預(yù)處理對(duì)紅棗分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥特性及品質(zhì)的影響

羅東升，朱玉麗，王 梅，胡小松，吳繼紅※

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2. 國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，北京 100083；3. 農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；4. 哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈密 100875）

預(yù)處理對(duì)紅棗分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥特性及品質(zhì)的影響

羅東升1,2,3，朱玉麗1,2,3，王 梅4，胡小松1,2,3，吳繼紅1,2,3※

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2. 國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，北京 100083；3. 農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；4. 哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈密 100875）

為探究分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥紅棗最佳工藝，分析不同預(yù)處理對(duì)紅棗品質(zhì)的影響。該文采用響應(yīng)面法，優(yōu)化出最佳干燥工藝為：第一段間歇比為4、水分轉(zhuǎn)換點(diǎn)為1g/g、第二段間歇比為6。此條件下，干燥時(shí)間為625.27 min，能耗為5 128 kJ，維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為419 mg/(100g)，經(jīng)驗(yàn)證，模型預(yù)測(cè)誤差小于5%?；谧罴压に?，探究熱燙、油酸乙酯結(jié)合預(yù)凍和高壓二氧化碳3種預(yù)處理方式對(duì)紅棗干燥速率、單位耗能及品質(zhì)的影響。結(jié)果顯示，油酸乙酯結(jié)合預(yù)凍處理組干燥時(shí)間最短(P＜0.05)、能耗最低(P＜0.05)；高壓二氧化碳處理組干燥后維生素C、總酮、總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)，抗氧化能力均最高(P＜0.05)；熱燙預(yù)處理組褐變程度最低(P＜0.05)，組間色澤無明顯差異(P＞0.05)。試驗(yàn)證實(shí)，高壓二氧化碳聯(lián)合分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥是一種高效干燥技術(shù)，能保證紅棗的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，研究為該項(xiàng)技術(shù)的推廣提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

干燥；優(yōu)化；品質(zhì)控制；紅棗；預(yù)處理；分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥

羅東升，朱玉麗，王 梅，胡小松，吳繼紅. 預(yù)處理對(duì)紅棗分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥特性及品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(7)：261－267.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.034 http://www.tcsae.org

Luo Dongsheng, Zhu Yuli, Wang Mei, Hu Xiaosong, Wu Jihong. Effects of pretreatment on characteristics and qualities of Chinese jujube drying by segmented intermittent microwave coupled with hot air[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 261－267. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.034 http://www.tcsae.org

0 引 言

紅棗（Zizyphus jujubaMill.），俗名大棗、干棗等，是鼠李科，棗屬的果實(shí)，具有極高的營(yíng)養(yǎng)與醫(yī)藥價(jià)值[1]。中國(guó)是世界上唯一的紅棗出口國(guó)，種植面積達(dá)100多萬hm2，年產(chǎn)量為450萬t，占世界總產(chǎn)量的99%，具有極大的商業(yè)價(jià)值[2]。由于鮮棗含水率高，采收后極易褐變、霉變而喪失食用價(jià)值，嚴(yán)重制約紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。因此，提升紅棗干燥技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。

微波干燥具有高效、衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紅棗干燥。但常規(guī)的連續(xù)或間歇微波干燥，會(huì)因功率密度過大引起“熱點(diǎn)”或焦糊現(xiàn)象。因此，新型聯(lián)合干燥技術(shù)已被開發(fā)[4-5]，聯(lián)合干燥過程中熱風(fēng)和低功率微波交替進(jìn)行，可降低“熱點(diǎn)”和焦糊概率，極大地提高干燥品質(zhì)。但熱風(fēng)干燥效率低，使其推廣受到一定限制。該文引入分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥（segmented intermittent microwave coupled with hot air drying ，IM&AD）技術(shù)，通過調(diào)整不同階段微波間歇比，控制樣品功率密度，避免焦糊。同時(shí)，微波場(chǎng)與熱風(fēng)場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行，樣品在熱風(fēng)輔助下，增強(qiáng)物料內(nèi)外的傳質(zhì)與傳熱能力，大幅度提高干燥效率。

另外，紅棗表皮特殊的角質(zhì)、蠟質(zhì)等結(jié)構(gòu)，阻礙水分蒸發(fā)，延長(zhǎng)干燥時(shí)間，降低干燥品質(zhì)[6]。干燥預(yù)處理可以改變紅棗表皮結(jié)構(gòu)，提高干燥效率與品質(zhì)，常見的預(yù)處理技術(shù)包括熱燙、冷凍、化學(xué)浸泡、高壓等[7-8]。其中高壓二氧化碳是一種兼具殺菌與鈍酶特性的新型預(yù)處理技術(shù)，曾用于改善櫻桃番茄的干燥品質(zhì)[9]。該文將其應(yīng)用于紅棗干燥預(yù)處理，解決紅棗特殊表皮結(jié)構(gòu)引起的干燥難題。

該研究以分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥技術(shù)為主體，探究紅棗干燥最佳的工藝條件及不同的預(yù)處理方式對(duì)干燥能效及紅棗品質(zhì)的影響，為工業(yè)上快速、優(yōu)質(zhì)干燥紅棗提供參考。

1 材料與方法

1.1 原 料

金絲小棗，大小均一，無機(jī)械損傷、病蟲害的優(yōu)質(zhì)全紅果，種植于北京市門頭溝區(qū)。

1.2 試驗(yàn)試劑

甲醇，氫氧化鈉，偏磷酸，醋酸鈉，沒食子酸，氯化鐵，福林酚，分析純，北京化學(xué)試劑公司；乙腈，甲醇，色譜純，美國(guó)MREDA公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼，維生素C，水溶性維生素E（Trolox），標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99.9%），美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.3 儀器與設(shè)備

高壓 CO2設(shè)備，CAU-HPCD-1（專利號(hào)：ZL200520132590.X），中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)；間歇微波耦合熱風(fēng)干燥設(shè)備，最大微波功率700W，最高熱風(fēng)溫度 60℃，最高風(fēng)速 5 m/s，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)；CR21GIII型高速冷凍離心機(jī)，日本 HITACHI公司；LC-20A型高效液相色譜儀，日本 SHIMADUZU公司；DZF-6050型真空干制箱，法國(guó)Veolia Water Technologies公司；CM-3700d型分光測(cè)色儀，日本KONICA MINOLTA公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥工藝優(yōu)化

取200 g鮮棗（干基含水率為1.75 g/g），分散于微波爐轉(zhuǎn)盤，避免“尖角效應(yīng)”[10]，紅棗微波功率密度為2 W/g。當(dāng)紅棗含水率降至0.2 g/g時(shí)，停止干燥。含水率W(g/g)計(jì)算公式如下[11]

式中M鮮棗表示鮮棗質(zhì)量，g；M干基表示干基質(zhì)量，g。

參照 Fang等[12]方法，微波功率 60 W，熱風(fēng)溫度45 ℃，風(fēng)速2 m/s，以間歇比1、水分轉(zhuǎn)換點(diǎn)（以含水率表示）及間歇比 2為影響因素，以干燥時(shí)間、能耗、維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平編碼見表1。根據(jù)Estürk等[13]的報(bào)道，間歇比表達(dá)式：(ton+toff)/ton，ton為微波開啟時(shí)間，s，toff為微波停止時(shí)間，s。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table1 Factors and levels of response surface

1.4.2 干燥預(yù)處理方法

高壓二氧化碳處理（high pressure carbon dioxide，HPCD）參照郭蘊(yùn)涵等[14]條件適當(dāng)調(diào)整：將200 g鮮棗置于20 ℃、5 MPa的高壓CO2反應(yīng)釜中，保壓20 min，卸壓后，取出待用。

熱燙處理參照Ade-Omowaye等[15]條件適當(dāng)調(diào)整：取200 g鮮棗，在沸水中浸燙90 s，取出瀝干，放至25 ℃，待用。

油酸乙酯結(jié)合預(yù)凍處理（alkaline ethyl oleate，AEEO+預(yù)凍）參照Z(yǔ)hu等[16]條件適當(dāng)調(diào)整：取200 g鮮棗，在35℃的油酸乙酯中浸泡10 min。清洗表面油酯，在?18 ℃下凍藏12 h。25 ℃解凍，待用。

1.4.3 干燥特性測(cè)定

以紅棗干燥速率變化反映干燥特性內(nèi)容，包括不同預(yù)處理方式對(duì)干燥速率的影響及物料含水率對(duì)干燥速率的影響。干燥速率v(g/(g·s))的計(jì)算公式如下

式中t1，t2分別表示干燥的某個(gè)時(shí)刻，s；Q1與Q2分別表示t1與t2時(shí)刻的紅棗干基含水率，g/g。

1.4.4 干燥能耗測(cè)定

總能耗表示200 g鮮棗干燥至含水率為0.2 g/g時(shí)消耗的電能，單位為kJ。

單位能耗表示蒸發(fā)單位質(zhì)量水分所耗的電能[17]，計(jì)算公式

式中N為單位能耗，kJ/g；E為總能耗，kJ；G為干燥過程中去除水分的質(zhì)量，g。

1.4.5 干燥品質(zhì)測(cè)定

褐變度：將棗樣（干棗3 g，鮮棗5 g）與體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇混合勻漿，定容至50 mL。取10 mL離心后上清液與10 mL 95 %的乙醇混合，以420 nm處吸光值表示褐變度[18]。

顏色變化：將棗樣（干棗9 g，鮮棗15 g）與蒸餾水冰浴下混合勻漿，定容至30 mL。參照Z(yǔ)hao等[19]方法分別測(cè)定漿液的L*(亮度)，a*（紅綠色度），b*（黃藍(lán)色度）及總色差ΔE*值。

維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)：將棗樣（干棗3 g，鮮棗5 g）與質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2.5%的偏磷酸冰浴下混合勻漿，定容至50 mL。參照Liu等[20]方法測(cè)定離心后上清液中維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以 mg/(100g)計(jì)，維生素 C標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=34 137x?101 345，R2=0.998 6。

總酮和總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)：將棗樣（干棗3 g，鮮棗5 g）與體積分?jǐn)?shù)80%的甲醇混合勻漿，定容至25 mL。在20 ℃下超聲30 min，冷凍離心，取上清液。采用Folin-Ciocalteu比色法測(cè)定總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)[21]，結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量表示mg/g，其中沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=2.134x+0.0401，R2=0.997 8；采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH法測(cè)定總酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)[22]，結(jié)果以蘆丁當(dāng)量表示mg/g，其中蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.004 3x?0.054 7，R2=0.993 8。

抗氧化能力：樣液制備同總酮測(cè)定，采用鐵氰化鉀法（ferricyanide reducing power，F(xiàn)RAP）與自由基清除法（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）表征紅棗抗氧化能力[23]；FRAP測(cè)定結(jié)果以維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示mg/g，其中維生素C標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.005 7x+0.032 3，R2=0.995 1；DPPH測(cè)定結(jié)果以Trolox質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示mg/g，其中Trolox標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.006 9x+0.023，R2=0.9963。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

以上試驗(yàn)均重復(fù)3次。響應(yīng)面分析采用Design expert v8.0.6軟件；差異性分析采用 SPSS v17.0軟件，其中P＞0.05時(shí)，表示差異不顯著；P＜0.05時(shí)，表示差異顯著；采用Origin v8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果與分析

根據(jù)響應(yīng)面軟件中Box-Benhnken模型的中心組合原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表2。

利用Design Expert 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，去除非顯著項(xiàng)，獲得響應(yīng)值干燥時(shí)間（Y1，min），干燥能耗（Y2，kJ）及維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y3，mg/(100 g)）與影響因子間歇比1（X1），水分轉(zhuǎn)換點(diǎn)（X2，g/g）及間歇比2（X3）間的簡(jiǎn)化二次多項(xiàng)式回歸模型如下

表2 回歸模型方差分析Table2 Variance analysis for the regression model

由表2方差分析可知，回歸模型（4），（5）和（6）均顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)均不顯著（P＞0.05），決定系數(shù)均大于 0.96，表明模型可靠，誤差小，實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值高度相關(guān)，3個(gè)模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)結(jié)果變化。由表2顯著性分析可知，3個(gè)模型中一次項(xiàng)均顯著（P＜0.05），表明間歇比1（X1），水分轉(zhuǎn)換點(diǎn)（X2），間歇比2（X3）對(duì)干燥時(shí)間（Y1），干燥能耗（Y2）及維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y3）影響顯著，其影響強(qiáng)度順序?yàn)閄3＞X2＞X1。為保證Y1和Y2最小，同時(shí)Y3最大， 3個(gè)指標(biāo)的權(quán)重認(rèn)為同等重要，經(jīng)響應(yīng)面軟件優(yōu)化后，得出最佳工藝組合條件：X1為 4 （5 s/15 s），X2為1g/g，X3為6（5 s/25 s），此時(shí)Y1為623 min，Y2為5 148 kJ，Y3為425 mg/(100g)。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，所得Y1為 625.27 min，Y2為 5 128 kJ，Y3為419 mg/(100 g)，與預(yù)測(cè)值誤差均小于5%，說明響應(yīng)面優(yōu)化最佳工藝參數(shù)可靠，能夠應(yīng)用到預(yù)處理試驗(yàn)。

2.2 預(yù)處理方式對(duì)干燥特性的影響

由圖1a可知，在干燥100 min內(nèi)，無處理組和預(yù)處理組間的干燥速率差異不顯著（P＞0.05）。因?yàn)楦稍锍跗冢t棗內(nèi)水分充足，利于吸收微波能促進(jìn)蒸發(fā)，同時(shí)劇烈蒸發(fā)導(dǎo)致紅棗內(nèi)外形成的巨大壓差與溫差，也有助于水分散失。此時(shí)，表皮結(jié)構(gòu)對(duì)水分散失的阻礙作用較小，各組干燥速率相近。在干燥100 min后，隨著紅棗內(nèi)水分減少及間歇比增大，能效轉(zhuǎn)化及供給效率降低，水分蒸發(fā)動(dòng)力減小，紅棗表皮結(jié)構(gòu)阻礙能力相對(duì)增強(qiáng)，組間干燥速率差異顯著（P＜0.05）。預(yù)處理組的干燥速率均大于無處理組，且組間差異明顯，表明預(yù)處理技術(shù)，能夠改變紅棗表皮特殊結(jié)構(gòu)，提高干燥速率，但由于作用機(jī)理不同[24-27]，對(duì)干燥后期速率的影響程度不同。圖1b顯示，干燥速率先上升后下降，中間接近恒速。干燥速率上升是因?yàn)闃悠穬?nèi)水分和熱量在間歇期重新分配，有利于提升干燥速率[28]。恒速階段是由于紅棗內(nèi)部水分充足，能夠快速平衡紅棗表面蒸發(fā)水分[29]。當(dāng)紅棗含水率降至1.0 g/g時(shí)，干燥速率下降，原因包括兩方面：微波間歇比增大與含水率降低，水分蒸發(fā)所需能量減少；組織內(nèi)多糖、蛋白質(zhì)等含親水性大分子物質(zhì)以及細(xì)胞失水形成巨大的滲透壓阻礙水分向表皮擴(kuò)散[21]。

2.3 預(yù)處理方式對(duì)干燥能耗的影響

由圖2可知，在含水率＞1 g/g時(shí)，紅棗單位能耗非常接近（P＞0.05）。因?yàn)楦稍锍跗诟鹘M紅棗含水率均很高，能耗主要用于水分蒸發(fā)，此時(shí)組間差異并不顯著（P＞0.05）。在干燥后期，單位能耗迅速上升，組間差異逐漸明顯。能耗上升的原因與上述干燥速率下降原因相似，主要由于能效轉(zhuǎn)化與供給效率降低及親水性大分子組分與細(xì)胞高滲透壓的綜合作用[21]。預(yù)處理組能耗均低于無處理組，以AEEO+預(yù)凍組單位能耗最低（P＜0.05）。因?yàn)轭A(yù)處理能夠破壞紅棗表皮特殊結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)細(xì)胞通透性，減小傳質(zhì)阻力，利于水分?jǐn)U散，同時(shí)AEEO+預(yù)凍處理可能對(duì)紅棗表皮結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重，這與干燥速率變化趨勢(shì)相符。

圖1 預(yù)處理方式對(duì)紅棗含水率和干燥速率的影響Fig.1 Effect of different pretreatments on moisture content and drying rate of Chinese jujube

圖2 紅棗干燥單位能耗的變化Fig.2 Drying unit energy consumption of Chinese jujube

2.4 預(yù)處理方式對(duì)紅棗品質(zhì)的影響

2.4.1 預(yù)處理方式對(duì)褐變度的影響

紅棗富含多酚、多糖、氨基酸、維生素C等成分，在酶與高溫的作用下，易發(fā)生酶促及非酶褐變[30]。由表3可知，鮮棗出現(xiàn)褐變，表明發(fā)生了酶促褐變。干燥組褐變度顯著高于鮮棗（P＜0.05），表明除了酶促褐變，在干燥過程中仍會(huì)發(fā)生非酶褐變。預(yù)處理組褐變度均低于無處理組，且組間差異顯著（P＜0.05），因?yàn)轭A(yù)處理可以提高干燥速率，減少紅棗熱加工時(shí)間，降低酶促褐變程度，但不同預(yù)處理對(duì)紅棗干燥速率提升能力不同，各組間褐變差異明顯，表明褐變與干燥時(shí)間密切相關(guān)。熱燙組干燥時(shí)間較HPCD和AEEO+預(yù)凍組長(zhǎng)，褐變度卻最低，可能由于熱燙抑制了酶促褐變，而高壓和冷凍破壞膜結(jié)構(gòu)，引起酶與底物接觸，加快酶促褐變[31]。

2.4.2 預(yù)處理方式對(duì)顏色的影響

由表3可知，干燥組亮度（L*值）低于鮮樣組，預(yù)處理組亮度顯著高于無處理組（P＜0.05）。這表明干燥中的褐變反應(yīng)能使紅棗色澤變暗，且干燥時(shí)間越長(zhǎng)色澤越暗。預(yù)處理組間亮度差異并不明顯（P＞0.05），表明亮度變化與上述褐變度相比，與干燥時(shí)間的關(guān)聯(lián)性較低。干燥后，紅色強(qiáng)度（a*值）顯著高于鮮樣（P＜0.05），并且干燥組間差異明顯（P＜0.05）。這可能由于干燥過程中，黃酮類紅色素發(fā)生熱氧化，形成紅色強(qiáng)度更高的聚合物[32]，且氧化程度與干燥時(shí)間密切相關(guān)。干燥后紅棗色澤（?E值）均發(fā)生變化[33]，預(yù)處理組與無處理組間差異明顯（P＜0.05），但預(yù)處理組間變化不明顯（P＞0.05），表明干燥時(shí)間，氧化及褐變反應(yīng)對(duì)紅棗色澤有一定的影響，但程度并不強(qiáng)烈。

2.4.3 預(yù)處理方式對(duì)維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表3可知，與鮮棗相比，干燥處理后維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降超過80%。其中，HPCD組維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，AEEO+預(yù)凍組最低。因?yàn)镠PCD處理會(huì)使二氧化碳進(jìn)入細(xì)胞，酸化細(xì)胞環(huán)境，增強(qiáng)維生素C的穩(wěn)定性，減少氧化損失[34]。AEEO+預(yù)凍處理中堿性油脂和凍融都會(huì)破壞細(xì)胞壁膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致維生素C大量流失[35]。盡管熱燙處理會(huì)導(dǎo)致部分細(xì)胞膜破壞，但與直接干燥及HPCD處理組相比，維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)并無顯著性差異（P＞0.05）。這表明，它們維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降的主要因素是氧化降解，流失較少。根據(jù)維生素C的流失程度，可以推測(cè)，在不同的預(yù)處理方式中，AEEO+預(yù)凍法對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重，這與干燥動(dòng)力學(xué)和能耗方面研究相呼應(yīng)。

2.4.4 預(yù)處理方式對(duì)總酮和總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

根據(jù)表 3顯示，干燥后，紅棗中總酮和總酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅下降。其中HPCD組內(nèi)的總酮和總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（P＜0.05），因?yàn)闊釥C、油酸乙酯與冷凍在預(yù)處理過程中會(huì)破壞紅棗膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致酮類和酚類氧化降解、或流失[36-37]，而HPCD處理可以降低細(xì)胞內(nèi)pH值，提高酮類和酚類熱穩(wěn)定性[38-39]。熱燙及AEEO+預(yù)凍組和無處理相比，盡管有部分內(nèi)容物流失，但酮類質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍較高，酚類質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不明顯（P＞0.05）。這表明，熱燙流失的酮類和酚類比氧化或高溫降解量低很多，并且酚類在干燥完成前已經(jīng)降到最低值。

2.4.5 預(yù)處理方式對(duì)抗氧化性的影響

如表3所示，紅棗干燥處理后，HPCD組抗氧化能力最高，無處理組最低。這與干燥后各組中總酮、總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的趨勢(shì)非常接近，尤其是總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)。表明紅棗的抗氧化能力與總酮，特別是總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。另外紅棗中含有豐富的維生素C、維生素E及色素等抗氧化成分[40]，會(huì)在酮、酚的基礎(chǔ)上增強(qiáng)紅棗的抗氧化能力。經(jīng)干燥處理后紅棗的抗氧化能力（FRAP與DPPH自由基清除力）均下降，可能由于干燥過程中上述抗氧化成分的氧化、熱降解及流失造成。

表3 不同預(yù)處理方式對(duì)紅棗品質(zhì)的影響Table3 Effects of different pretreatments on quality of Chinese jujube

3 結(jié) 論

經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化出分段間歇微波耦合熱風(fēng)干燥最佳工藝條件為：間歇比1為4（5 s/15 s）、水分轉(zhuǎn)換點(diǎn)為1 g/g、第二段間歇比為 6（5 s/25 s），此時(shí)干燥時(shí)間最短為625.27 min，能耗最低為5 128 kJ，維生素C保留最多為419 mg/(100 g)，經(jīng)驗(yàn)證，模型預(yù)測(cè)誤差在＜5%，結(jié)果非?？煽?。

采用熱燙、高壓二氧化碳（HPCD）及油酸乙酯（AEEO）+冷凍的預(yù)處理方式聯(lián)合最佳干燥工藝，比較不同預(yù)處理方式對(duì)紅棗干燥速率、干燥能耗以及品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，AEEO+預(yù)凍處理后樣品的干燥速率最高（P＜0.05）、能耗最低（P＜0.05），但由于內(nèi)容物（維生素C與酚類、酮類）流失及氧化，干燥后紅棗品質(zhì)較差；HPCD處理能穩(wěn)定紅棗內(nèi)維生素C、酚類及酮類等成分，因此相對(duì)其他預(yù)處理組，該組內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分保留較多并且抗氧化性較強(qiáng)（P＜0.05），品質(zhì)較高（P＜0.05）。熱燙處理后紅棗干燥速率及能耗較高（P＜0.05），且干燥后紅棗品質(zhì)較差（P＜0.05），但熱燙處理可以減輕干燥后紅棗褐變程度。綜上，盡管AEEO+預(yù)凍處理后紅棗干燥速率高，干燥能耗低，但是AEEO+預(yù)凍處理樣品時(shí)間較長(zhǎng)。綜合考慮干燥過程與預(yù)處理過程，HPCD可作為一種高品質(zhì)紅棗干燥預(yù)處理技術(shù)。

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Effects of pretreatment on characteristics and qualities of Chinese jujube drying by segmented intermittent microwave coupled with hot air

Luo Dongsheng1,2,3, Zhu Yuli1,2,3, Wang Mei4, Hu Xiaosong1,2,3, Wu Jihong1,2,3※
(1.College of Food Science & Nutritional Engineering, China Agricultural University,Beijing100083,China; 2.National Engineering & Technology Research Centre for Fruits & Vegetable Processing,Beijing100083,China; 3.Key Laboratory of Fruits and Vegetables Processing, Ministry of Agriculture,Beijing100083,China; 4.Hami Vocational and Technical College,Hami100875,China)

This research was aimed to explore the optimal drying process of Chinese jujube by segmented intermittent microwave coupled with hot air drying (IM&AD) and to study the influence of different drying pretreatment technologies on drying rate, unit energy consumption and quality of jujube. The drying pretreatment technologies included dipping in alkaline emulsion ethyl oleate solution followed by slow freezing at -18 ℃ (AEEO + freeing), high pressure carbon dioxide (HPCD), and hot water blanching (HWB). Firstly, to obtain the best drying process, intermittent ratio in the first drying stage (IR1), transition point in moisture content between the 2 stages of drying (TPMC), and intermittent ratio in the second drying stage (IR2) were set as the independent variables, and the drying time, unit energy consumption and vitamin C content after drying were set as the dependent variables. According to central composite design of the response surface technology, the obtained optimal process parameters were IR1 of 4 (the ratio of runtime to stand-by time of microwave oven was 5 s : 15 s), TPMC of 1, and IR2 of 6 (5 s : 25 s). On this condition, the drying time was the shortest (625.27 min), the unit energy consumption was the minimum (5 128 kJ) and the vitamin C content after drying was the maximum (419 mg/(100 g)). Then, to know the effect of drying pretreatment technologies on quality, Chinese jujube samples were dried respectively by 3 pretreatment technologies combined with the best drying process. The results implied that the special epidermis structure of Chinese jujube may be damaged during drying pretreatments, and especially the method of AEEO + freeing led to the moisture in Chinese jujube much more easily diffused and evaporated. So the drying rate was obviously improved and the energy consumption was reduced. Correspondingly, with regard to drying rate, the AEEO + freeing groups were the maximum, followed by the HPCD groups and the HWB groups, and the control groups were the minimum. The unit energy consumption was different: The AEEO + freeing groups were the minimum and the HWB groups were the maximum. There were rich amino acids, saccharides, vitamin C and polyphenols in Chinese jujube. So the browning occurred easily during pretreatment and drying process including enzymatic browning and non-enzymatic browning. The results showed that the HWB groups could inhibit enzyme activity and reduce the enzymatic browning degree, while the AEEO + freeing and HPCD groups would enhance enzymatic browning degree by breaking the cell membrane. So the browning degree of HWB groups was the minimum (P＜0.05). In addition, a closely positive correlation was observed between the browning and drying time. The brightness of Chinese jujube changed obviously after drying process compared with the control group, but there were no significant differences between the 3 pretreatment groups (P＞0.05). The red was the characteristic color of Chinese jujube, and it became darker with drying time continuing due to oxidation reaction. The HPCD pretreatment resulted in the highest vitamin C content, total flavonoids and phenolics retention, and oxidation resistance value. It was mainly due to the acidic condition provided by carbon dioxide in HPCD, which could make vitamin C, flavonoids and phenolics more stable than others. Meanwhile, these components had a potent antioxidant activity, so the HPCD groups had a stronger antioxidant ability. The results show that the IM&AD combined with the HPCD is advanced technology to dry Chinese jujube, and the data in this study can promote this technology to be applied widely.

drying, optimization; quality control; Chinese jujube; pretreatment; segmented intermittent microwave coupled with hot air drying

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.034

TS255.36

A

1002-6819(2017)-07-0261-07

2016-08-30

2017-03-27

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAD36B07）

羅東升，博士生，主要從事果蔬加工、食品風(fēng)味化學(xué)方面研究。北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，100083。

Email：ldsxnsp@163.com

※通信作者：吳繼紅，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事食品非熱加工，食品風(fēng)味化學(xué)、食品質(zhì)量控制方面研究。北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，100083。

Email：wjhcau@hotmail.com