預脫水對冷凍干燥胡蘿卜片品質的影響

張馨月，曹雪慧*，勵建榮，俞張富，沈榮虎，馬文婷

(1.渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121013；2.杭州蕭山農業發展有限公司，杭州 蕭山 311215)

胡蘿卜(Daucuscarotavar.sativaHoffm.)富含維生素，食用價值較高。因胡蘿卜具有特殊氣味，因此研究人員從加工工藝等方面進行研究，開發出以胡蘿卜為主產物或輔助添加物的胡蘿卜產品[1-4]。

近些年胡蘿卜干制品迅速流行，多數因采用烘烤或油炸等加工方式導致營養流失。真空冷凍干燥技術是在高真空的條件下，使預先凍結在食品中的水分以冰晶體形式直接升華為水蒸氣脫去，從而獲得干燥制品。低溫下干燥有助于保持食品的色澤、營養、風味[5]，食品收縮率小，含水量較低，復水性好，被認為是目前生產高品質制品的干制方法之一[6]。研究發現對柿子片進行凍干，可獲得最佳的營養品質特性[7]。凍干的雙孢菇產品中的可溶性糖和多元醇含量較高。凍干后的樣品復水率顯著高于其他干燥方法，香氣質量更接近于新鮮樣品[8]。

真空冷凍干燥在干燥樣品時具有一定的品質優勢，但是干燥后的樣品存在韌性差、脆性低以及還原糖、總酚和果膠含量低等缺點[9]。目前主要技術瓶頸是裝備自動化程度低；產品易吸潮、易破碎；能耗高、時間長。劉姝巖等[10]研究表明，熱風處理后的豆豉粉色澤鮮亮；馬有川[11]發現單糖滲透有效改善了脆片的硬度；林平等[12]發現微波預脫水可以明顯縮短干燥時間。乙醇預處理馬鈴薯15 min改變了其組織形態和細胞結構，提高了復水性[13]。本文采用鼓風預脫水、微波預脫水、乙醇預脫水3種不同預處理方式進行凍干試驗，對干燥后的樣品的出品率、復水比、色澤、質構、微觀結構進行分析比較。

調查數據顯示，山東省公辦園教師月工資收入3500元以下者占86.29%，民辦園占98.07%，公辦園為教師全部辦理“五險一金”的占21.32%，民辦園僅為12.08%。可見，學前教師的工資普遍較低，辦理“五險一金”的比例也很低，微薄的工資收入和缺位的社會保障待遇直接影響學前教師的職業吸引力，造成學前教師的大量流失，使本就匱乏的師資力量雪上加霜。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以新鮮、無傷、成熟度基本一致的胡蘿卜為試驗材料，購于錦州市水果蔬菜市場。

總之，從橫向的維度來分析，兩種版本的編排方式有顯著差異，如蘇教版安排的例題明顯要少于康軒版，但練習要多于康軒版，而解決問題和操作性要求的題目康軒版所占比例較大．僅就單元內容而言，康軒版安排的明顯比蘇教版多，而且對學生的學習要求也比較高．

人工氣道吸痰方式改進讓機械通氣治療患者口咽部的細菌增加,分泌物會滯留在人工氣管上,增加了吸入的危險,清除氣囊上的分泌物,能夠降低該并發癥的發生率。

如汪以俊的作品《六合同春》中，便是將畫面中的主次通過合理安排，放置，讓畫面更有主次感，在對牡丹，丹頂鶴的數量安排上，也是采取最恰當的安排，疏密簇疊，丹頂鶴錯落有致。畫面虛實結合，將所繪制之景栩栩如生地展現在我們眼前。

傳統制造業要成功實現數字化轉型升級，除了需要堅定信念、頂層設計和團隊建設以外，還需要針對生產、管理現狀和問題大膽變革，勇于創新。

1.2 儀器與設備

Chroma Meter CR-400色彩色差計 日本Minolta公司；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司;FA2004型電子分析天平 上海恒平科學儀器有限公司；BCD-206ZMZB型冰箱 合肥美菱股份有限公司；HH-6型數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；Forma 900型超低溫冰箱 美國Thermo公司;G80F20CN1L-DG型微波爐 佛山市順德區格蘭仕微波爐電器有限公司；DHG-9038A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；ALPHA 1-2LD Plus凍干機 德國Marin Christ公司；80-i型研究級攝影生物顯微鏡 日本尼康公司。

1.3 試驗方法

每組試驗平行測定3次，數據采用SPSS 19軟件進行分析，圖形采用Origin 2021軟件制作，顯著性差異水平為P<0.05。

選擇新鮮、無傷的胡蘿卜，手工去皮，用機器切片，厚度為(2.0±0.1) mm并進行以下預處理。鼓風預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在60 ℃鼓風干燥60 min；微波預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在700 W微波下預脫水60 s；乙醇預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在15%乙醇溶液中預脫水20 min，取出吸干表面水分。經過預處理的樣品和未處理的樣品置于-80 ℃超低溫冰箱中冷凍6 h，再進行真空冷凍干燥(220 Pa，-50 ℃)至含水量20%以下停止干燥。

這樣說，有人或許不理解：你不曾受過查處，站著說話不腰疼。其實，幾年前有人就說過與吳德華類似的話。吉林省松原市國土資源局原局長陳建設，利用職務之便在土地出讓、工程發包、安排工作等方面為他人謀取利益，收受賄賂1305.08萬元，被法院以受賄罪判處無期徒刑，剝奪政治權利終身。案發后，他曾對檢察機關說了這樣一段話：“我特別感謝檢察院，你們再晚來一段時間，我恐怕連性命都要丟了。”乍聽起來，匪夷所思。冷靜想想，不無道理。試想，短短三年時間，陳局長就收受1300余萬元，假如不及時查處，任其繼續在市國土資源局原局長的崗位上多干幾年，則腐敗的數額，可能要翻幾番。那樣，等待他的，怕就不是無期徒刑，而是死刑了。

式中：R為復水比；mf為復水后胡蘿卜片的質量，g；md為干燥后胡蘿卜片的質量，g。

出品率是樣品干燥后質量與干燥前質量之比，按照下式計算出品率，每組樣品平行測定3次，計算其平均值。

采用TA.XT Plus質構儀P/5型號探頭測定干燥后胡蘿卜片的硬度和脆性指標。探頭型號為P/5，測試條件為前期測試速度2.0 mm/s，測試中速度1.5 mm/s，后期測試速度2.0 mm/s，檢測距離為5 mm，觸發力度為0.049 N，每個處理組平行測定3次。

1.3.3 復水比的測定

無水乙醇(分析純)：天津市風船化學試劑科技有限公司。

將干燥后的胡蘿卜片進行稱重并記錄數據，然后在40 ℃水浴20 min，取出，用濾紙吸干表面水分，稱重。計算公式如下[14]：

1.3.2 出品率的測定

1.3.4 色澤的測定

采用色差儀進行色差的測定，測定胡蘿卜片的明度值L*、紅綠值a*、黃藍值b*、總色差值ΔE。其中，ΔE越小表明胡蘿卜片的顏色越好，顏色越接近鮮樣。計算公式如下[15]：

法國的法律繁復，有許多艱澀的法律條文，為了準確翻譯它們，我查遍翻爛了幾本法中字典、法規詞匯等，甚至還經常需要通宵達旦地奮戰，才能找到適合的字句。

1.3.5 質構的測定

式中：w為出品率，%；w1為胡蘿卜片凍干前的質量，g；w2為胡蘿卜片凍干后的質量，g。

1.3.6 顯微結構

采用帶圖像采集系統的攝影生物顯微鏡對不同預處理脫水后的胡蘿卜片細胞進行微觀結構的觀察。觀察干燥后的胡蘿卜片在10倍顯微鏡下的細胞形態并拍照。

1.4 數據分析及處理

1.3.1 方法

2 結果與分析

2.1 預處理對胡蘿卜出品率的影響

出品率是指干燥后的產品占原材料樣品的百分比，是產品實際生產中重要的指標，與經濟效益有直接聯系。由圖1可知，乙醇預處理后出品率為8.55%，乙醇預脫水冷凍干燥處理組與其他3組有顯著性差異(P<0.05)，而鼓風預脫水、微波預脫水、直接冷凍干燥處理組的出品率相對較高，可能是由于乙醇導致胡蘿卜細胞內的物質溶出[16]，如微溶于乙醇的胡蘿卜素等。有關研究指出，乙醇預處理會增強細胞壁的通透性[17]，形成一定的滲透壓，可能是促使其他物質溶出的原因，也可能是由于一部分細胞膜、細胞壁的溶解，造成乙醇預脫水組的出品率降低。而鼓風預脫水、微波預脫水冷凍干燥和直接冷凍干燥僅去除胡蘿卜中的水分，原有固溶物損失較少，因此出品率較高，具有較高的經濟效益。

圖1 預脫水對出品率的影響Fig.1 The effect of pre-dehydration on the yield

2.2 預處理對胡蘿卜復水比的影響

復水比是評價干制品恢復到新鮮樣品程度的指標。干制品的復水主要依靠其多孔結構，孔隙越大、越疏松，復水效果越好。由圖2可知，3種預處理后的胡蘿卜經干燥后復水，乙醇預脫水處理的胡蘿卜復水比顯著高于其他3組(P<0.05)，復水比為7.89，可能是由于乙醇處理使變薄的細胞壁通透性增加，有利于加快食品的脫水和復水過程。因此，復水過程中水分更容易通過薄細胞壁進入樣品內部，加快復水速度和效果。鼓風預脫水和微波預脫水冷凍干燥的復水比是各處理組中最低的，僅為6.46和6.53，可能是由于鼓風預脫水和微波預脫水使新鮮胡蘿卜的細胞結構嚴重坍塌，失去了疏松的胞間結構，網狀結構少，導致細胞失去了復水能力。

圖2 預脫水對復水比的影響Fig.2 The effect of pre-dehydration on the rehydration ratio

2.3 預處理對胡蘿卜色澤的影響

色澤是反映產品顏色差別的重要指標。4種方法處理的明度值(L*)、紅綠值(a*)、黃藍值(b*)和總色差值(ΔE)見表1。

表1 預脫水對色澤的影響Table 1 The effect of pre-dehydration on the color

由表1可知，鼓風預脫水冷凍干燥的明度L*最低，顯著低于其他3組(P<0.05)，a*、b*、ΔE變化顯著，均顯著高于其他冷凍干燥處理組(P<0.05)。可見，鼓風預脫水處理對胡蘿卜片的色澤具有較大影響。相關研究顯示，由于冷凍處理形成的孔隙結構較大，孔隙越大光散射作用越強，從而改變產品的明度[18]。微波預脫水處理組的a*最低，與冷凍干燥處理組的a*相比差異顯著。直接冷凍干燥和乙醇預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的a*相近。乙醇預脫水處理組的胡蘿卜片的明度值最高，微波預脫水、乙醇預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的b*最接近直接冷凍干燥處理組，說明微波預脫水、乙醇預脫水處理后的b*與冷凍干燥處理組相比無顯著差異。而鼓風預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的b*最高，說明鼓風預脫水后的胡蘿卜片的黃度值最高，可能是由于鼓風預脫水冷凍干燥時間過長，導致褐變程度高，產生了美拉德反應。ΔE表明4種干燥方式的胡蘿卜片整體顏色有差異性，鼓風預脫水冷凍干燥的ΔE最大，褐變程度較大，微波預脫水、乙醇預脫水冷凍干燥的ΔE無顯著性差異(P>0.05)。

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2.4 預處理對胡蘿卜質構的影響

圖3 預脫水對硬度的影響Fig.3 The effect of pre-dehydration on the hardness

質構是樣品品質的重要指標，其中硬度和脆性是評價脆片產品的重要感官指標。由圖4可知，乙醇預脫水冷凍干燥處理的胡蘿卜片的硬度最高，其次是鼓風預脫水冷凍干燥，硬度最低的是微波預脫水冷凍干燥處理組。微波預脫水干燥組的硬度偏低，可能是在凍干之前經過高溫預加熱導致組織軟化，失去內部多孔結構而更易斷裂。鼓風預脫水導致細胞結構坍塌緊縮，形成致密的結構，水分越低組織越致密，因此硬度較大[19]。鼓風預脫水處理的胡蘿卜片的硬度顯著大于冷凍干燥處理組的硬度(P<0.05)。4組樣品的脆性具有顯著差異，由高到低分別是乙醇預脫水冷凍干燥組>冷凍干燥組>鼓風預脫水冷凍干燥組>微波預脫水冷凍干燥組。乙醇預脫水冷凍干燥的樣品脆性較高,可能是細胞結構被嚴重破壞，細胞壁、細胞膜部分溶解，細胞壁薄且脆弱，導致部分細胞結構不完整，經干燥后其脆性更強。微波預脫水冷凍干燥的脆性最低，可能是微波脫水時加熱的特殊性導致細胞結構被破壞，相互折疊的細胞結構不易使水分散發，從而使結構松軟，脆性最低。

圖4 預脫水對脆性的影響Fig.4 The effect of pre-dehydration on the brittleness

2.5 預處理對胡蘿卜顯微結構的影響

不同預處理方式對胡蘿卜片干燥后結構的影響通過光學顯微鏡的10倍放大倍數觀察。由圖5可知，鼓風預脫水冷凍干燥處理后樣品的細胞結構重疊，細胞結構致密，細胞干癟且細胞壁較薄，原因可能是鼓風預脫水時細胞內水分由水蒸氣形式向胞外遷移，水分散失導致細胞收縮坍塌[20-21]；經微波預脫水冷凍干燥后的細胞有明顯的重疊現象，細胞邊界不清晰，孔隙較小。微波預脫水冷凍干燥的樣品孔隙率低于直接冷凍干燥的樣品[22]，可能是微波預脫水后冷凍干燥的樣品的細胞由于加熱后軟化坍塌，細胞發生形變，機械力受損，硬度降低，因此導致孔徑明顯小于冷凍干燥的樣品。由于微波的穿透性，由內向外加熱，在干燥過程中組織結構破壞較劇烈，形成的孔隙較小，改變了原細胞結構，這與馬有川等的研究結果一致；相比于其他3種預處理方式，直接冷凍干燥具有顯著的優勢，孔隙邊界清晰，可見孔洞結構，孔隙率明顯大于預脫水冷凍干燥的樣品，細胞氣孔較大。在真空冷凍干燥時，細胞內的水分由固態升華為氣態脫離細胞，對細胞形態的影響較小[23]；經乙醇預脫水的樣品微觀結構與其他處理組有較大的區別，細胞出現明顯的斷裂破損，細胞結構不連貫，細胞壁薄且邊界明顯，這與之前無論在干燥狀態還是復水時一部分細胞膜、細胞壁溶解于乙醇中的假設一致。可能是乙醇預脫水破壞了細胞的結構和順序，導致乙醇預脫水冷凍干燥處理組的復水比較大，高復水比不僅代表細胞復水效果好，也可能是短時間內細胞壁對水的擴散阻力較小所致。

圖5 不同預處理對顯微結構的影響Fig.5 The effect of different pre-treatments on the microstructure

3 結論

通過對比試驗發現，不同預脫水處理方法制得的胡蘿卜片的品質具有顯著差異。通過分析乙醇預脫水冷凍干燥顯微結構可推測乙醇處理后的樣品細胞壁、細胞膜部分溶解，導致細胞破裂，樣品質量損失，因此出品率較低，但乙醇預脫水冷凍干燥處理組的復水比、硬度、脆性均高于其他處理組。鼓風預脫水冷凍干燥的復水比較低，可能是鼓風預處理的樣品結構坍塌且致密，導致其在硬度和脆性方面不同。微波預脫水冷凍干燥的樣品由于經預加熱后細胞結構可能被破壞、組織軟化導致硬度和脆性較低，品質較差。直接冷凍干燥處理組具有較高的出品率和復水比，但由于干燥后其細胞結構疏松，更易吸潮變軟，因此不具有較好的脆性和硬度，且不經預脫水處理的冷凍干燥能耗大，所需干燥時間長，提高了實際生產中的成本。乙醇預脫水冷凍干燥處理組具有良好的色澤、復水比、硬度和脆性等，但是出品率較低，可考慮將乙醇預脫水作為冷凍干燥的前處理方式。