熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對脆性龍眼果干品質(zhì)及益生活性的影響

鄧媛元，楊婧，魏振承，張雁，劉光，張瑞芬，唐小俊，王佳佳，廖娜，張名位

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510610）

0 引言

【研究意義】龍眼（Dimocarpus longanLour.）又稱桂圓，為無患子科龍眼屬的亞熱帶常綠果樹，我國的龍眼種植面積和產(chǎn)量位居世界第一[1-2]。龍眼風(fēng)味獨(dú)特，含有豐富的糖類、氨基酸、多肽類、多酚類、脂類和微量元素等成分，可以抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、改善學(xué)習(xí)記憶及調(diào)節(jié)腸道菌群等，具有較高的營養(yǎng)價值和保健功效[3-4]。然而，龍眼成熟于高溫高濕季節(jié)，鮮果易腐爛，貯藏保鮮難度大。干制是龍眼最主要的加工方式[5-6]，且干制龍眼（桂圓肉）被衛(wèi)計(jì)委認(rèn)定為“藥食同源”原料[7-8]。已有研究表明不同的干燥方式對果蔬的品質(zhì)及其生物活性影響較大[9]。因此，建立理想的干燥方式，并明確其對產(chǎn)品品質(zhì)和生物活性的影響，對龍眼產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】熱風(fēng)干燥是龍眼傳統(tǒng)的干燥方式，該方式設(shè)備投資小、能耗較低，并且有利于提高龍眼果肉多糖的免疫調(diào)節(jié)活性[10-11]。但該方式較易破壞龍眼質(zhì)構(gòu)，果干褐變嚴(yán)重，感官品質(zhì)不高[12]。CHUNTHAWORN等[13]研究指出，龍眼屬于高糖水果，在熱風(fēng)干燥過程中易受溫度和時間的影響發(fā)生褐變。龍眼果肉在60—100℃熱風(fēng)干燥過程中，前180 min內(nèi)亮度緩慢增加，之后隨著干燥時間的增加，亮度急劇下降。若干燥溫度上升到110—130℃，亮度降低時間則提前至干燥開始后的60 min。NATHAKARANAKULE等[14]采用遠(yuǎn)紅外輻射輔助熱風(fēng)或熱泵干燥龍眼。該技術(shù)有利于縮短干燥時間，提高干燥效率。并且在遠(yuǎn)紅外輻射過程中容易形成多孔結(jié)構(gòu)，可以降低果干的皺縮率和硬度，增強(qiáng)復(fù)水性和韌性。但該技術(shù)仍然需要10 h以上的熱處理過程，對果干色澤及風(fēng)味影響較大。真空冷凍干燥技術(shù)能夠較好地保持龍眼原有的外觀形狀、色澤、風(fēng)味及生物活性，并且果干質(zhì)地較脆。但該方式設(shè)備投資高，干燥時間長且能耗大[15]。田玉庭等[16]采用熱風(fēng)干燥、真空干燥、微波干燥、微波真空干燥和真空冷凍干燥來干燥龍眼，發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥龍眼果肉品質(zhì)最佳，其次為微波真空干燥。RAJKUMAR等[17]研究了熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥工藝對甘藍(lán)片品質(zhì)、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及感官評分的影響。結(jié)果表明，與熱風(fēng)干燥產(chǎn)品相比，真空冷凍干燥能更好的保留甘藍(lán)片的風(fēng)味物質(zhì)，且具有較高的感官評分和整體可接受性。SZYCHOWSKI等[18]研究結(jié)果表明，真空冷凍干燥的木瓜抗氧化活性最高，其次是微波真空干燥，對流干燥和對流-微波真空干燥兩者相當(dāng)且都較低。WOJDYLO等[19]干燥紅棗也得出相似的結(jié)論?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】不同干燥方式因干燥溫度、氧濃度等條件的不同，對果蔬的營養(yǎng)品質(zhì)、外觀、風(fēng)味及生物活性的影響不同。聯(lián)合干燥是結(jié)合不同干燥方式進(jìn)行分階段干燥的一種復(fù)合技術(shù)，可以綜合多種干燥方式的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單一方式的不足?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過以熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥為對照，明確熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對脆性龍眼果干品質(zhì)、風(fēng)味及益生活性的影響，旨在為龍眼干燥工藝的優(yōu)選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2018年9月至2019年3月在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料

‘儲良’龍眼購于廣東省高州晟豐水果專業(yè)合作社。環(huán)己酮為色譜純試劑，購于天津市大茂化學(xué)試劑廠。乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸標(biāo)準(zhǔn)品，購于美國Sigma公司。MRS瓊脂培養(yǎng)基、MRS肉湯培養(yǎng)基，購自廣東環(huán)凱微生物技術(shù)有限公司。植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，編號：GIM 1.191）和嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus，編號：GIM 1.321），均購于廣東省微生物菌種保藏中心。

1.2 儀器與設(shè)備

FDU-2100真空冷凍干燥機(jī)，東京理化器械株式會社；LabSwift-Novasina便攜式水分活度儀，瑞士Novasina公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SPX-250B-Z高壓蒸汽滅菌鍋，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；PB-10 pH計(jì)，德國Sartorius公司；LRH-250生化培養(yǎng)箱，上海一恒科技有限公司；GC-2010 Plus氣相色譜儀，日本島津公司；超凈工作臺，江蘇安泰空氣技術(shù)有限公司；6890N/5975B GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國Agilent公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 龍眼果干的制備 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥（hot air-vacuum freeze combined drying，HA-VFCD）：挑選2.4 kg新鮮龍眼果肉雙層平鋪于托盤內(nèi)，在100℃溫度下進(jìn)行熱風(fēng)預(yù)干燥。干燥3 h（期間每0.5 h翻動一次），之后停止干燥并分裝，-20℃預(yù)凍12 h。預(yù)干燥的龍眼果干放入容量為2.4 kg的真空冷凍干燥進(jìn)行滿負(fù)荷干燥，腔內(nèi)壓強(qiáng)3—4 Pa，低溫-80℃，連續(xù)干燥50 h，水分含量達(dá)7%左右，得到熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼干。

熱風(fēng)干燥（hot air drying，HAD）：2.4 kg新鮮龍眼果肉雙層平鋪于托盤內(nèi)，采用電熱鼓風(fēng)干燥箱干燥。溫度為65℃，干燥時間20 h，期間每3 h翻動一次。熱風(fēng)干燥龍眼果干水分含量為14.53%，與市售龍眼干干燥溫度和品質(zhì)相當(dāng)。

真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）：2.4 kg新鮮龍眼果肉放入-20℃冰箱預(yù)冷凍12 h，之后采用真空冷凍干燥機(jī)滿載干燥，腔內(nèi)壓強(qiáng) 3—4 Pa，低溫-80℃，連續(xù)干燥62 h，龍眼干水分含量7.46%。

1.3.2 水分含量 采用直接干燥法，參照GB 5009.3—2016完成。

1.3.3 水分活度 使用便攜式水分活度儀測定。將2 g龍眼果干剪碎后置于水分活度儀測量皿中測定。

1.3.4 收縮率 采用正庚烷體積置換法測定龍眼干收縮率[20]。以正庚烷為替代品，以加入龍眼干正庚烷的體積與未加入龍眼干正庚烷體積差為龍眼干體積。10個樣品進(jìn)行檢測并求平均值。收縮率計(jì)算公式如下：

1.3.5 復(fù)水比 龍眼干置于初始溫度為 90℃的熱水中復(fù)水。以1 min為時間間隔測定龍眼再水化質(zhì)量的變化，測定時間10 min[6]。干燥后龍眼復(fù)水比計(jì)算公式如下：

1.3.6 總糖及多糖含量 稱取50 g的龍眼果干或250 g的新鮮龍眼果肉，加入1 L 80%的乙醇浸泡過夜，打漿獲得龍眼果漿。在4 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min，獲得沉淀，重復(fù)2—3次，除去多酚、單糖等。將所得沉淀按料液比 1∶20（g·mL-1）加入蒸餾水，在 90℃下浸提4 h，用紗布趁熱過濾，將濾液在65℃的真空濃縮至原體積的1/5，獲得龍眼多糖溶液。取多糖溶液，加入1/4體積的Sevag溶液（氯仿∶正丁醇=4∶1）脫蛋白，中低速磁力攪拌15 min，在4 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min脫除蛋白，收集上清液，重復(fù)3次，將上清液中的有機(jī)試劑在 55℃下旋蒸去除。取多糖溶液，加入乙醇并攪拌，使體系中乙醇最終濃度達(dá)到80%，4℃靜置過夜，抽濾獲得沉淀，用無水乙醇溶液清洗沉淀。將乙醇沉淀的多糖用蒸餾水溶解后真空冷凍干燥，獲得龍眼多糖凍干粉[21]。

總糖采用苯酚-硫酸法測定，稱取龍眼多糖凍干粉溶于去離子水中，制備為龍眼多糖溶液。龍眼多糖溶液按照一定倍數(shù)稀釋后取1 mL稀釋液置于25 mL試管中。隨后加入0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的苯酚溶液和2.5 mL濃硫酸，采用漩渦震蕩器混合均勻，并室溫靜置30 min。紫外分光光度計(jì)在490 nm波長處測吸光度。以去離子水代替多糖溶液作為空白對照。

還原糖采用3,5-二硝基水楊酸（DNS）法測定[22]。1 mL龍眼多糖稀釋液置于25 mL試管中，加入0.75 mL DNS溶液，采用漩渦震蕩器混合均勻后沸水浴5 min，之后采用流水沖洗試管外壁迅速冷卻，再加入 10.75 mL去離子水，混合均勻，540 nm處測吸光度。以去離子水代替多糖溶液作為空白對照。

多糖含量=總糖含量-還原糖含量

1.3.7 單位能耗 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱和真空冷凍干燥機(jī)分別安裝專用電表，測定其耗電量。干燥能源效率用單位能耗（SEC）表示[20]，計(jì)算公式如下：

1.3.8 風(fēng)味物質(zhì) 采用頂空-固相微萃取法[23]。將一定量的龍眼干粉碎，稱取1 g左右的粉碎樣品裝入15 mL 的頂空瓶中，再加入 5 μL 0.2 mg·mL-1的環(huán)己酮（內(nèi)標(biāo)物），擰緊瓶蓋，頂空瓶放入50℃的熱水中平衡30 min后，使用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm的萃取頭插入頂空瓶，30 min后抽回萃取頭，插入進(jìn)樣器，解析8 min。

氣相色譜條件：Agilent 6890 N氣相色譜儀，彈性石英毛細(xì)管柱 HP-5 MSUI，30 m×0.25 mm×0.25 μm，He流量1 mL·min-1，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度250℃。起始柱溫35℃保持2 min，然后以5℃/min的升溫速率升溫到250℃，保持5 min。

質(zhì)譜條件：Agilent 5975 MSD質(zhì)譜，電離方式EI，電子能量70 eV，電子倍增器電壓1 000 V，燈絲發(fā)熱電流0.25 mA，接口溫度250℃，離子源溫度200℃，掃描速度全程（40—550）AMU/sec。

1.3.9 龍眼果干益生活性的測定

1.3.9.1 龍眼干果漿的制備 熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼果干（干重均為100 g）置于1 L的燒杯中，加蒸餾水至500 mL，浸泡2 h后家用打漿機(jī)打漿；新鮮龍眼500 g（干重100 g）用打漿機(jī)打漿后補(bǔ)充蒸餾水至 500 mL，再繼續(xù)打漿混勻。4種果漿按照每瓶100 mL標(biāo)準(zhǔn)分裝到250 mL錐形瓶中，紗布和封口膜封口后 121℃高壓蒸汽滅菌鍋滅菌15 min，取出備用[24]。

1.3.9.2 龍眼果漿乳酸菌發(fā)酵 龍眼果漿按照 6 lg cfu/mL接種量接種培養(yǎng)至穩(wěn)定期的乳酸菌，37℃搖床培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)0、6、12、24和48 h后進(jìn)行檢測[24]。

1.3.9.3 菌落數(shù)的測定 參考GB 4789.35—2016執(zhí)行。

1.3.9.4 pH的測定 取5 mL發(fā)酵液用pH計(jì)測定，每個樣品重復(fù)測定3次。

1.3.9.5 總糖及還原糖的測定 發(fā)酵液中總糖含量采用苯酚-硫酸法測定[21]。取1 mL發(fā)酵液以4 000 r/min離心10 min，上清液用蒸餾水稀釋至合適的濃度，按照前述總糖測定方法進(jìn)行。發(fā)酵液中還原糖含量按照前述DNS法進(jìn)行。

1.3.9.6 短鏈脂肪酸的測定 短鏈脂肪酸的測定按照如下方法進(jìn)行。10 mL發(fā)酵果漿10 000 r/min離心15 min后，注射器吸取1 mL發(fā)酵上清液過0.22 μm濾膜后裝入氣相瓶，采用氣相色譜分析。色譜條件如下：DB-FEAP色譜柱，載氣為N2，流速30.0 mL·min-1，分流比 1∶9，空氣流速 400 mL·min-1，H2流速 30 mL·min-1。檢測器FID，檢測溫度240℃，進(jìn)樣口溫度240℃，升溫程序70℃—240℃。樣品進(jìn)樣量1 μL，測定時間42.47 min。同時以乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸和異戊酸為標(biāo)準(zhǔn)品，按上述操作繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[24]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010和SPSS 20.0進(jìn)行結(jié)果分析。風(fēng)味物質(zhì)經(jīng) GC-MS分析鑒定后，其結(jié)果用計(jì)算機(jī)譜庫（NIST 05/WILEY）檢索和人工圖譜解析，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)共同分析。

2 結(jié)果

2.1 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對脆性龍眼果干品質(zhì)的影響

2.1.1 水分含量、水分活度、皺縮率 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干水分含量、水分活度和皺縮率均低于熱風(fēng)干燥而高于真空冷凍干燥（表1）。在水分含量和水分活度上，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干與真空冷凍干燥的龍眼果干無顯著性差異。在皺縮率上，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥介于兩者之間，說明熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥相對于熱風(fēng)干燥在一定程度上降低了皺縮率。

表1 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對龍眼果干水分含量、水分活度和皺縮率的影響Table 1 Effect of hot air-vacuum freeze combined with drying on moisture content, moisture activity and shrinkage of longan fruit

2.1.2 復(fù)水比 復(fù)水比是評價干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，它可以反映物料由干燥引起的結(jié)構(gòu)變化和細(xì)胞破壞程度。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干在不同時間復(fù)水比均高于熱風(fēng)干燥而低于真空冷凍干燥。熱風(fēng)干燥的龍眼果干復(fù)水比在浸泡5 min后變化較小，其復(fù)水性較差。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼果干復(fù)水比介于兩者之間，更接近于真空冷凍干燥的龍眼果干。在2—4 min內(nèi)，3種干燥方式的龍眼果干復(fù)水比存在顯著性差異。其中，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干復(fù)水比高于熱風(fēng)干燥而低于真空冷凍干燥。然而，當(dāng)6 min后，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥與真空冷凍干燥的龍眼果干復(fù)水比無顯著性差異，且均高于熱風(fēng)干燥的龍眼果干（圖1）。

圖1 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對龍眼果干復(fù)水比的影響Fig. 1 Effect of hot air-vacuum freeze combined with drying on rehydration ratio of longan fruit

2.1.3 風(fēng)味物質(zhì) 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對龍眼果干揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響見表 2。結(jié)果表明，熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥分別檢測出17、34和23種物質(zhì)，物質(zhì)種類共44種，包括烷烴類12種，烯烴類11種，醇類5種，酯類2種，醛類13種，酸類1種。其中10種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為3種干燥方式所共有。這些揮發(fā)性物質(zhì)按照一定的比例構(gòu)成了龍眼的特有風(fēng)味。

就揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量而言，熱風(fēng)干燥檢出的揮發(fā)性物質(zhì)種類最少，其中最多的是烷烴類8種，最少的是烯烴類和酸類，均為1種；相對含量最高的烷烴類為 2.65 μg·g-1，最低的酸類為 0.07 μg·g-1。真空冷凍干燥中最多的是醛類，共13種；最少的是酯類，為1種；相對含量最高的為烯烴類（17.50 μg·g-1），最低的為醛類（0.52 μg·g-1）。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥中最多的是烷烴類和烯烴類，均為9種，最少的是酯類，為 1種；相對含量最高的是烯烴類（22.62 μg·g-1），最低的是醛類。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干中烴類物質(zhì)含量最多，其中別羅勒烯的異構(gòu)體化合物含量最高，占揮發(fā)性物質(zhì)總量的85.17%。就揮發(fā)性物質(zhì)的總量而言，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥（26.56 μg·g-1）高于熱風(fēng)干燥（4.4 μg·g-1），低于真空冷凍干燥（37.06 μg·g-1）。表明熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干在風(fēng)味上優(yōu)于熱風(fēng)干燥，更接近于真空冷凍干燥。

2.1.4 總糖及多糖含量 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼中總糖及多糖含量見表3。其中，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干中總糖及多糖含量分別為 2.23 mg·g-1DW 和 1.96 mg·g-1·DW，低于真空冷凍干燥，而高于新鮮龍眼和熱風(fēng)干燥的含量。

續(xù)表2 Continued table 2

表3 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼中總糖及多糖含量Table 3 The content of total sugar and polysaccharide in longan by hot air-vacuum freezing combined with drying

2.2 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對能源消耗與干燥時間的影響

干燥相同重量的新鮮龍眼，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥比真空冷凍干燥節(jié)約干燥時間12.16%，節(jié)約單位能耗25.40%。熱風(fēng)干燥效率高，但其產(chǎn)品品質(zhì)較差。真空冷凍干燥時間長，能耗大，但品質(zhì)較好。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥結(jié)合兩種干燥方式的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了干燥時間的縮短和能耗的節(jié)約，提高了干燥效率（表4）。

2.3 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥對脆性龍眼果干益生活性的影響

2.3.1 活菌數(shù) 新鮮龍眼和不同干燥方式的龍眼果干均可以促進(jìn)植物乳桿菌生長。當(dāng)植物乳桿菌開始發(fā)酵6 h時活菌數(shù)無顯著變化，處于遲滯期，12 h時活菌數(shù)提高，24 h時活菌數(shù)顯著提高，達(dá)到對數(shù)生長期，48 h以后活菌數(shù)變化穩(wěn)定。熱風(fēng)-真空冷凍干燥龍眼果干發(fā)酵48 h后活菌數(shù)生長最多可達(dá)12.40 lg cfu/mL，其次是真空冷凍干燥（11.14 lg cfu/mL）和熱風(fēng)干燥（10.51 lg cfu/mL），新鮮龍眼最低（圖2-A）。嗜酸乳桿菌發(fā)酵新鮮龍眼和不同干燥方式的龍眼果干，48 h仍未達(dá)到穩(wěn)定期。熱風(fēng)干燥的龍眼在發(fā)酵48 h后活菌數(shù)達(dá)到最大值（13.17 lg cfu/mL），顯著高于其余3種。熱風(fēng)-真空冷凍干燥（11.84 lg cfu/mL）和真空冷凍干燥（11.83 lg cfu/mL）活菌數(shù)無顯著差異，新鮮龍眼活菌數(shù)最低（圖 2-B）。結(jié)果表明，新鮮和干制龍眼果干都能增殖植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌，但不同菌種和不同干燥方式對活菌數(shù)的影響不同。干制可以提高龍眼對益生菌的增殖能力。

2.3.2 總糖 植物乳桿菌發(fā)酵過程中隨著發(fā)酵時間的延長，總糖含量持續(xù)下降，24 h后開始趨于穩(wěn)定，發(fā)酵48 h后，總糖含量與發(fā)酵前相比顯著降低；發(fā)酵48 h后熱風(fēng)干燥龍眼干總糖含量最低，真空冷凍干燥龍眼干的總糖含量顯著高于其他干燥方式（圖3-A）。嗜酸乳桿菌發(fā)酵過程中前12 h總糖變化無顯著性差異，12 h以后總糖持續(xù)下降且未出現(xiàn)穩(wěn)定期，與嗜酸乳桿菌活菌數(shù)的變化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；發(fā)酵48 h后，新鮮龍眼和熱風(fēng)干燥龍眼總糖含量顯著低于熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥，真空冷凍干燥龍眼總糖含量則顯著高于熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥（圖3-B）。

圖2 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干發(fā)酵過程中活菌數(shù)的變化Fig. 2 The change of the number of viable bacteria during the fermentation of dried longan fruit by hot air-vacuum freeze combined with drying

圖3 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干發(fā)酵過程中總糖的變化Fig. 3 The change of the total sugar during the fermentation of dried longan fruit by hot air-vacuum freeze combined with drying

2.3.3 還原糖 植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵后呈現(xiàn)較為相似的變化（圖 4）。隨著發(fā)酵時間的延長，真空冷凍干燥和熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼干還原糖均呈上升趨勢，而新鮮龍眼和熱風(fēng)干燥龍眼干發(fā)酵后還原糖含量降低。

2.3.4 短鏈脂肪酸 不同干燥方式的龍眼果干經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵48 h后的短鏈脂肪酸相對于新鮮龍眼顯著提高，且不同干燥方式龍眼果干經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的含量差異較大。4種龍眼果干經(jīng)發(fā)酵后均能產(chǎn)生較高含量的乙酸，其次是異戊酸、丙酸、正丁酸，而異丁酸和正戊酸含量較低。其中，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥產(chǎn)生的乙酸（148.92 μmol·mL-1）顯著低于熱風(fēng)干燥，與真空冷凍干燥相當(dāng)。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的異丁酸（0.84 μmol·mL-1）含量最高。不同干燥方式的龍眼果干經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的丙酸、異戊酸、正戊酸含量無顯著性差異（表5）。

4種龍眼果干經(jīng)嗜酸乳桿菌發(fā)酵后均能產(chǎn)生較高含量的乙酸，其次是異戊酸、丙酸、正丁酸，而異丁酸和正戊酸含量較低。其中，新鮮和不同干燥方式的龍眼果干經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸、正戊酸含量無顯著性差異。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的脆性龍眼果干經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的丙酸（11.35 μmol·mL-1）、異丁酸（1.80 μmol·mL-1）、異戊酸（9.27 μmol·mL-1）含量顯著高于新鮮、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥（表 6）。表明不同干燥方式龍眼果干經(jīng)嗜酸乳桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸含量差異較大，且益生效果受菌株種類的影響較大。

圖4 熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥的龍眼果干發(fā)酵過程中還原糖的變化Fig. 4 The change of the reducing sugars during the fermentation of dried longan fruit by hot air-vacuum freeze combined with drying

表5 熱風(fēng)-真空冷凍干燥的龍眼果干經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵48 h后短鏈脂肪酸含量變化Table 5 The change of contents of short-chain fatty acids in longan fruits fermented by Lactobacillus plantarum for 48 h by hot air-vacuum freeze combined drying (μmol·mL-1)

表6 熱風(fēng)-真空冷凍干燥的龍眼果干經(jīng)嗜酸乳桿菌發(fā)酵48 h后短鏈脂肪酸含量變化Table 6 The change of contents of short-chain fatty acids in longan fruits fermented by Lactobacillus acidophilus for 48 h by hot air-vacuum freeze combined drying (μmol·mL-1)

3 討論

熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥結(jié)合了真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥的特點(diǎn)，且由于其熱風(fēng)干燥時間較短，因此其品質(zhì)更接近于真空冷凍干燥產(chǎn)品品質(zhì)。真空冷凍干燥的龍眼果干疏松多孔呈海綿狀，親水性好，復(fù)水率高。而熱風(fēng)干燥過程中龍眼果肉內(nèi)部細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)塌陷[25]，收縮并形成致密結(jié)構(gòu)，這使得產(chǎn)品在再水化期間持水保留的能力較低。張群等[26]研究表明在熱風(fēng)干燥藍(lán)莓的過程中，表面溫度高于內(nèi)部溫度將造成表面水分迅速遷移并形成一層硬膜，內(nèi)部呈現(xiàn)出內(nèi)裂空隙現(xiàn)象，使熱風(fēng)干燥后的產(chǎn)品干癟，口感堅(jiān)硬，復(fù)水性差。采用本研究工藝制備的龍眼干色澤微黃，口感較脆硬，咀嚼過程中略帶韌性，與市售傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥產(chǎn)品相比，品質(zhì)有明顯提升。此外，聯(lián)合干燥脆性龍眼果干水分活度保持在 0.6以下，可以認(rèn)為其不受常見微生物損害，有利于長期保存。

在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)上，CHANG等[27]從龍眼中分離出來的揮發(fā)性物質(zhì)主要為醇、醛、酮、酯、烷烴、酸、多酚、呋喃和混雜化合物9類，與本研究結(jié)果一致。這些揮發(fā)性物質(zhì)按照一定比例形成了龍眼的特殊風(fēng)味。其中龍眼烯烴類物質(zhì)含量最高，依次是烷烴類、酯類，而羅勒烯的異構(gòu)體化合物含量最高，這與胡文舜等[28]用DVB/CAR/PDMS萃取頭檢測‘晚香’龍眼含量最高的香氣成分是羅勒烯異構(gòu)體混合物為 74.1%的結(jié)果一致。真空低溫的條件下營養(yǎng)物質(zhì)的破壞較小，風(fēng)味保留較好，因此真空冷凍干燥相對于熱風(fēng)干燥揮發(fā)性物質(zhì)的種類更高[29-30]。本研究發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥相對于熱風(fēng)干燥同樣保留了更多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量，略低于真空冷凍干燥。因此，聯(lián)合干燥在風(fēng)味上優(yōu)于熱風(fēng)干燥的產(chǎn)品，更接近于真空冷凍干燥龍眼果干。

本研究比較不同干燥方式龍眼果干對植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌的增殖效果，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中兩種益生菌的活菌數(shù)和部分短鏈脂肪酸在48 h后顯著升高，pH和總糖含量降低，說明龍眼干具有較好的益生活性。筆者課題組前期研究表明，將龍眼干打漿后灌胃小鼠，可以顯著提高小鼠腸道內(nèi)的乳桿菌數(shù)量，且對小鼠腸道黏膜免疫系統(tǒng)具有正向調(diào)節(jié)作用[24]。有研究表明，植物多糖對腸道菌群的組成和代謝產(chǎn)物有顯著的影響，特定的多糖可被益生菌分泌的細(xì)菌糖苷酶水解成單糖，然后單糖被細(xì)菌代謝降解成短鏈脂肪酸以及氣體，導(dǎo)致發(fā)酵液的pH顯著降低[31]。ALAVIJEH等[32]研究表明開心果果殼多糖可以促進(jìn)植物乳桿菌和鼠李糖乳桿菌的增殖且能提高發(fā)酵液中乙酸、丙酸和丁酸的含量。HU等[33]研究發(fā)現(xiàn)車前子種子多糖可部分被人體糞便微生物利用，體外發(fā)酵過程中總 SCFA、乙酸、丙酸和正丁酸的產(chǎn)量均顯著增加，其單糖組成決定了其短鏈脂肪酸的產(chǎn)生。AHMADI等[34]研究指出，熱風(fēng)干制會引起多糖高分子聚合鏈的構(gòu)象改變，結(jié)晶度和功能團(tuán)變化，進(jìn)而影響其益生活性變化。因此，推測不同干燥方式下龍眼果干的益生活性差異可能是由于不同加工方式引起多糖的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異所致。此外，多糖選擇性地利用腸道中的益生菌，并通過增加腸道中益生菌的數(shù)量和調(diào)節(jié)其代謝物來發(fā)揮其健康益處[35]。同一種多糖對不同乳酸菌增殖效果也存在差異，WANG等[36]研究表明，油菜籽不同級分的多糖CRP1和CRP2都能促進(jìn)雙歧桿菌和乳桿菌的增殖，且不同級分的多糖增殖效果不同，表明微生物對多糖的利用程度具有差異性。綜上，干燥方式造成的多糖結(jié)構(gòu)變化和微生物對多糖的差異化利用造成了龍眼果漿發(fā)酵植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌過程中活菌數(shù)、pH、總糖、還原糖、短鏈脂肪酸變化的差異較大。

4 結(jié)論

熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥龍眼果干的水分含量、水分活度和皺縮率顯著低于熱風(fēng)干燥，復(fù)水比顯著高于熱風(fēng)干燥。聯(lián)合干燥龍眼果干的總糖含量、多糖含量以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和總量均低于真空冷凍干燥，而高于熱風(fēng)干燥。熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥比真空冷凍干燥節(jié)約干燥時間12.16%，節(jié)約單位能耗25.40%。此外，植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌均能通過發(fā)酵龍眼干增加活菌數(shù)量，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低發(fā)酵液pH。龍眼干的益生效果受干燥方式和菌株種類的影響較大。綜合考慮，熱風(fēng)-真空冷凍聯(lián)合干燥結(jié)合了熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥兩種干燥方式的優(yōu)點(diǎn)，可以顯著縮短干燥時間、節(jié)約能耗、提高干燥效率和龍眼果干品質(zhì)。