藍(lán)莓果干脫水加工工藝

劉軍波， 鄒禮根， 邱靜， 翁麗萍， 姜慧燕

(杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024)

藍(lán)莓是越橘屬杜鵑花科植物，果實(shí)圓形，呈深藍(lán)色，酸甜適口，可食率達(dá)100%，是世界產(chǎn)量最高的小漿果之一[1-2]。藍(lán)莓營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，富含糖類、有機(jī)酸、氨基酸、花青素、維生素等成分，既有食用價(jià)值，又具藥用價(jià)值，尤其是藍(lán)莓中的花青素類物質(zhì)具有抗氧化[3]、清除自由基[4]、改善視力[5]、抑制腫瘤增生[6]、抗炎癥[7]、降血糖[8]等生理功效，受到消費(fèi)者廣泛關(guān)注。

近幾年我國開始廣泛種植藍(lán)莓，產(chǎn)量激增，但藍(lán)莓成熟、上市時(shí)間集中，易腐爛，不耐貯藏[9]。為解決藍(lán)莓鮮果的綜合利用問題，將藍(lán)莓脫除水分，開發(fā)高品質(zhì)藍(lán)莓果干加工技術(shù)，對(duì)增加藍(lán)莓精深加工產(chǎn)值具有重要意義。脫水工藝是藍(lán)莓果干加工過程的關(guān)鍵，但花青素類物質(zhì)在熱加工中易損失。因此，對(duì)藍(lán)莓果干脫水工藝開展研究，以期通過低溫滲透預(yù)脫水與高效干燥技術(shù)相結(jié)合，盡量減少花青素類物質(zhì)的損失，獲得適宜藍(lán)莓果干加工的脫水工藝。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

藍(lán)莓由浙江貝萊特藍(lán)莓開發(fā)有限公司提供。其他試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

熱泵-熱風(fēng)聯(lián)合干燥設(shè)備(TCFZD-2HP，杭州歐易電器有限公司)，紫外分光光度計(jì)(UV-2550，日本島津有限公司)，水分活度儀(LabMaster，瑞士NOVASINA公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 加工流程

藍(lán)莓→篩選、清洗→熱燙脫蠟→冷卻→瀝干→脫水→冷卻→包裝→果干產(chǎn)品。

1.3.2 脫水工藝

脫水前處理：利用篩選板選取顆粒大小均勻一致的藍(lán)莓果實(shí)，將果實(shí)表面清洗后，利用沸水熱燙30～60 s，將果實(shí)取出迅速冷卻，瀝干表面水分，待用。

滲透預(yù)脫水：選取30、40、50、60、70 Brix果葡糖漿作為滲透液，并在滲透液中添加0.1%的抗壞血酸，以藍(lán)莓和滲透液料液質(zhì)量比1∶1.5滲透脫水20 h，研究水分脫除率。

熱泵-熱風(fēng)聯(lián)合干燥脫水：將滲透預(yù)脫水的藍(lán)莓果實(shí)前期階段采用熱泵干燥，后期階段利用熱風(fēng)干燥，研究35、40、45 ℃熱泵干燥溫度和50、55、60 ℃熱風(fēng)干燥溫度下藍(lán)莓果干干燥曲線。以花青素類物質(zhì)中的原花青素含量為藍(lán)莓果干評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取熱泵干燥溫度、果干水分含量轉(zhuǎn)化點(diǎn)、熱風(fēng)干燥溫度進(jìn)行因素水平設(shè)計(jì)試驗(yàn)。1～3水平：熱泵干燥溫度分別為35、40、45 ℃；水分含量轉(zhuǎn)化點(diǎn)20%、30%、40%；熱風(fēng)干燥溫度50、55、60 ℃。

1.3.3 藍(lán)莓果干品質(zhì)指標(biāo)分析

水分含量采用烘箱干燥方法測(cè)定；水分活度采用水分活度儀測(cè)定。

花青素類物質(zhì)采用衛(wèi)生部《保健食品檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》對(duì)藍(lán)莓中原花青素物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫水前處理工藝

新鮮成熟藍(lán)莓果實(shí)表面覆蓋著一層由親脂性化合物構(gòu)成的疏水層蠟質(zhì)晶體，呈現(xiàn)白色霜體外觀，覆蓋在植物表皮細(xì)胞外，阻止體內(nèi)水分的非氣孔性散失[10]，由于蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)阻礙果實(shí)內(nèi)部水分滲出，對(duì)藍(lán)莓脫水起到了阻礙作用，在藍(lán)莓果干加工過程應(yīng)先將其去除。果蔬加工中常采用蒸汽處理、熱水漂燙、熱堿浸泡等工藝去除表皮，但本研究僅需要將藍(lán)莓表面附著的蠟質(zhì)層脫除，在表皮形成微孔，打開滲透通道，不需要將藍(lán)莓果皮破損，根據(jù)盡量避免引入其他添加物的原則，結(jié)合工廠實(shí)際操作，最后將藍(lán)莓果干蠟質(zhì)層脫除工藝確定為熱燙工藝：95～100 ℃，30～60 s。

2.2 滲透預(yù)脫水工藝

在生產(chǎn)中，滲透脫水作為果蔬加工的一種前處理方式，與果蔬干燥組合使用。滲透脫水后的產(chǎn)品進(jìn)一步干燥制成果蔬干制品。滲入到組織內(nèi)部的糖分可對(duì)果蔬制品起到一定的保護(hù)作用，同時(shí)增加了產(chǎn)品在貯藏期的色素穩(wěn)定性。另外，從生產(chǎn)角度來說，經(jīng)滲透脫水的果蔬再行干燥時(shí)，產(chǎn)品的干燥時(shí)間可縮短10%～15%，同時(shí)由于體積和質(zhì)量的減少，使干燥的有效荷載增加2～3倍，從而大大節(jié)省了能耗[11]。滲透溶液濃度為50 Brix時(shí)，滲透脫除水分效果最好(圖1)。理論上隨著滲透壓力增大，水分脫除率增大，但是由于果葡糖漿溶液的黏度隨著濃度增大也變大，附著在藍(lán)莓果實(shí)表面，流動(dòng)性減小，濃度大于50 Brix后，滲透脫水效果反而下降，所以50 Brix滲透溶液脫水效果較好。

圖1 不同濃度滲透溶液對(duì)藍(lán)莓脫水效果影響

滲透脫水浸泡時(shí)間越長，果蔬的失水量越多。浸泡時(shí)間過長，影響果蔬的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，并且增大微生物污染的幾率，因此滲透脫水時(shí)間控制在20 h，滲透溶液以浸沒原料為宜，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)效果，料液比例控制在1∶1.5左右，水分脫除率在30%～35%左右。

2.3 熱泵-熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝研究

熱風(fēng)干燥是果蔬脫水的傳統(tǒng)加工方式，但是單一的熱風(fēng)干燥產(chǎn)品能耗大，產(chǎn)品長時(shí)間干制質(zhì)量較差。與熱風(fēng)干燥相比，熱泵技術(shù)從干燥室排出的高濕高溫空氣中回收部分顯熱和潛熱，用來加熱干燥介質(zhì)，這不但能夠避免濕空氣排放所造成的熱量損失和環(huán)境污染，還可以根據(jù)干燥工藝的要求控制干燥空氣的溫度和濕度，提高干燥質(zhì)量，因此熱泵在果蔬干燥領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。不過在熱泵干燥的中后期，由于空氣與干燥物料之間的傳熱系數(shù)變小，去除剩余水分(主要是結(jié)合水)需要的干燥時(shí)間較長，消耗的能量增多，而且由于干燥室進(jìn)出空氣狀態(tài)變化很小，蒸發(fā)器吸收水分顯熱和潛熱能力有限，使得熱泵系統(tǒng)運(yùn)行工況變慢，此時(shí)熱泵干燥變成低溫下的熱風(fēng)干燥，干燥效率明顯降低[12]。所以，在干燥過程中要找到合適的熱泵干燥和熱風(fēng)干燥轉(zhuǎn)化點(diǎn)，尋求能耗和質(zhì)量的最佳組合。

通過研究在35、40、45 ℃熱泵干燥，50、55、60 ℃熱風(fēng)干燥下的藍(lán)莓果干干燥曲線，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，藍(lán)莓果干的干燥速率逐漸增大。在熱泵干燥階段，當(dāng)干燥時(shí)間超過36 h后，干燥速率趨于平緩，干燥水分含量降低至20%以內(nèi)(圖2)。在熱風(fēng)干燥階段，當(dāng)干燥時(shí)間超過20 h后，干燥速率趨于平緩，干燥水分含量降低至20%以內(nèi)(圖3)。

圖2 熱泵干燥過程中水分含量變化

圖3 熱風(fēng)干燥水分含量變化

利用不同熱泵干燥溫度、水分含量轉(zhuǎn)化點(diǎn)，熱風(fēng)干燥溫度組合，將藍(lán)莓果干干燥至水分含量為15%，Aw 0.65以內(nèi)，以藍(lán)莓果干熱敏性成分原花青素為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)同一水平總和k和平均值K確定最優(yōu)干燥組合為A3B2C3，即45 ℃下熱泵干燥至水分含量30%后，轉(zhuǎn)為60 ℃熱風(fēng)干燥(表1)，且由極差R可知，正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)中三因素均大于空列，且熱泵干燥溫度和水分轉(zhuǎn)化點(diǎn)均為顯著因素。

表1 各脫水工藝因素對(duì)原花青素含量的影響

3 小結(jié)

藍(lán)莓經(jīng)過篩選、清洗、熱燙脫蠟工藝后，先利用50 Brix果葡糖漿溶液滲透脫水20 h，果實(shí)瀝干后，經(jīng)45 ℃熱泵干燥脫水至水分含量為30%，然后再利用60 ℃熱風(fēng)干燥脫水至水分含量15%，Aw在0.65以下，為藍(lán)莓果干最佳脫水工藝。