不同干燥方式下帶殼鮮花生質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)成分及能耗的表征

朱凱陽，任廣躍，2*，段 續(xù)，2，李琳琳，2，趙路潔，劉盼盼

（1 河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 河南洛陽 471000 2 糧食儲(chǔ)藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心 鄭州 450001）

花生（Arachis hypogaea L.），薔薇目豆科1年生草本植物，其中油脂和蛋白質(zhì)含量最為豐富，同時(shí)還含有各種維生素以及鈣、磷、鐵等微量元素，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值[1]?；ㄉ俏覈匾挠土献魑锖徒?jīng)濟(jì)作物[2]，2020年我國花生產(chǎn)量達(dá)1 799.27萬t[3]。然而，花生的收獲季節(jié)多在夏季高溫多雨時(shí)，采摘后新鮮的花生含水量高，不易貯存，若不進(jìn)行干燥處理，容易使花生再次生芽或者發(fā)霉腐敗[4-6]，影響食用。干燥處理可以延長花生的貯存期，更易于運(yùn)輸及加工處理。

自然晾曬是最傳統(tǒng)也是最常用的一種方法，而該法受限制較大。相較于傳統(tǒng)的自然晾曬法，花生現(xiàn)多用機(jī)械化干燥方式。目前，最常見的花生干燥是熱風(fēng)干燥[7]和熱泵干燥[8]，然而，這兩種處理方式會(huì)造成帶殼花生內(nèi)部的水分難以向外擴(kuò)散，干燥時(shí)間過長，不利于節(jié)約能源。相較于熱風(fēng)和熱泵干燥，越來越多的學(xué)者提出采用聯(lián)合干燥方式來解決上述問題。紅外-噴動(dòng)聯(lián)合干燥技術(shù)是以遠(yuǎn)紅外干燥、噴動(dòng)干燥為基礎(chǔ)的組合干燥技術(shù)，遠(yuǎn)紅外輻射具有熱效應(yīng)好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)[9-10]，噴動(dòng)床可使物料在床體內(nèi)做噴泉式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料與熱空氣在床層內(nèi)有規(guī)律的間歇接觸。段續(xù)等[11]采用紅外噴動(dòng)床對(duì)玫瑰花瓣進(jìn)行干燥試驗(yàn)，研究不同出風(fēng)溫度和風(fēng)速下玫瑰花瓣的干燥特性并建立干燥動(dòng)力學(xué)模型，為紅外-噴動(dòng)干燥的研究與應(yīng)用提供參考。

近年來，聯(lián)合干燥技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，然而，關(guān)于紅外噴動(dòng)床的研究較少。本試驗(yàn)以新鮮帶殼花生為研究對(duì)象，利用掃描電子顯微鏡和質(zhì)構(gòu)儀等設(shè)備系統(tǒng)研究熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)和紅外-噴動(dòng)4 種干燥方式對(duì)帶殼鮮花生的質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)成分及能耗的影響，以期為帶殼鮮花生收獲后的貯藏、加工等提供數(shù)據(jù)參考，為帶殼鮮花生的機(jī)械化干燥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮帶殼花生，?；ㄒ惶?hào)，產(chǎn)自河南省鄭州市。

正己烷，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司，在孔隙率測定試驗(yàn)中使用。

1.2 儀器與設(shè)備

本試驗(yàn)用到的紅外-噴動(dòng)干燥設(shè)備示意圖如圖1所示。紅外-噴動(dòng)干燥機(jī)由變頻控制軸流風(fēng)機(jī)、干燥室和4 個(gè)陶瓷紅外加熱器，以統(tǒng)一的角度安裝在圓筒的中間內(nèi)壁。然后可以通過紅外輻射加熱噴泉區(qū)域中的樣品。干燥室由頂部的圓柱體（直徑和高度分別為550 mm 和1 500 mm）和底部的圓錐體 （直徑和高度分別為550 mm 和450 mm）組成。出口溫度由Pt100 溫度傳感器檢測。入口氣流速度由風(fēng)速傳感器檢測。在干燥過程中，使用絕干青豆作為惰性材料助流劑以增加噴動(dòng)床干燥器中物料的流動(dòng)性。

圖1 紅外-噴動(dòng)干燥設(shè)備示意圖Fig.1 Schematic diagram of infrared-spray drying equipment

其它儀器與設(shè)備：A．2003N 型電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；TM3030plus SEM，日本日立高新技術(shù)公司；TA．XT Express 食品物性分析儀，英國Stable Micro Systems 公司；D-110 型色差儀，愛色麗色彩技術(shù)有限公司；TSQ 9000 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國賽默飛世爾科技公司；A300 型氨基酸全自動(dòng)分析儀，德國MembraPure公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)處理 原料預(yù)處理：試驗(yàn)開始前，挑選大小均勻顆粒飽滿的花生，清除泥沙并放置于網(wǎng)篩中30 min，用自封袋封裝并放置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?。根?jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》（GB 5009.3-2016） 測得本試驗(yàn)帶殼鮮花生的初始干基含水率為1.163 g/g。

1）紅外-噴動(dòng)干燥試驗(yàn) 將封存于冰箱中的帶殼鮮花生取出，恢復(fù)至室溫，取1 kg 花生放入紅外-噴動(dòng)床中，同時(shí)加入2 kg 輔料青豆，使花生可以獲得更好的噴動(dòng)效果。噴動(dòng)床進(jìn)口風(fēng)速通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變，設(shè)置變頻器的頻率為28.6 Hz，出風(fēng)溫度70 ℃。將花生放入，每隔30 min 從噴動(dòng)床中選取做好標(biāo)記的20 粒花生快速稱量后放回，得到的數(shù)據(jù)記錄留用。待花生干燥至安全水分（干基含水率不大于0.1 g/g）時(shí)停止試驗(yàn)。

帶殼鮮花生的干基含水率（X，g/g）按式（1）[12]計(jì)算。

式中，mt——t 時(shí)刻物料的質(zhì)量，g；m——物料絕干（質(zhì)量不再變化）時(shí)的質(zhì)量，g。

干燥過程中的干燥速率[U，g/（g·h）]按式（2）[13]計(jì)算。

式中，Xt——t 時(shí)刻干基水分含量，g/g；Xt+Δt——t+Δt 時(shí)刻干基水分含量，g/g。

2）紅外干燥試驗(yàn) 采用實(shí)驗(yàn)室自制的紅外輻射干燥設(shè)備。將封存于冰箱中的帶殼鮮花生取出，恢復(fù)至室溫，取500 g 花生放到載物盤上，遠(yuǎn)紅外輻射干燥箱參數(shù)設(shè)定參照劉云宏等[14]進(jìn)行修改，輻射距離10 cm，輻射板溫度70 ℃。每隔30 min 從干燥箱中取樣，快速測量質(zhì)量后放回，得到的數(shù)據(jù)記錄留用。

3）紅外-熱風(fēng)干燥試驗(yàn) 采用實(shí)驗(yàn)室自制的紅外-噴動(dòng)設(shè)備，調(diào)整風(fēng)速。并用網(wǎng)格制作支架，取500 g 花生平鋪于網(wǎng)狀托盤上，設(shè)定風(fēng)速為1 m/s，溫度為70 ℃。每隔30 min 從設(shè)備中取出，快速稱量后放回，記錄數(shù)據(jù)留用。

4）熱風(fēng)干燥試驗(yàn) 將帶殼鮮花生恢復(fù)至室溫，取500 g 鋪于帶網(wǎng)孔托盤（25 cm×25 cm，篩孔直徑為0.5 cm）內(nèi)，設(shè)定電熱鼓風(fēng)干燥箱風(fēng)速為1 m/s，溫度為70 ℃。每隔30 min 從干燥箱中取出，快速稱量后放回，記錄數(shù)據(jù)留用，以上每組試驗(yàn)均重復(fù)3 次。

1.3.2 SEM 觀察微觀結(jié)構(gòu) 采用SEM 對(duì)干燥過程中的花生仁和花生殼進(jìn)行觀察，放大倍數(shù)為200 倍。

1.3.3 硬度的測定 參考臧容宇[15]的方法，并稍作修改。

1.3.4 孔隙率的測定 參考盧映潔等[16]的方法，并稍作修改。

1.3.5 脂肪酸的測定 參考魏晉梅等[17]的方法，并稍作修改。

1.3.6 氨基酸的測定 參考王馨雨等[18]的方法，并稍作修改。

1.3.7 試驗(yàn)過程中能耗的測定 參考消耗的電量來表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)釆用Excel 軟件進(jìn)行處理，采用Origin8.5 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 帶殼鮮花生在不同干燥方式下的干燥特性

按照1.3.1 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的干燥特性。結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 帶殼鮮花生在4 種干燥方式下的干燥曲線（a）及干燥速率曲線（b）Fig.2 Drying curve （a） and drying rate curve （b） of fresh in shell peanuts under four drying methods

從圖2a 可知，帶殼鮮花生的干基含水量隨著干燥時(shí)間的延長不斷減小。在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥的處理下，干燥到花生的安全水分含量（干基含水率為0.1 g/g）以內(nèi)，所需的時(shí)間分別為10，9，7，6 h，與熱風(fēng)、紅外和紅外-熱風(fēng)相比，脫水時(shí)間分別縮短了40%，33%，14%。隨著干燥方法的改變，干燥曲線逐漸變陡，紅外-噴動(dòng)干燥明顯陡于另外3 種干燥方法，一方面，花生的初始含水量較高，干燥初期水分含量變化比較明顯；另一方面，在帶殼鮮花生中，花生仁的含水率遠(yuǎn)大于花生殼的含水率，形成內(nèi)高外低的含水率梯度，在溫度梯度和含水率梯度的共同作用下促使花生失水。在紅外-噴動(dòng)干燥中，噴動(dòng)床系統(tǒng)能夠在物料顆粒進(jìn)行干燥的過程中，提供氣動(dòng)攪拌，這種攪拌不僅通過在顆粒表面重建邊界層來促進(jìn)傳質(zhì)和傳熱，而且通過縮短干燥時(shí)間來提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率，此外，它還可以通過熱氣和固體顆粒之間的緊密接觸來提高產(chǎn)品的均勻性和質(zhì)量。從圖3可以看出，紅外-噴動(dòng)干燥帶殼花生受熱更加均勻，從而可以進(jìn)一步加速水分的遷移。從圖2b 可以看出，隨著干燥方法的改變，干燥速率在不斷變大。在干燥過程中還具有明顯的降速階段，說明在帶殼鮮花生的干燥過程中，水分?jǐn)U散是由內(nèi)部擴(kuò)散控制的，而內(nèi)部擴(kuò)散阻力決定了傳質(zhì)過程的速率。干燥初期，干燥速率下降趨勢(shì)明顯，表明在干燥方法的影響下，帶殼鮮花生的水分快速脫去，此時(shí)，干燥方法是影響干燥速率的主要因素；進(jìn)入干燥后期，干燥速率逐漸變的緩慢，一方面，隨著干燥時(shí)間的延長，帶殼鮮花生的水分含量逐漸降低，花生內(nèi)外溫度相對(duì)穩(wěn)定，導(dǎo)致干燥過程變得緩慢；另一方面，水分遷移還受到物料自身體積、孔隙變化等多方面的影響，而帶殼鮮花生由殼與仁兩部分組成，隨著干燥時(shí)間的延長，花生仁與花生殼之間的空隙變大，形成空氣隔層，對(duì)花生仁的傳質(zhì)和傳熱形成阻礙[19-20]，阻止水分的散失，不利于干燥的進(jìn)行。

圖3 熱風(fēng)干燥（a）、紅外干燥（b）、紅外-熱風(fēng)干燥（c）和紅外-噴動(dòng)干燥（d）過程中熱成像圖Fig.3 Thermography during hot air drying （a），infrared drying （b），infrared hot air drying （c）and infrared hot air spouted bed drying （d）

2.2 干燥方式對(duì)帶殼鮮花生微觀結(jié)構(gòu)的影響

按照1.3.2 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖4所示。

從圖4a 可以看出，在干燥初期，花生仁的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，孔徑較大，細(xì)胞邊界清晰，規(guī)則排列。隨著干燥時(shí)間的延長，花生仁的細(xì)胞孔徑逐漸減小，花生仁的結(jié)構(gòu)更加緊密。當(dāng)干基含水率為0.4 g/g 時(shí)，花生仁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)變形，且表面出現(xiàn)凹凸不平的顆粒狀結(jié)構(gòu)；進(jìn)入干燥后期，花生仁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重，顆粒狀結(jié)構(gòu)越發(fā)突出。結(jié)合干燥曲線圖2a 分析可知，花生仁細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化與水分含量密切相關(guān)，并實(shí)時(shí)影響著花生仁的干燥進(jìn)程，由于干燥過程中花生仁的組織結(jié)構(gòu)不斷收縮，網(wǎng)狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生形變，增加水分?jǐn)U散阻力，不利于水分散失。在干基含水率為0.3 g/g時(shí)，紅外和紅外-熱風(fēng)干燥下的花生仁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)已全部變形，進(jìn)一步驗(yàn)證了紅外干燥是從物料內(nèi)部到外部，而紅外-噴動(dòng)干燥下花生仁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還存在，說明紅外-噴動(dòng)可以克服紅外干燥的缺點(diǎn)，提高干燥的均勻性。

由圖4b 可知，在干基含水率為0.6 g/g 時(shí)，花生殼的結(jié)構(gòu)松散，隨著干燥時(shí)間的延長，花生殼的結(jié)構(gòu)逐漸收縮，微觀結(jié)構(gòu)越發(fā)致密，從而導(dǎo)致花生仁的水分不易擴(kuò)散，影響干燥效率。對(duì)比不同干燥方式下相同干基水分含量的花生殼結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)紅外-噴動(dòng)使得花生殼在干燥后期產(chǎn)生肉眼可見的孔隙，結(jié)合圖2b 和圖6b 可以看出，由于紅外-噴動(dòng)在干燥后期使花生殼產(chǎn)生孔隙，不僅提高了帶殼花生的干燥速率，還增加了帶殼花生的孔隙率。這可能是因?yàn)榛ㄉ鷼け旧韺?duì)花生仁就有一定的保護(hù)作用，帶殼花生進(jìn)行干燥，花生仁的失水速率顯著大于殼的失水速率，殼與仁產(chǎn)生一層空隙，該空隙可以起到保溫層的作用，阻止了水分的遷移。然而，紅外-噴動(dòng)干燥下花生殼產(chǎn)生的孔隙起到橋梁的作用，破壞了該空隙的完整性，可間接認(rèn)為花生仁直接與外界接觸，因此紅外-噴動(dòng)對(duì)帶殼鮮花生干燥速率的提升有顯著作用。

圖4 4 種干燥方式過程中花生仁（a）與花生殼（b）的SEM 圖（×200）Fig.4 SEM pictures of peanut kernels （a） and shells （b） during four drying methods （×200）

2.3 干燥方式對(duì)帶殼鮮花生硬度的影響

按照1.3.3 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的硬度值，結(jié)果如圖5所示。

圖5 4 種干燥方式過程中花生仁（a）與花生殼（b）的硬度變化Fig.5 Hardness changes of peanut kernels （a） and shells （b） during four drying methods

由圖5a 可以看出，帶殼鮮花生在不同干燥方式過程中花生仁的硬度隨著干基水分含量的降低呈增大-減小-增大的趨勢(shì)，紅外-噴動(dòng)干燥處理的花生仁硬度明顯大于其它干燥方式處理的花生仁，由圖2b 可知，在干燥開始階段，紅外-噴動(dòng)條件下帶殼鮮花生的干燥速率最大，失水最快，因此，硬度變化最快。隨著干燥的進(jìn)行，在干燥初期，花生仁的孔徑雖然變小，但水分?jǐn)U散良好，花生仁的水分含量減少，硬度增大。在干燥中期，花生仁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變形，水分?jǐn)U散通道被阻擋，同時(shí)，花生殼還具有一定的保護(hù)作用，使花生內(nèi)部形成一個(gè)高溫潮濕的環(huán)境，花生仁在該環(huán)境中開始變軟，硬度降低，韌性增加。在硬度降低階段，單一紅外加熱方式下，花生仁的硬度降低幅度最大，這可能是由于紅外加熱以輻射方式傳遞熱量，當(dāng)紅外輻射線到達(dá)物料表面時(shí)，會(huì)穿透表面進(jìn)入物料1～3 mm[21-22]，輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，使物料內(nèi)部受熱溫度提高，加快花生仁水分向外部遷移，然而由于花生殼的保護(hù)作用，阻止了花生仁表面水分向外擴(kuò)散，造成此時(shí)韌性增大，硬度陡然減小。隨著干燥時(shí)間的延長，持續(xù)的高溫環(huán)境使花生周圍的濕度越來越小，花生仁的硬度又逐漸上升，直到干燥終點(diǎn)。

由圖5b 可以看出，在帶殼鮮花生的干燥過程中，花生殼的硬度先降低后升高，且鮮花生殼的硬度最大?？赡苁且?yàn)轷r花生殼水分含量較高，干燥使得水分減少，韌性增加，所以硬度減小。干燥初期，紅外-噴動(dòng)干燥的花生殼硬度的減小值最大，紅外干燥的花生殼硬度減小最小。在干燥后期，花生殼的密度增大，硬度又逐漸增大。在干燥終點(diǎn)時(shí)，紅外-噴動(dòng)花生殼硬度最小，這可能是由于只有在紅外-噴動(dòng)中，花生處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在噴動(dòng)中，花生殼由高處跌落，殼壁撞擊床體，產(chǎn)生孔隙，由圖4b 可以看出，此時(shí)花生殼產(chǎn)生大量孔隙，使得此時(shí)花生殼硬度小于其它干燥方式下的花生殼。在干燥到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，4 種干燥方式下花生殼硬度差別不大。然而花生仁的硬度差別較為明顯，這也從側(cè)面反映出花生殼在干燥后期幾乎接近絕干，失水主要來自花生仁。

2.4 干燥方式對(duì)帶殼鮮花生孔隙率的影響

按照1.3.4 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的孔隙率值，結(jié)果如圖6所示。

圖6 4 種干燥方式過程中花生仁（a）與花生殼（b）的孔隙率變化Fig.6 Porosity changes of peanut kernels （a） and shells （b） during four drying methods

從圖6a 可以看出，在熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)和紅外-噴動(dòng)干燥中，在干基含水率為0.1 g/g 的條件下，花生仁的孔隙率分別為58.89%，60.94%，61.85%，63.17%。花生仁的孔隙率隨著干基水分含量的降低而增加。紅外-噴動(dòng)干燥后的花生仁孔隙率最大，熱風(fēng)最小，這可能是由于在熱風(fēng)條件下，物料受到的熱量是由外到內(nèi)的，并且物料處于一種靜態(tài)的干燥過程；而在紅外-噴動(dòng)條件下，由于紅外輻射加熱的特點(diǎn)，物料受到的熱量是由內(nèi)到外的，且物料處于一種上下翻滾狀態(tài)，殼和仁相互撞擊摩擦，產(chǎn)生一定的內(nèi)能，使得花生仁的孔隙率增大。在干燥過程中，帶殼鮮花生的水分逐漸散失，水分的散失使得花生仁的細(xì)胞進(jìn)入脫水狀態(tài)，結(jié)合圖4a 分析可知，花生仁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變形，孔隙增多，以致孔隙率持續(xù)上升，而呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。在干燥初期，熱風(fēng)條件下花生仁的孔隙率變化緩慢，較其它條件下孔隙率變化小，這也證明了初期熱風(fēng)干燥主要的對(duì)象是花生殼，而其它方式干燥對(duì)象是花生仁；隨著干燥時(shí)間的延長，花生仁孔隙率曲線變陡，說明在干燥中期，花生仁開始大量失水，孔隙率變化較快；干燥后期，孔隙率曲線趨于平穩(wěn)，變化幅度減小，說明干燥后期花生仁干基含水率對(duì)孔隙率的影響逐漸減小。

由圖6b 可知，在熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)和紅外-噴動(dòng)干燥中，在干基含水率為0.1 g/g 的條件下，花生殼的孔隙率分別為91.15%，93.28%，93.48%，96.29%。隨著干燥時(shí)間的延長，花生殼的孔隙率逐漸增大，且紅外-噴動(dòng)干燥后的花生殼孔隙率最大。這可能是因?yàn)樵诩t外-噴動(dòng)中，由于噴動(dòng)床的特性，使得帶殼花生在床體內(nèi)進(jìn)行噴泉式的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，致使花生殼在干基含水率在0.3 g/g時(shí)開始出現(xiàn)肉眼可見的孔隙，大大增加了此時(shí)花生殼的孔隙率；進(jìn)入干燥中期，花生殼孔隙率隨著干基水分含量的變化快速增加，說明花生殼處于常規(guī)收縮階段[23]，失去的水分體積等于收縮體積。隨著時(shí)間的推移，花生殼內(nèi)部孔隙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得密致，花生殼的孔隙率逐漸增大，然而此時(shí)疏水通路變窄，使得水分遷移受阻，導(dǎo)致干燥速率下降。在干燥后期，熱風(fēng)干燥、紅外干燥和紅外-熱風(fēng)干燥花生殼的孔隙率變化緩慢；紅外-噴動(dòng)干燥中，花生殼的孔隙率還在變化，結(jié)合圖4b 可知，此時(shí)孔隙率變化的主要原因是花生殼上產(chǎn)生肉眼可見的孔隙，隨著時(shí)間的推移，花生殼上孔隙越來越多，致使花生殼孔隙率持續(xù)變化。花生殼較高的孔隙率對(duì)干燥后帶殼鮮花生的短期貯藏起到積極的作用，當(dāng)水分含量在0.1 g/g 以下時(shí)，物料含水率的升高對(duì)脂肪的氧化具有抑制作用，因?yàn)榇藭r(shí)物料中幾乎不含有水分，各組分之間處于相對(duì)平衡狀態(tài)，當(dāng)往該狀態(tài)下的物料中加入水分時(shí)，脂肪的氧化作用會(huì)受到干擾，水分子與氫過氧化物結(jié)合，妨礙過氧化物的分解，阻止脂肪氧化進(jìn)程。同時(shí)，在該干基含水率下，對(duì)非酶褐變也有很好的抑制作用。當(dāng)帶殼花生貯藏時(shí)會(huì)不可避免的從環(huán)境中吸收水分，紅外-噴動(dòng)床干燥下的帶殼鮮花生有著較高的孔隙率，花生殼的保護(hù)作用減弱，進(jìn)而在該含水率下短期貯藏的帶殼花生有著較高的孔隙率更適合。

2.5 干燥方式對(duì)帶殼鮮花生中脂肪酸的影響

按照1.3.5 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的脂肪酸值，結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 4 種干燥方式過程中帶殼鮮花生的脂肪酸變化Fig.7 Fatty acid changes of fresh peanut with shell during four drying methods

脂肪酸含量和組成是評(píng)價(jià)花生仁營養(yǎng)品質(zhì)和加工特性的重要指標(biāo)，尤其是花生中的不飽和脂肪酸（以油酸和亞油酸為主）。試驗(yàn)中增加新鮮花生的脂肪酸含量指標(biāo)用來對(duì)比不同干燥方式對(duì)花生品質(zhì)的影響。由圖7可知，經(jīng)熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)、紅外-噴動(dòng)干燥處理后，脂肪酸總量衰退率分別為7.77%，9.27%，4.97%，4.07%，新鮮花生中不飽和脂肪酸占總脂肪酸[24]比例超過81%，干燥后花生的不飽和脂肪酸含量顯著低于新鮮花生，飽和脂肪酸（SFA）含量無顯著變化（P＞0.05），不飽和脂肪酸（UFA）含量都有所降低。在干燥過程中，風(fēng)速、輻射距離、氧氣值和含水量等條件變化都會(huì)引起花生仁中的脂肪酸發(fā)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，尤其是不飽和脂肪酸（MUFA）和多不飽和脂肪酸（PUFA），其穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于飽和脂肪酸，非常容易發(fā)生氧化反應(yīng)而損失[25]。

由圖7可知，4 種干燥方式處理后得到的花生仁中主要脂肪酸的相對(duì)含量從高到低分別是油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、二十二烷酸、花生酸、二十四烷酸、花生烯酸。從不飽和脂肪酸所占面積來看，與新鮮花生仁相比，4 種干燥方式下花生仁單不飽和脂肪酸（MUFA）和多不飽和脂肪酸（PUFA）都存在明顯下降（P＜0.05），其中多不飽和脂肪酸含量的下降更為顯著，這可能是因?yàn)槎嗖伙柡椭舅嶂泻懈嗟奶继茧p鍵，其更容易發(fā)生氧化反應(yīng)而損失。將不同干燥方式下的花生仁對(duì)比，紅外-噴動(dòng)花生仁的不飽和脂肪酸含量相對(duì)較高，紅外花生仁不飽和脂肪酸含量最低。紅外加熱從花生內(nèi)部加熱，在干燥前期使物料快速升溫預(yù)熱而節(jié)約干燥時(shí)間，然而單一的紅外干燥還存在排濕較慢等問題，高溫高濕環(huán)境使得不飽和脂肪酸更容易被氧化[26]；而紅外-噴動(dòng)干燥綜合了紅外使帶殼花生內(nèi)部快速集聚熱量和噴動(dòng)床干燥均勻性好的優(yōu)勢(shì)，縮短了物料的干燥時(shí)間，減少了干燥過程中對(duì)脂肪酸的破壞，故紅外-噴動(dòng)不僅干燥時(shí)間短，而且不飽和脂肪酸保存的含量最多。

為進(jìn)一步對(duì)比經(jīng)過干燥后花生仁營養(yǎng)價(jià)值的保留量，引入PUFA∶SFA 比值[27]，該比值是評(píng)價(jià)油脂營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，2019年，我國醫(yī)學(xué)名詞審定委員會(huì)認(rèn)為該值不得小于1。由圖8可知，新鮮花生和干燥后花生的PUFA∶SFA 值都遠(yuǎn)大于推薦值，然而干燥后花生的PUFA∶SFA 值顯著小于新鮮花生（P＜0.05），可能由于干燥過程中PUFA降低，在一定程度上降低了花生油的營養(yǎng)價(jià)值。而紅外-噴動(dòng)中花生仁的PUFA∶SFA 值顯著高于其它干燥方式下的花生仁（P＜0.05），說明在4 種干燥方式中，紅外-噴動(dòng)干燥的花生仁油脂的營養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較好。

圖8 4 種干燥方式下PUFA∶SFA 比值Fig.8 PUFA∶SFA ratio under four drying methods

2.6 干燥方式對(duì)帶殼鮮花生中氨基酸的影響

按照1.3.6 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的氨基酸值，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可以看出，花生仁中含量較多的氨基酸主要是谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、纈氨酸。相比于鮮花生，經(jīng)熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)、紅外-噴動(dòng)干燥處理后，氨基酸總量衰退率分別為9.53%，9.06%，5.83%，3.83%，經(jīng)干燥處理后花生的氨基酸總含量分別有所降低（P＜0.05）。干燥后花生的賴氨酸、組氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸含量明顯低于新鮮花生（P＜0.05）。從必需氨基酸總量來看，干燥后花生的必需氨基酸含量也明顯下降（P＜0.05），可能是因?yàn)檫@些氨基酸在干燥過程發(fā)生了氧化反應(yīng)或者是與還原糖發(fā)生了美拉德反應(yīng)[28-29]而造成一定的損失。4 種方式干燥的花生仁的氨基酸總量和必需氨基酸含量都存在顯著差異（P＜0.05），其中紅外-噴動(dòng)花生氨基酸總量和必需氨基酸含量最高，紅外花生和熱風(fēng)花生較低，且其差異不顯著。由于紅外加熱屬于電磁波應(yīng)用中的一種，有文獻(xiàn)研究表明紅外對(duì)物料的作用除了升高溫度造成的熱效應(yīng)以外，還存在著對(duì)生物細(xì)胞的非熱效應(yīng)，具體的作用機(jī)制尚待更深層次的研究[30]。紅外-噴動(dòng)聯(lián)合干燥的干燥時(shí)間最短，且干燥溫度較為均勻，避免了局部過熱的情況，故其蛋白和氨基酸受干燥條件的影響較小，氨基酸組成和含量更接近新鮮花生。

圖9 4 種干燥方式過程中帶殼鮮花生的氨基酸變化Fig.9 Amino acid changes of fresh peanut with shell during four drying methods

2.7 干燥方式對(duì)能耗的影響

按照1.3.7 節(jié)的方法，分別考查帶殼鮮花生在熱風(fēng)干燥、紅外干燥、紅外-熱風(fēng)干燥和紅外-噴動(dòng)干燥下的用電量，結(jié)果如圖10所示。

圖10 4 種干燥方式干燥帶殼鮮花生的能耗Fig.10 Energy consumption of four drying methods for fresh peanut with shell

隨著社會(huì)的發(fā)展，能源缺乏問題愈發(fā)嚴(yán)重，如何消耗更少的能源來達(dá)到預(yù)期干燥效果是干燥的研究方向之一。由圖10可知，在本試驗(yàn)中，4 種干燥方式能耗的消耗量以消耗的電量來表示。熱風(fēng)干燥使用普通電熱鼓風(fēng)干燥箱，功率4 kw·h，由圖2a 可以看出干燥過程用時(shí)10 h，此時(shí)消耗的電量為40 kw·h；同等條件下，單一紅外干燥消耗用電量19.9 kw·h，紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥消耗用電量16.1 kw·h；紅外-噴動(dòng)干燥設(shè)備的能耗量主要來自于軸流風(fēng)機(jī)和紅外加熱系統(tǒng)，在干燥過程中，其消耗的用電量為13.5 kw·h。對(duì)比4 種方式下的耗電量，使用紅外-噴動(dòng)相比于熱風(fēng)、紅外、紅外-熱風(fēng)減少66%，32%，16%。說明紅外-噴動(dòng)相比于其它干燥方式可以縮短干燥時(shí)間，減少能耗。

3 結(jié)論

帶殼鮮花生在4 種干燥方式下，干基含水率逐漸降低，干燥速率隨干燥方式的改變逐漸增大，其中紅外-噴動(dòng)干燥的干燥時(shí)間最短，干燥速率最大。通過微觀結(jié)構(gòu)觀察，干燥使花生殼和花生仁的結(jié)構(gòu)變形，且孔隙率增加，并最終趨于穩(wěn)定，而紅外-噴動(dòng)干燥在到達(dá)干燥終點(diǎn)時(shí)花生殼孔隙率仍在增加，這可能與紅外-噴動(dòng)干燥中使花生殼產(chǎn)生孔隙有關(guān)。通過穿刺試驗(yàn)可知，花生仁的硬度呈先增后減再增的趨勢(shì)，說明花生仁在干燥中期會(huì)發(fā)生不同于外界的濕度變化；花生殼硬度在干燥過程中先降低后升高。通過理化分析，發(fā)現(xiàn)在4 種干燥方式下，花生仁中氨基酸和脂肪酸含量明顯下降（P＜0.05），熱風(fēng)和紅外干燥的花生仁氨基酸含量并無顯著差異（P＞0.05），紅外-熱風(fēng)和紅外-噴動(dòng)干燥的花生仁脂肪酸含量無顯著差異 （P＞0.05）。對(duì)比4 種干燥方式下能耗量，紅外-噴動(dòng)干燥可以大幅度減少能源消耗，節(jié)約資源，更符合現(xiàn)代工業(yè)的要求。通過不同干燥方式的對(duì)比，確定紅外-噴動(dòng)干燥方法對(duì)帶殼鮮花生的干燥效果最佳，同時(shí)也進(jìn)一步為紅外-噴動(dòng)技術(shù)用于其它帶殼類物料的干燥提供了理論支持。