真空冷凍干燥對超甜玉米品質特性的影響

關鍵詞：超甜玉米；真空冷凍干燥；復水性；營養特性；感官特性

0引言

玉米是禾本科玉蜀黍屬植物，甜玉米是玉米的一個種屬，甜玉米香甜爽口、皮薄汁多、營養豐富，深受大眾喜愛。甜玉米分為普通型、超甜型和加強型3種類型[1]。超甜玉米也被稱為水果玉米或蔬菜玉米，因其營養成分含量比普通玉米高，被稱為“黃金食品”。超甜玉米種植方便、生長周期短、適應性強、成本低且收益高，被廣泛種植[2]。但對超甜玉米干燥和干制品品質評價方面的研究較少。

自然干燥是指在自然環境下干燥食品的方法。受天氣和環境等條件的制約，干燥效率低、干燥周期長，制備的干制品品質不高。文靜[3]采用自然干燥方法對玉米營養成分的影響研究中發現，自然干燥玉米中的蛋白質、油脂營養成分缺失較嚴重，蛋白質損失率為24.9%，油脂損失率為37.25%，淀粉損失率為2.3%。張玉榮等[4]研究自然干燥玉米樣品并測定了干燥玉米淀粉的顆粒結構、色澤及熱學特性，結果表明，自然晾曬后的玉米干制品淀粉顆粒粒形完好、淀粉峰值黏度最低、崩解黏度最高。

真空干燥是指物料處于真空負壓下，水的沸點降低到80、60和40℃時開始蒸發[5]。影響真空干燥的因素有加熱板溫度、干燥倉壓力、物料量等。真空干燥的優點是能很好地保留物料原有的色澤和營養成分。

MICHALSKA A等[6]研究真空干燥蔓越莓對異槲皮素含量的影響，發現異槲皮素的含量沒有減少，可能是因為異槲皮素在蔓越莓中主要以結合態形式存在。RENZ等[7]研究真空干燥對干姜理化性質的影響，結果發現真空干燥制備的干姜收縮率、硬度、復水率較好。ANTONIOV等[8]研究了真空干燥對木瓜果肉組成的影響，結果發現干燥直到果肉的水分活度lt;0.6時，產品的糖分、VC和總黃酮的含量得以穩定。

真空冷凍干燥是利用升華原理使物料脫水的一種干燥技術[9]。真空冷凍干燥的優點是能很好地保留物料原有的色澤和營養成分；缺點是成本高、能耗大。康志敏等[10]研究發現，真空冷凍干燥制備的玉米粉比熱風干燥和炒制分別制備出的玉米粉的營養成分（淀粉、總黃酮、總酚）保留多，自由基清除能力和還原力強。UCARTM等[11]研究發現，真空冷凍干燥制備的平菇干制品色澤好、復水性高，營養素、生物活性化合物和風味保留好。ZIELINSKAM等[12]研究發現，真空冷凍干燥比熱風干燥的藍莓花色苷、總黃酮和總酚保留多，這表明真空低溫條件有利于藍莓生理活性物質的保留。

干燥玉米的過程中容易造成其營養成分的流失和風味的變化，導致產品品質下降，不同干燥工藝對玉米營養成分和芳香化合物的破壞程度不同。因此，選擇合適的干燥方式和工藝參數．最大程度保留鮮食玉米原有的色澤、營養成分和芳香組分，提高干制品的質量，對提高玉米綜合利用效率和為工業化干燥玉米提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

超甜玉米，民權縣汝明商貿有限公司；蒽酮，天津市東麗區天大化學試劑廠；濃硫酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；無水葡萄糖，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；濃鹽酸，大連寶生物工程有限公司；考馬斯亮藍G-250，天津市東麗區天大化學試劑廠；牛血清白蛋白，天津市天力化學試劑有限公司；草酸，天津市東麗區天大化學試劑廠；2，6-=氯靛酚，大連寶生物工程有限公司；L（+）-抗壞血酸標準品，大連寶生物工程有限公司。

1.2試驗設備

LGJ-ION型真空冷凍干燥機，北京亞星儀科科技發展有限公司；DHG-9240A型電熱鼓風干燥箱，瑞士梅特勒一托利多有限公司；V-5000型可見分光光度計，北京亞星儀科科技發展有限公司；恒溫水浴鍋，上海佳勝實驗設備有限公司；恒溫振蕩器，常州賽普實驗儀器廠；DF-10IS型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，常州榮華儀器制造有限公司；XZ-IODTD型超聲波清洗機，上海申安醫療器械廠。

1.3試驗方法

1.3.1超甜玉米干燥工藝流程

玉米原料采收→分選→去尾去頭切斷→熱燙→冷卻瀝水→去胚→真空包裝→凍藏→解凍→真空冷凍干燥→超甜玉米干制品→密封保存。

1.3.2真空冷凍干燥工藝設計

由于在前期預試驗發現，真空冷凍干燥過程中物料量、冷阱溫度、預凍溫度、真空度及干燥時間對干燥玉米品質影響無顯著差異，因此只針對加熱板溫度進行研究。稱取玉米40g，-20℃預凍12h，冷阱溫度-275℃，真空度60Pa，加熱板溫度設置為30、35、40、45和50℃共5個水平。稱量至樣品含水量低于8%為止，并將干制品及時轉移至干燥器中保存。試驗重復測定3次，取平均值。對照樣品為同一批次的新鮮玉米。

1.3.3含水量測定

含水量測定采用干燥稱量法[13]。

1.3.4復水性測定

復水性測定參考文獻[14]的方法稍作修改。

1.3.5 Vc含量測定

Vc含量測定采用2，6-=氯靛酚法[15]。

1.3.6總糖含量測定

總糖含量測定采用蒽酮比色法[16]。

1.3.7蛋白質含量測定

蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍比色法[17]。

1.3.8感官評價

選擇經過專業培訓的評價人員20人，對樣品的色澤、形態、香氣和組織狀態方面進行評價，重復3次取平均值。產品感官評價標準如表1所示，總分為16分，得分最高的處理組為真空冷凍干燥對超甜玉米感官評定最合適的加熱板溫度。

2結果與分析

2.1玉米粒失水情況

不同凍干加熱板溫度下玉米粒失水情況如圖1所示。超甜玉米真空冷凍干燥是指在接近真空環境下，將已凍結的超甜玉米的水分直接從冰固體升華為蒸汽。由圖1可知，真空冷凍干燥與加熱板溫度有關，加熱板溫度越高，失水速率越快，產品脫水時間越短。新鮮的超甜玉米水分含量為80%，真空冷凍干燥24h、加熱板溫度為30、35、40、45和50℃的處理條件下，超甜玉米干制品的水分含量分別為5.38%、4.67%、3.86%、3.49%和2.58%，均滿足脫水蔬菜水含量lt;8%的質量要求。4種加熱板溫度下干制品的含水量差異不大。因此，就水分含量而言，這5種加熱板溫度均可以。

2.2玉米粒復水性情況

不同凍干加熱板溫度下玉米粒復水情況如圖2所示。5種凍干產品復水時間均在40min內，復水前10min內復水速率快速增加，復水15min后復水速率呈現緩慢增長趨勢。5種凍干玉米制品的復水性由大到小依次為35℃gt;40℃gt;30℃gt;45℃gt;50℃，復水比分別為3.51、3.38、3.21、3.05和2.83。在整個復水過程中，35℃處理的玉米干制品復水比顯著高于其他組（Plt;0.05），復水比為3.51，50℃處理組的復水速度最慢，復水比最小為2.83。但總體來說，真空冷凍干燥復水比相對高，復水性相對較好。這是因為真空冷凍干燥時玉米水分以冰晶態升華汽化，其固體構架基本保持不變，干制品基本保持原狀，并且真空冷凍干燥處于低溫、低氧、避光的條件下，玉米內部組織結構沒有遭到嚴重破壞，干制品會迅速地吸水，復水性較好。因此，就復水性而言，35℃為合適溫度。

2.3玉米?？偺呛?/p>

不同凍干加熱板溫度對玉米?？偺呛康挠绊懭鐖D3所示。不同加熱板溫度干燥所得最終產品的總糖含量由大到小依次為：30℃（41.87%）gt;35℃（41.65%）gt;40℃（41.19%）gt;45℃（40.69%）gt;50℃（40.03%）．對應總糖保留率分別為98.31%、97.80%、96.71%、95.54%和93.99%。不同加熱板溫度干燥都會使超甜玉米總糖含量減少，溫度越高，總糖含量減少越多。但真空冷凍干燥在凍干30和35℃時制備出的干制品中總糖含量與新鮮超甜玉米并無顯著性差異（Pgt;0.05），總糖含量保留率高，是因為真空冷凍干燥處于低溫、低氧、避光的條件下，避免了玉米與氧氣和光的直接接觸，較好地保留了新鮮玉米中的營養物質，并且低溫情況下美拉德反應弱，避免了高溫引起的褐變反應，因此真空冷凍干燥總糖含量保留率較高。凍干30和35℃制備出的干制品中總糖含量差異不大，但35℃用時少、能耗少，綜合考慮35℃為合適溫度。

2.4玉米粒蛋白質含量

不同凍干加熱板溫度對玉米粒蛋白質含量的影響如圖4所示。不同加熱板溫度干燥對超甜玉米蛋白質含量并沒有顯著影響。不同加熱板溫度干燥所得最終產品的蛋白質含量由大到小依次為30℃（3.39g/100g）gt;35℃（3.36g/100g）gt;40℃（3.32g/100g）gt;45℃（3.28g/100g）gt;50℃（3.22g/100g），對應蛋白質保留率分別為98.98%、98.05%、96.76%、95.51%和93.93%。對照組、30℃組和35℃組的蛋白質含量沒有顯著差異（Pgt;0.05），蛋白質含量保留率高，是因為真空冷凍干燥處于低溫條件下，美拉德反應弱，減少了蛋白質與還原糖的反應，因此真空冷凍干燥蛋白質含量保留率很高。30和35℃干燥所得的干制品蛋白質保留率都很高，但35℃干燥用時少。因此，綜合能耗等考慮．35℃為合適溫度。同樣，許麗賓[18]研究不同干燥方式對蓮子品質的影響，認為蛋白質的含量未發現明顯差別，原因是蛋白質本身具備較高的穩定性，在干燥處理所設定的低溫、低氧和避光等條件下，蛋白質并未受到較多破壞。

2.5玉米粒Vc含量

真空冷凍干燥是處于一種低溫、低氧、避光的干燥條件下，它能避免玉米與氧氣和光的直接接觸，從而減少了超甜玉米中Vc等營養活性物質的大量損失。不同凍干加熱板溫度對玉米粒Vc含量含量的影響如圖5所示。5種不同凍干處理下Vc含量都有降低，但降低幅度較小，營養成分保留率高[19]。加熱板溫度逐漸升高，Vc含量損失率逐漸增加。加熱板溫度分別為30、35、40、45和50℃時，Vc損失率分別為8.33%、9.74%、12.00%、14.77%和17.49%。加熱板溫度為45和50℃時，因為溫度稍高，Vc損失較多。30和35℃時Vc損失率較小，35℃Vc保留率比30℃稍低，但兩者差異并不顯著（Pgt;0.05），并且35℃干燥所用時間比30℃凍干時間少。就營養成分保留率而言，綜合能耗及成本考慮，35℃為真空冷凍干燥適宜的加熱板溫度。

2.6玉米粒感官品質

由表2可知，不同凍干溫度處理的產品感官品質整體相對都好，說明真空冷凍干燥能較好地保留玉米原有的感官特性，凍干過程中對干制品感官品質破壞小[20]。這是因為真空冷凍干燥處于低氧、低溫、避光的環境下，很大程度地避免美拉德反應等其他反應的發生，對玉米產品的破壞程度較小，對感官品質的影響較小。30和35℃處理的玉米產品感官得分沒有顯著性差異（Pgt;0.05），并且比其他組的感官得分高。因此，就感官品質而言，30和35℃均為合適的真空冷凍干燥溫度。

3結束語

脫水甜玉米能較大程度保持玉米原有的營養價值，便于儲存運輸，保存時間長，用于很多快餐中（如方便面、拌面等的調料包），也用于軍事航天、邊防等特殊環境特殊人群的生活需求。通過真空冷凍干燥（加熱板溫度30～50℃，預凍溫度-20℃，冷阱溫度-75℃，真空度60Pa，干燥時間24h）的方式對玉米進行脫水干制處理，并對干制產品的復水性、營養成分和感官評定進行對比分析。結果表明，真空冷凍干燥在加熱板溫度為35℃，干燥時間為24h的條件下，得到的干制超甜玉米的外觀和色澤較好，感官評分較高，此時的玉米營養損失率較低，復水性最好。研究結果可為工業化干燥玉米提供理論依據。