU或FIRD更好的產品品質,這一問題需要進行深入探討。因此,本研究采用HAD、FIRD、CU-HAD、CU-FIRD和FD等5種干燥方式對香芋片進行干燥,探討5種干燥方式對香芋切片微觀結構、硬度、復水性和色澤等物理特性的影響,并對香芋片的多糖、黃酮、多酚和抗氧化性能等品質指標進行分析,以期為揭示單一CU、單一FIRD、CU聯合FIRD處理對香芋片干燥品質的影響提供依據,也為探討合適的香芋片干燥技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售優質荔浦香芋,選擇整體完整,無霉變蟲蛀的新鮮香芋。使用105 ℃烘箱法測得鮮香芋初始干基含水率為(244.8±3)%。

Folin-Ciocalteu試劑、蘆丁(純度≥98%)、無水葡萄糖(純度≥98%)、DPPH(純度≥97%)、沒食子酸(純度≥98%),上海源葉生物科技有限公司;無水乙醇、亞硝酸鈉、檸檬酸、碳酸鈉、硝酸鋁,天津市德恩化學試劑有限公司;硫酸,洛陽昊華化學試劑有限公司;蒽酮,天津市科密歐化學試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

101-3ES熱風干燥機,北京市永光明醫療儀器廠;遠紅外輻射干燥設備、直觸超聲裝置、超聲強化遠紅外輻射干燥裝置,河南科技大學自制;DW-86L486超低溫冰箱,中國海爾集團;LGJ-10D真空冷凍干燥機,北京四環起航科技有限公司;Scout SE型電子天平,美國OHAUS公司;ALC-210.3型電子天平,賽多利斯艾科勒公司;TM3030Plus型掃描電鏡,日本日立高新技術公司;TA.XT EXPRESS型質構儀,英國SMS公司;Color i5型色差儀,美國X-Rite公司;UV-4800型紫外-可見分光光度計,尤尼柯上海儀器有限公司;TG16-WS型高速離心機,湘儀離心機儀器有限公司;KQ-500DE型超聲波清洗機,昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 干燥試驗

香芋去皮清洗后,用食品切片機切成3 mm的薄片,再使用模具制成直徑為(26±2) mm的圓形香芋片。將切好的香芋片置于0.2%(質量分數)的檸檬酸溶液中護色8 min;將護色后的香芋片置于沸水浴中漂燙90 s;取預處理后的香芋片(55±3) g用于干燥試驗,采用5種不同的干燥方式對香芋進行干燥。

HAD 試驗是將香芋片鋪在托盤上,將其放入熱風干燥機中脫水。根據前期實驗結果,溫度過高或過低均不利于干燥進行,因此,本研究中空氣溫度和風速分別設定為45 ℃和1.5 m/s[6-7]。

FIRD是指將一套自制FIR系統放置在熱風干燥(hot air drying,HAD)裝置中,通過施加紅外輻射以增強傳熱,詳細的試驗裝置信息見參考文獻[6]。試驗中,輻射距離、輻射溫度和空氣流速分別設定為10 cm、180 ℃和1.5 m/s。

CU-HAD是在HAD裝置中安放一套CU系統,利用超聲以強化物料內部傳質,詳細的試驗裝置介紹見參考文獻[9]。將香芋樣品置于超聲輻射板上,使超聲波能直接傳遞到樣品中。前期研究表明,系統的超聲功率和頻率分別為36 W和28 kHz時,能夠取得良好的強化效果,因此,本研究中采用上述超聲參數。其他干燥參數與上述相同。

CU-FIRD試驗是在FIRD試驗中加入CU裝置,即同時使用CU和FIR對香芋干燥進行強化。為保障較好的對比性,CU-FIRD與CU、FIRD的相同干燥參數均保持一致。

FD:在干燥前將香芋片放入-40 ℃的低溫冰箱中預凍6 h,然后放入冷凍干燥機。冷阱溫度為-60 ℃,真空壓力為30 Pa。

在HAD、FIRD、CU和CU-FIRD過程中,每隔30 min 使用數字天平測量香芋的質量變化,在FD過程中,每隔1 h使用數字天平稱其重量,直至恒重。

干燥后將部分香芋片打粉過80目篩備用。

香芋在干燥過程中的含水量計算如公式(1)所示:

(1)

式中:M,材料的含水量,%;W,樣品質量,g;Wd,絕干物質的質量,g。

1.3.2 微觀結構

將香芋片切成小塊,用導電膠帶固定在樣品臺上,采用掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)對其放大180倍進行觀察。

1.3.3 復水率

香芋干片浸泡在(40±2) ℃的蒸餾水中2 h,用濾紙除去表面水分,記錄香芋片質量。所有復水試驗重復3次。復水率(reconstitution rate,RR)計算如公式(2)所示:

(2)

式中:Mf,吸水后樣品的質量,g;M0,干燥樣品的質量,g。

1.3.4 硬度

使用質構分析儀測定了香芋片的硬度[10]。用P/2探針以0.5 mm/s的測試速度刺穿香芋片,設置測試前速度2 mm/s,測試中速度0.5 mm/s,測試后速度5 mm/s,壓縮距離為1 mm。對用不同干燥方式獲得的樣品進行10次測量,并記錄平均值。

1.3.5 色差

用色差儀測定不同方法干燥的香芋粉顏色。顏色值表示為L*(亮度/黑暗度)、a*(紅色/綠色)和b*(黃色/藍色)。對用不同干燥方式獲得的樣品進行5次測量,并記錄其平均值。總色差(ΔE)計算如公式(3)所示:

(3)

式中:L0*、a0*、b0*,新鮮香芋漿的顏色值;L*、a*、b*,香芋干粉的顏色值。

1.3.6 多糖測定

采用蒽酮-硫酸法測量干燥后香芋的多糖含量[11]。準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,加入40 mL蒸餾水混勻,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,以10 000 r/min的速度離心20 min,取上清液作為多糖提取液。

先將1 mL多糖提取液稀釋40倍制得多糖待測液,后準確吸取1 mL待測液于10 mL離心管中,加入5 mL 質量分數為0.5%的蒽酮-硫酸溶液,90 ℃水浴15 min,在620 nm處測定吸光度。未添加多糖提取液作為空白對照。以無水葡萄糖為標準品制備標準曲線。

1.3.7 黃酮測定

采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法[12],準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,料液比為1∶30,加入70%(體積分數)乙醇溶液,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,重復提取3次。用布氏漏斗過濾并離心。上清液作為黃酮提取物。

先將1 mL黃酮提取物置于容量瓶中,加入9 mL體積分數為30%的乙醇溶液和0.7 mL質量分數為5%的亞硝酸鈉溶液,靜置6 min,然后加入質量分數為10%的硝酸鋁溶液0.7 mL,靜置6 min,再加入5.5 mL質量分數為4%的氫氧化鈉溶液,用30%的乙醇定容至25 mL,混勻靜置15 min,在510 nm處測定吸光度。未添加黃酮提取物作為空白對照。以蘆丁為標準品制備標準曲線。

1.3.8 多酚測定

準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,按照料液比1∶20加入60%(體積分數)乙醇溶液,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,重復提取3次。用布氏漏斗過濾,上清液通過旋轉蒸發儀濃縮至10 mL作為多酚提取物。

準確吸取0.5 mL多酚提取物于10 mL容量瓶中,加入0.5 mL福林-酚(1∶2體積比稀釋),振蕩搖勻,然后加入2.5 mL質量分數為10%的碳酸鈉溶液,用蒸餾水定容至10 mL,室溫下黑暗反應60 min,在765 nm處測定吸光度[13]。未添加多酚提取物作為空白對照。以沒食子酸為標準品制備標準曲線。

1.3.9 DPPH自由基清除率

將多酚提取液配制成質量濃度為20、40、60、80和100 μg/mL的多酚待測液,然后準確吸取0.2 mL于試管中,加入5 mL的DPPH乙醇(0.1 mmol/L)溶液。在黑暗中反應30 min 后,在517 nm 處測定吸光度[13]。DPPH自由基清除率計算如公式(4)所示:

(4)

式中:A0,空白組的吸光度;A1,樣品與DPPH溶液的吸光度;A2,樣品的吸光度。

1.4 數據分析

使用Origin 2021軟件進行數據分析與作圖,SPSS 20.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 干燥曲線

HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD、FD干燥香芋片的含水率變化曲線如圖1所示。HAD、CU-HAD、FIRD和CU-FIRD所需干燥時間分別為570、420、300、210 min。FD的干燥時間最長(1 440 min),CU- HAD、FIRD和CU-FIRD所需干燥時間分別比FD縮短70.83%、79.16%和85.42%,表明由于FD是水先凍結成冰后再由固體升華成蒸氣,導致其干燥速率過慢,不利于香芋片的高效干燥,而其他干燥方式均是由水直接蒸發為蒸氣,從而能夠實現比FD更高的脫水效率。

與單一HAD相比,增加超聲后的CU-HAD能縮短干燥時間26.32%左右,表明CU對提高香芋片的干燥速率有明顯的強化效應。高頻超聲可導致材料快速、反復擠壓和膨脹[9]。這種機械效應可以增強材料中水的湍流,從而加快水的擴散速度[14]。

FIRD干燥時間比單一HAD縮短47.37%,表明在HAD過程中施加了FIR加熱,的確能夠改善傳熱以實現提高干燥速率的目的。FIR板的輻射能通過干燥介質傳遞到物料中,導致水分子在物料中的運動加劇,增大水分子以平衡位置為中心的運動幅度[14]。這種現象導致內能的增加和能級的轉換,從而產生顯著的熱效應,促進水的蒸發和擴散,實現快速干燥。

與單一HAD相比,CU-FIRD可縮短約63.16%的干燥時間;與FIRD和CU-HAD相比,CU-FIRD分別縮短30%和50%的干燥時間。以上現象表明,將CU和FIR聯合應用,能夠實現比單一CU和單一FIR更好的干燥強化效果。在干燥過程中,CU-FIRD可以實現傳質和傳熱過程的同時強化和改善,進而能夠更有效地促進內部水分擴散、加快脫水進程。

圖1 不同干燥方式下香芋片的干燥曲線Fig.1 Drying curves of taro slices in different drying modes

2.2 微觀結構

干燥過程中物料組織結構的差異對水分擴散特性有重要影響[15]。圖2為不同干燥方式下香芋片表面的微觀結構。從圖2-a可以看出,HAD干燥的香芋片的微觀結構較致密,僅有幾個微孔道,這種現象主要是由于HAD中香芋片的收縮所致。這種致密的結構會增加水分擴散的阻力,不利于水分的遷移。

CU-HAD處理香芋片表面的微觀結構如圖2-b所示。與HAD干燥的香芋相比,在HAD中使用CU后,組織疏松,微孔道增多。超聲的空化效應和機械效應不僅可以強化香芋片中水的湍動,還可通過微氣泡爆炸和高頻振蕩來減弱組織的收縮及改善微孔道,有利于干燥過程中水分的遷移[7-8]。

從圖2-c可以看出,與單一HAD相比,FIRD干燥香芋的微觀結構變得疏松,微孔道增大。FIR處理后物料水分快速轉變為氣態,體積迅速膨脹,導致物料表面流動管道的擴張和增加[4]。與CU-HAD相比,FIRD干燥物料的微孔更大,但小微孔數目相對較少,表明FIRD更有利于擴張物料表面微細管道,而這些微孔的擴大進而能促進干燥過程中水分的擴散和蒸發,從而提高脫水速率。

CU-FIRD處理的香芋片FIRD輻射表面和CU處理表面的掃描電鏡照片分別如圖2-d和圖2-e所示。與HAD、CU-HAD和FIRD等相比,使用CU-FIRD的香芋上下表面的結構都較疏松,微孔道增多且更大。這一現象表明,CU-FIRD比單一的CU或FIRD對微觀結構的影響更大,可減少物料收縮,增加微孔道數量,從而有利于促進傳質。

圖2-f顯示了FD干燥香芋片的微觀結構。結果表明,在5種干燥方式中,FD可以產生最疏松的微觀結構和最大的微孔道,而不會產生明顯的生物體收縮。在FD過程中,材料中的水分直接從冰晶狀態升華,材料的結構和形狀不會受到很大影響[3],呈現出松散有序的結構和較好的產品形態。

a-HAD;b-CU-HAD;c-FIRD;d-CU-FIRD的FIR面;e-CU-FIRD的CU面;f-FD圖2 不同干燥方式下香芋片表面的SEM圖Fig.2 SEM diagram of taro slices under different drying methods

2.3 復水率

復水率可以反映干燥引起的物料結構的變化。一般來說,復水率在一定程度上可以代表細胞和組織的微觀結構狀態和損傷程度[16-17]。圖3列出了5種不同方法干燥的香芋片復水率。結果表明,RR由小到大依次為HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD。方差分析結果表明,不同干燥方式對RR有顯著性差異(P<0.05)。

香芋片HAD后的RR值最低。在HAD過程中,香芋細胞和毛細血管收縮變形嚴重,同時在加熱作用下,蛋白質、果膠等親水性成分變化,失去吸水能力,導致復水率降低。FD生產香芋干片的RR值最高,是因為在FD過程中,物料中的水凍結形成冰晶,在低溫高真空條件下直接升華為蒸氣[18],形成疏松的多孔結構。因此FD干燥產物具有良好的復水性。

用FIRD和CU-HAD干燥的香芋片的RR值優于HAD干燥的香芋片。結合圖2中的SEM照片可以看出,與單一HAD相比,FIRD或CU-HAD干燥的香芋切片的微觀結構更疏松,微孔道更大。FIRD和CU都能縮短干燥時間和加熱時間,降低蛋白質、果膠等親水性成分的變性,有利于提高RR。CU-HAD干燥的香芋片RR值較FIRD相比更高,這是由于FIRD的加熱溫度更高,導致物料中一些組分的吸水能力有所降低。此外,CU-FIRD干燥香芋片的RR值僅比FD低13.25%,優于FIRD或CU-HAD,說明CU-FIRD可以減輕組織的收縮和細胞組織的損傷,從而提高RR值。

圖3 不同干燥方式下香芋片的復水率Fig.3 The rate of rehydration of taro flakes under different drying methods注:不同字母代表差異顯著(P<0.05)(下同)

2.4 硬度

香芋在不同干燥方式下的硬度如圖4所示。方差分析結果表明,5種干燥方式對香芋片硬度的影響有顯著性差異(P<0.05)。用HAD干燥的樣品硬度最高,FD干燥的樣品硬度最低。經CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD干燥的香芋片硬度值分別比HAD干燥低20.25%、31.42%、37.97%和58.78%。

果蔬質構與細胞壁成分的完整性密切相關[19]。結合圖2的SEM照片可以看出,由于冰在香芋樣品中的直接升華作用,FD能產生最疏松的微觀結構,因此香芋的組織結構得到了很好的保護,沒有明顯的收縮,硬度最低。而其他干燥方式由于水直接蒸發,會導致組織結構在干燥過程中有一定的收縮,從而使其硬度有所上升。與HAD相比,CU-HAD內部微孔增加;CU-FIRD較CU-HAD、FIRD相比,香芋干片內部產生了更多的微孔和疏松的組織,硬度值明顯降低,這可能是由于CU-FIRD對香芋組織和結構的影響比單一的CU或FIRD更強,從而實現較低的硬度值。

2.5 色差

色差是果蔬最重要的性質之一[20]。不同方法干燥的香芋片L*、a*、b*和ΔE值如表1所示。方差分析結果表明,不同干燥方式對顏色參數有顯著性差異(P<0.05)。

圖4 不同干燥方式下香芋片的硬度Fig.4 The hardness of the taro slices in different drying modes

香芋干粉的色差ΔE由小到大順序為:FD、CU- FIRD、FIRD、CU-HAD和HAD。FD所得香芋片的ΔE值最小,說明低溫低壓FD能有效抑制香芋片的色澤劣化。經HAD干燥所得香芋的ΔE值最高。施加超聲后的CU-HAD所得香芋的ΔE比HAD所得ΔE小12.67%,說明CU-HAD可以在不升溫的情況下縮短干燥時間,進而減少褐變時間及降低色變程度;CU-FIRD的ΔE值分別比CU-HAD和FIRD低39.86%和9.23%,僅比FD的ΔE值高出10.26%,說明采用CU-FIRD干燥的香芋片色澤優于CU-HAD、FIRD干燥的香芋片的色澤,接近FD。香芋含有豐富的酚類物質和多酚氧化酶,在酶的氧化作用下容易褐變。在HAD過程中,由于干燥時間較長,酚類化合物與氧氣接觸時間相應較長,不可避免地會發生酶促褐變反應。CU-HAD能縮短加熱時間和酚類化合物的氧化時間,進而減少酶促氧化褐變。此外,FIRD干燥過程中的加熱在一定程度上對酶失活有積極作用,這也有助于保護顏色[21]。CU-FIRD過程中,CU和FIRD的優點相結合,可以進一步縮短脫水時間和加熱時間,從而更好地保護香芋干片的色澤。

表1 不同干燥方式下香芋片的顏色值Table 1 Color parameters of taro slices in different drying modes

2.6 多糖

多羥基化合物多糖是香芋的主要營養成分之一,在高溫有氧的條件下多糖會與氧氣結合發生氧化,破壞其活性[22]。不同方法干燥的香芋片的多糖含量如圖5所示,方差分析結果表明不同干燥方式引起的多糖含量差異顯著(P<0.05)。在5種干燥方式中,HAD法干燥的香芋片多糖含量最低,原因是干燥時間長,多糖與氧氣結合,活性遭到破壞。FD干燥的香芋多糖含量最高,說明低溫低壓的FD能夠很好地保護香芋所含多糖。用CU-HAD法干燥香芋片的多糖含量比單一HAD法高6.86%,說明在HAD中應用CU可以在不增加溫度的情況下加速脫水,縮短干燥時間,減少多糖降解反應時間,有利于多糖的保留。雖然FIRD在干燥過程中加熱可以在一定程度上提高樣品的溫度,進而加速多糖的氧化降解速度,但FIRD提供的能量也可以使香芋水分含量迅速下降,大大提高了干燥速度,縮短了加熱和氧化時間,從而提高了多糖的保存率。CU-FIRD處理香芋的多糖值比CU-HAD和FIRD分別高65.02%、16.01%,比FD法低24.30%。結果表明,與單一CU和FIRD相比,CU-FIRD能夠有效地減少多糖的降解和損失。

圖5 不同干燥方式下香芋片的多糖含量Fig.5 Polysaccharide content of taro slices under different drying methods

2.7 黃酮

黃酮能夠有效去除體內的氧自由基,在受熱時易發生氧化反應[23]。不同干燥方式對香芋片黃酮含量的影響結果如圖6所示。由圖6可以清楚地看出,黃酮含量從高到低的順序如下:FD、CU-FIRD、FIRD、CU- HAD、HAD。方差分析結果表明,不同干燥方式引起的黃酮含量差異顯著(P<0.05)。FD由于在低溫低壓下進行干燥,黃酮活性明顯降低,也難以和氧氣發生反應,從而得到最高的黃酮保留量。香芋片在HAD過程中,由于長時間受熱,導致黃酮與氧氣反應,氧化嚴重,造成較大損失,致使其黃酮含量最低。經CU-HAD處理的香芋片黃酮含量比HAD高12.77%,這是因為CU-HAD可以促進傳質,加快水分擴散,在不增加溫度的情況下縮短干燥時間。經FIRD干燥的香芋片黃酮含量比HAD高14.60%,這是由于FIRD可以將能量直接輻射到物料內部,大幅縮短干燥時間,減少黃酮與氧氣發生反應,降低香芋片中黃酮的損失。CU-FIRD的黃酮含量比CU-HAD和FIRD干燥香芋片的黃酮含量高6.47%、4.78%,比單一HAD干燥的香芋片的黃酮含量高20.07%,說明在干燥過程中CU-FIRD可以更快地達到干燥終點,減少黃酮的氧化損失,也表明和單一采用CU或FIR相比,聯合應用CU和FIR可以很好地保護香芋片中的黃酮物質。

圖6 不同干燥方式下香芋片的黃酮含量Fig.6 Flavonoid content of taro flakes under different drying methods

2.8 多酚

香芋具有良好的抗氧化活性,其發揮作用的主要成分是酚類化合物[24]。不同方法干燥所得香芋片的多酚含量如圖所示。方差分析結果表明,不同干燥方式引起的多酚含量差異顯著(P<0.05)。酚類化合物具有很高的活性,在干燥過程中很容易被氧化[25]。FD所得多酚含量最高,說明低溫低壓的干燥環境能較好地阻止酚類物質的氧化降解。在HAD過程中,香芋中的酚類化合物長時間與氧氣接觸,氧化嚴重,多酚損失大。經CU-HAD處理的香芋片干燥時間縮短,多酚氧化程度有所緩解,其多酚含量比HAD高12.08%。FIRD能縮短干燥時間,抑制酶的活性,降低香芋中酚類物質的氧化損失,經FIRD干燥的香芋片多酚含量比HAD高13.53%。CU-FIRD干燥香芋片的多酚含量雖然低于FD,但高于CU-HAD和FIRD,說明與單一的應用CU或FIRD相比,在干燥過程中使用CU-FIRD可以更好地減弱氧化反應,保護香芋中的酚類物質,獲得較高的營養保留率。

圖7 不同干燥方式下香芋片的多酚含量Fig.7 Polyphenol content of taro tablets under different drying methods

2.9 DPPH自由基清除率

圖8 給出了不同干燥方式中香芋片多酚提取物在不同質量濃度下的DPPH自由基清除率。由圖8中可以看出,FD的多酚提取物對DPPH自由基的清除活性最強,后依次是CU-FIRD、FIRD、CU-HAD,HAD干燥的香芋片多酚提取物DPPH自由基清除率最低。方差分析結果表明,不同干燥方式對香芋的抗氧化活性有顯著性差異(P<0.05)。CU-FIRD對香芋DPPH自由基的清除活性最接近FD,高于CU- HAD和FIRD,遠高于傳統HAD,表明采用CU-FIRD可以有效提高香芋片的抗氧化活性。

圖8 不同干燥方式下香芋片的DPPH自由基清除率Fig.8 DPPH free radical removal rate of taro chips in different drying modes

3 結論與討論

本研究對比了HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD 5種干燥方式對香芋片物理和營養品質的影響。FD的品質特性最好,但所需干燥時間最長;在HAD過程中施加CU或FIR均能夠提高脫水速率、縮短干燥時間,而同時采用CU和FIRD的CU-FIRD這一聯合干燥方式可以實現更快的干燥速率。香芋片在HAD后細胞收縮嚴重,結構致密,施加CU或FIR后均有利于微細孔道的擴張。在CU-FIRD過程后,氣孔擴大,形成許多新的微孔道,微觀結構更加疏松,表明將CU和FIR相結合更有利于保護多孔結構。用CU-HAD或FIRD干燥的香芋,其色差值明顯小于單一HAD,但高于CU-FIRD。在5種干燥方式中,CU-FIRD處理香芋的多糖、黃酮及多酚含量均高于CU-HAD和FIRD,接近FD,HAD營養成分含量最低。FD對DPPH自由基的清除率最強,其次是CU-FIRD,CU-HAD和FIRD進一步降低,HAD抗氧化活性最差。干燥速率評價順序為:CU-FIRD>FIRD>CU- HAD>HAD>FD;產品品質評價順序為:FD>CU-FIRD>FIRD>CU-HAD>HAD。

綜上所述,在干燥過程中應用CU-FIRD可以明顯提高脫水率,提高產品品質,與單一采用CU或FIR相比能夠實現更好的干燥強化效果。FD和CU-FIRD都能很好地保護產品品質。與FD生產周期長、能耗高相比,CU-FIRD脫水速度快、操作方便,更適合香芋干制品的生產加工。