不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉品質(zhì)的影響

劉巖龍，張彩麗，李婷婷，叢婷玉，徐琳琳，貢漢生

（魯東大學(xué)食品工程學(xué)院，山東煙臺(tái)264025）

大櫻桃為薔薇科李屬櫻桃亞屬植物，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)樹種，在山東、遼寧、河北、陜西等地廣泛種植。大櫻桃富含色澤艷麗，風(fēng)味獨(dú)特，富含維生素、花色苷和多酚等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，深受消費(fèi)者青睞[1-2]。櫻桃成熟期主要集中在5～6月份，正值高溫多雨季節(jié)，而且櫻桃采收期短，采收溫度較高，采后代謝旺盛，不耐貯藏，容易發(fā)生腐敗造成經(jīng)濟(jì)損失，制約了櫻桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-4]。將櫻桃進(jìn)行深加工處理，不僅能減少損失，還能進(jìn)一步提高其附加值。

果粉是一種有效的加工利用途徑，果粉的用途非常廣泛，可作為食品配料起到調(diào)味、調(diào)色、增加營(yíng)養(yǎng)成分等作用。將櫻桃加工成果粉，能夠降低水分含量，延長(zhǎng)保質(zhì)期，較好的保持櫻桃的營(yíng)養(yǎng)成分，并減輕包裝運(yùn)輸成本。干燥是果粉加工的主要單元操作，對(duì)果粉的品質(zhì)有重要影響。果蔬粉的干燥方式主要有熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、真空干燥、噴霧干燥等。熱風(fēng)干燥是最常用的干燥方式，成本較低，應(yīng)用廣泛，但是干燥溫度較高易引起物料品質(zhì)的變化[5]。真空冷凍干燥溫度低，物料品質(zhì)變化較小，但是干燥速度慢，處理能力小，能耗大，干燥成本較高。真空干燥在一定真空條件下進(jìn)行，通過低壓力誘導(dǎo)水分的蒸發(fā)，氧分壓低有利于減少物質(zhì)的氧化[6]，但是干燥過程中濕度大，干燥時(shí)間較長(zhǎng)。噴霧干燥的干燥速度快，易于連續(xù)化生產(chǎn)，適合熱敏性物料的干燥，但不適合固體含量較高的物料[7]。不同水果經(jīng)過不同干燥方式加工后品質(zhì)相差較大。楊梅[5]、草莓[8]、桑葚[9]等水果的果粉干燥已有研究報(bào)道，但是不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉影響的研究尚未見報(bào)道。

本研究比較了熱風(fēng)干燥、冷凍干燥和真空干燥3種干燥方式對(duì)櫻桃果粉品質(zhì)的影響，為櫻桃果粉的加工利用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

甜櫻桃：煙臺(tái)市萊山區(qū)萊山鎮(zhèn)櫻桃園；DPPH、三吡啶基三嗪（tripyridyltriazine，TPTZ）：美國(guó) Sigma公司；福林酚試劑：北京索萊寶科技有限公司；D-異抗壞血酸鈉、乙醇、鹽酸、乙酸鈉、氯化鉀、三氯化鐵、硫酸亞鐵、沒食子酸：均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9076A）：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；冷凍干燥機(jī)（LGJ-18S）：北京松源華興科技發(fā)展有限公司；真空干燥機(jī)（BZF-50）：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；色差計(jì)（CR400）：日本柯尼卡美能達(dá)公司；離心機(jī)（TDL-50B）：上海安亭科學(xué)儀器廠；分光光度計(jì)（721G）：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 櫻桃果粉的制備

挑選成熟、無腐爛損傷的櫻桃，清洗，去除果柄、果核，用0.1%D-異抗壞血酸鈉浸泡10 min進(jìn)行護(hù)色，瀝干水分后進(jìn)行勻漿、干燥。熱風(fēng)干燥：將櫻桃漿放在托盤上在鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥10 h。冷凍干燥：先將櫻桃漿在-18℃預(yù)凍2 h，然后再冷凍干燥機(jī)中干燥，冷阱溫度-45℃，壓強(qiáng)0.01 kPa，干燥36 h。真空干燥：將櫻桃漿在真空干燥機(jī)中干燥，溫度60℃，真空度0.09 MPa，干燥時(shí)間20 h。干燥后的櫻桃用粉碎機(jī)粉碎后過80目篩，得到櫻桃果粉。

1.3.2 果粉得率

櫻桃果粉得率以粉碎后得到的干粉質(zhì)量與干燥前果漿的質(zhì)量計(jì)算[10]。

式中：m1為干粉質(zhì)量，g；m2為果漿質(zhì)量，g。

1.3.3 水分含量

采用105℃干燥法測(cè)定[9]。

1.3.4 溶解性

取1 g櫻桃干粉與50 mL蒸餾水混合，磁力攪拌器攪拌5 min，3 000 r/min離心5 min，取25 mL上清液在烘箱中105℃烘干，根據(jù)上清液中的干物質(zhì)含量計(jì)算溶解性[8]。

1.3.5 堆積密度

稱取2 g櫻桃干粉裝入10 mL量筒中振實(shí)，記錄體積。

式中：m為干粉質(zhì)量，g；V為干粉體積，mL。

1.3.6 流動(dòng)性

將漏斗垂直固定在坐標(biāo)紙上方，取一定量的櫻桃果粉從漏斗中自由落下，形成圓錐形，記錄圓錐的高度與半徑，計(jì)算干粉的休止角θ[11]。

式中：H為圓錐高度，cm；R為圓錐半徑，cm。

1.3.7 色度

取一定量樣品用CR400色差儀測(cè)定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.8 花色苷含量測(cè)定

花色苷的含量采用pH值示差法測(cè)定[12]。取1 g櫻桃果粉與10 mL 70%乙醇混合，用鹽酸調(diào)至pH 3，30℃提取1 h，3 000 r/min離心10 min，取上清液定容至10 mL。取兩支試管各加1 mL上清液，分別加入9 mL氯化鉀緩沖液（pH 1.0）和9 mL乙酸鈉緩沖液（pH 4.5），避光靜置60 min，分別檢測(cè)520 nm和700 nm波長(zhǎng)處的吸光度，結(jié)果以矢車菊-3-O-葡萄糖苷計(jì)（mg/g）。

1.3.9 多酚含量測(cè)定

多酚含量采用Folin-Ciocalteau方法測(cè)定[13]。取1 g樣品加入10 mL 70%，乙醇，40℃超聲處理30 min，3 000 r/min離心10 min，取上清液定容至10 mL。取100 μL上清液與200 μL福林-酚試劑于比色管中，加入4 mL蒸餾水混勻，1 min內(nèi)加入700 μL碳酸鈉混勻，避光2 h，在765 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度，結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量（mg/g）表示。

1.3.10 抗氧化能力測(cè)定

鐵離子還原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP） 的測(cè)定參考 Jang等的方法[14]。pH 3.6的醋酸鹽緩沖液：10 mmol/L的TPTZ溶液：20 mmol/L的FeCl3溶液按體積比10∶1∶1配成FRAP試劑。取20 μL櫻桃果粉的多酚提取液加入1.8 mL FRAP試劑和1.8 mL蒸餾水混合均勻，37℃保溫30 min后在593 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度。用0.05 mmol/L～1 mmol/L FeSO4溶液為標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)FeSO4的濃度與吸光值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。櫻桃粉多酚提取液的FRAP值表示為具有相同還原能力的FeSO4的濃度，單位為mmol/L FeSO4。

DPPH自由基清除率的測(cè)定參考鄭巧等的方法[15]。取50 μL櫻桃果粉多酚提取液加入4 mL 63 μmol/L DPPH溶液混合均勻，避光反應(yīng)30 min后在517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。

DPPH 自由基清除率/%=（1-A/A0）×100

式中：A為加入樣品的DPPH溶液的吸光度；A0為未加樣品的DPPH溶液的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，p＜0.05認(rèn)為具有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對(duì)櫻桃果粉得率和水分含量的影響

干燥方式對(duì)櫻桃果粉理化性質(zhì)的影響結(jié)果見表1。

表1 干燥方式對(duì)櫻桃果粉理化性質(zhì)的影響Table 1 Effect of drying methods on physical and chemical qualities of cherry powder

由表1可知，熱風(fēng)干燥和真空干燥的櫻桃果粉得率略高于冷凍干燥。3種方式干燥的櫻桃果粉水分含量都在8%以下，但冷凍干燥的果粉水分含量（4.46%）顯著低于熱風(fēng)干燥（6.67%）和真空干燥（7.22%），與楊梅果粉的結(jié)果一致[5]。影響果粉得率的主要因素是產(chǎn)品中水分的含量，冷凍干燥的果粉水分含量較低，因而其得率也較低。熱風(fēng)干燥容易在物料表面形成硬膜，影響水分蒸發(fā)[16]，真空干燥過程中會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水[5]，導(dǎo)致真空干燥箱濕度較大，因此熱風(fēng)干燥和真空干燥的櫻桃果粉水分含量較高。水分含量越低，越有利于果粉的保存。

3種干燥方式得到的果粉的溶解性有顯著性差異，大小分別為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥。葉磊等報(bào)道冷凍干燥的桑葚果粉的溶解性優(yōu)于熱風(fēng)干燥[10]，與本研究結(jié)果一致。冷凍干燥使物料形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)[17]，有利于增大其比表面積，使顆粒表面和內(nèi)部的親水基團(tuán)與水接觸，增加溶解性。熱風(fēng)干燥和真空干燥的果粉顆粒比較致密，因此其溶解性較差。

2.2 干燥方式對(duì)櫻桃果粉堆積密度和流動(dòng)性的影響

不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉堆積密度和流動(dòng)性的影響結(jié)果見表2。

表2 干燥方式對(duì)櫻桃果粉堆積密度和流動(dòng)性的影響Table 2 Effect of drying methods on bulk density and fluidity of cherry powder

堆積密度是反映物質(zhì)多孔性結(jié)構(gòu)的參數(shù)[18]，堆積密度的大小影響產(chǎn)品的包裝，密度越大，包裝成本越低。如表2所示，真空干燥和熱風(fēng)干燥的櫻桃果粉的堆積密度顯著高于冷凍干燥。對(duì)同一種物料而言，堆積密度取決于干燥過程中物料因基體坍塌而影響的空氣體積的比例[19]。冷凍干燥主要是通過物料中的冰晶升華使水分散失，物料的體積收縮較小[20]，物料呈多孔狀結(jié)構(gòu)，因此其堆積密度較低。而熱風(fēng)干燥過程使物料部分塌陷，體積收縮，使果粉堆積密度較高。

休止角是評(píng)價(jià)粉體流動(dòng)性的重要指標(biāo)，休止角越小，流動(dòng)性越好。熱風(fēng)干燥的果粉休止角小于真空干燥和熱風(fēng)干燥，流動(dòng)性最好，冷凍干燥的果粉流動(dòng)性最差。由于冷凍干燥的果粉顆粒疏松多孔，比表面積較大，顆粒間的摩擦力和表面聚合力增加，顆粒容易發(fā)生團(tuán)聚，可能導(dǎo)致其流動(dòng)性變差[7]。一般認(rèn)為，休止角小于30°時(shí)粉體流動(dòng)性很好，小于40°即可滿足粉體輸送需要[21]。因此，熱風(fēng)干燥可以滿足果粉流動(dòng)性的要求，而冷凍干燥和熱風(fēng)干燥的果粉需要采取一定措施來提高其流動(dòng)性。

2.3 干燥方式對(duì)櫻桃果粉色度的影響

顏色是影響食品外觀的重要指標(biāo)[17]。不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉色度的影響結(jié)果見表3。

表3 干燥方式對(duì)櫻桃果粉色度的影響Table 3 Effect of drying methods on color of cherry powder

干燥方式對(duì)櫻桃果粉的色度有顯著影響。L*值表示樣品的亮度，L*值越大，亮度越高。不同方式干燥的櫻桃果粉的L*值以此為冷凍干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空干燥。其可能原因是熱風(fēng)干燥和真空干燥的溫度較高，干燥過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致其顏色變暗[22]。冷凍干燥的櫻桃果粉a*值顯著高于熱風(fēng)干燥和冷凍干燥，說明其顏色偏紅，主要是因?yàn)槔鋬龈稍餃囟容^低，對(duì)花色苷的破壞較少，有利于保持櫻桃原有的色澤。熱風(fēng)干燥和冷凍干燥的b*值較高，可能是由于美拉德反應(yīng)造成顏色偏黃。因此，冷凍干燥能夠更好的保持櫻桃的色澤。

2.4 干燥方式對(duì)櫻桃果粉花色苷含量的影響

花色苷是櫻桃的主要呈色物質(zhì)[23]，花色苷的含量對(duì)其色澤有重要影響。不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉花色苷含量的影響結(jié)果見圖1。

圖1 干燥方式對(duì)櫻桃果粉花色苷含量的影響Fig.1 Effect of drying methods on anthocyanin content of cherry powder

由圖1可知，冷凍干燥、熱風(fēng)干燥和真空干燥3種干燥方式對(duì)櫻桃果粉花色苷的含量有顯著影響。冷凍干燥的果粉花色苷含量最高，其次為真空干燥和冷凍干燥，花色苷含量的結(jié)果與色度的結(jié)果一致?；ㄉ盏男再|(zhì)不穩(wěn)定，受溫度、氧、pH值等因素的影響而發(fā)生降解[24]。冷凍干燥的溫度較低，且在真空條件下氧的含量極少，能夠較好地保持櫻桃中的花色苷，顏色比較鮮艷。熱風(fēng)干燥和真空干燥的溫度較高，造成花色苷在干燥過程中發(fā)生不同程度的降解，導(dǎo)致果粉中的花色苷含量偏低，顏色偏暗。

2.5 干燥方式對(duì)櫻桃果粉多酚含量的影響

多酚廣泛存在于水果中，具有抗氧化、抗衰老等功能。不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉中多酚含量的影響如圖2所示。

圖2 干燥方式對(duì)櫻桃果粉多酚含量的影響Fig.2 Effect of drying methods on polyphenol content of cherry powder

3種干燥方式得到的多酚含量依次為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥。以往的研究表明，冷凍干燥的楊梅果粉多酚含量高于熱風(fēng)干燥[5]，冷凍干燥的桑葚多酚含量高于熱風(fēng)干燥[10]，與我們的結(jié)果一致。多酚在干燥過程中受溫度、光照、氧分壓等因素影響，發(fā)生氧化或分解，導(dǎo)致含量降低[25]。冷凍干燥的溫度比較低，且真空度較高，能夠有效減少多酚在干燥過程中的降解，而熱風(fēng)干燥和真空干燥溫度比較高，導(dǎo)致果粉中多酚含量較低。此外，由于真空干燥的氧分壓較低，可能導(dǎo)致真空干燥的果粉多酚含量稍高于熱風(fēng)干燥。

2.6 干燥方式對(duì)櫻桃果粉抗氧化能力的影響

不同干燥方式對(duì)櫻桃果粉抗氧化能力的影響如表4所示。

表4 干燥方式對(duì)櫻桃果粉抗氧化能力的影響Table 4 Effect of drying methods antioxidant capacity on of cherry powder

3種干燥方式櫻桃果粉的FRAP值依次為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風(fēng)干燥。冷凍干燥的櫻桃果粉的DPPH自由基清除能力也顯著高于真空干燥和熱風(fēng)干燥，表明冷凍干燥的櫻桃果粉抗氧化能力最高，與李曉英等報(bào)道的結(jié)果基本一致[25]。櫻桃是具有最強(qiáng)抗氧化活性的水果之一，主要與其花色苷、黃酮和總酚含量有關(guān)[23]。在本研究中，不同干燥方式的櫻桃果粉的抗氧化能力與其花色苷與多酚的含量保持一致，說明冷凍干燥能夠保持櫻桃果粉較高的花色苷和酚類物質(zhì)含量，從而提高其抗氧化能力?；ㄉ蘸投喾哟蠖嗍菬崦粜晕镔|(zhì)，熱風(fēng)干燥和真空干燥加熱溫度較高，造成其含量降低，導(dǎo)致櫻桃果粉抗氧化能力降低。

3 結(jié)論

3種干燥方式對(duì)櫻桃果粉的品質(zhì)具有顯著的影響。冷凍干燥的櫻桃果粉含水量和得率均低于熱風(fēng)干燥和真空干燥，但其溶解性高于熱風(fēng)干燥和真空干燥。熱風(fēng)干燥的櫻桃果粉的堆積密度最高，其包裝成本較低；熱風(fēng)干燥的果粉休止角＜40°，其粉末的流動(dòng)性優(yōu)于真空干燥和冷凍干燥。冷凍干燥的溫度較低，對(duì)櫻桃花色苷的損失較小，干燥過程中發(fā)生褐變較少，得到的櫻桃果粉色澤鮮艷，花色苷和多酚含量更高，抗氧化能力也較高?？傊?，冷凍干燥能夠更好地維持櫻桃果粉的理化特性，保持其花色苷和多酚的含量并提高抗氧化能力，但不利于其流動(dòng)性。冷凍干燥時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較高，需要進(jìn)一步解決。