冰温真空干燥压力对猕猴桃切片干燥品质的影响

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(天津商业大学,天津市制冷技术重点实验室,天津 300134)

随着人们生活水平的提高,人们对食品的贮藏品质及营养价值有了更高的要求。而传统的食品保存方法,例如熏制、腌制及罐装,虽然可以满足长期贮藏的目的,但是都会导致食品产生不同程度的营养损失,有些长期食用甚至可能致癌,于是具有绿色,健康,便携等优势的干燥食品应运而生。因此,国内外学者开始研究食品的干燥设备及干燥工艺对食品品质的影响[1]。

目前,食品的干燥方法可分为热风干燥、微波干燥、渗透脱水干燥、真空冷冻干燥、冰温真空干燥等多种干燥形式[2-3]。冰温真空干燥技术结合了真空技术及冰温技术,即在抽真空的过程中利用真空舱内电加热板将食品的温度维持在冰温带附近,以避免食品细胞内结合水产生冰晶而影响细胞的活度。相对于其他的干燥方式,冰温真空干燥具有干燥速率快、干燥均匀以及干燥后不流失营养成分的优势,虽然能耗稍高于热风干燥,但却远低于真空冷冻干燥,因此综合考虑,冰温真空干燥技术将具有广阔的市场应用前景[4-5]。

猕猴桃富含维生素C和人体所需的矿物质微量元素,具有“维C之王”的美誉,其每100 g猕猴桃果肉中维生素C的量高达为100 mg[6-7]。目前,猕猴桃的保鲜较为困难,若不加以特殊处理,常温条件下易腐烂变质，而常规冷库贮藏不仅容易使猕猴桃因失水而导致表皮皱裂甚至局部凹陷,且乙烯含量的积累还会促使猕猴桃快速成熟甚至腐烂以致难以长时间贮藏,影响了其远程输运及其商用价值。干制是延长猕猴桃贮藏期的有效手段之一[8-9]。传统的对猕猴桃的干制主要采用热风干燥、微波干燥和真空冷冻干燥的方式,实际结果表明上述三种干制过程均造成干制品品质的降低:热风干燥难以控制猕猴桃干制品的品质;微波干燥易过热造成营养成分的损失;真空冷冻干燥不仅能耗高而且易破坏细胞难以复水[10],本文通过研究冰温真空干燥技术对猕猴桃干燥品质的影响,对提高猕猴桃品质,延长其货架期提供参考显得尤为重要。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猕猴桃 品种为徐香(产自陕西眉县)，样品新鲜、大小均一，采购于天津市韩家墅果蔬批发市场。

LJQK多功能果蔬保鲜装置 兼具真空预冷、减压贮藏、冰温真空干燥功能，天津商业大学实验室;H-1850R高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司;PAL-BXIACID5糖度仪 日本ATAGO公司;CR-400色彩色差计 日本KONICA MINOLTA公司;EVOLUTION201分光光度仪 上海Thermo Fisher Scientific公司;EL204型电子天平 上海METTLER TOLEDO公司。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 猕猴桃→挑选→清洗→去皮→切片(平均厚度5 mm)→装盘预冷→冰温真空干燥→干制品分析。

控制猕猴桃切片温度维持在-(2.0±0.2) ℃(猕猴桃冰点温度为-1.9～-2.6 ℃[1]),干燥舱内温度维持在(20±2) ℃,将猕猴桃切片置于干燥压力分别为150、350、550 Pa的真空舱内进行三组实验,依次编号为A组、B组、C组,每组猕猴桃切片质量为5 kg,每次干燥时间均为12 h,最后对在不同干燥压力下的三组猕猴桃切片的干燥速率以及干燥前后失水率、色差、糖度、VC含量、复水性的变化情况进行对比分析。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 干燥速率的测定 干燥速率是物料在干燥过程中单位时间的脱水质量,是表征冰温真空干燥过程进行快慢的重要参数[1],其计算公式如下(每100 g新鲜猕猴桃切片的干燥速率):

式中:t1、t2-前后两次干燥称重时间(h);Mt1、Mt2-猕猴桃切片试样在t1、t2时刻的水分含量(kg)。

1.2.2.2 失水率的测定 以干燥前后猕猴桃切片的失水率表示物料的去湿程度,其中,物重由舱内称重传感器实时测量,并由触控式显示屏直接显示。失水率计算公式如下:

式中:m1-干燥前新鲜猕猴桃切片质量(kg);m2-干燥完成后猕猴桃切片质量(kg)。

1.2.2.3 复水比 实验中将(20±0.5) g干燥后的猕猴桃切片放在35 ℃的水中,每隔20 min,取出水中的切片,吸干其表面水分,称切片重量一次[12]。复水比(RC)的计算可用下式表示:

式中:RC-复水比;m1-复水后吸干表面水分后猕猴桃切片重量(g);m2-复水前猕猴桃切片质量(g)。

1.2.2.4 维生素C测定 采用紫外分光光度法来测定猕猴切片干燥前后的维生素C含量,具体如下[11]。

式中，c-校准曲线查得VC含量(μg/mL)；m-猕猴桃切片试样质量(g)；F-样品溶液的稀释倍数；V-测试时吸取提取液体积(mL)。

1.2.2.5 糖度的测定 采用数显折射仪,分别在猕猴桃切片不同位置测量三次,取得平均值作为测定的糖度值。

1.2.2.6 色差的测定 采用色彩色差计测量,每个试材重复测量3次,每次选取不同的测量点,测量后将测量结果和新鲜猕猴桃切片进行比对,最后求取平均值,总色差值[1]计算公式如下:

式中:L、a、b-干燥猕猴桃切片的亮度、偏红值和偏黄值;L0、a0、b0-新鲜猕猴桃切片的亮度、偏红值和偏黄值。

1.3 数据处理

本实验利用SPSS Statistics 19软件进行差异性显著分析,并通过OriginPro 8.5软件进行数据处理和绘图。

2 结果与分析

2.1 不同干燥压力对猕猴桃切片干燥速率(DR)的影响

图1 猕猴桃切片冰温真空干燥干燥速率曲线Fig.1 Drying rate curve of ice-temperature vacuum drying for kiwifruit slices

图1为猕猴桃切片在不同的干燥压力下干燥速率(DR)随干燥时间的变化情况。从图1中可知,在干燥的前1 h,DR呈急速上升趋势,这主要是在干燥初始阶段猕猴桃切片的自由水与舱内存在一个比较大的压力差,远大于水分间的束缚力[13]。在干燥的1～2 h,DR呈相对缓慢上升趋势,之后的2～3 h,DR又急速升高到最高点,这一阶段主要是猕猴桃切片细胞内的结合水开始蒸腾[14]。从图1中三条曲线明显看出降低干燥压力可以提高加速阶段的干燥速率,但是干燥8 h之后降低干燥压力对干燥速率的影响不明显。

2.2 不同干燥压力对猕猴桃切片失水率的影响

图2为猕猴桃切片在不同的干燥压力下失水率随时间的变化情况。由图2可知,在前4 h,三种压力条件下的失水率均呈快速上升趋势,而在干燥4 h之后,失水率趋于缓慢增大,这与图1的干燥速率情况相吻合。干燥12 h时，干燥压力为150 Pa条件下的失水率76%要明显高于550 Pa条件下的失水率59.2%，而干燥压力为350 Pa条件时的失水率70.6%介于两者之间，效果较好。

图2 干燥时间对猕猴桃切片失水率的影响Fig.2 Effect of drying time on rate of water loss of kiwifruit slices

2.3 不同干燥压力对猕猴桃切片复水比(RC)的影响

复水性能是用来表示干燥产品在干燥过程中受损程度的一种重要物理参数,常用复水比(RC)表示。图3为不同的干燥压力对猕猴桃切片干燥后复水比(RC)的影响。从图3中可以看出,在复水的前1 h,三组实验的复水比均显著高于开始实验前的复水比(p<0.05),而在后1 h复水比均趋于缓慢,基本达到饱和状态。150 Pa的低干燥压力反而使得复水性比较差,这是因为太低的干燥压力破坏了猕猴桃的组织细胞,使得其干燥切片难以复水[15]，350 Pa干燥压力下猕猴桃切片的复水比为4.75效果最好。

图3 猕猴桃切片在不同干燥压力下的复水比Fig.3 Ratio of rehydration for kiwifruit slices at different drying pressure

2.4 不同干燥压力对猕猴桃切片VC、糖度的影响

图4为猕猴桃切片在不同的干燥压力下干燥前后的VC、糖度含量对比。由图4可以看出,随干燥压力的降低,干燥后猕猴桃切片VC含量逐渐减少,而糖度逐渐增大。干燥前新鲜猕猴桃切片VC含量125 mg/100 g是干燥压力150 Pa干燥后猕猴桃切片VC含量90 mg/100 g的1.4倍。三种不同干燥压力之间的糖度变化相差不大,但均为干燥前糖度的2倍之多。可见,过低的干燥压力将损失大量的VC,反而使糖度升高。而在350 Pa干燥压力条件下，VC含量和糖度值分别为110 mg/100 g、24.5%匹配最优。

图4 不同干燥压力对猕猴桃切片VC含量、糖度的影响Fig.4 Effect of different drying pressure on VC contents and brix of kiwifruit slices

2.5 不同干燥压力对猕猴桃切片色差的影响

图5中可以看出,干燥后均有一定的色差变化,而且色差值随舱内干燥压力的降低呈增大趋势,550 Pa压力下的色差值比150 Pa压力下的色差值减小了49.7%,这是因为过低的干燥压力使猕猴桃果肉细胞失水过快,使果肉部分可溶性色素降解或变质,从而使干燥后色差出现较大差异[16],而350 Pa压力下的色差为20.35，相对于干燥前变化不大。

图5 不同干燥压力对猕猴桃切片色差的影响Fig.5 Effect of different drying pressure on color difference of kiwifruit slices

2.6 不同干燥压力下猕猴桃切片干燥效果

三种不同干燥压力下,猕猴桃切片干燥12 h后,通过肉眼观看可得出,压力为150 Pa干燥后猕猴桃切片明显失去了原有的深绿色泽,呈现焦黄颜色,且干燥程度明显高于550 Pa的;350 Pa的干燥效果较好,不仅干燥程度适中,而且没有太大的色泽偏差。

3 讨论与结论

通过测定干燥前后猕猴桃切片的各项指标,发现营养物质各项指标含量相差不大,表明冰温真空干燥技术较冷冻干燥、热风干燥等有较大的优越性,且冰温真空干燥干燥压力的不同,对干燥速率、失水率、复水性、VC含量、糖度及色差均有一定的影响。随着干燥压力的降低,猕猴桃切片的干燥速

率、失水率、糖度及色差均增大,而复水比及VC含量均减小。对比三种干燥压力下的实验结果,150 Pa的干燥压力虽然可以缩短干燥时间,降低能耗,但是干燥后的猕猴桃切片品质及营养成分受到一定损失,综合考虑,本实验在350 Pa的干燥压力下干燥效果比较好,干燥12 h后猕猴桃切片仍保持原有的鲜绿色泽,失水率、复水比、VC含量、糖度及色差值分别为70.6%、4.75、110 mg/(100 g)、24.5%、20.35。因此,具有干燥速率快、干燥均匀以及干燥后不流失营养成分等优点的冰温干燥技术易于推广应用,是一种理想的果蔬保鲜技术。

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