不同干燥工藝制備板栗全粉的理化特性和風(fēng)味比較

施建斌，隋勇，蔡沙，何建軍，熊添，范傳會(huì)，陳學(xué)玲，家志文，王少華，蔡芳，蔣修軍，梅新*

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064） （2.湖北金銀豐食品有限公司，湖北隨州 441300）

板栗屬殼斗科植物，是一種重要可食性干果，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。板栗起源于我國(guó)且有超過(guò)3000年的種植歷史，在我國(guó)20多個(gè)省市自治區(qū)都有種植，板栗種植和深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在我國(guó)精準(zhǔn)脫貧和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施過(guò)程中作用巨大。板栗仁是板栗可食部，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，主要由淀粉組成，除此之外還含有脂肪、蛋白、游離糖、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)和多酚類物質(zhì)，能量與營(yíng)養(yǎng)成分和大米、小麥、馬鈴薯等主食接近[1,2]。

板栗是一種具有很高季節(jié)性的堅(jiān)果，消費(fèi)方式以鮮食為主；此外其也可以通過(guò)烤、炒、煮和油炸等方式進(jìn)行加工。炒板栗是我國(guó)人民食用板栗的主要方式；在東南亞國(guó)家板栗仁主要通過(guò)熱水漂燙和包裝實(shí)現(xiàn)其能夠長(zhǎng)時(shí)間的保存[3]。熱處理是一種成本低、安全的加工方式，但是通過(guò)熱處理后，板栗仁的營(yíng)養(yǎng)、口感都會(huì)受到極大影響。而通過(guò)冷凍、速凍技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)板栗全年供應(yīng)，同時(shí)板栗仁的色澤、營(yíng)養(yǎng)、口感能最大限度的保持；但是在加工中有20%～30%的板栗仁因破損、蟲蛀而不能成為商品板栗仁，這些板栗仁通過(guò)進(jìn)一步挑選、加工制成板栗全粉、糕點(diǎn)餡料等產(chǎn)品。

板栗全粉含水量低、耐儲(chǔ)存、易運(yùn)輸、用途廣，是板栗加工殘次品的重要利用途徑。板栗干燥方法影響板栗加工特性，決定了板栗全粉的用途，對(duì)后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)具有很大影響。徐英菊[4]研究發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)干燥、真空干燥和冷凍干燥對(duì)板栗全粉持水力、溶解度、凍融穩(wěn)定性有極大影響，冷凍干燥所得板栗全粉冷、熱穩(wěn)定性都較好。還有研究表明微波處理可以改變板栗全粉淀粉的熱力學(xué)特性、降低溶解度和膨脹力，凍穩(wěn)定性增強(qiáng)，碘藍(lán)值、凝沉性和抗性淀粉含量增加[5]。在研究中也發(fā)現(xiàn)將板栗全粉添加到面包中，面包抗氧化能力和揮發(fā)性香味物質(zhì)隨板栗全粉添加量增加而顯著提高[6]，但是過(guò)多的添加也會(huì)造成面包發(fā)生褐變，發(fā)酵體積變小，易老化[7]。板栗全粉的添加能增加混合粉的吸水率，隨著全粉添加量的增加意面的凍結(jié)水減少、蒸煮損失率增加。因此研究不同干燥工藝對(duì)板栗全粉理化特性影響具有重要的意義。

本文采用板栗加工企業(yè)加工剩余的板栗丁為原料，通過(guò)不同干燥工藝制備成為板栗全粉，研究不同干燥工藝對(duì)板栗全粉基本組成、色差、糊化度、多酚、黃酮含量、持水性、吸油能力、風(fēng)味物影響，為板栗精深加工、產(chǎn)品開發(fā)和副產(chǎn)物的綜合利用提供重要理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

板栗仁原料由湖北宏福食品有限公司提供，為企業(yè)板栗加工后的殘次品，于-18 ℃冷庫(kù)儲(chǔ)藏。實(shí)驗(yàn)中所用全部化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 主要設(shè)備

UV-2800紫外分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司；FW-100萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司；半自動(dòng)凱氏定氮儀、CS-600C型分光測(cè)色儀，杭州彩譜科技有限公司；PEN3型電子鼻，德國(guó)AirSense；其他設(shè)備為試驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 板栗全粉制備

自然干燥工藝：冷凍板栗仁自然晾曬至水分14%以下，樣品記為自然干燥；

真空冷凍干燥工藝：冷凍板栗仁真空冷凍干燥至水分14%以下，樣品記為冷凍干燥；

低溫?zé)犸L(fēng)干燥工藝：冷凍板栗仁放入60 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為低溫?zé)犸L(fēng)；

高溫?zé)犸L(fēng)干燥工藝：冷凍板栗仁放入105 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為高溫?zé)犸L(fēng)；

微波低溫干燥工藝：冷凍板栗仁于200 W微波下處理20 min，于60 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為微波+低溫；

微波高溫干燥工藝：冷凍板栗仁于200 W微波下處理20 min，于105 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為微波+高溫；

Vc護(hù)色后低溫干燥工藝：常溫解凍后的板栗仁放入溫度為60 ℃、濃度0.5%檸檬酸溶液護(hù)色20 min，于60 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為Vc+低溫；

Vc護(hù)色后高溫干燥工藝：常溫解凍后的板栗仁放入溫度為60 ℃、濃度0.5%檸檬酸溶液護(hù)色20 min，于105 ℃烘箱干燥至水分14%以下，樣品記為Vc+高溫。

通過(guò)上述工藝干燥所得板栗仁，粉碎后果100目篩后備用。

1.3.2 板栗全粉基本成分測(cè)定

板栗全粉灰分、粗蛋白、淀粉、脂肪含量分別參照GB 5009.4-2016、GB 5009.5-2016、GB 5009.9-2016和GB 5009.6-2016相關(guān)方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 板栗全粉色澤分析

利用色差計(jì)測(cè)定板栗全粉的亮度值（L）、紅綠值（a）和黃藍(lán)值（b），將低溫真空冷凍干燥樣品作為參比，通過(guò)下列公式計(jì)算色差大?。é）。

式中：

ΔL——測(cè)定樣品和參比亮度值差值；

Δa——測(cè)定樣品和參比紅綠值；

Δb——測(cè)定樣品和參比黃藍(lán)值差值。

1.3.4 板栗全粉糊化度測(cè)定

糊化度的測(cè)定參照熊易強(qiáng)[8]的方法并做少許改動(dòng)。糊化度計(jì)算公式如下：

1.3.5 板栗全粉黃酮、多酚含量測(cè)定

黃酮、多酚含量分別采用硝酸鋁/亞硝酸鈉、福林酚顯色法測(cè)定，吸光度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物濃度曲線分別為Y=0.1069X+0.0019（R2=0.994）、Y=9.1006X-0.1252（R2=0.998）。

1.3.6 板栗全粉持水性

取一定量樣品（g），記為W1，按1:10（m/V）比例加入蒸餾水，室溫下攪拌混勻30 min，2500 r/min離心20 min，棄上清液，沉淀稱重記為W2（g），持水性（water holding capacity，WHC）計(jì)算公式如下：

1.3.7 板栗全粉吸油能力

取一定量樣品（g），記為W1，按1:10（m/V）比例加入食用油，充分混勻，室溫下放置1 h，1500 r/min離心20 min，棄上層油，沉淀用濾紙吸去游離食用油，殘?jiān)Q重記為W2，吸油能力（oil absorption capacity，OAC）計(jì)算公式如下：

1.3.8 板栗全粉風(fēng)味測(cè)定

采用電子鼻對(duì)不同干燥工藝所得板栗全粉進(jìn)行風(fēng)味測(cè)定。測(cè)定方法如下：取5 g板栗全粉于15 mL的樣品瓶中，加入6 mL 20% NaCl溶液，于60 ℃水中萃取40 min，平行測(cè)定3次；樣品進(jìn)樣流量為300 mL/min，測(cè)定時(shí)間為150 s，清洗時(shí)間為120 s。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)至少重復(fù)3次，結(jié)果用x±s表示，用SPSS通過(guò)一元方差分析（One-Way ANOVA）進(jìn)行多個(gè)組間平均數(shù)的比較，如果組間存在顯著性差異（p<0.05），則采用Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行組間多重比較。采用origin 2018對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 板栗全粉基本組成

通過(guò)不同干燥工藝制得的板栗全粉基本成分見表1。從表中能看出來(lái)，自然干燥的灰分最大為0.35%，與冷凍干燥之間沒有顯著性差異（p>0.05）；自然干燥和冷凍干燥所與其他干燥工藝所得板栗全粉灰分之間存在顯著性差異（p<0.05）。高溫?zé)犸L(fēng)干燥的板栗全粉淀粉含量最大為56.07%，與自然干燥、低溫干燥、Vc+低溫、Vc+高溫干燥不存在差異顯著性（p>0.05）；在微波+高溫干燥工藝中蛋白含量最大為5.51%，與冷凍干燥、低溫?zé)犸L(fēng)干燥、高溫干燥、微波低溫干燥之間不存在差異顯著性（p>0.05）。在所有板栗全粉樣品中，冷凍干燥所得樣品脂肪含量最高，自然干燥次之，分別為2.68%和2.30%，與其他所有樣品灰分之間存在著差異顯著性（p<0.05）。板栗在不同干燥工藝中由于高溫、高濕度和長(zhǎng)時(shí)間的影響會(huì)導(dǎo)致淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，具體表現(xiàn)在淀粉含量降低、可溶性糖增加、pH值減小等[9]。丁媛媛等[10]認(rèn)為其可能與干燥溫度和淀粉酶酶活有關(guān)。

表1 不同干燥工藝所得板栗全粉基本組成Table 1 Main component of chestnut powder dried by different methods

2.2 不同干燥工藝對(duì)板栗全粉色澤的影響

不同干燥工藝對(duì)板栗全粉色澤的影響見表2。從表中能看出來(lái)，冷凍干燥板栗全粉白度L值為87.29，而通過(guò)Vc護(hù)色處理后低溫干燥的板栗全粉L值為87.55，這兩樣品L值之間不存在顯著性差異（p>0.05），而與其干燥方法所得板栗全粉L值之間存在顯著性差異（p<0.05）。不同干燥工藝制備板栗全粉顏色差別用色差值ΔE表示，高溫?zé)犸L(fēng)干燥、微波+低溫干燥和微波+高溫干燥處理所得板栗全粉ΔE較高且之間無(wú)顯著性差異（p>0.05），大小分別為1.74、1.89和1.88；Vc+低溫處理所得板栗全粉ΔE最小為0.66，與其他樣品之間存在顯著性差異（p<0.05）。一般認(rèn)為當(dāng)ΔE大于3.0后才能感覺到顯著差異，1.5～3.0能感到差異，而0.5～15稍有差異[11]。從表中數(shù)據(jù)能看出，高溫?zé)犸L(fēng)干燥和微波預(yù)處理的板栗全粉ΔE較大；通過(guò)Vc護(hù)色處理干燥后板栗全粉ΔE降低，說(shuō)明護(hù)色能降低板栗全粉色差。板栗在干燥過(guò)程會(huì)發(fā)生酶促褐變和非酶褐變使其顏色發(fā)生變化，本研究所用原料在加工過(guò)程中通過(guò)漂燙進(jìn)行滅酶處理，因此褐變主要由美拉德反應(yīng)、焦糖化現(xiàn)象及抗壞血酸褐變?cè)斐蒣12]。與前人數(shù)據(jù)相比，本研究所得板栗全粉具有更高的L值和較低ΔE[13]，說(shuō)明通過(guò)這幾種方法制備的板栗全粉色澤在可接受范圍內(nèi)。

表2 不同干燥工藝對(duì)板栗全粉色澤的影響Table 2 Color of chestnut powder dried by different methods

2.3 不同干燥工藝對(duì)板栗全粉糊化度的影響

不同干燥工藝對(duì)板栗全粉糊化度的影響見圖1。從圖中能看出來(lái)通過(guò)自然干燥和低溫?zé)犸L(fēng)干燥制備的板栗全粉糊化度分別為34.04%和33.76%且不存在顯著性差異（p>0.05），說(shuō)明低溫不會(huì)造成板栗的糊化。通過(guò)冷凍干燥、微波+低溫和Vc+低溫處理后所得板栗全粉糊化度分別為47.75%、47.00%和51.16%，而通過(guò)高溫干燥工藝（高溫?zé)犸L(fēng)、微波+高溫、Vc+高溫）所制得板栗全粉糊化度較高（86.61%～91.57%），說(shuō)明高溫干燥會(huì)顯著（p<0.05）提升板栗全粉的糊化度。生板栗糊化度非常低[14]，在板栗加工中采用漂燙的方式對(duì)板栗進(jìn)行滅酶處理，必然會(huì)導(dǎo)致板栗淀粉部分發(fā)生糊化；板栗含水量較高，通過(guò)高溫干燥使淀粉進(jìn)一步的糊化，板栗全粉糊化度進(jìn)一步提高。糊化度的大小對(duì)板栗全粉在后續(xù)食品制備過(guò)程中有極大影響。研究表明，生板栗生全粉能夠降低板栗-小麥面團(tuán)的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率和粉質(zhì)指數(shù)逐漸降低，弱化度逐漸增加，黏度、衰減值逐漸降低；而糊化后的板栗全粉則提升面團(tuán)吸水率，降低弱化度、會(huì)升值、糊化特性、增加面團(tuán)的穩(wěn)定性；從面團(tuán)剖面圖上表現(xiàn)出生板栗全粉主要降低了吸水率、混合和面筋指數(shù)；而添加糊化后的板栗全粉提高吸水率和面筋指數(shù)[14,15]。

2.4 板栗全粉總黃酮、總酚含量

不同干燥工藝所得板栗全粉總黃酮和多酚含量見圖2。從圖2能看出來(lái)，Vc+高溫干燥的板全粉黃酮含量最高為12.11 mg/g，與其它處理板栗全粉中總黃酮含量相比存在顯著性差異（p<0.05）；通過(guò)低溫?zé)犸L(fēng)、微波+低溫、微波+高溫干燥所得板栗全粉總黃酮含量較低且之間不存在顯著性差異（p>0.05），含量分別為7.63、7.42和7.72 mg/g。通過(guò)低溫?zé)犸L(fēng)和高溫?zé)犸L(fēng)干燥所得板栗全粉酚含量較高分別為5.72和5.07 mg/g，兩種中干燥工藝所得板栗全粉總酚之間不存在顯著差異性。板栗加工、干燥當(dāng)中一些功能性的物質(zhì)會(huì)受溫度和氧化作用而損失，溫度越高、干燥時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)加速功能性物質(zhì)的分解[16]。周葵等[13]在研究生板栗加工特性中發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥板栗全粉多酚和Vc含量顯著高于自然干燥、鼓風(fēng)干燥和熱泵干燥，其主要因?yàn)閂c、多酚發(fā)生不同程度的美拉德反應(yīng)導(dǎo)致Vc、多酚含量降低。本研究所選板栗為加工廠所剩板栗殘次品，板栗經(jīng)過(guò)漂燙處理后，不同處理方式、干燥溫度和干燥時(shí)間都會(huì)對(duì)板栗總黃酮、總酚含量有顯著影響，具體影響規(guī)律還需詳細(xì)研究。

2.5 板栗全粉的持水性、吸油能力

不同干燥工藝制備的板栗全粉持水性、吸油能力見圖3。從圖3能看出來(lái)，真空冷凍干燥板栗全粉持水性最大為3.56 g/g，與其它樣品持水性之間存在顯著性差異（p<0.05）；直接高溫?zé)犸L(fēng)干燥板栗全粉持水性最小為2.83 g/g，與Vc+高溫干燥所得板栗全粉持水性之間無(wú)顯著性差異（p>0.05），與其它樣品持水性之間存在顯著性差異（p<0.05）。持水性主要與蛋白質(zhì)分子表面親脂親水基團(tuán)的性質(zhì)、蛋白質(zhì)分子物理截留作用以及淀粉的含量與性質(zhì)等有關(guān)，除真空冷凍干燥外，其他干燥工藝溫度高，可能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性以及淀粉發(fā)生了糊化，降低持水性[16]。真空冷凍干燥板栗全粉吸油能力最大為1.63 g/g，與其它樣品持水性之間存在顯著性差異（p<0.05），其余幾種板栗全粉吸油能力在0.63～0.90 g/g之間。冷凍干燥制備的板栗全粉空隙較多，利于油脂吸附；此外，淀粉糊化使得淀粉顆粒變得更加緊密、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變性，不利于油的侵入，降低吸油能力[17]。

2.6 不同干燥工藝對(duì)板栗全粉風(fēng)味的影響

不同干燥工藝制得板栗全粉電子鼻雷達(dá)圖見圖4。從圖4能看出來(lái)，S2、S6、S7、S8和S9這5個(gè)傳感器響應(yīng)值較高，結(jié)合儀器傳感器性能描述說(shuō)明板栗全粉的風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于氮氧化物、甲烷、硫化物和乙醇等成分[18]，不同干燥工藝制得板栗全粉在S2、S6、S7、S8和S9這5個(gè)傳感器響應(yīng)值存在顯著性差異（p<0.05），而在S1、S3、S4、S5和S10傳感器響應(yīng)值不存在顯著性差異（p>0.05）。電子鼻的PCA分析見圖5，從圖中能看出來(lái)PC1貢獻(xiàn)率為88.40%，PC2貢獻(xiàn)率為10.04%，總貢獻(xiàn)率為98.44%，說(shuō)明PCA可用于分區(qū)不同干燥工藝所得板栗全粉揮發(fā)性物質(zhì)。雖然高溫?zé)犸L(fēng)、微波+低溫和微波+高溫干燥工藝制備的板栗全粉氣味呈一定聚類現(xiàn)象，但是其他干燥工藝得到的板栗全粉揮發(fā)性物質(zhì)區(qū)分較明顯，且不同含量均在各自區(qū)域，不發(fā)生重疊，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

3 結(jié)論

不同方式干燥工藝對(duì)板栗全粉基本組成、色差、糊化度、持水性、吸油能力和風(fēng)味有顯著影響。不同干燥工藝所得板栗全粉灰分0.28%～0.35%，淀粉45.11%～5.07%，蛋白4.74%～5.51%，脂肪1.61%～ 2.68%；通過(guò)冷凍干燥和Vc護(hù)色處理后低溫干燥的板栗全粉L值分別為87.29和87.55，與其他干燥工藝之間存在顯著性差異（p<0.05）；板栗全粉色差ΔE范圍為0.06～1.89，在可接受范圍內(nèi)；通過(guò)高溫干燥工藝制得的三個(gè)板栗全粉糊化度為86.06%～91.57%；自然干燥和低溫?zé)犸L(fēng)干燥制備的板栗全粉糊化度較低，分別為34.04%和33.76%；真空冷凍干燥所得板栗全粉持水性和吸油能力最高，分別為3.56 g/g和1.63 g/g，且與其它樣品之間存在顯著性差異（p<0.05）；板栗全粉風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于氮氧化物、甲烷、硫化物和乙醇等成分。