干燥方式對凍融大果山楂片品質(zhì)的影響

勞鳳華，郭婷, ，段振華, ，陳振林, ，陳益能，劉艷,

1. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院（賀州 542899）；2. 賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院（賀州 542899）；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院（長沙 410128）

大果山楂[Malus domeri（Bois）Chev]為薔薇科蘋果屬植物[1]，其果大、果色鮮艷、味清香、酸甜，是廣西的特色植物，主要分布于廣西桂東北地區(qū)。大果山楂產(chǎn)量高，果實營養(yǎng)豐富，其食用價值與藥用價值都很高，但具有一定的季節(jié)性，不適合長期貯藏，常被制成山楂干，通過脫水加工處理后，既可避免新鮮大果山楂因腐爛變質(zhì)而造成損失，又能提高大果山楂的經(jīng)濟附加值。

新鮮大果山楂組織結(jié)構(gòu)較緊密，導(dǎo)致脫水較緩慢，干制成品外觀嚴重皺縮，口感較差。研究發(fā)現(xiàn)，果蔬干制前進行凍融預(yù)處理，可改善果蔬干燥產(chǎn)品品質(zhì)[2]，故對干燥前的大果山楂進行凍融預(yù)處理。果蔬干燥加工常用的方式有自然干燥（日曬）、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、真空微波干燥、氣體射流沖擊干燥及多種方式聯(lián)合干燥等。研究發(fā)現(xiàn)，不同的干燥方式對脆棗[3]、楊梅[4]、葡萄[5]和木瓜[6]等果蔬干制品的物理特性、營養(yǎng)成分和組織結(jié)構(gòu)等品質(zhì)特性影響較大。目前，對山楂的干燥加工主要集中在熱風(fēng)干燥[7]、熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥[8]等干燥工藝優(yōu)化及干燥特性的研究，關(guān)于不同干燥方式對凍融預(yù)處理大果山楂制品品質(zhì)影響的研究鮮有報道，故有必要針對不同干燥方式對凍融大果山楂干制品品質(zhì)的影響進行研究。

試驗以新鮮大果山楂為原料，探討真空微波脈沖干燥、真空微波干燥、熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥、真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥5種干燥方式對大果山楂片的色澤、復(fù)水性、硬度、表觀密度及營養(yǎng)成分的影響，為大果山楂片的干燥加工提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大果山楂，市售。

1.2 試驗儀器與設(shè)備

智能化靜態(tài)微博真空干燥機（TYPE WBZ-10型，貴陽新奇微波工業(yè)有限責(zé)任公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9240 A型，上海恒科學(xué)儀器有限公司）；全自動測色色差計（TCP 2型，北京奧依克光電儀器有限公司）；離心機（KDC-40型，安徽中科中佳儀器有限公司）；可見分光光度計（722 N型，上海光譜儀器有限公司）；物性測定儀（TAX T. plus型，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 凍融大果山楂片制備

1.3.1 工藝流程

鮮山楂→清洗→去皮、去核→切片→熱燙→冷卻→凍融預(yù)處理→干燥→山楂片

1.3.2 操作要點

1) 切片：新鮮大果山楂洗凈去皮去核后切片，按照縱切（沿著生長方向）方式將山楂切成厚度為7 mm的片狀。

2) 熱燙：將切片后的新鮮大果山楂置于沸水中，漂燙處理120 s，料液質(zhì)量比為1∶2。

3) 凍融預(yù)處理：將熱燙冷卻后的山楂片放入冰箱冷凍（-16 ℃），凍結(jié)14 h后拿出，置于8 ℃下解凍24 h，此為凍融1次，重復(fù)以上步驟即可完成凍融多次的預(yù)處理，將大果山楂進行凍融2次預(yù)處理后再進行干燥。

4) 5種干燥方式：

a）熱風(fēng)干燥（Hot air drying，HAD）：取600 g凍融2次后的山楂片，置于65 ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進行熱風(fēng)干燥，每隔15 min稱重1次，烘干至水分含量≤7%（干基計）時為干燥終點。

b）真空微波干燥（Vacuum microwave drying，VMD）：取600 g凍融2次后的山楂片，置于真空微波干燥箱中，在1.5 kW微波功率下干燥，為避免物料干燥后期大面積焦化，干燥46 min后將功率轉(zhuǎn)換為1 kW繼續(xù)干燥，烘干至水分含量≤7%（干基計）時為干燥終點。

c）熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥（Hot air combined with Vacuum microwave drying，HVD）：取600 g凍融2次后的山楂片，將物料置于1.5 kW真空微波干燥箱，真空微波干燥54 min后轉(zhuǎn)置于65 ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進行熱風(fēng)干燥，烘干至水分含量≤7%（干基計）時為干燥終點；

d）真空微波脈沖干燥（Vacuum microwave pulse drying，VMPD）：取600 g凍融2次后的山楂片，將物料置于微波功率為1 kW、真空度為0.09 MPa的真空微波干燥箱中持續(xù)干燥，50 min后調(diào)整干燥參數(shù)，進行脈沖干燥，微波加熱器工作4 min后停止，使物料繼續(xù)在0.09 MPa的真空環(huán)境下保溫6 min，再打開進氣閥，瞬時泄壓，泄壓完畢后，關(guān)上進氣閥，以上操作為一個脈沖，反復(fù)以上脈沖操作，直至物料烘干至水分含量≤7%（干基計）時為干燥終點。

e）真空冷凍干燥（Vacuum freeze-drying，VFD）：將凍融2次后的大果山楂片置于物料盤中，冷阱溫度-45 ℃，真空度0.1 kPa，干燥時間30 h。

1.4 凍融大果山楂片干制品的品質(zhì)測定

1.4.1 水分含量及失水速率的測定

大果山楂的水分含量按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》[9]進行測定。凍融大果山楂干燥速率按式（1）計算：

式中：DR表示凍融大果山楂干燥速率，g/（g·min）；Mt+dt表示t+dt時刻的水分含量，g/g；Mt表示t時刻的水分含量，g/g；t表示時間，min。

1.4.2 色澤的測定

以白板為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)CIELAB表色系統(tǒng)測定不同干燥方式制得山楂粉的亮度值L、紅度a、黃度b和色差值ΔE，ΔE為樣品與白板的差值，計算公式見式（2）：

1.4.3 復(fù)水性的測定

將干燥的凍融山楂片，浸漬于盛有80 g水的100 mL燒杯中，并置于45 ℃水浴鍋中復(fù)水70 min，監(jiān)測樣品的質(zhì)量變化。復(fù)水比（RC）按式（3）計算：

式中：RC表示復(fù)水比，g/g；W1表示復(fù)水前樣品質(zhì)量，g；W2表示復(fù)水后樣品質(zhì)量，g。

1.4.4 硬度的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀TPA測定[10]。

1.4.5 表觀密度的測定

表觀密度可以用來表征大果山楂干制產(chǎn)品表面收縮程度和結(jié)構(gòu)疏松度，表觀密度越大，其孔隙率越大。表觀密度按式（4）計算：

式中：ρ表示表觀密度，g/mL；M表示干燥甘薯的質(zhì)量，g；V表示甘薯與石英砂總體積，mL；V0表示石英砂體積，mL。

1.4.6 褐變度測定

將大果山楂粉加入到10 mL 80%乙醇溶液，搖勻，在室溫下避光反應(yīng)30 min，每隔5 min搖晃1次，以4 000 r/min離心40 min，取上清液，測定其在420 nm處的吸光度。用吸光度直接表示褐變度，褐變度越大表示山楂發(fā)生褐變的程度越大。

1.4.7 凍融大果山楂片干制品營養(yǎng)成分的測定方法

維生素C按照GB 5009.86—2016《2, 6-二氯靛酚滴定法》[11]進行測定，總酸按照GB/T 12456—2008《酸堿滴定法》[12]進行測定，黃酮采用蘆丁比色法[13]進行測定。

1.5 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

試驗所得數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗的平均值，試驗數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 18.0軟件進行分析，用Sigma Plot 10.0軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對凍融大果山楂干燥特征曲線的影響

圖1為不同干燥方式下，凍融大果山楂中的水分含量隨著干燥時間變化的曲線；圖2為不同干燥方式下，凍融大果山楂干燥速率隨著水分比變化的曲線。

從圖1可以看出，凍融大果山楂真空冷凍干燥所需時間最長，熱風(fēng)干燥次之，且熱風(fēng)干燥所需時間明顯長于其它3種干燥方式，存在顯著性差異（p＜0.05）。5種不同干燥方式所需干燥時間為VFD＞HAD＞HVD＞VMPD＞VMD，大果山楂熱風(fēng)干燥所需干燥時間為360 min，較真空冷凍干燥方式縮短了200 min，而其他3種干燥方式所需時間較熱風(fēng)干燥縮短了56%～78%，其中VMD所需干燥時間為80 min。由圖2可知，凍融大果山楂干燥主要有三個階段，大部分干燥均處在加速與恒速階段，干燥后期干燥速率均較小。大果山楂在5種干燥方式下的干燥速率隨著干燥的進行，先增大后經(jīng)過較長的恒速階段后進入減速階段，其中真空微波干燥速率均大于其他4種干燥方式，依次為VMD＞HVD＞VMPD＞HAD＞VFD；熱風(fēng)干燥凍融大果山楂時，降速階段較其他3種干燥方式長，未出現(xiàn)明顯恒速階段。

2.2 干燥方式對凍融大果山楂制品色澤及褐變度的影響

測定不同干燥方式制得凍融大果山楂片的亮度、紅度、黃度、色差值和褐變度見表1。干燥方式對凍融大果山楂片亮度、色差值和褐變度的影響較大，各試驗組間差異顯著（p＜0.05），色差值為真空微波干燥＞熱風(fēng)干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥＞真空微波脈沖干燥＞真空冷凍干燥。干燥后的大果山楂片的紅度值較鮮樣有所上升，黃度值有所下降，干制品總體顏色偏紅，真空微波脈沖干燥的樣品亮度和色差值與鮮樣最為接近，差異不顯著（p＞0.05）；真空微波干燥制得凍融大果山楂片的亮度最低、色差值最大，均與其它試驗組存在顯著差異（p＜0.05），可能采用單一的真空微波干燥，干制山楂片出現(xiàn)局部焦化，致使顏色加深，色差值增加；不同干燥方法制備的凍融大果山楂片褐變度為真空微波干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空微波脈沖干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥＞真空冷凍干燥。

圖1 不同干燥方式下凍融大果山楂干燥曲線

圖2 不同干燥方式下凍融大果山楂干燥失水速率曲線

表1 不同干燥方式對凍融大果山楂片色澤及褐變度的影響

2.3 干燥方式對凍融大果山楂制品復(fù)水性的影響

凍融大果山楂干制品的復(fù)水性可通過復(fù)水比來表示，復(fù)水比越大，說明干制品能重新吸回水分的能力越強，復(fù)水性越好。不同干燥方式制得凍融大果山楂片的復(fù)水比測定值如圖3所示。不同干燥方式制備凍融大果山楂片復(fù)水性為真空冷凍干燥＞真空微波干燥＞真空微波脈沖干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥＞熱風(fēng)干燥。干燥方式對凍融大果山楂片復(fù)水性影響顯著（p＜0.05），真空冷凍干燥的樣品復(fù)水性最好，熱風(fēng)干燥的樣品復(fù)水性最差，可能是真空冷凍干燥是在低溫下進行，可以較好保持物料原本組織結(jié)構(gòu)，利于后面樣品復(fù)水，而熱風(fēng)干燥制備的山楂片外表面嚴重皺縮，影響了水分重新進入物料內(nèi)部。

圖3 不同干燥方式對凍融大果山楂片復(fù)水性的影響

2.4 干燥方式對凍融大果山楂制品硬度及表觀密度的影響

凍融大果山楂干制品內(nèi)部組織松散情況，可以通過表觀密度來表示，表觀密度越小，說明凍融山楂片干制品內(nèi)部越蓬松，膨化程度越好；可以用硬度來表征凍融大果山楂干制品的口感酥脆性，一般硬度越小，口感越酥脆。干燥方式對凍融大果山楂片的硬度及表觀密度影響如圖4所示。

由圖4可知，不同干燥方式制備凍融大果山楂片硬度為熱風(fēng)干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥＞真空微波干燥＞真空微波脈沖干燥＞真空冷凍干燥，其中熱風(fēng)干燥與其它試驗組差異顯著（p＜0.05），主要是熱風(fēng)干燥時間較長，且干制過程中大果山楂片皺縮嚴重，而其他干燥方式均有在一定真空度下進行，這在一定程度上可以促使山楂片內(nèi)部組織膨化，故膨化后的大果山楂片硬度較低。不同干燥方式制備凍融大果山楂片表觀密度為熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空微波干燥＞真空微波脈沖干燥＞真空冷凍干燥，由于真空冷凍干燥是將凍結(jié)的水直接升華，可使物料內(nèi)部形成較多細小的蜂窩結(jié)構(gòu)，故樣品較疏松，膨化程度較好，表觀密度最小，真空微波脈沖干燥與真空冷凍干燥樣品的表觀密度差異不顯著（p＞0.05）；熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥較熱風(fēng)干燥的硬度小，但表觀密度卻較其大，可能是物料干燥前期，真空微波干燥大果山楂片在恒速階段內(nèi)部水分能較快向外部遷移進而從表面汽化，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)固化，為降低產(chǎn)品硬度奠定了一定基礎(chǔ)，在干燥后期，干燥方式轉(zhuǎn)為熱風(fēng)干燥，雖有效避免了真空微波干燥易焦化現(xiàn)象，但出現(xiàn)較單一熱風(fēng)干燥更嚴重的產(chǎn)品皺縮現(xiàn)象，可能是物料水分過度集中在中外層，且干燥動力不足，導(dǎo)致產(chǎn)品表觀密度偏大。

2.5 干燥方式對凍融大果山楂營養(yǎng)成分的影響

不同干燥方式對凍融大果山楂干制片維生素C、總酸和黃酮的影響結(jié)果如表2所示。不同干燥方式制備的凍融大果山楂片維生素C含量依次為真空冷凍干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥＞真空微波脈沖干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空微波干燥，維生素C對溫度較敏感，由于熱風(fēng)干干燥時間長，故維生素C損失較大，真空微波干燥升溫迅速，樣品易出現(xiàn)局部溫度過熱焦化而導(dǎo)致維生素C大量損失，熱風(fēng)干燥與真空微波干燥制備的樣品維生素C含量差異不顯著（p＞0.05），但與其他3個試驗組間存在顯著差異（p＜0.05）；不同干燥方式制備的凍融大果山楂片總酸含量依次為真空微波脈沖干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空微波干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥＞真空冷凍干燥，真空微波脈沖干燥制備的山楂片總酸含量最高，真空冷凍干燥制備的山楂片總酸含量最低，與其他試驗組差異顯著（p＜0.05），可能是樣品中水分在升華過程中將一些揮發(fā)性的酸帶出，導(dǎo)致總酸含量較低。不同干燥方式制備的凍融大果山楂片黃酮含量依次為真空微波脈沖干燥＞熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥＞真空冷凍干燥＞真空微波干燥＞熱風(fēng)干燥，黃酮是天然的抗氧化劑，受熱易發(fā)生酚類的氧化反應(yīng)，熱風(fēng)干燥時間長，故熱風(fēng)干燥制備的山楂片黃酮殘存量較低，真空微波脈沖干燥和熱風(fēng)聯(lián)合真空微波干燥制備的山楂片黃酮含量較高，各試驗組間均存在顯著差異（p＜0.05）。

圖4 不同干燥方式對凍融大果山楂片硬度和表觀密度的影響

表2 不同干燥方式對凍融大果山楂片營養(yǎng)成分的影響

3 結(jié)論

研究表明，真空微波脈沖干燥制備的凍融大果山楂片硬度和表觀密度均較小，產(chǎn)品膨化程度高，亮度和色差值與鮮樣最接近，總酸與黃酮保存率均較高。在5種干燥方式中，以熱風(fēng)干燥所需時間最長，真空微波干燥時間最短，較真空微波脈沖干燥縮短了50 min，但真空微波干燥制備的凍融大果山楂片硬度較大，亮度較低，褐變度較大，營養(yǎng)成分損失較大。綜上所述，真空微波脈沖干燥工藝生產(chǎn)效率較高，成本低，是適宜凍融大果山楂片干燥的工藝。