熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片干燥特性及理化品質(zhì)的影響

摘 要：以新鮮苦瓜為原料，研究40、50和60℃熱風(fēng)干燥后，苦瓜片干燥特性及理化品質(zhì)的變化。結(jié)果表明：熱風(fēng)溫度顯著影響苦瓜片的干燥特性，熱風(fēng)溫度越高，苦瓜片干燥速率越大，干燥時(shí)間越短，水分有效擴(kuò)散系數(shù)增大；40～60℃熱風(fēng)干燥后苦瓜片的活化能為14.40 kJ/mol；其中，60 ℃熱風(fēng)干燥處理時(shí)間較短，且干制苦瓜片的復(fù)水比大、褐變度低、總酚和總黃酮含量高、DPPH·清除能力強(qiáng)。因此，60 ℃為苦瓜片熱風(fēng)干燥的最適溫度。

關(guān)鍵詞：苦瓜；熱風(fēng)溫度；干燥特性；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：TS255.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）05-0082-04

Effects of Hot-air Temperature on Drying Characteristics and Quality of Balsam Pear Slices

XU Hai-shan1，DING Sheng-hua2，WANG Rong-rong1

（1. College of Food Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC； 2. Hunan Academy of Agricultural Sciences， Agricultural Product Processing Institute， Changsha 410125， PRC）

Abstract：Using the fresh balsam pear as material， this paper studied the drying characteristics and physicochemical properties of balsam pear slices after hot air drying at 40， 50 and 60°C. The results showed that the hot-air temperature was an important factor for dehydration of balsam pear slices， the higher the hot-air temperature， the greater the drying rate and the shorter drying time and the effective diffusion coefficient of the slices； the activation energy of balsam pear slices was 14.40 kJ/mol after hot air drying at 40～60°C， in which the drying time of hot air at 60°C was shorter， and the rehydration ratio of dry balsam pear slices was larger， the browning degree was low， the total content of total phenol， total flavonoids and the scavenging ability of DPPH was high. Therefore， 60°C is the optimum temperature for hot air drying of balsam pear slices.

Key words：balsam pear； hot-air temperature； drying characteristics； quality

苦瓜（Momordica charantia L.）系葫蘆科苦瓜屬植物，是一種廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)的蔓性一年生蔬菜?？喙现懈缓喙宪?、類蛋白活性物質(zhì)、氨基酸、纖維素和多種維生素以及K、Na、Ca、Mg、P、Fe等多種礦物質(zhì)，具有清熱消暑、養(yǎng)血益氣、滋肝明目、補(bǔ)腎健脾、提高免疫力等功效，是典型的藥食兩用植物[1]。新鮮苦瓜含水量高達(dá)90%以上，極易腐爛且不耐冷藏，貨架期短[2]。干燥是苦瓜鮮品主要的保藏和加工方法，有利于原料的保存及精深加工。目前苦瓜干燥方式多為熱風(fēng)干燥[3-4]、微波干燥[1， 5]、冷凍干燥[6]、熱泵干燥[7]、噴霧干燥[8]、氣體射流沖擊干燥[9]、聯(lián)合干燥[2， 10]等，且研究集中在干燥特性及動(dòng)力學(xué)[1， 9]、干燥工藝優(yōu)化[4-5， 8， 10]、干燥品質(zhì)[2， 7]等方面。相比于其他干燥方式，熱風(fēng)干燥具有簡(jiǎn)單、方便、高效、低成本等特點(diǎn)，在苦瓜干燥方面具有很大的應(yīng)用潛力。研究通過(guò)探索熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片干燥特性及理化品質(zhì)的影響，確定苦瓜片熱風(fēng)干燥的最適溫度，為苦瓜熱風(fēng)干燥提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采摘新鮮成熟期綠元帥苦瓜，挑選大小均一、無(wú)機(jī)械傷和病蟲(chóng)害的苦瓜置于4 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 熱風(fēng)干燥處理 挑選無(wú)病蟲(chóng)害、外形整齊、大小均一的新鮮苦瓜，去蒂去籽，按照試驗(yàn)要求切成厚度為4 mm的切片，單層平鋪于盛物皿上，在40、50、

60 ℃溫度下熱風(fēng)干燥至苦瓜片濕基含水量降至10%。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)及方法 （1）初始含水率測(cè)定：采用GB5009.3—2010測(cè)定苦瓜片的水分；干燥速率

；式中，mt和mt-i分別為樣品在t和t-i

時(shí)刻的質(zhì)量。（2）有效水分?jǐn)U散系數(shù)和活化能計(jì)算；

；式中，lnMR為時(shí)間t的函數(shù)，有

效擴(kuò)散系數(shù)Deff的大小取決于lnMR對(duì)時(shí)間t作圖所得

的斜率[11]，；根據(jù)線性擬合所得斜率可

算出有效擴(kuò)散系數(shù)Deff。同時(shí)，有效擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)系可用Arrhenius關(guān)系式表示，；

式中，D0是指數(shù)因子（m2/s）；Ea是活化能（kJ/mol）；

R是普適氣體常數(shù)[kJ/（mol·K）]；T是絕對(duì)溫度（K）。（3）色澤：利用HP2132色差儀測(cè)定[12]。（4）褐變度：采用比色法測(cè)定[12]。（5）復(fù)水比：參考聶凌鴻等[3]的方法測(cè)定。（6）葉綠素含量：采用比色法測(cè)定[13]。（7）總酚含量：采用Folin-Ciocalteus法測(cè)定。總酚含量以1 g干基含沒(méi)食子酸的量表示（mg GAE/g干基）。（8）總黃酮含量：采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH法測(cè)定[14]，總黃酮含量以1 g干基含蘆丁的量表示（mg RE/g干基）。（9）DPPH·清除能力：參考Zhang等[14]的方法測(cè)定，樣品清除DPPH·的能力以1 g干基樣品中VC的含量表示（mg VC. eq/g干基）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Origin 8.0軟件處理數(shù)據(jù)、作圖并分析各處理的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片干燥特性的影響

2.1.1 干基含水量和干燥速率 圖1（a）和（b）反映了熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片干基含水量和干燥速率的影響。不同溫度熱風(fēng)干燥下，苦瓜片干基含水量和干燥速率的變化趨勢(shì)相同，都隨干燥時(shí)間的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。干基含水量的下降在干燥初期屬于加速階段，在干燥中后期屬于降速階段，最后趨于平緩；隨干燥的進(jìn)行，苦瓜切片表面和內(nèi)部形成濕度差，水分需從內(nèi)向外傳遞后才能氣化，所需時(shí)間較長(zhǎng)，干燥速率也隨之下降；干燥后期，苦瓜片中的水分以結(jié)合水為主，難以蒸發(fā)，且苦瓜片干燥過(guò)程中組織結(jié)構(gòu)緊縮，導(dǎo)致水分難以向外擴(kuò)散；同時(shí)，苦瓜片的表面結(jié)構(gòu)破壞，由軟質(zhì)變?yōu)橛操|(zhì)，水分蒸發(fā)阻力增大，干燥速率降到最低至趨于平緩。作為影響苦瓜片干燥的重要因素，溫度的升高導(dǎo)致干燥速率增大，從而縮短達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間，這主要是由于溫度升高導(dǎo)致苦瓜片表面和熱空氣間產(chǎn)生較高的溫度差，促進(jìn)水分?jǐn)U散，從而縮短平衡至環(huán)境溫度的時(shí)間，提高了干燥速率[12]。

2.1.2 有效擴(kuò)散系數(shù)和活化能 熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片有效擴(kuò)散系數(shù)和活化能的影響如圖2（a）和（b）所示。從圖2（a）可看出，隨熱風(fēng)溫度從40 ℃升至60 ℃，其水分有效擴(kuò)散系數(shù)也從8.42×10-11 m2/s升至1.17 × 10-10 m2/s。而G?güs和Maskan [15]在橄欖果渣干燥過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)干燥溫度為60～80 ℃時(shí)，水分有效擴(kuò)散系數(shù)在1.84×10-7 ～3.94×10-7 m2/s之間。兩者相差2個(gè)數(shù)量級(jí)的原因，可能是由于橄欖果渣的細(xì)胞結(jié)構(gòu)已被破壞，導(dǎo)致干燥過(guò)程中水分容易遷移，其有效擴(kuò)散系數(shù)隨之增大。根據(jù)水分有效擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)一步推算出lnDeff的變化，如圖2（b）所示，其線性關(guān)系較好，R2達(dá)0.96，結(jié)合Arrhenius關(guān)系式，可算出切片厚度為4 mm的苦瓜片在40～60 ℃熱風(fēng)干燥時(shí)，水分?jǐn)U散的活化能為14.40 kJ/mol，符合先前的研究范圍。如Vega-Gálvez等[16]在橄欖果渣餅的干燥過(guò)程中證實(shí)其活化能為12.43 kJ/mol；Akgun等[17]對(duì)橄欖餅進(jìn)行薄層干燥時(shí)證實(shí)其活化能為17.97 kJ/mol。作為衡量物料脫水能力的重要指標(biāo)，水分有效擴(kuò)散系數(shù)越高，其脫水能力越強(qiáng)，水分?jǐn)U散所需活化能越低。

2.2 熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片理化品質(zhì)的影響

2.2.1 復(fù)水比 作為反映干制品復(fù)水后恢復(fù)新鮮狀態(tài)的程度，復(fù)水比是衡量干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)。如圖3所示，不同溫度熱風(fēng)制得的苦瓜干片其復(fù)水比的變化趨勢(shì)大致相同，復(fù)水速率都表現(xiàn)為由快到慢直至趨于平緩。這主要是由于復(fù)水前期，干制苦瓜片內(nèi)部疏松多孔，利于快速吸水；隨著復(fù)水的進(jìn)行，空隙減少，組織逐漸達(dá)到飽和，吸水速率也逐漸下降至平穩(wěn)。以60 ℃熱風(fēng)干燥制得的苦瓜片復(fù)水效果較好，復(fù)水比高達(dá)6.56。

2.2.2 色 澤 L*值代表物料的亮度，a*值代表紅綠值，干燥后的苦瓜片L*、a*均大于新鮮樣品，且隨著干燥溫度的升高而顯著增大（P<0.05），表明苦瓜片干燥后亮度增大，顏色由綠轉(zhuǎn)紅，這是由于高溫下苦瓜片葉綠素發(fā)生降解所致。b*值代表黃藍(lán)值，熱風(fēng)干燥后樣品的b*值顯著低于新鮮樣品（P<0.05），但不同干燥溫度間差異不顯著（P>0.05）。因此，干燥較新鮮樣品會(huì)引起苦瓜片顏色劣變，且劣變程度隨干燥溫度的升高而加重，這與高溫下非酶褐變的發(fā)生如美拉德或焦糖化反應(yīng)等有關(guān)。

2.2.3 褐變度 如圖4所示，苦瓜片經(jīng)熱風(fēng)干燥后褐變度都有所上升，尤其對(duì)于50 ℃處理組，OD420值為1.41，褐變顯著高于40 和60 ℃處理。干燥引起苦瓜片褐變加重，主要是由于葉綠素的降解、酶促褐變和非酶褐變所致，而由于高溫會(huì)導(dǎo)致多酚氧化酶的鈍化，結(jié)合后期葉綠素和總酚含量的變化，起關(guān)鍵作用的主要是葉綠素的降解及非酶褐變。

2.2.4 葉綠素 熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片葉綠素含量的影響如圖5所示，同新鮮苦瓜相比，熱風(fēng)干燥處理顯著降低了苦瓜片中葉綠素a和b的含量 （P<0.05），且隨著干燥溫度的升高降低程度越大；其中，60℃處理組葉綠素含量最低，葉綠素a和b分別降至0.18和0.06 mg/g干基，這與苦瓜片a*值的變化相一致，表明高溫使得葉綠素嚴(yán)重降解。相比于葉綠素a而言，葉綠素b對(duì)熱的穩(wěn)定性更高，這與西蘭花[18]中葉綠素?zé)岱€(wěn)定性研究結(jié)果一致。

2.2.5 總酚、總黃酮和DPPH·清除能力 苦瓜片總酚和總黃酮含量的變化如圖6（a）所示，不同溫度熱風(fēng)干燥后，苦瓜片總酚含量較新鮮樣品均有所降低，對(duì)于40 和50 ℃處理組，總酚含量分別降至4.39和4.43 mg GAE/g干基；而60 ℃處理組總酚含量維持在6.09 mg GAE/g干基，與新鮮樣品（6.17 mg GAE/g干基）較接近。60 ℃處理能維持較高總酚含量的原因，一方面由于高溫引起多酚氧化酶活性降低，抑制了總酚的降解；另一方面由于高溫會(huì)破壞高聚物間的共價(jià)鍵，促使結(jié)合態(tài)多酚轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)多酚。從圖6（a）可知，苦瓜中總黃酮含量顯著低于總酚含量（P<0.05），鮮樣中總黃酮含量?jī)H為1.65 mg RE/g干基?？傸S酮含量的變化與總酚不同，其隨熱風(fēng)溫度升高基本呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，尤其對(duì)于50 ℃處理組，總黃酮含量高達(dá)3.01 mg RE/g干基。熱風(fēng)干燥引起總黃酮含量的升高可能是由于高溫會(huì)引起苦瓜中黃酮類物質(zhì)釋放所致，這還需進(jìn)一步研究確定。

熱風(fēng)溫度對(duì)苦瓜片DPPH·清除能力的影響如圖6（b）所示，同新鮮的苦瓜樣品相比，熱風(fēng)干燥一定程度上提高了苦瓜片中DPPH·清除能力，且溫度越高，DPPH·清除能力越強(qiáng)。干燥后各組苦瓜片DPPH·清除能力都維持在2.87 mg VC/g干基，尤其對(duì)于60 ℃處理

組，其DPPH·清除能力已達(dá)3.74 mg VC/g干基，顯著

高于新鮮樣品（1.40 mg VC/g干基）。結(jié)合總酚和總黃酮含量的變化，干制苦瓜片中DPPH·清除能力的升高是由于總酚、總黃酮等抗氧化物質(zhì)協(xié)同作用引起的。

3 結(jié) 論

研究以新鮮苦瓜為原料，探討熱風(fēng)溫度（40、50、60℃）對(duì)苦瓜片干燥特性及理性品質(zhì)的影響，旨在確定苦瓜片熱風(fēng)干燥的最適溫度，為苦瓜熱風(fēng)干燥提供理論基礎(chǔ)。試驗(yàn)結(jié)果表明，熱風(fēng)溫度顯著影響苦瓜片的干燥特性，熱風(fēng)溫度越高，苦瓜片干燥速率越大，干燥時(shí)間越短，水分有效擴(kuò)散系數(shù)越大；不同溫度（40～60℃）干燥后苦瓜片的活化能為14.40 kJ/mol；同時(shí)，60℃熱風(fēng)干燥處理時(shí)間較短，且苦瓜片品質(zhì)較好，復(fù)水效果好、褐變度低、總酚和總黃酮含量高、DPPH·清除能力強(qiáng)。因此，結(jié)合苦瓜片熱風(fēng)干燥特性及理化品質(zhì)，認(rèn)為60℃為苦瓜片熱風(fēng)干燥的最適溫度。

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（責(zé)任編輯：成 平）