王 萍 易建勇 畢金峰劉 璇 周林燕陳芹芹 鐘耀廣
(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,北京 100193)
菠蘿蜜果樹(shù)為四季常青樹(shù),可常年掛果,果實(shí)較大,產(chǎn)量高。成熟的菠蘿蜜果肉顏色為黃色,味道鮮美、氣味芬芳、含有豐富的蛋白質(zhì)、VA、VC、鈣、鎂、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及類胡蘿卜素、多酚等抗氧化物質(zhì),具有“熱帶水果皇后”的美譽(yù)[1,2]。菠蘿蜜一般以鮮食為主,也可烹調(diào)食用。菠蘿蜜采后貯藏期短,常溫下僅可貯藏2~3d,在12℃下也只能貯藏20d左右[2,3]。
目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的菠蘿蜜加工產(chǎn)品主要是油炸和真空冷凍菠蘿蜜脆片。油炸的菠蘿蜜產(chǎn)品口感酥脆、色澤誘人,但營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重,油含量高,長(zhǎng)期食用會(huì)對(duì)人體有害,此外油炸的產(chǎn)品由于脂肪氧化作用不耐貯藏[4];真空冷凍干燥可以較好地保留產(chǎn)品的色澤、芳香氣味以及營(yíng)養(yǎng)成分,產(chǎn)品外觀好、口感佳,但是真空冷凍干燥周期長(zhǎng),能源消耗大,導(dǎo)致產(chǎn)品成本高,此外真空冷凍干燥產(chǎn)品易吸潮,貯藏過(guò)程中產(chǎn)品色澤變化嚴(yán)重[5]。
變溫壓差膨化干燥是近幾年來(lái)新興起的一種新型非油炸干燥果蔬產(chǎn)品的技術(shù),又稱為爆炸膨化干燥,主要設(shè)備包括蒸汽發(fā)生器、真空泵、膨化罐及水循環(huán)。其原理是首先由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽,使膨化罐升溫,達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),將物料均勻地置于膨化罐內(nèi),待物料溫度達(dá)到膨化溫度時(shí),使膨化罐中的壓力瞬間降低,達(dá)到真空狀態(tài),產(chǎn)品內(nèi)部的水分瞬間蒸發(fā),從而使物料膨脹、形成多孔結(jié)構(gòu),然后降溫,讓膨化后的物料在較低溫度下的真空環(huán)境下進(jìn)一步干燥[6]。利用變溫壓差膨化生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不含任何添加劑,保留了原料絕大多數(shù)的風(fēng)味、色澤和營(yíng)養(yǎng),且口感酥脆[7]。目前,國(guó)內(nèi)外的研究者們對(duì)多種果蔬變溫壓差膨化工藝及機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)研究,如 哈 密 瓜[8]、冬 棗[9]、蘋(píng) 果[10]、芒 果[4]、香 蕉[11]、茶葉[12]、馬鈴薯[13]等。
本研究擬以菠蘿蜜為原料,首先研究熱風(fēng)干燥,再研究變溫壓差膨化干燥。在熱風(fēng)干燥特性研究的基礎(chǔ)以上,確定熱風(fēng)最佳干燥溫度,探討熱風(fēng)預(yù)干燥時(shí)間、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時(shí)間、膨化次數(shù)5個(gè)因素對(duì)熱風(fēng)—變溫壓差膨化干燥的菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤、脆度、硬度、復(fù)水性的影響,旨在獲得菠蘿蜜熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥最佳工藝條件。
1.1.1 試驗(yàn)材料
菠蘿蜜:馬來(lái)西亞6號(hào),產(chǎn)地海南,七分熟左右,購(gòu)買(mǎi)于北京市新發(fā)地水果批發(fā)市場(chǎng)。菠蘿蜜去皮取果后,將整果放在-40℃環(huán)境中冷凍待用,試驗(yàn)時(shí)解凍去核后切成1cm×5cm左右的條狀。
1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備
變溫壓差果蔬膨化干燥設(shè)備:QDPH1021型,天津市勤德新材料科技有限公司;
電熱恒溫鼓風(fēng)箱:DHG-9123A型,上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司;
質(zhì) 構(gòu) 儀:Ta.XT 2i/50 型,英 國(guó) Stable Micro System公司;
色彩色差儀:D25L型,美國(guó)Huterlab公司。
1.2.1 工藝流程
(1)熱風(fēng)干燥:新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果-40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風(fēng)干燥(50,60,70,80℃)→菠蘿蜜干
(2)聯(lián)合干燥:新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果-40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風(fēng)干燥(60℃)→變溫壓差膨化干燥→菠蘿蜜干
1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法
(1)含水率:采用直接干燥法。將干燥后的菠蘿蜜放在105℃的烘箱中烘干至恒重[14],稱重。
(2)水分比:水分比 (moisture ratio)表示物料水分含有率[15],按式(1)計(jì)算:
式中:
MR——水分比;
M0——菠蘿蜜初始干基含水率,g/g;
Me——菠蘿蜜干燥絕干時(shí)干基含水率,g/g;
Mt——菠蘿蜜在干燥t時(shí)刻的干基含水率,g/g。
(3)干燥速率:干燥速率(drying rate)表示干燥過(guò)程中物料脫水速度的快慢[16],按式(2)計(jì)算:
式中:
DR——干燥速率,g/(g·h);
Mt1、Mt2——干燥過(guò)程中為t1和t2時(shí)菠蘿蜜的干基含水率,g/g。
(4)色澤:參照文獻(xiàn)[17]。
(5)脆度和硬度:參照文獻(xiàn)[7]。
(6)復(fù)水性:稱取一定量的菠蘿蜜產(chǎn)品放在150mL的燒杯中,加入100mL的蒸餾水,將其放在60℃下的水浴鍋中加熱1.5h取出,測(cè)其質(zhì)量[18]。復(fù)水性的大小用復(fù)水比表示,按式(3)計(jì)算:
式中:
RR——樣品的復(fù)水比;
W0——樣品的初始重量,g;
W——樣品復(fù)水后的重量,g。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Origin 8.0和SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析處理。
2.1.1 熱風(fēng)干燥特性研究 由圖1可知,菠蘿蜜在熱風(fēng)干燥前期水分比快速下降,后期下降趨勢(shì)緩慢;但隨著干燥溫度的升高,菠蘿蜜水分散失速度增加,達(dá)到相同水分比所用的時(shí)間更少。由圖2可知,溫度越高,菠蘿蜜的干燥速率越大,但菠蘿蜜的熱風(fēng)干燥過(guò)程為降速過(guò)程,當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到4h后,菠蘿蜜的干燥速率極小,水分散失速度降低。在60,70,80℃的干燥條件下,菠蘿蜜樣品的水分比達(dá)到0.05分別需要11,9,6h,而50℃下干燥12h仍無(wú)法達(dá)到0.05,因此干燥過(guò)程中將不予考慮50℃及以下的干燥溫度。
圖2 菠蘿蜜不同溫度下干燥速率曲線圖Figure 2 Drying rate curves of jackfruit under different hot air temperatures
圖3 不同熱風(fēng)溫度對(duì)菠蘿蜜色澤的影響Figure 3 Effect of different hot air drying temperature on the jackfruit color
2.1.2 熱風(fēng)干燥對(duì)菠蘿蜜色澤的影響 由圖3可知,不同熱風(fēng)溫度對(duì)菠蘿蜜的L值和b值均具有顯著的影響。溫度越高,菠蘿蜜的L值和b值越小,表明菠蘿蜜色澤變化越大,產(chǎn)品色澤越差,其中80℃及以上的熱風(fēng)溫度不適宜菠蘿蜜產(chǎn)品干燥。由于色澤是產(chǎn)品質(zhì)量最直觀的感官指標(biāo)之一,能夠直接影響消費(fèi)者的選擇[19],因此在預(yù)干燥溫度選擇上將色澤作為最主要的選擇指標(biāo)。結(jié)合圖1~3的分析結(jié)果,最終確定60℃為聯(lián)合干燥最佳預(yù)干燥溫度。
熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥過(guò)程選取熱風(fēng)預(yù)留水分含量、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時(shí)間、膨化次數(shù)5個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn),考察它們對(duì)菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤(ΔE、L、b值)、硬度、脆度、復(fù)水性的影響。
2.2.1 熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 將菠蘿蜜放在60℃熱風(fēng)下進(jìn)行預(yù)干燥,時(shí)間分別設(shè)定為1.0,2.0,3.0,4.0h,預(yù)干燥后的菠蘿蜜的預(yù)留水分含量約為:64.14%,41.66%,27.53%,18.55%。預(yù)干燥后的菠蘿蜜進(jìn)一步進(jìn)行變溫壓差膨化干燥,膨化條件分別為:膨化溫度90℃,抽真空溫度60℃,抽真空時(shí)間2.5h,膨化次數(shù)5次,停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa。熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響見(jiàn)表1。
表1 預(yù)留水分含量對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 1 Effect of pre-reserved water content on the jackfruit product dried by hot air-explosion puffing drying
由表1可知,熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)菠蘿蜜的色澤值影響顯著,當(dāng)預(yù)留水分含量為27.53%時(shí),產(chǎn)品的ΔE值最小,L、b值最大;熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)產(chǎn)品硬度值沒(méi)有顯著差異性;當(dāng)預(yù)留水分含量過(guò)低時(shí),產(chǎn)品的脆度值較小,復(fù)水性較差,出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能菠蘿蜜預(yù)留水分含量較高時(shí),相同膨化干燥時(shí)間后產(chǎn)品的含水率較高;當(dāng)熱風(fēng)預(yù)留水分含量分別為64.14%,41.66%時(shí),產(chǎn)品的脆度和復(fù)水比均沒(méi)有顯著差異性,根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)選擇優(yōu)先順序:色澤>脆度>硬度>復(fù)水性,確定當(dāng)熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%時(shí)最佳,此時(shí)膨化后的產(chǎn)品色澤好,脆度和復(fù)水性良好。
2.2.2 膨化溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃,熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%,變溫壓差膨化干燥條件分別為:抽真空溫度60℃,抽真空時(shí)間2.5h,膨化次數(shù)5次,停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa,膨化溫度分別設(shè)定為80,90,100,110℃,膨化溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響見(jiàn)表2。
由表2可知,膨化溫度對(duì)于菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤具有顯著性影響,當(dāng)膨化溫度為90℃時(shí),產(chǎn)品與鮮樣的差值ΔE最小,L、b值最大;膨化溫度對(duì)產(chǎn)品的硬度和脆度的影響不顯著,對(duì)復(fù)水性的影響在90℃時(shí)與其它3個(gè)溫度下的有顯著性差異,原因分析可能是膨化溫度較低時(shí),不能起到很好的膨化作用,由于本試驗(yàn)中設(shè)置有5min的停滯時(shí)間,當(dāng)膨化溫度較高時(shí),由于菠蘿蜜含糖量較高,產(chǎn)品表面易發(fā)生焦糖化作用,從而會(huì)影響其復(fù)水能力。綜合分析可知,膨化溫度為90℃時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最佳。
表2 膨化溫度對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 2 Effect of puffing temperature on the jackfruit product dried by hot air-explosion puffing drying
2.2.3 抽真空溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃,熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%,膨化溫度為90℃,變溫壓差膨化其它干燥條件分別為:抽真空時(shí)間2.5h,膨化次數(shù)5次,停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa,抽真空溫度分別設(shè)定為60,65,70,75℃,考查抽真空溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響(見(jiàn)表3)。
由表3可知,抽真空溫度對(duì)于菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤值影響顯著,隨著抽真空溫度的升高,菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤差值ΔE逐漸增大,L、b值逐漸減小,這是由于菠蘿蜜的主要成色物質(zhì)為類胡蘿卜素[20],而類胡蘿卜素對(duì)光、熱等條件敏感,溫度較高時(shí),類胡蘿卜素降解嚴(yán)重[21]。抽真空溫度對(duì)產(chǎn)品的脆度和硬度影響不顯著,復(fù)水性隨著抽真空溫度的升高逐漸變差,這可能是菠蘿蜜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)在溫度較高時(shí)破壞嚴(yán)重,影響其復(fù)水能力。綜合分析可知,抽真空溫度為60℃時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。
表3 抽真空溫度對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)-膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 3 Effect of vacuum temperature on the jackfruit product dried by hot air-explosion puffing drying
2.2.4 抽真空時(shí)間對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃,熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%,膨化溫度為90℃,抽真空溫度為60℃,變溫壓差膨化其它干燥條件分別為:膨化次數(shù)5次,停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa,抽真空時(shí)間分別設(shè)定為1.5,2.0,2.5,3.0h,考查抽真空時(shí)間對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響(見(jiàn)表4)。
表4 抽真空時(shí)間對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 4 Effect of vacuum drying time on the jackfruit product dried by hot air-explosion puffing drying
由表4可知,抽真空時(shí)間較短時(shí),菠蘿蜜產(chǎn)品只能達(dá)到半干的狀態(tài),此時(shí)產(chǎn)品的色澤和復(fù)水性較差,雖然硬度較小,但是脆度也較小;抽真空時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),菠蘿蜜產(chǎn)品會(huì)發(fā)生焦糊現(xiàn)象,產(chǎn)品色澤較差,組織也會(huì)受到嚴(yán)重的破壞,從而影響其復(fù)水能力。綜合分析可知,抽真空時(shí)間為2.5h時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。
2.2.5 膨化次數(shù)對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃,熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%,膨化溫度為90℃,抽真空溫度為60℃,抽真空時(shí)間為2.5h,變溫壓差膨化其它干燥條件分別為:停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa,膨化次數(shù)分別設(shè)定為1,3,5,7次,考察膨化次數(shù)對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響(見(jiàn)表5)。
由表5可知,在一定的膨化次數(shù)內(nèi),隨著膨化次數(shù)的增加,產(chǎn)品的色澤差值ΔE逐漸減小,L、b值增大,但是當(dāng)超過(guò)一定的次數(shù)后,色澤差值ΔE增大,L、b值變小,這是由于膨化是在90℃的溫度下進(jìn)行的,膨化次數(shù)越多,菠蘿蜜在高溫下的時(shí)間越久,類胡蘿卜素分解越嚴(yán)重;當(dāng)膨化次數(shù)僅1次時(shí),產(chǎn)品的硬度值較大,在其它膨化次數(shù)下,產(chǎn)品硬度之間沒(méi)有顯著差異性;產(chǎn)品脆度和復(fù)水性受膨化次數(shù)的影響也不顯著。綜合分析可知,膨化次數(shù)為5次時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。
表5 膨化次數(shù)對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 5 Effect of puffing times on the jackfruit product dried by hot air-explosion puffing drying
本試驗(yàn)將新型變溫壓差膨化干燥技術(shù)與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合,研究其對(duì)菠蘿蜜產(chǎn)品的影響。結(jié)果表明,采用熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥技術(shù)生產(chǎn)的菠蘿蜜脆片品質(zhì)較好,其中熱風(fēng)預(yù)干燥時(shí)間、抽真空溫度、抽真空時(shí)間對(duì)菠蘿蜜膨化產(chǎn)品的品質(zhì)影響最大,其次為膨化溫度和膨化次數(shù)。綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知,菠蘿蜜膨化的較適宜條件為:熱風(fēng)預(yù)干燥溫度60℃,熱風(fēng)預(yù)留水分含量27.53%,膨化溫度90℃,抽真空溫度60℃,抽真空時(shí)間2.5h,膨化次數(shù)5次,停滯時(shí)間5min,真空度-0.098MPa。
1 焦凌梅.菠蘿蜜營(yíng)養(yǎng)成分與開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[J].廣西熱帶農(nóng)業(yè),2010(1):17~19.
2 王萍,陳芹芹,畢金峰,等.超微粉碎對(duì)菠蘿蜜超微全粉品質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)科技,2015,36(1):144~148.
3 Nakasone H Y,Paull R E.Tropical fruits[M].2th ed.New York:Wiley-Blackwell,1998.
4 Zou Ke-jian,Teng Jing-wen,Huang Li,et al.Effect of osmotic pretreatment on quality of mango chips by explosion puffing drying[J].LWT-Food Science and Technology,2013(51):253~259.
5 Cui Zheng-wei,Li Chun-yang,Song Chun-fang,et al.Combined microwave-vacuum and freeze drying of carrot and apple chips[J].Drying Technology,2008,26(12):1 517~1 523.
6 畢金峰,魏益民.果蔬變溫壓差膨化干燥技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(6):308~312.
7 畢金峰,方蕾,丁媛嬡,等.菠蘿變溫壓差膨化干燥工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009(10):334~339.
8 方芳,畢金峰,李寶玉,等.不同干燥方式對(duì)哈密瓜干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2010,36(5):68~72.
9 何新益,程莉莉,劉金福,等.膨化溫度對(duì)冬棗變溫壓差膨化干燥特性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,27(12):389~392.
10 Torreggiani D,Toledo R T,Bertolo G.Optimization of vapor induced puffing in apple dehydration[J].Journal of Food Science,1995,60(1):181~185.
11 Tabtiang S,Prachayawarakon S,Soponronnarit S.Effects of osmotic treatment and superheated steam puffing temperature on drying characteristics and texture properties of banana slices[J].Drying Technology,2012,30(1):20~28.
12 He Xin-yi,Liu Jin-fu,Huang Zong-h(huán)uang.Preparation of cold brew tea by explosion puffing drying at variable temperature and pressure[J].Drying Technology,2011,29(8):888~895.
13 Nath A,Chattopadhyay P K,Majumdar G C.High temperature short time air puffed ready-to-eat(RTE)potato snacks:process parameter optimization[J].Journal of food Engineering,2007,80(3):770~780.
14 Tuyen C K,Nguyen M H,Roach P D.Effects of spray drying conditions on the physicochemical and antioxidant properties of the Gac (Momordica cochinchinensis)fruit aril powder[J].Journal of Food Engineering,2010,98(3):385~392.
15 Figiel A.Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by combination of convective and vacuum-microwave methods[J].Journal of Food Engineering,2010,98(4):461~470.
16 Xiao Hong-wei,Gao Zhen-jiang,Lin hai,et al.Air impingement drying characteristics and quality of carrot cubes[J].Journal of Food Process Engineering,2010,33(4):646~665.
17 Xu Su-xuan,Kerr W L.Comparative study of physical and sensory properties of corn chips made by continuous vacuum drying and deep fat frying[J].LWT-Food Science and Technology,2012,48(1):96~101.
18 Maskan M.Drying,shrinkage and rehydration characteristics of kiwifruits during hot air and microwave drying[J].Journal of Food Engineering,2001,48(2):177~182.
19 Costa C,Antonucci F,Pallottino F,et al.Shape analysis of agricultural products:a review of recent research advances and potential application to computer vision[J].Food and Bioprocess Technology,2011,4(5):673~692.
20 Gayosso-García Sancho L E,Yahia E M,González-Aguilar G A.Identification and quantification of phenols,carotenoids,and vitamin C from papaya(Carica papaya L.,cv.Maradol)fruit determined by HPLC—DAD—MS/MS—ESI[J].Food Research International,2011,44(5):1 284~1 291.
21 Klieber A,Begneto A.Colour stability of paparika and chilli powder[J].Food Australia,1999,51(12):592~596.