超聲波處理對常壓熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

李澤珍，狄建兵，郝翔

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷030801）

香蕉果肉中富含糖、果膠、纖維素、多種維生素和無機鹽等營養(yǎng)成分以及黃酮類化合物、多酚氧化酶、揮發(fā)油等多種活性成分，具有較高的營養(yǎng)價值和保健作用［1，2］。香蕉片是香蕉切片后，經(jīng)晾干、熱烘或油炸而成，可作為休閑食品。通過加工能減少由于腐爛而造成的經(jīng)濟損失，還能調(diào)濟市場，增加收入。

超聲波是頻率為2×104～109Hz的聲波，利用超聲波的作用可使物料結(jié)構(gòu)受到影響，使物料不斷收縮和膨脹，形成海綿狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)效應(yīng)產(chǎn)生的力大于物料內(nèi)部微細(xì)管內(nèi)水分的表面附著力時，水分就容易通過微小管道轉(zhuǎn)移出來，有利于干燥過程中水分蒸發(fā)［3，4］。同時，在超聲波壓力場內(nèi)，物料空化氣泡的形成、增長和劇烈破裂以及由此引發(fā)的一系列理化效應(yīng)，有助于干燥過程中除去與物料結(jié)合緊密的水分［5，6］。因此，在常壓熱風(fēng)干燥前對食品進(jìn)行預(yù)干燥或預(yù)處理，可降低常壓熱風(fēng)干燥的成本，促進(jìn)常壓熱風(fēng)干燥食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展“節(jié)能、減排”技術(shù)具有重要意義。

超聲波技術(shù)因其獨特的熱效應(yīng)、機械效應(yīng)和空化效應(yīng)在食品干燥等方面有著越來越廣泛的應(yīng)用［7］。雖然香蕉片的干燥方法有多種，如冷凍干燥、真空干燥、微波干燥等［8］，但為充分利用好香蕉資源，降低香蕉干燥成本，本試驗以香蕉為原料，采用超聲波法對香蕉片進(jìn)行預(yù)處理，探討其對常壓熱風(fēng)干燥香蕉片的影響，以期為超聲波技術(shù)與常壓熱風(fēng)技術(shù)的結(jié)合使用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗材料與試劑

香蕉（市售）；檸檬酸（食品級）；亞硫酸氫鈉（食品級）；氯化鈉（食品級）。

1.1.2 主要設(shè)備

超聲波清洗機型號KQ500DE江蘇省昆山市

數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱型號GZX－9240 MBE上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

原料選擇→清洗→去皮→切片→護色→超聲波處理→常壓熱風(fēng)干燥→成品

1.2.2 操作要點

（1）原料選擇：選擇九成熟、無機械損傷的香蕉。

（2）清洗：用流動水充分洗滌，去除泥沙、雜質(zhì)。

（3）去皮、去絡(luò)、切片：剝?nèi)ハ憬锻馄?，用不銹鋼小刀將果皮四周的絲絡(luò)挑除，切成厚度為2～3 mm的香蕉片。

（4）護色：配制復(fù)合護色劑為檸檬酸2.0 g·L－1＋亞硫酸氫鈉0.5 g·L－1＋氯化鈉1.0 g·L－1，將切好的香蕉片迅速放入護色劑中，浸泡30 min。

（5）超聲波處理：把護色好的香蕉片放入超聲波清洗機中處理。

（6）常壓熱風(fēng)干燥：常壓熱風(fēng)干燥香蕉片工藝參數(shù)為干燥溫度60℃，干燥香蕉片的產(chǎn)品含水量為32.00%±5.00%。

1.2.3 超聲波功率對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

超聲波頻率40 k Hz，預(yù)處理溫度30℃，分別在超聲波功率200、250、300、350、400、450和500 W條件下預(yù)處理6 min，然后進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，進(jìn)行感官評價和產(chǎn)品復(fù)水率的測定。

1.2.4 超聲波作用時間對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

超聲波頻率40 k Hz，預(yù)處理溫度30℃，于200 W 功率下進(jìn)行預(yù)處理，分別超聲處理2、4、6、8、10、12和14 min，然后進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，進(jìn)行感官評價和產(chǎn)品復(fù)水率的測定。

1.2.5 超聲波作用溫度對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

超聲波頻率40 k Hz，于200 W功率下分別在20、25、30、35、40、45和50℃下處理20 min；然后進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，進(jìn)行感官評價和產(chǎn)品復(fù)水率的測定。

1.2.6 超聲波預(yù)處理條件正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以感官評價和產(chǎn)品復(fù)水率為考核指標(biāo)，采用L9（33）正交試驗優(yōu)化超聲波預(yù)處理條件，正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels oforthogonal test

1.3 試驗指標(biāo)測定

1.3.1 香蕉片感官評價

隨機取干燥好的香蕉片10～15片，根據(jù)表2香蕉片質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)對香蕉片產(chǎn)品進(jìn)行感官評分［8］。

1.3.2 復(fù)水率測定

將常壓熱風(fēng)干燥好的香蕉片放入水中，讓其充分吸水20～30 min；瀝干表面和四周的水，稱重，計算［9］。

復(fù)水率＝（復(fù)水后物重－復(fù)水前物重）／復(fù)水后物重×100%

表2 香蕉片感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of the banana slices

2 結(jié)果與討論分析

2.1 超聲波處理功率對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

由圖1和圖2可見，隨著超聲波功率的增加，感官評分先增大后減少，產(chǎn)品復(fù)水率先增大后降低；400 W預(yù)處理條件下的感官評分和復(fù)水率為最高?？赡艿脑蚴浅暡üβ试酱螅芰恳苍酱?，對物料性狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機械作用強度亦愈大；過高的功率會導(dǎo)致細(xì)胞破裂，從而導(dǎo)致在干燥過程中水分蒸發(fā)效果分布不均，影響蒸發(fā)通道的形成，降低了熱風(fēng)干燥后香蕉片的復(fù)水率。故正交試驗中，超聲波預(yù)處理功率選擇350 W、400 W、450 W3個水平。

圖1 超聲波處理功率對產(chǎn)品感官評價的影響Fig.1 Effect of ultrasonic treatment power on the sensory quality of products

圖2 超聲波處理功率對產(chǎn)品復(fù)水率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment power on the rehydration rate of products

2.2 超聲波作用時間對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

從圖3和圖4可看出，隨著超聲波處理時間的增加，香蕉片的感官評分先增大后降低，處理時間在8 min條件下達(dá)到最大；產(chǎn)品復(fù)水率也是處理8 min時達(dá)到最大?？赡艿脑蚴墙?jīng)適當(dāng)時間的超聲波處理后，原料內(nèi)部組織逐漸形成海綿狀疏松結(jié)構(gòu)，水分蒸發(fā)效果更加均勻，在蒸發(fā)過程中利于蒸發(fā)通道的生成［10］；另一方面，海綿狀疏松結(jié)構(gòu)有助于改善熱風(fēng)干燥香蕉片的口感及外觀，從而提高感官評分［11］。故正交試驗中，超聲波預(yù)處理時間選擇6 min、8 min、10 min 3個水平。

2.3 超聲波處理溫度對熱風(fēng)干燥香蕉片的影響

由圖5和圖6可見，40℃處理條件下的感官評分最高，產(chǎn)品復(fù)水率最大；過高或過低的超聲波處理溫度均對產(chǎn)品品質(zhì)有一定不良影響?？赡艿脑蚴禽^低的超聲波處理溫度會使樣品無法完全受到超聲波的影響，無法形成更好的蒸發(fā)通道，不便于蒸發(fā)時的水分的蒸發(fā)干燥；而超聲波處理過高的溫度會促使香蕉片的熟化，使香蕉片的顏色加深，影響其感官評分。故正交試驗中，超聲波預(yù)處理溫度選擇35℃、40℃、45℃3個水平。

圖3 超聲波處理時間對產(chǎn)品感官評價的影響Fig.3 Effect of ultrasonic treatment time on the sensory quality of products

圖4 超聲波處理時間對產(chǎn)品復(fù)水率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment time on the rehydration rate of products

2.4 超聲波預(yù)處理條件正交試驗

表3結(jié)果表明，最優(yōu)水平為2號組合，即A1B2C2，按照極差R的大小確定各因素的主次順序為：B（超聲波作用時間）＞A（超聲波功率）＞C（超聲波作用溫度），根據(jù)k值分析得出的最佳組合為：A2B2C2，未出現(xiàn)在9組試驗中，因此增加驗證試驗，結(jié)果見表4。

圖5 超聲波處理溫度對產(chǎn)品感官評價的影響Fig.5 Effect of ultrasonic treatment temperature on the sensory quality of products

圖6 超聲波處理溫度對產(chǎn)品復(fù)水率的影響Fig.6 Effect of ultrasonic treatment temperature on the rehydration rate of products

表3 正交試驗結(jié)果及分析Table 3 Results and analysis oforthogonal test

表4 驗證試驗Table 4 Verification test

由表4可見，經(jīng)驗證試驗，A2B2C2組合更優(yōu)于A1B2C2組合，因此確定超聲波預(yù)處理香蕉片最優(yōu)條件為A2B2C2，即超聲波功率400 W、超聲波作用時間8 min、超聲波作用溫度40℃；此條件下的感官評價評分為9.8，復(fù)水率為73.85%。

3 結(jié)論

在功率400 W，時間8 min，頻率40 k Hz，溫度40℃的條件下處理香蕉，再進(jìn)行常壓熱風(fēng)干燥，在感官和復(fù)水率兩方面均具有良好的效果。

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