不同干燥方式對籽瓜固形物干燥品質的影響研究

吳 亮，韋 博，徐彥瑞，吳勁鋒，萬芳新，黃曉鵬*

(1.甘肅農業(yè)大學 機電工程學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅奧凱農產品干燥裝備工程研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

籽瓜，又名打瓜，西瓜的一種分支變種[1]。其果皮果肉中含有維生素、蛋白質、纖維素和氨基酸等營養(yǎng)物質[2-3]。傳統“取籽棄瓤”的收獲方式不僅會造成資源浪費，還會帶來病蟲害和環(huán)境問題。籽瓜加工技術提高了籽瓜的利用率，有效地促進了籽瓜產業(yè)的發(fā)展[4]。目前關于籽瓜汁生產的技術已經比較完善，針對固液分離后的籽瓜固形物方面的加工技術還較為落后。將生產線上經過固液分離后的籽瓜固形物通過干燥降低其水分，加工成動物飼料或飼料添加劑，可延長貯藏期，是籽瓜固形物的主要用途[5]。

干燥是延長農產品貨架期的一種重要的加工方法，其目的是通過去除水分、降低水分活度，從而抑制微生物的生長以及與酶有關的不良化學作用，有利于產品的儲存。自然晾曬作為一種傳統的干制方式，以其方便經濟的特點一直沿用至今，但極易受天氣影響，干燥時間長，容易受到環(huán)境污染和微生物侵擾從而導致產品品質降低；熱風干燥設備費用低、操作方便、技術成熟，但因其干燥耗時，易破壞農產品的色澤和香氣，所以也具有一定局限性；遠紅外干燥技術可以縮短農產品干燥時間，提高干燥效率，而且可以起到滅菌作用，抑制物料發(fā)生酶促反應，但是遠紅外干燥技術在不同農產品上應用的效果差異較大；真空干燥技術由于真空泵的作用，箱體內的水蒸氣會源源不斷被抽出，提高了干燥速率[6]。而且整個干燥過程減少了物料與氧氣的接觸，大大提高了干制品品質。弊端在于真空條件下熱傳遞效率較低，導致干燥速率較慢。微波真空干燥技術的出現彌補了真空干燥技術的不足，其加熱方式從熱傳遞變?yōu)闊彷椛?，在具備真空干燥技術優(yōu)點的同時大大提高了干燥效率[7]。

本研究采用自然晾曬、熱風干燥、遠紅外干燥、真空干燥以及微波真空干燥五種干燥方式，對籽瓜綜合加工生產線的副產品籽瓜固形物進行干燥處理，探究不同干燥方式對籽瓜固形物品質及營養(yǎng)成分的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇尺寸與色澤相當的新鮮籽瓜樣品。依次經過破碎取籽機、瓜皮粉碎機、打漿機、過濾裝置和離心機，固液分離后倒去上層清液，將下層沉淀的固形物作為本試驗的試驗材料。

1.2 試驗設備

熱風干燥箱：YQ101-0A 型，北京宇勤騰達制藥設備有限公司；紅外輻射多功能干燥箱：WSH-60A型，天水盛華微波技術有限公司；真空干燥箱：DZF型，上海力辰邦西儀器科技有限公司；箱式微波真空機：HWZ-30型，微波功率3 kW，天水盛華微波技術有限公司；電子天平：JM-A3003型，余姚紀銘稱重校驗設備有限公司；色差儀：CR-410型，日本柯尼卡美能達公司。

1.3 試驗方法

在預試驗的基礎上，分別采取自然晾曬、熱風干燥、遠紅外干燥、真空干燥和微波真空干燥對籽瓜固形物進行干燥處理，對比分析不同干燥方式的干燥品質，試驗安排表見表1。

表1 不同干燥方式干燥試驗安排表

干燥前將設備調至預定參數，取籽瓜固形物鮮樣150 g，將其均勻平鋪在料盤上，放入不同干燥設備(自然晾曬除外)中進行干燥試驗，按照表1操作要求測定物料質量，直至物料的含水率達到10 %以下停止試驗，每組試驗重復三次，取平均值作為試驗結果。干燥后的固形物冷卻后放入保鮮袋中貯存。

1.4 試驗指標測定

1.4.1 復水比的測定

取干制品50 g于25℃的恒溫水浴鍋中，浸泡30 min后瀝干，用吸水紙吸干物料表面的水分，稱取復水后的質量，每組試驗重復3次[8]。復水比計算公式見式(1)：

(1)

式中：Rf為籽瓜固形物的復水比；Gf為物料復水瀝干后的質量，g；Gg為物料復水前的質量，g。

1.4.2 色差值的測定

取粉碎后的籽瓜固形物干制品粉末10 g，用色差計測定其色澤，每組樣品測量3次，取平均值?？偵钪怠鱁計算式(2)如下：

(2)

式中：L為籽瓜固形物粉末的明度值；L*為新鮮籽瓜固形物的明度值；a為籽瓜固形物粉末的紅綠值；a*為新鮮籽瓜固形物的紅綠值；b為籽瓜固形物粉末的黃藍值；b*為新鮮籽瓜固形物的黃藍值；△E為待測樣品的總色差值。

1.4.3 多糖含量的測定

采用硫酸苯酚法。具體步驟為：吸取稀釋1倍后的提取液2 μL，加入1.0 mL 9.0%的苯酚溶液(現配現用)，充分混勻后加入3.0 mL濃H2SO4溶液，充分混勻后，在室溫放置30 min[9]；在485 nm下測定反應液的吸光值，以不加樣品溶液為空白對照，重復3次。

籽瓜固形物多糖含量以蔗糖為標準品標定，計算式(3)為：

(3)

式中：C為可溶性糖濃度，mg/mL；V1為吸取的提取液的體積，mL；V2為提取液的總體積，mL；M為稱取的籽瓜固形物干樣的重量，g。

1.4.4 維生素C(抗壞血酸)含量的測定

按分光光度法要求制備提取液和制作標準曲線后，取1.0 mL樣品提取液于試管中，加入1.0 mL 50 g/L TCA，再按制作標準曲線相同的方法，加入其他成分，進行反應、測定，記錄反應體系在波長534 nm處吸光度值[10]，重復3次。

果蔬中抗壞血酸含量以100 g樣品中含有抗壞血酸的質量表示，即mg /100 g。計算式(4)：

(4)

式中：m′為由標準曲線求得的抗壞血酸的質量，μg；VS為滴定時所用樣品提取液的體積，mL；V為樣品提取液總體積，mL；m為樣品質量g。

1.4.5 膳食纖維含量的測定

測定原理：分別用熱穩(wěn)定的α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶進行酶解消化樣品以去除蛋白質和淀粉，然后用乙醇沉淀，將過濾的膳食纖維殘渣用乙醇和丙酮沖洗，干燥后稱重[11]。

計算式(5)為：

(5)

式中：X為樣品中含膳食纖維的含量，%；G為殘余物的質量，g；m為樣品的質量，g。

2 結果與分析

2.1 對干制品品質的影響

2.1.1 對干制品復水比的影響

不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的復水比見表2。

表2 不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的復水比

由表2可知，經過自然晾曬后，籽瓜固形物干制品復水性較差，這是因為自然晾曬受環(huán)境影響，固形物受到微生物的侵蝕，局部發(fā)生霉變，且由于干燥時間長，對物料細胞的損傷較大。熱風干燥和遠紅外干燥后的干制品復水性接近，效果較為一般，真空干燥和微波真空干燥后的干制品復水比均比較好，且微波真空干燥后干制品的復水性能最佳。

2.1.2 對干制品色澤的影響

不同干燥方式對籽瓜固形物干制品色澤的影響用色差值來反映，通過比較不同干燥方式所得干制品和籽瓜固形物鮮樣的色差值，反映不同干燥方式對籽瓜固形物干制品的品質影響。不同干制方法下干制品的色澤見表3。

表3 不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的色澤

從表3可知，經過自然晾曬后的干制品色差值最大，說明自然晾曬對籽瓜固形物的色澤變化影響最大，這是因為自然晾曬時間較長，固形物酶促反應嚴重，導致干制品顏色加深，表觀品質較差。熱風干燥后干制品的色差值比自然晾曬后干制品的色差值小，但由于干燥時間較長色澤變化也較大。遠紅外干燥、真空干燥和微波真空干燥處理后的干制品色差值較為接近，明顯優(yōu)于自然晾曬和熱風干燥，這可能是因為遠紅外干燥、真空干燥和微波真空干燥的干燥效率比自然晾曬和熱風干燥高，干燥時長更短，固形物干燥過程中酶促反應和氧化反應均不嚴重，所以色差值較小，固形物干制品表觀品質較好[12]。

2.2 對干制品營養(yǎng)成分的影響

圖1為不同干燥方式下籽瓜固形物干制品中多糖含量的對比圖。

從圖1中(a)可以看出，經過自然晾曬的固形物干制品中多糖含量最低，為57.94 mg/g，這是因為自然晾曬所需時間長，固形物中的多糖被分解的量增加，導致干燥品質多糖含量下降。熱風干燥溫度較高，可能使干制品中的糖分發(fā)生了美拉德反應或焦糖化現象，導致干制品中的多糖含量下降。真空干燥由于熱量傳遞較慢，干燥速率較低，經過長時間的干燥后固形物中多糖降解增加，干制品中多糖含量較少。遠紅外干燥和微波真空干燥的熱效率高，干燥時間短，糖分降解的最少，所以干燥后固形物干制品中多糖含量較高，分別為98.33 mg/g和105.64 mg/g。

圖1 不同干燥方式對籽瓜固形物干制品的營養(yǎng)成分含量影響

由圖(b)可知，由于自然晾曬整個過程中，籽瓜固形物都完全暴露在空氣中，加上太陽能的輻射，固形物中的維生素C(抗壞血酸)迅速被氧化成脫氫抗壞血酸，含量急速下降，導致干制品中維生素C含量最低，為0.196 mg/g。對于真空干燥和微波真空干燥，由于固形物在整個干燥過程與氧氣接觸較少，氧化反應不明顯，故維生素C含量明顯高于其他干燥方式。

圖(c)表明，除自然晾曬以外，其他干燥方式對籽瓜固形物干制品中膳食纖維含量的影響無明顯差異。由于自然晾曬速率慢，耗時長，導致籽瓜固形物干燥過程中各種營養(yǎng)成分流失，且膳食纖維中的半纖維素會受到微生物的影響，被細菌分解，所以自然晾曬下籽瓜固形物干制品中膳食纖維含量最少，為34.87 %。經熱風干燥、遠紅外干燥、真空干燥和微波真空干燥分別處理過的籽瓜固形物干制品中膳食纖維含量差別不大，這是因為膳食纖維的主要成分為非淀粉多糖，包括纖維素、半纖維素和果膠等物質，而這些成分，除纖維素和半纖維素容易被細菌分解外，其他情況下比較穩(wěn)定。所以在后四種干燥方式下，膳食纖維中主要成分的理化性質都比較穩(wěn)定，成分不易被破壞。故干制品中的膳食纖維含量較高。

3 結論

本研究以籽瓜綜合加工生產線的副產品籽瓜固形物為試驗材料，分別采用自然晾曬、熱風、遠紅外、真空和微波真空進行干燥，對其表觀品質和營養(yǎng)成分進行分析，得出以下結論：

(1)經過自然晾曬后的固形物干制品復水性最差，因為其受自然環(huán)境和微生物的影響最為嚴重，所以干燥品質較差。熱風干燥和遠紅外干燥后的干制品復水比接近，效果較為一般。真空干燥對干制品的復水性影響略優(yōu)于熱風干燥和遠紅外干燥，微波真空干燥后的固形物干制品復水性能最佳。在色澤方面，不同干燥方式的干燥效果優(yōu)劣依次為：微波真空干燥>真空干燥>遠紅外干燥>熱風干燥>自然晾曬。

(2)經過自然晾曬后的籽瓜固形物，其干制品中多糖、維C和膳食纖維含量均為五種干燥方式中最低。真空干燥和微波真空干燥由于減少了干燥過程中氧氣的參與，使得三種營養(yǎng)成分的含量均較高，但微波真空干燥熱效率更高，干燥速率更快，耗時較短，所以該干燥方式下固形物干制品中三種營養(yǎng)物質含量均最高。熱風干燥和遠紅外干燥技術由于其自身的缺點，獲得的干制品中多糖、維C和膳食纖維含量均表現一般。