不同干燥方式對檸檬片品質(zhì)的影響

郭紅蓮 張曼 白亞輝 路敏 陳君然

摘要：該研究旨在探究不同干燥方式對貯藏期檸檬片品質(zhì)的影響。分別采用真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）、熱風(fēng)干燥（hot air drying，HAD）、微波干燥（microwave drying，MD）3種方式加工制備檸檬片，并研究了3種干燥方式對檸檬片色澤、基礎(chǔ)品質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味的影響。結(jié)果表明，檸檬片經(jīng)過真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥不同干燥處理后品質(zhì)與風(fēng)味不同。凍干組檸檬片具有較小的收縮率（11.65%），較高的復(fù)水比（5.14）、亮度值（48.6）和V_C含量（3.13 mg/g DW），電子鼻各傳感器的響應(yīng)值較高，即其色澤、品質(zhì)、風(fēng)味都優(yōu)于熱風(fēng)干燥與微波干燥方式。因此，使用凍干工藝可以保證品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：檸檬片；干燥方式；真空冷凍干燥；熱風(fēng)干燥；微波干燥；營養(yǎng)物質(zhì)；風(fēng)味；色澤

中圖分類號：TS205.1

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-9973（2024）06-0031-05

Effects of Different Drying Methods on Quality of Lemon Slices

GUO Hong-lian¹， ZHANG Man¹， BAI Ya-hui¹， LU Min²， CHEN Jun-ran^1*

（1.College of Food Science and Engineering， Tianjin University of Science and Technology，

Tianjin 300457， China; 2.Tianjin Saiyu Food Co.， Ltd.， Tianjin 300308， China）

Abstract： The aim of this study is to investigate the effects of different drying methods on the quality of lemon slices during storage. Vacuum freeze drying （VFD）， hot air drying （HAD） and microwave drying （MD） are used respectively to prepare lemon slices， and the effects of the three drying methods on the color， basic quality， nutrients and flavor of lemon slices are investigated. The results show that the quality and flavor of lemon slices are different after vacuum freeze drying， hot air drying and microwave drying. The freeze-dried lemon slices have smaller shrinkage rate （11.65%）， higher rehydration ratio （5.14）， brightness value （48.6） and V_Ccontent （3.13 mg/g DW）， and higher response values of electronic nose sensors， which means that their color， quality and flavor are better than those of hot air drying and microwave drying. Therefore， the use of freeze-drying process can ensure the quality.

Key words： lemon slices; drying method; vacuum freeze drying; hot air drying; microwave drying; nutrients; flavor; color

收稿日期：2023-11-16

基金項目：天津市科技計劃項目（20YFZCSN00980）

作者簡介：郭紅蓮（1971—），女，教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。

*通信作者：陳君然（1984—），男，講師，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。

檸檬是一種常見的水果，也被稱為檸檬果，是柑橘科檸檬屬植物，屬于常綠小喬木或灌木。檸檬的外觀通常呈圓形或卵圓形，表皮呈黃色或亮黃色，有時帶有綠色的斑點^[1]。檸檬果實中含有多種維生素、礦物質(zhì)、可溶性膳食纖維、酚類化合物和類黃酮等營養(yǎng)物質(zhì)^[2]。檸檬的口感酸爽清新，具有濃郁的檸檬香氣。它的酸味使其成為獨特的調(diào)味品，在烹飪、烘焙和飲料制作中被廣泛使用。檸檬作為一種含水量極高的季節(jié)性水果，不易保存，又因其味酸，通常情況下難以生食，而是加工成干制品、飲料或香精等貯藏和銷售。

通過自然或者加工等方式使檸檬片中的水分降低至一定程度是最常見的一種檸檬深加工方式。近年來，隨著技術(shù)的進步和人們消費需求的升級，傳統(tǒng)自然晾干或烘烤方式會造成檸檬片營養(yǎng)損失嚴(yán)重、外觀品質(zhì)低下、添加劑劑量較大等安全隱患，因此基本已經(jīng)被市場淘汰^[3]。目前市場上常見的檸檬干制技術(shù)有微波干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、紅外干燥。

本研究選用檸檬作為試驗對象，探究微波干燥、真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥方式對檸檬片的風(fēng)味、色澤、質(zhì)構(gòu)等的影響，同時研究不同干燥方式下檸檬主要營養(yǎng)成分含量的變化，分析干燥方式對檸檬片品質(zhì)的影響，以期篩選出適宜的檸檬干燥方式，為檸檬的精深加工提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬：產(chǎn)于四川安岳，采購于濱海金元寶農(nóng)貿(mào)市場，單果重（165±5） g，橫徑為（8.5±0.5） cm，縱徑為（6.3±0.2） cm。福林酚試劑：上海索萊寶生物科技有限公司；蘆?。禾旖蛞环娇萍加邢薰?；抗壞血酸、草酸、乙醇（均為分析純）：天津化學(xué)試劑一廠；氫氧化鈉（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

FD-1A-50真空冷凍干燥機 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；DGG-101-2電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市天宇實驗儀器設(shè)備有限公司；SYU-10-300DT超聲波清洗機 鄭州生元儀器有限公司；Scientz-ⅡDM微波光波超聲波萃取儀 南北儀器有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；PEN3電子鼻 德國Airsense公司；TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的處理

將新鮮檸檬用不銹鋼切片機分割成厚4.5 mm的檸檬片，隨后采用下述3種方式對檸檬片進行干燥處理，并以6%的濕基含水量作為產(chǎn)品的干燥終點。

真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）：將檸檬片在－20 ℃條件下預(yù)凍12 h后進行凍干。冷阱溫度為－50 ℃，真空度為20 Pa，總干燥時間為54 h。

熱風(fēng)干燥（hot air drying，HAD）：溫度為55 ℃，風(fēng)速恒定為1 m/s，干燥時間為12 h。

微波干燥（microwave drying，MD）：樣品溫度為56 ℃，腔體溫度為36 ℃，功率為320 W，間隔15 s干燥一次，共計10 min。

1.3.2 指標(biāo)的測定

1.3.2.1 色澤

檸檬干片表面的色澤采用全自動色差儀進行測量，分別記錄L^*值、a^*值、b^*值，并計算總色差值ΔE，見公式（1）：

ΔE= （L^*－L₀^*）+（a^*-a₀^*）+（b^*-b₀^*）。（1）

式中：ΔE為檸檬干片貯藏期間的總色差值；L^*、a^*、b^*分別為貯藏期間測量的檸檬干片的亮度值、紅綠值和黃藍(lán)值；L₀^*、a₀^*、b₀^*分別為貯藏初始時檸檬干片的亮度值、紅綠值和黃藍(lán)值。

1.3.2.2 吸濕比

參照李興霞等^[4]的方法，吸濕比按公式（2）計算：

X=X_qX_h×100%。（2）

式中：X為吸濕比；X_q為檸檬干片吸濕前的質(zhì)量（g）；X_h為檸檬干片吸濕后的質(zhì)量（g）。

1.3.2.3 收縮率

檸檬片干燥過程中會出現(xiàn)不同程度的收縮，收縮率越小，形態(tài)變化幅度較小，越接近新鮮檸檬的原始狀態(tài)。收縮率按公式（3）計算：

D=V_q-V_hV_q=r_q²d_q-r_h²d_hr_q²d_q×100%。（3）

式中：D為檸檬干片的收縮率（%）；d_q和d_h分別為干燥前、后檸檬片的高度（mm）；r_q和r_h分別為干燥前、后檸檬片的半徑（mm）。

1.3.2.4 復(fù)水比

參考朱春華等^[5]的方法，將干燥的檸檬片放置在蒸餾水中進行復(fù)水直至恒重時瀝干。復(fù)水比按公式（4）計算：

R=m_tm₀。（4）

式中：R為檸檬干片的復(fù)水比；m_t為檸檬干片復(fù)水后的質(zhì)量（g）；m₀為檸檬干片復(fù)水前的質(zhì)量（g）。

1.3.2.5 成品得率

分別稱量各組檸檬初始質(zhì)量和干燥后的質(zhì)量，檸檬干片成品得率按公式（5）計算：

P=m_qm_h×100%。（5）

式中：P為檸檬干片成品得率；m_q為檸檬片的初始質(zhì)量（g）；m_h為干燥后檸檬片的質(zhì)量（g）。

1.3.2.6 質(zhì)構(gòu)

使用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀對檸檬片的硬度、脆度進行測量并記錄數(shù)據(jù)^[6]。

1.3.2.7 感官評價

選取10名專業(yè)感官評價人員，對3種不同干燥方式的檸檬片從色澤、形態(tài)、風(fēng)味、口感上進行打分，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

測定條件：傳感器流速為400.00 mL/min，清洗時間為80.00 s，樣品檢測時間為100.00 s，重復(fù)3次，使用WinMuster軟件對數(shù)據(jù)進行分析。PEN3型電子鼻各傳感器性能描述見表2。

參照曹建康等^[7]的方法并稍作修改。凍干檸檬片中V_C含量按公式（6）計算：

X=V×（V_l-V_s）×ρV_s×m。（6）

式中：X為檸檬干片中V_C的含量（mg/100 g）；m為測定樣品的質(zhì)量（g）；V為樣品提取液的總體積（mL）；V_l為滴定樣品消耗的總體積（mL）；V_s為滴定空白樣品消耗的體積（mL）；ρ為1 mL溶液相當(dāng)于V_C的質(zhì)量（mg/mL）。

1.3.2.10 可滴定酸含量

參照曹建康等^[7]的方法并稍作修改。凍干檸檬片中可滴定酸含量按公式（7）計算：

X=V×c×（V_l-V₀）×fV_s×m×100%。（7）

式中：X為檸檬干片中可滴定酸含量（%）；m為樣品的質(zhì)量（g）；V₀為滴定蒸餾水的NaOH用量（mL）；V_l為滴定樣品的NaOH用量（mL）；V_s為滴定消耗濾液的用量（mL）；V為提取液的總體積（mL）；c為NaOH滴定液的濃度（mol/L）；f為折算系數(shù)（g/mmol）。

1.3.2.11 黃酮含量

檸檬片中黃酮含量以蘆丁含量表示。取0.1 g檸檬干片，加入5 mL 50%乙醇溶液，研磨至勻漿狀，于50 ℃水浴1 h提取，然后定容至10 mL作為待測液。重復(fù)上述步驟，在510 nm處測定吸光值，將檸檬片中黃酮含量代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算可得y=6.724x-0.000 7，R²=0.998 8。

1.3.2.12 總酚含量

采用福林酚比色法測定總酚含量^[8]。取1.3.2.11中制備的待測液0.5 mL，重復(fù)上述方法，在760 nm處測定吸光值，將檸檬片中黃酮含量代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算可得y=11.117x+0.007 2，R²=0.997 7。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Origin 2017、SPSS 25.0、Microsoft Excel 2010、Design-Expert 8.0整理、分析試驗數(shù)據(jù)，并驗證模型的合理性。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對檸檬片色澤和感官的影響

色澤是干制檸檬片品質(zhì)的重要指標(biāo)，產(chǎn)品的色澤變化越小，產(chǎn)品的品質(zhì)越理想^[9]。ΔE表示干制后檸檬片與新鮮檸檬片的色差值，由表3可知，VFD最有利于檸檬片原始色澤的保持，其ΔE值最低，為8.67，顯著低于HAD組和MD組（P<0.05）。VFD組檸檬片的L^*值、a^*值、b^*值、感官評分顯著高于HAD組和MD組（P<0.05），分別為48.6，-3.43，34.03，94.33，說明凍干方式處理的檸檬片的色澤呈現(xiàn)明亮的黃色，且外觀、風(fēng)味和口感均優(yōu)于微波和熱風(fēng)干燥處理。

由圖1可知，凍干檸檬片的色澤明亮，顏色鮮黃，整體無皺縮，這是因為真空冷凍干燥組的水分在低溫下以冰晶狀態(tài)升華 ^[10]。而HAD組和MD組的顏色暗黃，色澤較差，檸檬組細(xì)胞失水嚴(yán)重，組織呈明顯收縮狀態(tài)，尤其是微波干燥組檸檬片邊緣皺縮嚴(yán)重，且伴有褐變線產(chǎn)生。陳雪等^[11]在不同干燥方式對海棠果果片品質(zhì)的影響研究中得出相同規(guī)律。

2.2 干燥方式對檸檬片基礎(chǔ)品質(zhì)的影響

由表4可知，VFD組檸檬干片的復(fù)水比顯著高于HAD組和MD組（P<0.05），VFD組的吸濕比也較大，為1.19。收縮率是衡量干制品的重要指標(biāo)，不僅與樣品的干燥程度相關(guān)，而且直接反映樣品干燥后的形狀和內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)^[12]。VFD組的收縮率最小，為11.65%，顯著低于HD組和MD組（P<0.05）。脆度與硬度可反映檸檬干片的口感，從硬度值來看，MD組的硬度值最高，為20 066 g，VFD組的硬度值最低，為13 367 g。從各組產(chǎn)品的脆度值來看，VFD組檸檬干片的脆度值（1 659 g）顯著高于HAD組和MD組（P<0.05）。凍干檸檬片擁有較低的硬度值和較高的脆度值。分析原因是凍干過程中由冰晶升華產(chǎn)生大量孔隙，維持了物料固有的組織結(jié)構(gòu)，外界水分易于進入，復(fù)水性強，吸濕比大，同時使收縮率較低，脆度增大，硬度值降低，而熱風(fēng)與微波兩種干燥方式破壞了內(nèi)部疏松的組織，細(xì)胞收縮嚴(yán)重，品質(zhì)相對較差^[13-15]。

2.3 干燥方式對檸檬片營養(yǎng)物質(zhì)的影響

由表5可知，VFD組的營養(yǎng)指標(biāo)顯著高于HAD組和MD組，V_C、總酚、黃酮、可滴定酸含量分別為3.13 mg/g DW、15.37 mg GAE/g DW、11.87 mg/g DW、21.94%。因為凍干是在真空低溫環(huán)境下進行處理，抑制了檸檬片微波與熱風(fēng)干燥過程中氧氣和高溫所造成的不良反應(yīng)，使V_C、總酚等氧化分解減少^[16]。真空低溫環(huán)境下的凍干方式對檸檬片的營養(yǎng)成分維持較好，損失較小，品質(zhì)更佳^[17]。

2.4 干燥方式對檸檬片風(fēng)味的影響

2.4.1 不同干燥方式下檸檬片風(fēng)味的PCA和LDA

用電子鼻對干制檸檬片的風(fēng)味進行分析，不同干燥方式及各干燥方式下檸檬片貯藏前后風(fēng)味的主成分分析（PCA）和判別因子分析（LDA）分別見圖2和圖3。

由PCA分析的橫、縱坐標(biāo)可知，第一、第二主成分貢獻率分別為93.20%和6.72%，總貢獻率為99.92%；在LDA圖中，第一、第二主成分貢獻率分別為88.61%和9.89%，總貢獻率為98.5%，可見兩種分析中總貢獻率都較高，基本涵蓋了檸檬干片的主要特征信息^[18]。因此，不同干燥方式的檸檬干片的風(fēng)味可用電子鼻鑒別。不同干燥方式的檸檬干片間具有較好的分散性，且組內(nèi)數(shù)據(jù)點較集中，表明PCA和LDA可明顯區(qū)分不同干燥方式下檸檬干片的風(fēng)味^[19]。由貯藏20 d與貯藏初期的檸檬干片的分析結(jié)果可知，各組貯藏前后的分散性較高，表明貯藏期間檸檬干片的貯藏風(fēng)味會發(fā)生變化。從初始值來看，3種干燥方式的檸檬干片有明顯的風(fēng)味區(qū)分。貯藏20 d時，凍干方式與微波干燥和熱風(fēng)干燥方式的檸檬干片不同，微波干燥和熱風(fēng)干燥的檸檬干片有重疊區(qū)域，區(qū)分效果略差，說明在貯藏20 d時微波干燥與熱風(fēng)干燥的檸檬干片在風(fēng)味上逐漸靠攏。

2.4.2 不同干燥方式下電子鼻傳感器響應(yīng)值分析

不同干燥方式下檸檬干片電子鼻傳感器雷達(dá)分析圖見圖4，貯藏0 d和20 d時傳感器響應(yīng)值見表6和表7。

不同干燥方式下檸檬干片氣味的差異主要由傳感器W1C、W1W和W5S等所反映，說明檸檬片主要呈味物質(zhì)為萜烯類、醇類和芳香族化合物。由表6可知，VFD組貯藏初期W1C、W3C、W5C、W1W、W2S傳感器的響應(yīng)值分別為10.08，4.77，3.91，144.03，5.85，其芳香物質(zhì)各傳感器響應(yīng)值均顯著高于HAD組和MD組（P<0.05），表明真空冷凍干燥方式下檸檬干片的風(fēng)味優(yōu)勢明顯^[20]。由圖6可知，貯藏20 d時各組檸檬干片的雷達(dá)圖中風(fēng)味區(qū)域較貯藏0 d時縮小，表明隨著貯藏期間的延長，檸檬干片的風(fēng)味和品質(zhì)有所損失。

3 結(jié)論

真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥和微波干燥方式下檸檬干片的風(fēng)味和品質(zhì)存在一定程度區(qū)別。凍干方式制備的檸檬干片的色澤、感官等基礎(chǔ)品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)都較佳。L^*值、感官評分分別為48.6，94.33，總酚、黃酮、V_C、可滴定酸含量都顯著高于熱風(fēng)干燥與微波干燥方式。復(fù)水比和收縮率分別為5.14%、11.65%，并且其硬度與脆度適中。不同干燥方式制得的檸檬干片風(fēng)味區(qū)別明顯，且隨著貯藏時間的延長，各組檸檬干片的風(fēng)味均有所損失，結(jié)合雷達(dá)圖與傳感器響應(yīng)值分析得出凍干方式下檸檬片的風(fēng)味和品質(zhì)較高。凍干方式下檸檬片的風(fēng)味和品質(zhì)優(yōu)于微波干燥與熱風(fēng)干燥方式，更適宜作為檸檬的干燥方式。

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