馬蹄脆片微波真空干燥工藝優(yōu)化及其水分變化

譚德馨，唐小閑，張奕濤，李官麗，黎小椿，羅楊合*，伍淑婕*

（1.廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，廣西柳州 545006；2.賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西賀州 542899）

馬蹄學(xué)名荸薺，俗稱水栗、烏芋[1]，是我國特色果蔬，其產(chǎn)量占世界95%，廣西馬蹄產(chǎn)量占全國70%。馬蹄不僅肉嫩脆甜、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富，而且富含槲皮素[2]、樺木酸[3]、圣草酚[3]等多種生物活性成分，其保健價(jià)值極高。自古有“地下雪梨”和“江南人參”的美譽(yù)，深受大眾的喜歡，具有廣闊的市場前景及研究價(jià)值。

馬蹄主要以鮮食為主，但馬蹄含水率較高，生命活動(dòng)和呼吸代謝旺盛，很容易導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)地交通不便，產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈不健全，嚴(yán)重影響了馬蹄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。干燥技術(shù)的應(yīng)用能延長馬蹄的貯藏期，便于產(chǎn)品流通[5]。目前，馬蹄干燥大多采用熱風(fēng)干燥[6]、真空干燥[7]和微波干燥[8]。熱風(fēng)干燥雖然操作簡單，但是營養(yǎng)物質(zhì)損失較多[9]。真空干燥雖然營養(yǎng)物質(zhì)保存好，但其耗能較大、生產(chǎn)費(fèi)用較高[10]。微波干燥雖然干燥速度快、操作簡單，但風(fēng)味物質(zhì)損失較大，產(chǎn)品色差和形變程度較大，復(fù)水比較差，干燥過程最終水分含量難以控制，而且成本大[11]。因此，尋找一種干燥效率高、物理結(jié)構(gòu)破壞小、營養(yǎng)物質(zhì)損失少的馬蹄干燥技術(shù)顯得尤為重要。微波真空干燥的產(chǎn)品不僅能很好地保持鮮果原有的結(jié)構(gòu)，而且風(fēng)味品質(zhì)好，干燥效率較高[12?13]。

本文以馬蹄為主要原料，采用微波真空干燥法優(yōu)化馬蹄脆片干燥工藝，并對最佳工藝參數(shù)下制備的馬蹄脆片進(jìn)行水分變化分析，豐富馬蹄加工產(chǎn)品種類，以期為馬蹄脆片的制備和應(yīng)用研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬蹄：市售；葡萄糖、苯酚：廣東光華科技股份有限公司；濃硫酸、氫氧化鈉：四川西隴科學(xué)有限公司；鹽酸：昆山金城試劑有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

微波真空動(dòng)態(tài)干燥機(jī)（VP?018AV）：上海鑭泰微波設(shè)備制造有限公司；物性測定儀（TA.XTPLUS）：英國stable micro systems 公司；色彩色差計(jì)（CR?400）：日本柯尼卡美能達(dá)公司；核磁共振成像分析儀（NMI20）：蘇州紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

新鮮馬蹄→清洗→去皮→切片→鋪料→微波真空干燥→冷卻→包裝→成品。

挑選個(gè)體大小均勻、無腐爛、損傷的馬蹄；將馬蹄清洗去皮并切片，測其含水量為87.82%；稱取馬蹄片400 g，平鋪于置料筐中，放入微波真空干燥設(shè)備的干燥室中，設(shè)置好儀器參數(shù)，樣品干燥至含水率≤4%停止。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 微波功率對馬蹄脆片品質(zhì)的影響

稱取馬蹄片400 g，在干燥溫度為70 ℃、真空度為-95 kPa、切片厚度為2.5 mm 條件下，考察微波功率（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 kW）對馬蹄脆片總糖含量、色差值和脆度的影響。

1.3.2.2 干燥溫度對馬蹄脆片品質(zhì)的影響

稱取馬蹄片400 g，在微波功率為2.0 kW、真空度為-95 kPa、切片厚度為2.5 mm 條件下，考察干燥溫度（50、60、70、80、90 ℃）對馬蹄脆片總糖含量、色差值和脆度的影響。

1.3.2.3 真空度對馬蹄脆片品質(zhì)的影響

稱取馬蹄片400 g，在微波功率為2.0 kW、干燥溫度為70 ℃、切片厚度為2.5 mm 條件下，考察真空度（-55、-65、-75、-85、-95 kPa）對馬蹄脆片總糖含量、色差值和脆度的影響。

1.3.2.4 切片厚度對馬蹄脆片品質(zhì)的影響

稱取馬蹄片400 g，在微波功率為2.0 kW、干燥溫度為70 ℃、真空度為-95 kPa 條件下，考察切片厚度（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 mm）對馬蹄脆片總糖含量、色差值和脆度的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box?Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取A微波功率、B干燥溫度、C切片厚度為自變量，以馬蹄脆片Y1色差值、Y2總糖含量和Y3脆度作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的響應(yīng)值，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素及水平如表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平Table 1 Factors and levels for response surface test design

1.3.4 含水率測定

含水率的測定參照文獻(xiàn)[14]進(jìn)行。

1.3.5 色差值測定

運(yùn)用色彩色差儀對馬蹄脆片的色澤進(jìn)行檢測[15]。ΔE計(jì)算公式如下。

式中：ΔE為干燥后馬蹄脆片的色差值；L0*、a0*、b0*分別為新鮮馬蹄片的亮度、紅度和黃度值；L*、a*、b*分別為干燥后馬蹄脆片的亮度、紅度和黃度值。

1.3.6 總糖含量測定

采用苯酚硫酸法[16]測定馬蹄脆片中總糖含量。

1.3.7 脆度測定

采用參考文獻(xiàn)[17]的方法稍作修改：用物性測定儀對馬蹄脆片進(jìn)行脆度特性測定。測試采用直徑50 mm的平底圓柱型探頭P/35，測試前速度1.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測試后速度2.0 mm/s，壓縮程度為樣品形變40%，兩次壓縮之間停留時(shí)間5.0 s，壓縮力5.0 g。

1.3.8T2的采集及反演

使用低場核磁共振分析儀測馬蹄脆片的橫向弛豫時(shí)間T2，將馬蹄脆片放于永磁場射頻線圈的中心進(jìn)行T2采集，每份樣品重復(fù)采集3 次信號(hào)，結(jié)果取平均值。序列參數(shù)設(shè)置為主頻18 MHz、偏移頻率410 000.94 Hz、90°脈沖時(shí)間10 μs、180°脈沖時(shí)間18 μs、采樣點(diǎn)數(shù)200 050、重復(fù)時(shí)間5 000 ms、累加次數(shù)4 次、回波時(shí)間400 ms、回波數(shù)16 000。對所得圖譜進(jìn)行反演，得到弛豫時(shí)間T2。

1.3.9 低場核磁共振成像

低場核磁共振成像方法參照文獻(xiàn)[18]進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Design?Expert 13 軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，使用Origin 2022 和SPSS 26.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 微波功率對馬蹄脆片色差值、總糖和脆度的影響

色澤能直接反饋產(chǎn)品的感官特性，是衡量果蔬干制品質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[19]，總色差值ΔE越小，說明干燥后馬蹄脆片的色澤越接近鮮果。碳水化合物是馬蹄果肉的重要營養(yǎng)成分[20]，總糖含量越高，說明干燥后馬蹄脆片的碳水化合物損失越小。脆度是脆片品質(zhì)重要的結(jié)構(gòu)特性，是影響口感的重要因素。微波真空干燥功率對馬蹄脆片L*值、a*值、b*值和ΔE值的影響如圖1所示，對總糖含量和脆度的影響如圖2所示。

圖1 微波功率對馬蹄脆片色差值的影響Fig.1 Influence of microwave power on color difference of water chestnut chips

由圖1 和圖2 可知，微波功率整體上對色差值、總糖含量和脆度影響顯著（p＜0.05）。隨著微波功率的增大，色差值呈先下降后上升的趨勢，微波功率為2.0 kW時(shí)，達(dá)到最小值6.39；總糖含量呈先上升后下降的趨勢，微波功率為2.0 kW 時(shí)，達(dá)到最大值56.68 mg/100 g；脆度呈上升的趨勢，微波功率為2.0 kW 時(shí)，脆度適中，為253.35 g；微波功率為5.0 kW 時(shí)，達(dá)到最大值789.16 g。這是因?yàn)槲锪显诟稍镞^程中發(fā)生的顏色變化與干燥時(shí)間、干燥速率有關(guān)，隨著干燥時(shí)間的延長，物料暴露在熱環(huán)境中的時(shí)間延長，會(huì)引起干燥物料的顏色變化[21]。微波功率為1.0 kW 時(shí)，微波輻射穿透力較弱，釋放的能量密度較少，干燥時(shí)間較長，導(dǎo)致色差值較大，總糖也會(huì)因?yàn)楦稍飼r(shí)間的延長而部分損失。微波功率為2.0 kW 時(shí)，色差值最小，總糖含量最高，說明此功率干燥的馬蹄脆片最接近于鮮果，品質(zhì)最好。微波功率越大，微波輻射穿透力越強(qiáng)，馬蹄脆片吸收的能量密度越大，微波能量分布越不穩(wěn)定，促使內(nèi)部水分分布不均勻性驟減，局部過熱導(dǎo)致馬蹄脆片燒焦，色澤偏暗黃，稍許變紅，L*值變小，b*值和a*值變大，色素降解愈發(fā)嚴(yán)重[22]，ΔE值變大?？偺欠肿右蚋吣芰繑嗔讯到猓渲胁糠纸到獾玫叫》肿拥墓烟菚?huì)吸收微波而融化[23]，總糖含量下降。隨著微波功率增大，燒焦現(xiàn)象愈發(fā)明顯，導(dǎo)致馬蹄脆片硬度增大，進(jìn)而引起致使樣品破裂的力增大，脆度增大。

綜合考慮，選擇微波功率在1.0、2.0、3.0 kW 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)為宜。

2.1.2 干燥溫度對馬蹄脆片色差值、總糖和脆度的影響

微波真空干燥溫度對馬蹄脆片L*值、a*值、b*值和ΔE值的影響如圖3所示，對總糖含量和脆度的影響如圖4所示。

圖3 干燥溫度對馬蹄脆片色差值的影響Fig.3 Influence of drying temperature on color difference of water chestnut chips

圖4 干燥溫度對馬蹄脆片總糖含量和脆度的影響Fig.4 Influence of drying temperature on total sugar content and crispness of water chestnut chips

由圖3 和圖4 可知，干燥溫度整體上對色差值、總糖含量和脆度影響顯著（p＜0.05）。隨著干燥溫度的升高，色差值和脆度整體呈先下降后上升的趨勢，在70 ℃時(shí)色差值達(dá)到最小值6.41，脆度適中為253.77 g；總糖含量呈先上升后下降的趨勢，在70 ℃時(shí)達(dá)到最大值56.08 mg/100 g。這是因?yàn)楦稍餃囟鹊陀?0 ℃時(shí)，熱效應(yīng)較弱，原料內(nèi)部溫度過低，不利于總糖的溶出和擴(kuò)散[24]，隨著干燥溫度的升高，熱效應(yīng)逐漸加強(qiáng)，干燥時(shí)間減少，色差值逐漸降低，總糖含量逐漸升高。在70 ℃時(shí)色差值最小，總糖含量最高，說明此干燥溫度下的馬蹄脆片最接近于鮮果，品質(zhì)最好。當(dāng)干燥溫度高于70 ℃時(shí)，高溫產(chǎn)生的能量較大，馬蹄脆片不能及時(shí)消耗掉熱量，過熱導(dǎo)致馬蹄脆片伴隨色澤反應(yīng)，色澤偏暗黃，少許變紅，L*值變小，a*值和b*值變大，色素降解愈發(fā)嚴(yán)重，ΔE值變大，原料內(nèi)部溫度過大，使總糖分子鏈降解[24]，從而使總糖含量下降。在溫度低于90 ℃時(shí)，隨著干燥溫度升高，傳熱和水分蒸發(fā)速率加快，物料水分脫除速度過快會(huì)導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)遭到破壞，馬蹄脆片外層的保護(hù)膜受損[25]，進(jìn)而使得脆度下降。在90 ℃時(shí)脆度上升，是因?yàn)闇囟冗^大，產(chǎn)生“熱失控”現(xiàn)象[26]，馬蹄脆片燒焦，引起脆度變大。綜合考慮，選擇干燥溫度60、70、80 ℃進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)為宜。

2.1.3 真空度對馬蹄脆片色差值、總糖和脆度的影響

微波真空干燥真空度對馬蹄脆片L*值、a*值、b*值和ΔE值的影響如圖5所示，對總糖含量和脆度的影響如圖6所示。

圖5 真空度對馬蹄脆片色差值的影響Fig.5 Influence of vacuum degree on color difference of water chestnut chips

圖6 真空度對馬蹄脆片總糖含量和脆度的影響Fig.6 Influence of vacuum degree on total sugar content and crispness of water chestnut chips

由圖5 和圖6 可知，真空度對色差值、總糖含量和脆度影響顯著（p＜0.05）。隨著真空度的增大，色差值和脆度呈下降的趨勢，總糖含量呈上升的趨勢。真空度為-95 kPa 時(shí)，色差值和脆度均達(dá)到最小值，分別為6.31 和257.96 g，總糖含量達(dá)到最大值55.97 mg/100 g。這是因?yàn)檎婵斩仍礁?，物料水分蒸發(fā)得越迅速，使得微波通過水的產(chǎn)能作用不能在馬蹄脆片表面高度集中[27]，避免出現(xiàn)焦點(diǎn)，使干燥后的馬蹄脆片具有良好的色澤，ΔE值較小，L*值、a*值和b*值更接近于鮮果。真空度越低，水的沸點(diǎn)越高，干燥時(shí)間越長，總糖熱降解時(shí)間越長，總糖含量越低。真空度越低，越容易使馬蹄脆片產(chǎn)生焦化，形成一層硬的保護(hù)膜，導(dǎo)致脆度變大。綜合考慮，選擇真空度-95 kPa 作為試驗(yàn)的最佳真空度，不進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.4 切片厚度對馬蹄脆片色差值、總糖和脆度的影響

微波真空干燥切片厚度對馬蹄脆片L*值、a*值、b*值和ΔE值的影響如圖7所示，對總糖含量和脆度的影響如圖8所示。

圖7 切片厚度對馬蹄脆片色差值的影響Fig.7 Influence of slice thickness on color difference of water chestnut chips

圖8 切片厚度對馬蹄脆片總糖含量和脆度的影響Fig.8 Influence of slice thickness on total sugar content and crisp?ness of water chestnut chips

由圖7 和圖8 可知，切片厚度整體上對色差值、總糖含量和脆度影響顯著（p＜0.05）。隨著切片厚度的增加，色差值呈先下降后上升的趨勢，切片厚度為3.0 mm時(shí)，色差值達(dá)到最小值3.56；總糖含量呈下降的趨勢，切片厚度為4.5 mm 時(shí)，達(dá)到最小值35.55 mg/100 g；脆度呈上升的趨勢，切片厚度為4.5 mm 時(shí)，達(dá)到最大值870.51 g。這是因?yàn)榍衅^薄，熱傳導(dǎo)阻力小，馬蹄脆片內(nèi)部升溫快，易出現(xiàn)焦點(diǎn)，導(dǎo)致色差較大。切片厚度為3.0 mm 時(shí)，色差值最小，說明此切片厚度干燥的馬蹄脆片最接近于鮮果，隨著厚度的增加，熱傳導(dǎo)阻力增大，內(nèi)部水分遷移的路徑越長，局部溫度過高產(chǎn)生焦化或局部升溫過慢[28]，馬蹄脆片色澤不均勻，ΔE值變大，整體顏色變暗黃，部分地方出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)，L*值變小，a*值和b*值變大，由于干燥時(shí)間較長，馬蹄脆片總糖含量損失也較大。隨著切片厚度增加，馬蹄脆片干制品的內(nèi)部結(jié)合力增大[29]，脆度增大。綜合考慮，選擇切片厚度在2.5、3.0、3.5 mm 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)為宜。

2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 回歸模型的建立

根據(jù)Box?Behnken 原理設(shè)計(jì)出三因素三水平的17 個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析試驗(yàn)，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Test design and results of response surface

利用Design?Expert 13 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)表2 進(jìn)行多元線性回歸擬合，得到Y(jié)1色差值、Y2總糖含量、Y3脆度對A微波功率、B干燥溫度、C切片厚度的二次多項(xiàng)回歸方程如下。

Y1=3.55+1.56A-0.338 7B-0.133 8C-1.34AB+0.64AC-0.637 5BC+4.90A2+0.835 2B2+4.08C2。

Y2=50.75-1.64A-0.26B-3.31C-0.452 5AB-0.33AC+1.26BC-3.26A2-4.15B2-0.438C2。

Y3=463.86-8.70A+16.32B+116.29C+3.13AB-29.87AC+18.78BC-73.01A2-54.94B2-45.51C2。

對回歸方程方差分析后得到的各響應(yīng)值的方差分析結(jié)果如表3所示。

表3 回歸方程模型方差分析Table 3 Variance analysis of regression equation model

由表3 可知，3 個(gè)指標(biāo)模型的p值均達(dá)到極顯著水平（p＜0.01），失擬項(xiàng)的p值分別為0.067 2、0.283 7、0.993 6 均不顯著（p＞0.05）。色差值模型中的A、AB、A2、C2影響極顯著（p＜0.01），B2對色差值影響顯著（p＜0.05），B、C、AC、BC對色差值影響不顯著（p＞0.05）?？偺呛磕Ｐ椭蠥、C、BC、A2、B2對總糖含量影響極顯著（p＜0.01），B、AB、AC、C2影響不顯著（p＞0.05）。脆度模型中B、C、AC、BC、A2、B2、C2影響極顯著（p＜0.01），A和AB對總糖含量影響不顯著（p＞0.05）。3 個(gè)指標(biāo)模型的R2值分別為0.990 0、0.992 7、0.995 2，說明3 個(gè)模型相關(guān)性較好。變異系數(shù)分別為6.89%、1.08%、2.79%，表明試驗(yàn)有較高的可信度和精確度。由表3 可知，A微波功率、B干燥溫度、C切片厚度對Y1色差值、Y2總糖含量、Y3脆度的影響主次關(guān)系順序分別為A＞B＞C、C＞A＞B、C＞B＞A。

2.2.2 響應(yīng)曲面分析

圖9～圖11 為干燥條件對馬蹄脆片的交互響應(yīng)曲面。

圖9 各因素對色差值交互影響的響應(yīng)曲面Fig.9 Response surface of interaction effects among various fac?tors on color difference

由圖9～圖11 可知，圖9 的AB、圖10 的BC、圖11的AC和BC的響應(yīng)面曲線陡峭，且等高線密集偏橢圓形，說明微波功率和干燥溫度的交互作用對色差值的影響顯著，干燥溫度和切片厚度的交互作用對總糖含量和脆度影響顯著，微波功率和切片厚度的交互作用對脆度的影響顯著。

圖10 各因素對總糖含量交互影響的響應(yīng)曲面Fig.10 Response surface of interaction effects among various fac?tors on total sugar content

圖11 各因素對脆度交互影響的響應(yīng)曲面Fig.11 Response surface of interaction effects among various fac?tors on brittleness

2.2.3 微波真空干燥馬蹄脆片的工藝優(yōu)化

通過Design?Expert 13 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試驗(yàn)優(yōu)化目標(biāo)為選出馬蹄脆片微波真空干燥的最優(yōu)工藝，在真空度-95 kPa 時(shí)得出以下結(jié)論：微波功率1.83 kW、干燥溫度70.54 ℃、切片厚度3.06 mm，該方案模型預(yù)測的馬蹄脆片的色差值、總糖含量、脆度分別為3.45、50.54 mg/100 g、477.16 g。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正后為微波功率2.0 kW、干燥溫度71 ℃、切片厚度3.1 mm，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)得馬蹄脆片的色差值、總糖含量、脆度分別為3.42、50.51 mg/100 g、464.96 g，與預(yù)測的色差值、總糖含量、脆度值相差分別為0.87%、0.06%、2.56%。由此表明，采用響應(yīng)面優(yōu)化分析法得到的馬蹄脆片微波真空工藝的參數(shù)具有可行性。

2.3 利用低場核磁共振探究馬蹄脆片微波真空干燥過程中水分的變化規(guī)律

2.3.1 馬蹄脆片最佳工藝條件下T2反演譜隨干燥時(shí)間的變化

馬蹄脆片T2反演譜隨干燥時(shí)間的變化如圖12所示。

圖12 在最佳工藝條件下T2 反演譜隨干燥時(shí)間的變化Fig.12 Changes of T2 inversion spectrum with drying time under optimal process conditions

由低場核磁共振原理可知，弛豫時(shí)間T2越短，表明水與物質(zhì)結(jié)合越緊密，說明質(zhì)子自由度越低，越難排出；弛豫時(shí)間T2越長說明質(zhì)子自由度越高，越容易排出，因此弛豫時(shí)間T2可以間接反映水分的相態(tài)特征。弛豫時(shí)間T2的變化能夠反映水分子的流動(dòng)性，因此可以了解馬蹄脆片微波真空干燥過程中水分的遷移規(guī)律[30?31]。由圖12 可知，馬蹄脆片在干燥過程中產(chǎn)生了2～3 個(gè)峰，根據(jù)峰出現(xiàn)的時(shí)間先后分別命名為T21峰、T22峰、T23峰，其中T21峰（0.10～20.00 ms）為結(jié)合水峰，T22峰（20.00～152.00 ms）為不易流動(dòng)水峰，T23峰（＞152.00 ms）為自由水峰，其中對應(yīng)波峰（T23）面積在反演圖譜中最大，說明馬蹄片自由水的占比較高，而結(jié)合水和不易流動(dòng)水的比例相對較低。隨著干燥的進(jìn)行T2圖譜整體向左移動(dòng)，峰幅值逐漸減小，這是因?yàn)殡S著干燥時(shí)間的延長，自由水含量急劇降低，首先大部分轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水，隨后不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水[32]。15 min 和20 min 時(shí)結(jié)合水出現(xiàn)兩個(gè)峰，這可能是因?yàn)楦稍锍潭鹊募由?，馬蹄片內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，一部分結(jié)合水發(fā)生遷移，使得結(jié)合峰個(gè)數(shù)為兩個(gè)。25 min 時(shí)部分水分占比變化不明顯，信號(hào)幅度也很小，并發(fā)生了峰融合現(xiàn)象，即由最初的3 個(gè)峰融合為2 個(gè)峰，說明到達(dá)干燥終點(diǎn)，自由水完全除去，只剩下少量的不易流動(dòng)水以及結(jié)合水。

2.3.2 馬蹄脆片最佳工藝條件下的各個(gè)干燥時(shí)期的低場核磁共振成像

馬蹄脆片低場核磁共振成像如圖13所示。

圖13 在最佳工藝條件下馬蹄脆片隨干燥時(shí)間變化的氫質(zhì)子成像圖Fig.13 Hydrogen proton imaging of water chestnut chips with drying time under optimal process conditions

藍(lán)度圖像氫質(zhì)子密度越大，信號(hào)越強(qiáng)，馬蹄脆片的水分含量越多，在圖13 中呈高亮狀態(tài)；相反，水分含量越少，圖像接近背景色。由圖13 可知，隨著干燥時(shí)間的延長，馬蹄脆片水分含量逐漸減少，25 min 成像模糊，氫質(zhì)子完全消失，說明到達(dá)干燥終點(diǎn)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用微波真空干燥技術(shù)來干燥馬蹄脆片，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面優(yōu)化得到了微波真空干燥馬蹄脆片的最佳工藝為微波功率2.0 kW、干燥溫度71 ℃、真空度-95 kPa、切片厚度3.1 mm。此工藝下得到的馬蹄脆片的色差值、總糖含量、脆度分別為3.42、50.51 mg/100 g、464.96 g，與模型預(yù)測值接近，表明該數(shù)學(xué)模型具有較高的可靠性，可為馬蹄脆片的加工提供參考。通過低場核磁共振技術(shù)研究馬蹄脆片微波真空干燥過程中水分的變化情況可知：馬蹄片內(nèi)部主要存在自由水、不易流動(dòng)水及結(jié)合水3 種狀態(tài)水，其中自由水的占比較高，而結(jié)合水和不易流動(dòng)水的比例相對較低，到達(dá)干燥終點(diǎn)時(shí)，自由水完全除去，只剩下少量的不易流動(dòng)水以及結(jié)合水。