沙棘鮮果渣真空干燥技術(shù)研究

王巨成

(山西省林業(yè)科學研究院，山西 太原 030012)

沙棘中含有黃酮、原花青素、多糖、脂肪酸、β-胡蘿卜素、氨基酸等多種生物活性成分。沙棘果渣是沙棘果實經(jīng)過壓汁后的剩余產(chǎn)物，主要由果皮、種子和殘余果肉等組成。沙棘鮮果渣含水量高，且果膠、果糖、不飽和脂肪酸以及游離氨基酸等可溶性物質(zhì)較多，易腐爛變質(zhì)，很難長期保存和利用。沙棘鮮果渣經(jīng)干燥后，水分含量降低，便于貯藏、運輸，是提取沙棘黃酮、原花青素等活性成分的良好原料。

沙棘鮮果渣的傳統(tǒng)干燥方法有陰干、曬干、烘干等。目前，關(guān)于不同干燥方法對糧食、果蔬等農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究較多，對沙棘鮮果渣影響的研究較少。而真空干燥方法具有傳熱均勻、干燥溫度低、無氧干燥、水分易于去除等優(yōu)點，能夠較好地保證物料的色、形、味，并能有效防止物料中的有效成分發(fā)生變性。

筆者選用了不同的干燥溫度、真空度和物料厚度對沙棘鮮果渣進行真空干燥試驗，測定不同干燥工藝條件下沙棘果渣的干燥特性，并對干燥后的沙棘果渣進行總黃酮和原花青素含量測定，以期為沙棘鮮果渣干燥工藝的確定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料為從呂梁野山坡食品有限責任公司購買的沙棘鮮果渣。

1.2 試驗設計

1.2.1 干燥溫度

在真空度為80 kPa，物料厚度為1.0 cm的條件下，干燥溫度分別設為：40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃，研究不同干燥溫度對沙棘鮮果渣干燥特性的影響。

1.2.2 真空度

在干燥溫度為60 ℃，物料厚度為1.0 cm的條件下，真空度分別設為：60 kPa，70 kPa，80 kPa，90 kPa，100 kPa，研究不同真空度對沙棘鮮果渣干燥特性的影響。

1.2.3 物料厚度

在干燥溫度為60 ℃，真空度為80 kPa的條件下，物料厚度分別設為：0.5 cm，1.0 cm，1.5 cm，2.0 cm，2.5 cm，研究不同物料厚度對沙棘鮮果渣干燥特性的影響。

干燥期間每隔1 h迅速取出稱重，記錄物料質(zhì)量和外表品質(zhì)的變化情況，并計算含水率，直至其干燥終點，即含水率<8%.以上試驗，每個處理3次重復，取其平均值。以干燥時間為橫坐標，含水率為縱坐標，繪制不同干燥參數(shù)下沙棘果渣的干燥曲線。以含水率為橫坐標，干燥速率為縱坐標，繪制其干燥速率曲線。

1.3 測定指標與方法

采用超聲酶雙輔助法測定黃酮含量，采用香草醛-鹽酸法測定原花青素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空干燥特性及其影響因素

2.1.1 干燥溫度對干燥特性的影響

在真空度為80 kPa，物料厚度為1.0 cm的條件下，不同干燥溫度所得的干燥曲線和干燥速率曲線如圖1，圖2所示。

由圖1可知，隨著干燥溫度的升高，干燥時間縮短，干燥速率升高。在干燥初期2 h內(nèi)，由于沙棘果渣中的水分從升溫到轉(zhuǎn)化為水蒸汽排出需要一個過程，脫水率并不是很快。在干燥中期，由于真空加熱完全用于沙棘果渣水分的汽化，果渣的絕大部分水分在此期間排出，干燥曲線下降很快。在干燥后期，隨著水汽不斷排出，物料含水率減少到一定程度，干燥曲線下降變慢。由圖2可以得出，沙棘果渣真空干燥全過程分為加速干燥、恒速干燥和降速干燥3個階段，而物料失水過程主要處于恒速干燥階段。

圖1 不同干燥溫度下的干燥曲線

圖2 不同干燥溫度下的干燥速率曲線

試驗中，溫度為80 ℃時所需干燥時間較短，僅為7 h.但在沙棘果渣干燥制品中發(fā)現(xiàn)，部分果渣變褐。沙棘果渣中的主要活性成分為總黃酮、原花青素及維生素C等，溫度過高時，維生素C容易被破壞。因此，沙棘鮮果渣的干燥溫度應在80 ℃以下。

2.1.2 真空度對干燥特性的影響

在干燥溫度為60 ℃，物料厚度為1.0 cm的條件下，不同真空度所得的干燥曲線和干燥速率曲線如圖3，第21頁圖4所示。

圖3 不同真空度下的干燥曲線

由圖3，圖4可知，真空度越大，沙棘果渣含水率從初始的56.66%降到8.00%以下需要的時間越短，干燥速率也越大。真空度為60 kPa時，約需10 h；真空度為100 kPa時，約需6 h.在恒速干燥階段，沙棘果渣在真空度60 kPa時干燥速率最高達0.14 g/min，真空度100 kPa時干燥速率最高達0.22 g/min.從試驗結(jié)果分析看出，真空度越大，恒速干燥階段的干燥速率越大，這與傳質(zhì)規(guī)律相符合，真空干燥物料的水分傳導主要是依靠壓力差。

圖4 不同真空度下的干燥速率曲線

2.1.3 物料厚度對干燥特性的影響

在干燥溫度為60 ℃,真空度為80 kPa的條件下，不同物料厚度所得的干燥曲線和干燥速率曲線如圖5,圖6所示。

圖5 不同物料厚度下的干燥曲線

圖6 不同物料厚度下的干燥速率曲線

由圖5,圖6可知，隨著物料厚度的增加，干燥時間明顯變長，干燥速率降低。0.5 cm厚的沙棘果渣6 h即可干燥結(jié)束。而2.5 cm厚的沙棘果渣，干燥到同樣的含水率卻需要13 h.這可能是因為在真空狀態(tài)下，物料層中的熱量傳遞主要是通過傳導，物料層越厚，熱傳導的阻力越大，傳熱效率越低，物料中水分擴散阻力也越大，干燥時間也就越長?？赡芟卤韺拥奈锪弦驯缓娓?，而內(nèi)層和上表層的物料還未被烘干。下表層的物料因受熱時間過長，沙棘果渣的品質(zhì)下降。因此，在沙棘鮮果渣真空干燥中，物料不宜太厚，以1.0 cm～1.5 cm為宜。

2.2 真空干燥對總黃酮和原花青素含量的影響

干燥溫度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響見表1.

表1 干燥溫度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響

由表1可以看出，隨著干燥溫度的升高，沙棘果渣的總黃酮和原花青素含量呈先上升后下降的趨勢。當溫度為60 ℃ 時，沙棘果渣的總黃酮和原花青素含量最高，分別為4.98 mg/g，35.67 mg/g.溫度過高或過低，沙棘果渣總黃酮和原花青素含量均較低?？赡苁怯捎跍囟冗^低，所需的干燥時間較長，對活性成分破壞較大；而溫度過高，導致果渣變褐，活性成分直接被破壞。

真空度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響見表2.

表2 真空度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響

由表2可以看出，不同真空度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量影響差異較大。隨著真空度的增大，沙棘果渣總黃酮和原花青素含量亦呈先上升后下降的趨勢。當真空度為80 kPa時，沙棘果渣的總黃酮和原花青素含量最高，分別為4.97 mg/g，35.62 mg/g.真空度過高或過低，沙棘果渣總黃酮和原花青素含量均較低。

物料厚度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響見第57頁表3.

由表3得知，不同物料厚度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響差異較大。當物料厚度為0.5 cm時，沙棘果渣總黃酮和原花青素含量分別為4.28 mg/g，29.53 mg/g；物料厚度增加到1.0 cm時，沙棘果渣的總黃酮和原花青素含量最高，分別為4.96 mg/g，35.64 mg/g.隨著物料厚度的進一步增加，沙棘果渣總黃酮和原花青素含量呈下降趨勢。可能是由于物料厚度增加，所需干燥時間變長，導致活性成分被嚴重破壞。

表3 物料厚度對沙棘果渣總黃酮和原花青素含量的影響

3 結(jié)論

1) 干燥溫度、真空度和物料厚度是沙棘鮮果渣真空干燥的主要技術(shù)參數(shù)，直接影響沙棘鮮果渣的干燥時間及干燥后的活性成分含量。其中，干燥時間與干燥溫度、真空度呈正相關(guān)，隨著物料厚度的增加干燥時間有所延長。因此，在水分汽化過程中，適宜的溫度、真空度和物料厚度有利于沙棘果渣干燥過程的進行。但過高的溫度、真空度或物料厚度容易造成沙棘果渣局部受熱不均勻，出現(xiàn)焦化現(xiàn)象，導致活性成分受損。

2) 試驗結(jié)果表明，適宜的沙棘鮮果渣真空干燥工藝為干燥溫度60 ℃，真空度80 kPa，物料厚度1.0 cm.干燥后的沙棘果渣總黃酮含量最高達4.98 mg/g，原花青素含量最高達35.67 mg/g.