熱泵干燥溫度對(duì)柿子片干燥特性及品質(zhì)的影響

唐小閑 鄭 靜 任愛清 段振華 韋珍珍 覃焱婷 傅海萍

(1. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899；2. 賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西 賀州 542899；3. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 大連 116034)

柿屬柿科(Ebenaceae)柿屬(DiospyrosL.f.)，其果實(shí)營養(yǎng)豐富，含有大量的糖類、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[1]，此外，其可溶性單寧含量較高[2]，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2017年，中國的柿子栽培面積和產(chǎn)量分別占世界總栽培面積和總產(chǎn)量的91.34% 和73.28%[3]。但現(xiàn)有柿果果品加工程度和產(chǎn)品技術(shù)含量較低[4]。Romild等[5]采用Osmo對(duì)流干燥方法建立了柿子干燥動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型；賈洋洋等[6]探究了包裝方式對(duì)熱風(fēng)—微波聯(lián)合干燥柿子脆片品質(zhì)的影響；張麗等[7]研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥制備的鮮柿脆片產(chǎn)品品質(zhì)較好，但干燥時(shí)間較長，運(yùn)轉(zhuǎn)成本高，限制了其在柿子干燥上的應(yīng)用[8-9]。

熱泵干燥技術(shù)具有節(jié)省能源、傳熱效率高、除濕速度快、干燥環(huán)境良好、對(duì)物料品質(zhì)有一定的保證等優(yōu)點(diǎn)[10]。陳佳歆等[11-12]采用較低溫度研究了柿子片的熱泵干燥特性及產(chǎn)品品質(zhì)，并建立了干制模型。果蔬干制產(chǎn)品的營養(yǎng)物質(zhì)及色澤、復(fù)水性、硬度均是衡量和評(píng)價(jià)干燥方式、干燥條件及產(chǎn)品品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。柿子除了含有單寧、酚類物質(zhì)，還富含糖、酸、維生素C等，而目前有關(guān)柿子熱泵干燥對(duì)其產(chǎn)品品質(zhì)的影響研究尚未見報(bào)道。文章擬以柿子為原料，研究不同熱泵干燥溫度對(duì)柿子片干燥特性及其色澤、復(fù)水性、硬度、單寧、維生素C、總糖、總酸等營養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期為柿子加工業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)與試劑

柿子：廣西恭城脆柿，市售；

無水碳酸鈉、一水合沒食子酸、酚酞、草酸、碳酸氫鈉、2，6-二氯靛酚、亞甲藍(lán)、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

氫氧化鈉、高嶺土、磷酸、乙酸鋅、鹽酸、冰乙酸、濃硫酸：分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；

95%乙醇、葡萄糖、甲基紅：分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；

福林酚：分析純，上海源葉生物科技有限公司；

硫酸銅：分析純，廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心；

苯酚：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

L(+)抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品：廣東光華科技股份有限公司。

1.2 主要儀器

熱泵干燥機(jī)：ZWH-KFY-BT型，廣東威而信實(shí)業(yè)有限公司；

水分測定儀：MX-50型，日本AND公司；

物性測定儀：TA.XT PLUS型，英國Stable Micro Systen公司；

色差儀：CR-400型，日本konica Minolta公司；

分析天平：BSA 124 S型，德國賽多利斯公司；

可見分光光度計(jì)：722型，上海佑科儀器儀表有限公司；

電爐：DK-98-Ⅱ型，天津市泰斯特儀器有限公司；

高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)：TgL-16M型，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 熱泵干燥柿子片試驗(yàn) 將新鮮柿子去皮、清洗干凈，采用切片機(jī)按柿子橫面切片，切片厚度3 mm，取600 g 柿子片平鋪于物料框，熱泵干燥溫度分別為50，55，60，65，70 ℃，當(dāng)熱泵干燥機(jī)預(yù)熱溫度達(dá)到指定溫度時(shí)，將帶有樣品的物料框置于熱泵干燥機(jī)中，樣品每干燥20 min 稱重1次，當(dāng)樣品水分含量≤6%(干基計(jì))時(shí)停止干燥。

1.3.2 水分測定 采用MX-50型快速水分測定儀，柿子片濕基平均初始含水率為79.72%。按式(1)計(jì)算柿子片干基含水率[13]。

(1)

式中：

Mt——柿子片熱泵干燥到t時(shí)刻的干基含水率，g/g；

mt——柿子片干燥至t時(shí)刻的質(zhì)量，g；

m0——柿子片干干物質(zhì)質(zhì)量，g。

1.3.3 干燥速率 按式(2)計(jì)算干燥速率[14]。

(2)

式中：

RD——干燥速率，g/(g·min)；

△m——物料在干燥過程中△t時(shí)間內(nèi)遷移出去的水分質(zhì)量，g；

m——絕干物質(zhì)質(zhì)量，g；

△t——干燥時(shí)間段的值，min。

1.3.4 水分比測定 參照文獻(xiàn)[15]。

1.3.5 色澤測定 采用色差儀，并按式(3)計(jì)算總色差△E[16]。

(3)

式中：

L*、a*、b*——干燥后柿子片的色度值。

按式(4)和式(5)計(jì)算柿子片干的褐變度(BI)[17]。

(4)

(5)

1.3.6 硬度測定 采用物性測定儀，return to start測試模式，P2/E圓柱型探頭，測前速度1.00 mm/s，測中、后速度2.00 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，測試距離10 mm。每組平行測試7次，取平均值。

1.3.7 復(fù)水率測定 參照文獻(xiàn)[18]。

1.3.8 可溶性單寧含量測定 按NY/T 1600—2008執(zhí)行。

1.3.9 維生素C含量測定 按GB 5009.86—2016執(zhí)行。

1.3.10 總糖含量測定 采用苯酚—硫酸比色法[11]。

1.3.11 總酸含量測定 按GB/T 12456—2008執(zhí)行。

1.3.12 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，Origin 8.5進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)柿子干干燥特性的影響

由圖1(a)可知，熱泵干燥時(shí)，柿子片達(dá)到平衡含水率所需時(shí)間受熱泵干燥溫度的影響，熱泵干燥溫度越高，柿子片干燥到指定水分含量所需時(shí)間越短。不同溫度下干燥時(shí)間為T50 ℃(360 min)>T55 ℃(300 min)>T60 ℃(220 min)>T65 ℃(200 min)>T70 ℃(160 min)。說明一定條件下，適當(dāng)提高熱泵干燥溫度可以有效減少物料干燥時(shí)間。同一熱泵干燥時(shí)間下，熱泵干燥設(shè)定的溫度越高，柿子片干基含水率越低，因?yàn)殡S著熱泵干燥溫度的升高物料表面水分迅速蒸發(fā)，空氣中相對(duì)濕度降低，柿子片表面濕度與空氣介質(zhì)濕度相差較大，使柿子片表面水分向干燥氣體的擴(kuò)散動(dòng)力增加，柿子片水分散失越快，進(jìn)而縮短物料干燥時(shí)間[19]。由圖1(b)可知，柿子片的干燥過程其干燥速率先升高后降低，該過程無干燥速率恒定階段。柿子片的干燥速率隨熱泵干燥溫度的升高而增大，70 ℃下的干燥速率明顯高于50 ℃的。因此，在一定條件下，可通過提高熱泵干燥溫度來加快柿子片的干燥速率。

圖1 柿子片熱泵干燥曲線及干燥速率曲線

2.2 對(duì)柿子干色澤的影響

由圖2可知，不同熱泵干燥溫度下，65 ℃下的L*值最高為67.2，高于新鮮樣品的，50 ℃下的最低，是因?yàn)樾迈r柿子片中水分較多，對(duì)亮度有一定影響，經(jīng)干燥脫水后，樣品亮度提高；此外，物料的干燥過程往往伴隨著褐變反應(yīng)，干燥溫度過低，則干燥時(shí)間長會(huì)增加物料褐變程度，從而導(dǎo)致干制品明亮度下降，色澤差異顯著[20]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.3 對(duì)柿子干硬度的影響

由圖3可知，當(dāng)熱泵干燥溫度為50～70 ℃時(shí)，柿子干的硬度呈先降后升的趨勢，其中60 ℃下的硬度值最小，65 ℃下的硬度值與其較接近，硬度應(yīng)中，咀嚼性及口感較好；70 ℃下的硬度值最大，較堅(jiān)硬，增加了咀嚼難度。熱泵干燥過程中，果干表面溫度較高，表面水分散失較快，果干表面形成一層硬膜，硬度增大[16]，故70 ℃下的樣品硬度值偏大。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.4 對(duì)柿子干復(fù)水率的影響

由圖4可知，當(dāng)熱泵干燥溫度為50～70 ℃時(shí)，柿子干復(fù)水率隨熱泵干燥溫度的升高先上升后下降，其中50 ℃下的復(fù)水率最小，是因?yàn)楦稍餃囟容^低，物料水分遷移緩慢，干燥速率小，干燥耗時(shí)較長，導(dǎo)致物料組織結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，樣品復(fù)水率降低[18]；60 ℃和65 ℃下的復(fù)水率差異不明顯，且值較高，說明復(fù)水性能最好；而70 ℃下的復(fù)水率顯著下降，是因?yàn)楦稍餃囟容^高，物料水分迅速蒸發(fā)對(duì)物料組織結(jié)構(gòu)也有一定破壞作用，收縮率增大并形成一層硬膜，復(fù)水性降低[21]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.5 對(duì)柿子干單寧含量的影響

由圖5可知，與新鮮柿子片相比，當(dāng)熱泵干燥溫度為50～70 ℃時(shí)，柿子干單寧含量先下降后升高，不同熱泵干燥溫度下單寧含量大小為X50 ℃(1 054.23 mg/kg)>X70 ℃(638.67 mg/kg)>X55 ℃(484.4 mg/kg)>X65 ℃(378.3 mg/kg)>X60 ℃(342.57 mg/kg)。55～70 ℃下干燥所得柿子干單寧含量較新鮮柿子下降，是因?yàn)槭磷又械膯螌幵谳^高溫度作用下由可溶態(tài)聚合為不溶態(tài)，可溶性單寧含量降低[22]。而50 ℃下的單寧含量增加，是因?yàn)槭磷悠稍镞^程中受濕、熱度等物理因素影響，導(dǎo)致柿子片返澀，與白冬紅等[23]的研究結(jié)果一致。當(dāng)熱泵干燥溫度為60 ℃時(shí)，柿子干單寧含量最低，其熱泵干燥溫度相對(duì)其他溫度而言，柿子干口感較好。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.6 對(duì)柿子干營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由圖6可知，不同熱泵干燥溫度下，柿子干樣品總糖含量為R60 ℃(0.190 7 g/kg)>R55 ℃(0.183 3 g/kg)>R50 ℃(0.179 0 g/kg)>R65 ℃(0.174 9 g/kg)>R70 ℃(0.170 3 g/kg)，是因?yàn)槭磷悠稍镞^程通常存在美拉德反應(yīng)，而糖類是其主要的反應(yīng)原料，該反應(yīng)與溫度、氧氣、水分及金屬離子等環(huán)境因素的影響有關(guān)。當(dāng)熱泵干燥溫度為60 ℃時(shí)，柿子干總糖含量最高，此時(shí)溫度適中且干燥時(shí)長相對(duì)較短，減少了干燥過程空氣中氧氣及溫度對(duì)柿子片的影響，一定程度上抑制了美拉德反應(yīng)，減少了柿子干糖類物質(zhì)的損失。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

柿子干維生素C含量隨熱泵干燥溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，其中 65 ℃下的含量最高，60 ℃的次之，分別為99.3，91.7 mg/100 g；而70 ℃下的最低。柿子干總酸與維生素C含量的變化規(guī)律較相似，均隨熱泵干燥溫度的升高而先升高后降低，65 ℃下的總酸含量最高，70 ℃下的最低。維生素屬于酸類物質(zhì)，對(duì)溫度和氧氣較敏感，物料干燥溫度較高或溫度較低但干燥時(shí)間較長、長時(shí)間與氧氣接觸均會(huì)導(dǎo)致物料維生素C保存量下降，同時(shí)降低干制品總酸含量[24]。綜上，當(dāng)熱泵干燥溫度為65 ℃時(shí)，柿子干總糖、維生素C及總酸含量保持較高，營養(yǎng)品質(zhì)較好。

3 結(jié)論

研究表明，當(dāng)熱泵干燥溫度為65 ℃時(shí)，柿子片干燥時(shí)間總體上較短，比熱泵干燥溫度為70 ℃時(shí)的延長了40 min，但較熱泵干燥溫度為50 ℃時(shí)的縮短了140 min。65 ℃下的柿子干顏色與鮮樣最接近、色澤明亮，硬度最低，復(fù)水性能較好，總酸和維生素C含量最高，總糖等營養(yǎng)成分含量適中。綜上，柿子片的最適熱泵干燥溫度為65 ℃。試驗(yàn)僅就熱泵干燥溫度對(duì)柿子片干燥特性及品質(zhì)影響進(jìn)行了初步研究，對(duì)其貨架期品質(zhì)方面未有涉及，后續(xù)可結(jié)合加工和貨架期方面進(jìn)一步研究，以更好地探尋最合適的干燥溫度。