微波真空、熱風(fēng)干燥對(duì)芫荽干燥效果的研究

摘 要：芫荽含水率較高，生命活動(dòng)及呼吸代謝旺盛，易腐敗變質(zhì)，干燥技術(shù)應(yīng)用能夠延長(zhǎng)芫荽的貯藏期。本實(shí)驗(yàn)研究了微波真空干燥和熱風(fēng)干燥兩種方式對(duì)芫荽干燥時(shí)間及速率的影響，以復(fù)水比和葉綠素含量為指標(biāo)，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化芫荽的干燥方法。結(jié)果表明，微波真空干燥效果優(yōu)于熱風(fēng)干燥，微波真空干燥最優(yōu)條件為微波功率500 W，真空度-0.06 MPa，裝載量300 g，在此條件下產(chǎn)品復(fù)水比為15.753，葉綠素含量為63.207 5 mg/g。

關(guān)鍵詞：芫荽；微波真空干燥；熱風(fēng)干燥；品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB79 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-1038（2024）07-0022-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.07.005

Study on the Drying Effect of Microwave Vacuum and

Hot Air Drying on Coriander

Abstract： Coriander has high water content， vigorous life activities and respiratory metabolism， and is prone to corruption and deterioration， and the application of drying technology can prolong the storage period of coriander. In this experiment， the effects of microwave vacuum drying and hot air drying on the drying time and rate of coriander were investigated， and the optimal drying method of coriander was optimised by response surface experiment on the basis of one-way experiment using the rehydration ratio and chlorophyll content as the indexes. The results showed that microwave vacuum drying was better than the hot air drying. The optimal conditions for microwave vacuum drying were microwave power 500 W， vacuum degree -0.06 MPa， loading 300 g. Under this condition， product rehydration ratio of 15.753， product chlorophyll content of 63.207 5 mg/g.

Keywords： Coriander; microwave vacuum drying; hot air drying; quality

芫荽（coriander），俗稱(chēng)香菜，一年或兩年生草本植物，原產(chǎn)于中亞及地中海沿岸地區(qū)[1-2]，在我國(guó)種植廣泛，如東北、江蘇、山東、安徽等地[3]。芫荽的香味主要集中在嫩莖及鮮葉，常用于菜肴提味，深受人們喜愛(ài)。芫荽營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等，具有抗癌、抗焦慮及減少鉛沉積等功能[3-4]。

芫荽含水率較高，生命活動(dòng)及呼吸代謝旺盛，易腐敗變質(zhì)，干燥技術(shù)能夠延長(zhǎng)芫荽的貯藏期。自然干燥法生產(chǎn)成本低，應(yīng)用較廣，但穩(wěn)定性較差，天氣條件及病蟲(chóng)害會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)損失和品質(zhì)劣變等風(fēng)險(xiǎn)[5]。熱風(fēng)干燥、微波真空干燥和真空冷凍干燥是常見(jiàn)的果蔬干燥方法。熱風(fēng)干燥法中，高溫促使物料內(nèi)部水分向表面遷移，加快水分蒸發(fā)以脫水干燥[6]；投資低，操作簡(jiǎn)單[7]，但過(guò)高的干燥溫度及較長(zhǎng)干燥時(shí)間使物料外觀及營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生劣變[8]。微波真空干燥法是將物料置于真空室內(nèi)，在負(fù)壓條件下，物料中水分的沸點(diǎn)降低，可以實(shí)現(xiàn)低溫下水分快速蒸發(fā)，同時(shí)微波產(chǎn)生熱量加速水分蒸發(fā)，減少干燥時(shí)間[9]；微波真空干燥熱量分布均勻，殺菌效果明顯、干制品質(zhì)好。真空冷凍干燥法是將物料置于低真空低溫條件下，物料水分凍結(jié)直接升華，水分得以去除，實(shí)現(xiàn)干燥[10]；真空冷凍干燥不破壞樣品結(jié)構(gòu)[11]，能保持樣品原有色澤，營(yíng)養(yǎng)成分保留多[2]。但真空冷凍干燥法兩種干燥方式成本較高，因此限制了其使用[12]。

本文探討了微波真空干燥及熱風(fēng)干燥兩種干燥方式對(duì)芫荽品質(zhì)（復(fù)水比及葉綠素含量）的影響，以單因素結(jié)果確定最佳條件、以響應(yīng)面優(yōu)化確定芫荽最佳干燥方式，以期為芫荽的深加工提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

芫荽：安徽‘原陽(yáng)秋’香菜，購(gòu)于蕪湖大潤(rùn)發(fā)超市。

乙醇、碳酸鈣、石英砂，均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與試劑

DZF-6050型真空干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；JY1002型電子天平，上海良平儀器儀表有限公司；DHG-9023型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；72N型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精科儀器有限公司；DY68型微波真空干燥箱，南京奧坂干燥設(shè)備廠；HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

挑選無(wú)損傷、無(wú)異味的芫荽，沖洗原料、晾干，均勻切分成段狀，長(zhǎng)度約35 mm[4]。

1.3.2 樣品干燥

微波真空干燥：準(zhǔn)確稱(chēng)取芫荽，于盤(pán)中均勻攤開(kāi)。固定微波功率為300 W，真空度為-0.04 MPa，裝載量為250 g；微波功率設(shè)置為200、300、400、500 W，真空度設(shè)置為-0.02、-0.04、-0.06、-0.08 MPa，裝載量設(shè)置為200、300、400、500 g進(jìn)行單因素試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

熱風(fēng)干燥：準(zhǔn)確稱(chēng)取芫荽250 g，于盤(pán)中均勻攤開(kāi)。溫度分別為50、60、70、80、90 ℃進(jìn)行干燥，以芫荽干燥至恒質(zhì)量為干燥終點(diǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 干燥速率

參照聶梅梅等[13]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 復(fù)水比

果蔬等干制品在復(fù)水過(guò)程能否快速吸收水分是衡量干燥品質(zhì)的重要指標(biāo)，高復(fù)水比不可或缺[14]。稱(chēng)取一定質(zhì)量的芫荽，浸沒(méi)于45 ℃蒸餾水中復(fù)水30 min，取出瀝干，除去表面水分后稱(chēng)量質(zhì)量[15]。平行做三次，復(fù)水比按照公式（1）計(jì)算，結(jié)果取平均值。

其中，Rm為復(fù)水比，Gm為復(fù)水后瀝干質(zhì)量，g；Gg為干制品質(zhì)量，g。

1.4.3 葉綠素含量

參照孫國(guó)慶等[16]的方法，稍作修改。稱(chēng)取4 g芫荽，將葉片放入10 mL離心管中，加7 mL、95%乙醇避光浸泡過(guò)夜，期間進(jìn)行數(shù)次振蕩，至葉片組織完全變白；以95%乙醇參比，測(cè)定665、649 nm波長(zhǎng)下的吸光度。葉綠素含量按公式（2）～（4）計(jì)算[17]。

ca=13.95A665-6.88A649（2）

cb=24.96A649-7.32A665（3）

c=ca+cb（4）

式中，ca、cb、c分別為葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的濃度，mg/L。

1.4.4 色澤測(cè)定

采用劉艷紅等[4]的方法，用色差計(jì)測(cè)定色差值。其中L*表示亮度值、a*表示紅值、b*表示黃值、ΔE表示總色差值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

每組測(cè)定3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。分別采用Excel 2010進(jìn)行作圖和用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析及Ducan檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波真空干燥對(duì)芫荽失水特性的影響

2.1.1 不同微波功率對(duì)芫荽失水特性的影響

如圖1所示，微波真空處理提升芫荽干燥速率，干燥速率先上升，隨即小范圍波動(dòng)，最后呈下降趨勢(shì)。當(dāng)微波功率為400、500 W時(shí)，干燥速率較大，干燥時(shí)間短。因此，微波功率選擇300、400、500 W進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.1.2 不同真空度對(duì)芫荽失水特性的影響

從圖2可以看出，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，干燥速率先上升后下降。當(dāng)干燥時(shí)間為4～14 min時(shí)，真空度下降，干燥速率增大。綜合考慮，真空度選擇-0.04、-0.06、-0.08 MPa進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面優(yōu)化。

2.1.3 不同裝載量對(duì)芫荽失水特性的影響

由圖3可知，干燥速率隨裝載量的增加變化顯著，裝載量加大，干燥速率逐漸降低。當(dāng)裝載量為200、300、400、500 g時(shí)，最大干燥速率為4.5、4.3、4.05、3.85 g/min。綜合考慮干燥成品的品質(zhì)和干燥速率，選擇裝載量200、250、300 g為優(yōu)化范圍。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，實(shí)驗(yàn)得到二次多元回歸模型Y（復(fù)水比）=8.179 9-0.009 6A-19.175 1B-0.029 7C+0.024 1AB+0.000 02AC-0.050 1BC-167.616 7B2+0.000 03C2。

由表3可知，回歸模型顯著，失擬項(xiàng)不顯著，表明模型擬合度較高。微波功率對(duì)復(fù)水性影響最大，裝載量其次，最后為真空度。當(dāng)微波功率較高時(shí)，樣品失水速度極快，組織結(jié)構(gòu)破壞較小，復(fù)水性較好。

通過(guò)軟件得到二次多元回歸模型Y（葉綠素含量）=22.986 9-0.034 0A-61.078 3B-0.093 9C+0.021 1AB+0.00 0 02AC+0.107 3BC+0.000 3A2-252.493 4B2+0.000 2C2。

由表4可知，回歸模型顯著，失擬項(xiàng)不顯著。對(duì)葉綠素含量影響為裝載量gt;微波功率gt;真空度。這是因?yàn)樵谘b載面積相同時(shí)，裝載量越大則物料越厚，處于中間位置的物料葉綠素得到保護(hù)，葉綠素的含量高。

由圖4可知，AC（微波功率和裝載量交互作用）響應(yīng)面曲線(xiàn)陡峭，且等高線(xiàn)密集呈橢圓形，說(shuō)明微波功率和裝載量的交互作用對(duì)芫荽復(fù)水性影響顯著，強(qiáng)于其他兩組。AB（微波功率與真空度交互作用）、 AC（微波功率與裝載量交互作用）和BC（真空度與裝載量交互作用）響應(yīng)面曲線(xiàn)平緩可知微波功率、真空度、裝載量?jī)蓛山换プ饔脤?duì)葉綠素含量影響均不顯著。

響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果得出，芫荽最佳干燥條件：微波功率為500 W，真空度為-0.06 MPa，裝載量為300 g，預(yù)測(cè)復(fù)水比為15.752；根據(jù)實(shí)際操作進(jìn)行驗(yàn)證，復(fù)水比為15.753，葉綠素含量為63.207 5 mg/g，與模型較為吻合。

2.3 熱風(fēng)干燥對(duì)芫荽失水特性的影響

取50 g前處理的芫荽，分別控制熱風(fēng)干燥溫度為50、60、70、80、90 ℃對(duì)其進(jìn)行干燥，其熱風(fēng)干燥速率曲線(xiàn)如圖5所示。

由圖5可知，溫度升高，芫荽干燥所需時(shí)間縮短。其中，當(dāng)溫度為80、90 ℃時(shí)，干燥速率先迅速上升后快速下降，當(dāng)溫度為50、60、70 ℃時(shí)，變化較為平緩。溫度為90 ℃，干燥時(shí)間為10 min時(shí)，芫荽干燥速率最大，為1.32 g/min，分別為50、60、70、80 ℃下最大干燥速率的3.67、2.64、1.97和1.18倍。

由圖6可知，溫度升高，復(fù)水比呈上升趨勢(shì)，升至一定溫度后復(fù)水比逐漸下降。當(dāng)干燥溫度由50 ℃上升為70 ℃時(shí)，復(fù)水比逐步增加，70 ℃時(shí)，復(fù)水比較50 ℃提高12.98%，繼續(xù)提高溫度，復(fù)水比下降，90 ℃時(shí)復(fù)水比為50 ℃時(shí)的75.85%。溫度上升，葉綠素含量總體趨勢(shì)下降，這是因?yàn)楦邷仄茐牧巳~綠素。溫度為80 ℃時(shí)，葉綠素含量下降60.46%，為當(dāng)溫度繼續(xù)上升至90 ℃時(shí)，葉綠素含量上升為59.52 mg/g，這是因?yàn)楦邷卮蟠鬁p少了干燥時(shí)間，使葉綠素得以保存，但復(fù)水比最低。綜合考慮后選擇熱風(fēng)70 ℃作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.4 不同干燥方式對(duì)芫荽品質(zhì)的影響

由表5可知，當(dāng)熱風(fēng)干燥溫度為70 ℃時(shí)，復(fù)水比及葉綠素含量低于微波真空干燥。熱風(fēng)干燥法干燥時(shí)間長(zhǎng)，耗能大且干燥后復(fù)水性及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)不佳，綜合復(fù)水比及葉綠素含量可知，微波真空干燥較有優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論

通過(guò)工藝優(yōu)化得出微波真空干燥較熱風(fēng)干燥方法結(jié)果較好，微波真空干燥法干燥芫荽最佳條件為微波功率500 W，真空度-0.06 MPa，裝載量300 g。在此條件下，復(fù)水比為15.753，葉綠素含量高達(dá)63.207 5 mg/g。該處理下的芫荽干燥后復(fù)水能力強(qiáng)，利于后續(xù)食用及加工；葉綠素保存率高，色澤破壞小，為合格的脫水蔬菜。芫荽干燥后，質(zhì)量下降，體積減小，銷(xiāo)售運(yùn)輸過(guò)程中不易因外界條件干擾而腐敗變質(zhì)，最大程度上節(jié)約成本，帶來(lái)更高經(jīng)濟(jì)效益。

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