基于變異系數(shù)法評價不同干燥溫度辣椒的品質(zhì)差異

摘要：為確定企業(yè)大規(guī)模熱風(fēng)干制四平頭辣椒的適宜溫度，在工廠生產(chǎn)條件下對平均干燥溫度為62，65.2，67.9，71.1，73.8℃ 5種溫度下的辣椒進行干制實驗。對不同溫度下辣椒干燥時間、色差、褐變度、L-抗壞血酸等理化指標的變化情況進行檢測分析，應(yīng)用變異系數(shù)法確定權(quán)重，篩選出最佳的干燥溫度。結(jié)果表明，65.2℃干燥（綜合評分0.671 1）gt;62℃干燥（綜合評分0.391 7）gt;67.9℃干燥（綜合評分0.263 0）gt;71.1℃干燥（綜合評分－0.291 9）gt;73.8℃干燥（綜合評分－1.031 1）。因此，選用65.2℃作為工廠干制辣椒的最佳干燥溫度。

關(guān)鍵詞：辣椒；企業(yè)生產(chǎn)；熱風(fēng)干燥；溫度；變異系數(shù)法

中圖分類號：TS255.3 文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2025）01-0085-07

Evaluation of Quality Differences of Chili at Different Drying Temperatures Based on Variation Coefficient Method

WANG Shi-jie¹， WANG Hong-xu²， AMILA·Ayitahong³， LIU Yu-tong¹， YANG Fang¹， HUANG Wen-shu^1，4*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China; 2.Xinjiang Xierdan Foods Co.， Ltd.， Urumqi 830023， China; 3.Altay Prefecture Agricultural Products Quality and Safety Supervision and Testing Center， Altay 836500， China; 4.Xinjiang Key Laboratory of Fruit Postharvest Science and Technology， Urumqi 830052， China）

Abstract： In order to determine the suitable temperature for large-scale hot air drying of Sipingtou chili in enterprises， drying experiments are carried out on chili at five temperatures with average drying temperatures of 62， 65.2， 67.9， 71.1， 73.8℃ under the production conditions of the factory. The changes of physicochemical indexes such as drying time， color difference， browning degree， L-ascorbic acid of chili at different temperatures are measured and analyzed， and variation coefficient method is applied to determine the weight. The optimal drying temperature is screened out. The results show that 65.2℃ drying （comprehensive score 0.671 1）gt;62℃ drying （comprehensive score 0.391 7）gt;67.9℃ drying （comprehensive score 0.263 0）gt;71.1℃ drying （comprehensive score －0.291 9）gt;73.8℃ drying （comprehensive score －1.031 1）. Therefore， 65.2℃ is selected as the optimal drying temperature for drying chili in factories.

Key words： chili; enterprise production; hot air drying; temperature; variation coefficient method

收稿日期：2024-08-20

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)重點研發(fā)項目（2022B02008-2）

作者簡介：汪世杰（1995—），男，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

*通信作者：黃文書（1975—），女，教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

辣椒是一種重要的農(nóng)業(yè)蔬菜作物^[1]、調(diào)味品作物，能增加食品的風(fēng)味、香味和顏色。此外，辣椒還有一定的營養(yǎng)、藥用和經(jīng)濟價值^[2-3]。四平頭辣椒是國家農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品地理標志登記保護品種之一，作為新疆昌吉州奇臺縣的主要種植辣椒，具有較高的營養(yǎng)、經(jīng)濟價值。

熱風(fēng)干燥是目前企業(yè)大規(guī)模干制辣椒應(yīng)用最廣泛的干燥方式，具有使用方法簡單、設(shè)備普遍、造價低、干制效率高、產(chǎn)量大等優(yōu)點^[4]。有研究表明，熱風(fēng)干燥溫度是影響干辣椒產(chǎn)品綜合品質(zhì)的重要影響因素，田玉肖等^[5]設(shè)置50，60，70℃ 3個溫度梯度，探究了不同干燥溫度對紅冠3號（線椒）和紅冠603（朝天椒）品質(zhì)的影響，得出紅冠603在60℃下熱風(fēng)干制能較好地保持其辣度和色度，而紅冠3號更適宜在70℃下干制加工。劉莉^[6]以干燥效率和感官評分為指標，發(fā)現(xiàn)在熱風(fēng)干燥四平頭辣椒的溫度、載料量、風(fēng)速3個因素中，溫度對辣椒品質(zhì)的影響最大。

新疆西爾丹食品有限公司是新疆昌吉州奇臺縣最大的四平頭辣椒干燥加工企業(yè)之一。調(diào)研發(fā)現(xiàn)該企業(yè)采用熱風(fēng)干燥法干制辣椒時，由于沒有明確的干燥溫度，工人對干燥溫度的控制僅憑生產(chǎn)經(jīng)驗，導(dǎo)致干燥場中的溫度波動大，使得最終的干辣椒產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊。為探究適合企業(yè)大規(guī)模干燥辣椒的最佳溫度，提高干制辣椒產(chǎn)品的品質(zhì)，本研究基于新疆西爾丹食品有限公司的生產(chǎn)條件，通過對干制前、后四平頭辣椒的色澤、L-抗壞血酸含量以及其他感官屬性和生物活性成分變化進行研究，利用變異系數(shù)法對干燥溫度進行篩選，確定工廠干制四平頭辣椒的最適干燥溫度。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

1.1.1 主要材料與試劑

四平頭辣椒：產(chǎn)自新疆昌吉州奇臺縣西地鎮(zhèn)；丙酮、硫酸、L-抗壞血酸（均為分析純）：天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；辣椒素標準品、二氫辣椒素標準品（均為色譜純）：上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

JN型潔能新能源辣椒烘干機 四川潔能干燥設(shè)備有限責(zé)任公司；TH10R-EX型自動溫濕度記錄儀 平陽縣妙觀科技有限公司；CR10 Plus型陣列分光色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；Agilent ZORBAX SB-C18型高效液相色譜儀 美國安捷倫公司；JSM-7610F Plus型掃描電子顯微鏡 日本電子株式會社（JEOL）。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

原料篩選→清洗、瀝干→切分→去蒂、去籽→護色處理→熱風(fēng)干燥→冷卻軟化→裝袋。

1.2.2 操作要點

本實驗在整個辣椒烘干機6個干燥層的前端、中端、末端分別放置自動溫濕度記錄儀，每10 min記錄一次溫度，從2023年8月22日至9月29日連續(xù)記錄工廠每個干燥輪次干燥場的平均溫度，發(fā)現(xiàn)干燥場平均溫度總體在62～75℃，在此基礎(chǔ)上選取每（3±0.2）℃為一個溫度梯度，最終選取62，65.2，67.9，71.1，73.8℃ 5個不同平均溫度干燥下得到的含水量低于14%的干辣椒進行樣品采集及相應(yīng)指標檢測，每組指標重復(fù)測定3次。

1.2.3 色差的測定

參照王輝等^[7]測定辣椒色差的方法并稍作改動，將辣椒樣品平放，確保其表面無任何裂紋，用色差儀在辣椒樣品表面隨機選取10個測量點進行色澤測定，取平均值計算色差。色差計算公式如下：

ΔE^*= /（ΔL^*）²+（Δa^*）²+（Δb^*）²。

式中：ΔL^*為干樣和鮮樣的明亮度色差；Δa^*為干樣和鮮樣的紅綠度色差；Δb^*為干樣和鮮樣的黃藍度色差；ΔE^*為干樣和鮮樣的總色差。

1.2.4 褐變度的測定

參照趙肖肖等^[8]測定干辣椒褐變度的方法并稍作修改。

1.2.5 辣椒紅色素總量的測定

根據(jù)GB/T 22299—2008《辣椒粉 天然著色物質(zhì)總含量的測定》^[9]方法測定辣椒紅色素總量。

1.2.6 L-抗壞血酸（V_C）的測定

參照占文婷等^[10]測定辣椒粉中L-抗壞血酸含量的方法并稍作修改。

1.2.7 總辣椒素的測定

采用GB/T 30388—2013《辣椒及其油樹脂 總辣椒堿含量的測定 高效液相色譜法》^[11]測定干辣椒中的總辣椒素含量。

1.2.8 復(fù)水比的測定

參照趙肖肖等^[8]的方法并略作修改。準確稱取4.000 g四平頭干辣椒，于95℃恒溫水浴浸泡10 min后，撈出晾干表面水分，稱量并按下式計算復(fù)水比：

A=M/M₀。

式中： A為復(fù)水比；M為復(fù)水后辣椒質(zhì)量，g；M₀為復(fù)水前辣椒質(zhì)量，g。

1.2.9 四平頭干辣椒微觀結(jié)構(gòu)檢測

利用掃描電子顯微鏡對不同溫度制得的四平頭干辣椒微觀結(jié)構(gòu)進行觀察、記錄。

1.2.10 綜合評價

由于各個指標衡量干辣椒品質(zhì)的方式存在維度差異，為消除不同度量標準帶來的影響，選擇使用各種度量的變異系數(shù)來反映各種度量值的差異程度^[12]，公式如下：

V_i =σ_i/X_i 。

式中：V_i為第i項指標的變異系數(shù)；σ_i為第i項指標的標準差值；X_i為第i項指標的算數(shù)平均值。

各項指標權(quán)重的計算公式如下：

W_i=V_i/∑n/i=1V_i。

式中：V_i為第i項指標的變異系數(shù)；W_i為第i項指標的權(quán)重。

采用Z-score將各項指標的數(shù)值進行標準化處理，公式如下：

Z_ij = X_ij－X_i /σ_i。

式中：Z_ij為標準化后各指標值；X_ij為各指標實際測量值； σ_i為第i項指標的標準差值； X_i為第i項指標的算術(shù)平均值。

干辣椒的干燥時間、色差和褐變度數(shù)值越小越好，標準化后需要在數(shù)值前加負號，其他指標直接求和。將標準化數(shù)據(jù)與權(quán)重相乘后求和，得到5種不同干燥溫度下干辣椒的總分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 26進行統(tǒng)計學(xué)分析，采用Origin 2021作圖，實驗數(shù)據(jù)均以平均值±標準差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥時間受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒達到14%含水量所需時間變化見圖1。

由圖1可知，隨著干燥溫度的升高，干辣椒達到14%含水量所需時間呈下降趨勢，且具有顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)平均干燥溫度在62，65.2，67.9，71.1，73.8℃時，所需干燥時間分別為22.9，18.9，15.9，14.2，12.3 h。65.2℃與62℃相比，干辣椒達到14%含水量所需時間縮短了4 h，縮減幅度約17.5%；73.8℃與62℃相比，干辣椒達到14%含水量所需時間縮短了10.6 h，縮減幅度約46.3%，但此時大部分干辣椒出現(xiàn)焦黑現(xiàn)象，嚴重影響干辣椒的品質(zhì)。

2.2 色差受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒色差值的變化見圖2。不同干燥溫度下干辣椒色澤的變化見圖3。

由圖2和圖3可知，隨著干燥溫度的不斷升高，辣椒干燥前后色差值呈上升趨勢且差異顯著（P＜0.05），色澤由紅亮逐漸變?yōu)楹诤稚?。干燥溫度?2～67.9℃時，辣椒干燥前后色差值上升幅度較??；干燥溫度超過67.9℃后，色差值上升幅度明顯變大。與62℃相比，干燥溫度為67.9℃時，干辣椒色差值增幅約為35.8%；干燥溫度達到73.8℃時，干辣椒色差值增幅約為113.7%，此溫度下得到的干辣椒產(chǎn)品表皮開始出現(xiàn)焦褐色甚至發(fā)黑，并伴有焦糊味，已嚴重影響干辣椒的品質(zhì)。

有研究表明，紅辣椒的褐變受多種因素的影響，如在晾曬過程中褐變的主要原因是瓜果腐霉菌和辣椒疫霉菌的侵入以及果肉局部受傷（機械損傷），造成多酚氧化酶的活性增高，導(dǎo)致醌類物質(zhì)積累；而在貯藏期間的顏色變化主要是由于色素降解及美拉德反應(yīng)^[13-14]。在本實驗中，四平頭辣椒具有含糖量高的特點，在熱風(fēng)干燥過程中，隨著溫度的升高，可能會進一步加劇辣椒中的美拉德反應(yīng)和色素的降解速度^[15-16]。因此，在本研究的溫度范圍內(nèi)，熱風(fēng)干燥溫度越低越有利于辣椒原有色澤的保持。

2.3 褐變度受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒褐變度的變化見圖4。

由圖4可知，隨著干燥溫度的升高，干辣椒的褐變度呈上升趨勢。65.2，67.9℃兩種不同溫度下干辣椒的褐變度沒有顯著性差異（P＞0.05），62，71.1，73.8℃與其他溫度條件有顯著性差異（P＜0.05）。辣椒在熱風(fēng)干燥過程中，酶促褐變和非酶促褐變同時進行。隨著干燥溫度的升高，可能會使引起辣椒發(fā)生酶促褐變的PPO酶活性上升^[17]，由于美拉德反應(yīng)速率與溫度高低呈正相關(guān)^[18-19]，溫度升高會使非酶褐變加劇，此時辣椒的褐變反應(yīng)可能主要以美拉德反應(yīng)為主，導(dǎo)致干辣椒成品褐變加深，這與張漢禹等^[20]探究得到的不同熱風(fēng)干制溫度對賽買提杏褐變度的變化規(guī)律類似。

2.4 L-抗壞血酸受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒L-抗壞血酸含量的變化見圖5。

由圖5可知，隨著干燥溫度的升高，干辣椒中的L-抗壞血酸含量先上升后下降。當(dāng)平均干燥溫度為65.2℃時，干辣椒中L-抗壞血酸含量達到峰值且與其他干燥溫度差異顯著（P＜0.05），這可能是因為L-抗壞血酸作為一種水溶性維生素，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化，對熱、氧及堿性環(huán)境敏感^[21]，當(dāng)溫度過高時，會加速L-抗壞血酸的損失。但是，若溫度過低，則延長了辣椒干燥所需的時間，反而會加劇L-抗壞血酸的損耗。因此，選擇合適的干燥溫度有利于降低干辣椒中L-抗壞血酸的損失，這與馬玉荷等^[22]研究不同熱風(fēng)溫度對蘋果丁中L-抗壞血酸含量的影響結(jié)果相似。

2.5 辣椒紅色素受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒中辣椒紅色素含量的變化見圖6。

由圖6可知，隨著干燥溫度的升高，干辣椒中辣椒紅色素的含量在69 mg/kg左右浮動，整體變化不大。且除62℃與71.1℃溫度條件下差異顯著（P＜0.05）外，其余各組之間差異不顯著（P＞0.05）。有研究表明，辣椒紅色素的分解速率與溫度和時間呈正相關(guān)^[23]，與本實驗結(jié)果類似，李昊等^[24]在研究辣椒紅色素的熱穩(wěn)定性時發(fā)現(xiàn)辣椒紅色素在溫度為25～80℃、時間為2～8 h的條件下保留率幾乎不變。在本實驗中，雖然62℃與71.1℃溫度條件下辣椒紅色素含量差異顯著，但只相差約3.8 mg/kg，這可能是鮮辣椒原料本身的差異所致。辣椒的干燥溫度越高，所需干燥時間越短，在該范圍內(nèi)干燥溫度和干燥時間對四平頭辣椒中辣椒紅色素的綜合影響不明顯。因此，工廠在進行干燥生產(chǎn)時，可以忽略該范圍內(nèi)不同干燥溫度對辣椒紅色素的影響。

2.6 總辣椒素受溫度影響的變化

不同干燥溫度下干辣椒中總辣椒素含量的變化見圖7。

由圖7可知，隨著干燥溫度的升高，四平頭干辣椒中的總辣椒素類物質(zhì)含量總體呈下降趨勢。其中，65.2℃與62℃、67.9℃差異均不顯著（P＞0.05），溫度超過67.9℃后干辣椒中總辣椒素含量下降速率略微變快，且與其他各組差異顯著（P＜0.05）。有研究表明，較高的溫度會破壞辣椒的細胞組織，使辣椒素類物質(zhì)以氣體的形式逸散，增加其損失率^[25-26]。付楊等^[27]研究發(fā)現(xiàn)，干紅辣椒粉在低于100℃的條件下加熱15 min，對辣椒素含量幾乎無明顯影響，這與本實驗結(jié)果不同，可能是因為本實驗選取的研究對象為鮮紅椒且干燥時間遠高于15 min。此外，Topuz等^[28]研究發(fā)現(xiàn)，電熱烘箱干燥能顯著引起辣椒素類物質(zhì)的降解，而本實驗采用熱風(fēng)干燥也可能加速辣椒素類物質(zhì)的降解。

2.7 復(fù)水比受溫度變化的影響

不同干燥溫度下干辣椒復(fù)水比的變化見圖8。

由圖8可知，復(fù)水比越高，辣椒的含水率和口感越接近新鮮辣椒，因此復(fù)水比越高越好。四平頭鮮紅椒的水分含量通常在90%以上，脫水干制后細胞內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化較大，而干辣椒的復(fù)水能力主要與干辣椒的物質(zhì)組成和組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)^[29]。由圖8可知，隨著干燥溫度的升高，四平頭干辣椒的復(fù)水比呈先上升后下降的趨勢，在65.2℃時達到峰值，約為3.1，與其他各組差異顯著（P＜0.05）。同時結(jié)合不同干燥溫度條件下干辣椒的微觀結(jié)構(gòu)圖（見圖9）分析，65.2℃干燥溫度下干辣椒整體組織結(jié)構(gòu)完整，具有較多空隙，分布均勻，組織蓬松，而疏松的結(jié)構(gòu)有利于干辣椒的復(fù)水特性。高于此溫度，則干辣椒細胞結(jié)構(gòu)被破壞，開始出現(xiàn)塌陷，組織間孔隙變大，不利于其復(fù)水特性。

2.8 微觀結(jié)構(gòu)受溫度變化的影響

由圖9可知，不同熱風(fēng)干燥溫度對辣椒的微觀結(jié)構(gòu)有較明顯的影響。圖9中A為62℃溫度條件下干燥得到的干辣椒，此條件下辣椒整體結(jié)構(gòu)完整，細胞結(jié)構(gòu)排列得比較緊密，有少量孔隙。圖9中B為65.2℃溫度條件下得到的干辣椒，此條件下辣椒組織結(jié)構(gòu)完整，出現(xiàn)較多均勻且呈蜂窩狀的孔隙，有利于其復(fù)水特性。圖9中C為67.9℃溫度條件下得到的干辣椒，此條件下辣椒整體結(jié)構(gòu)遭到一定破壞，孔隙明顯變大且排列不均勻。圖9中D為71.1℃溫度條件下得到的干辣椒，此條件下辣椒組織結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)塌陷，并能觀察到有部分組織碎片脫落，孔隙繼續(xù)變大。圖9中E為73.8℃溫度條件下得到的干辣椒，此條件下辣椒組織結(jié)構(gòu)遭到較大破壞，孔隙排列不均勻且多有破損，能觀察到較多組織碎片。

在辣椒熱風(fēng)脫水干制過程中，由于外表面溫度高于內(nèi)部，且空氣流速更快，導(dǎo)致辣椒外表面的失水速度比內(nèi)部快。與此同時，隨著細胞組織水分的流失，部分空氣會進入，對細胞壁施加壓力致其組織出現(xiàn)塌陷甚至破損。此外，干燥溫度的上升也會進一步加快辣椒中水分流失速度，加快空氣的進入速度。因此，隨著干燥溫度的升高，辣椒組織中的孔隙會更大、數(shù)量更多，甚至出現(xiàn)細胞組織斷裂和脫落，這也是干辣椒成品出現(xiàn)皺縮的原因。

2.9 不同干制溫度對干辣椒品質(zhì)影響的綜合評價

以干燥時間、色差、褐變度、L-抗壞血酸等作為評價干辣椒品質(zhì)的指標，使用變異系數(shù)法確定各因素的權(quán)重，結(jié)果見表1。

由圖1可知，褐變度、色差、干燥時間3個指標的權(quán)重較大，分別為0.339 9，0.190 7，0.152 2，說明干燥溫度的變化對以上指標有較顯著的影響。而辣椒紅色素權(quán)重占比最小，為0.011 2，說明干燥溫度對辣椒紅色素含量的影響較小。

對不同干燥溫度干燥所得四平頭干辣椒的7個指標進行標準化處理，同時將與干辣椒品質(zhì)呈負相關(guān)的3個指標（包括色差等在內(nèi)）的標準化值前加上負號（見表2）。最后計算出各個干燥溫度下對應(yīng)的四平頭干辣椒品質(zhì)綜合評分（見表3），分析得出65.2℃熱風(fēng)干燥條件下制得的干辣椒綜合評分最高。

3 結(jié)論

本研究基于企業(yè)四平頭干辣椒的大規(guī)模生產(chǎn)，采用變異系數(shù)法探究了干燥場中各溫度與辣椒各品質(zhì)指標的相關(guān)性，結(jié)果顯示干燥溫度對辣椒各指標的影響較顯著。65.2℃下烘干的辣椒在L-抗壞血酸含量、復(fù)水比兩個方面具有明顯優(yōu)勢，該條件下L-抗壞血酸含量約為113.67 mg/100 g，復(fù)水比約為3.1。在色澤、總辣椒素、辣椒紅色素方面雖略低于62℃，但干燥時間縮短了4 h，可提高企業(yè)大規(guī)模干制辣椒的生產(chǎn)效率。利用變異系數(shù)法對不同熱風(fēng)溫度下干燥四平頭辣椒的各指標進行分析并對其綜合評分進行排序：65.2℃＞62℃gt;67.9℃gt;71.1℃gt;73.8℃，其中，65.2℃熱風(fēng)干制條件下干辣椒的綜合評分最高，因此，選擇65.2℃作為企業(yè)熱風(fēng)干制四平頭辣椒的最佳干燥溫度。本研究較全面地考察了溫度對干燥辣椒營養(yǎng)指標和感官指標的影響，可為企業(yè)大規(guī)模干燥四平頭辣椒提供重要的數(shù)據(jù)參考。

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