干燥方式对冻融大果山楂片品质的影响

劳凤华，郭婷, ，段振华, ，陈振林, ，陈益能，刘艳,

1. 贺州学院食品与生物工程学院（贺州 542899）；2. 贺州学院食品科学与工程技术研究院（贺州 542899）；3. 湖南农业大学信息科学技术学院（长沙 410128）

大果山楂[Malus domeri（Bois）Chev]为蔷薇科苹果属植物[1]，其果大、果色鲜艳、味清香、酸甜，是广西的特色植物，主要分布于广西桂东北地区。大果山楂产量高，果实营养丰富，其食用价值与药用价值都很高，但具有一定的季节性，不适合长期贮藏，常被制成山楂干，通过脱水加工处理后，既可避免新鲜大果山楂因腐烂变质而造成损失，又能提高大果山楂的经济附加值。

新鲜大果山楂组织结构较紧密，导致脱水较缓慢，干制成品外观严重皱缩，口感较差。研究发现，果蔬干制前进行冻融预处理，可改善果蔬干燥产品品质[2]，故对干燥前的大果山楂进行冻融预处理。果蔬干燥加工常用的方式有自然干燥（日晒）、热风干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥、气体射流冲击干燥及多种方式联合干燥等。研究发现，不同的干燥方式对脆枣[3]、杨梅[4]、葡萄[5]和木瓜[6]等果蔬干制品的物理特性、营养成分和组织结构等品质特性影响较大。目前，对山楂的干燥加工主要集中在热风干燥[7]、热风联合微波干燥[8]等干燥工艺优化及干燥特性的研究，关于不同干燥方式对冻融预处理大果山楂制品品质影响的研究鲜有报道，故有必要针对不同干燥方式对冻融大果山楂干制品品质的影响进行研究。

试验以新鲜大果山楂为原料，探讨真空微波脉冲干燥、真空微波干燥、热风联合真空微波干燥、真空冷冻干燥和热风干燥5种干燥方式对大果山楂片的色泽、复水性、硬度、表观密度及营养成分的影响，为大果山楂片的干燥加工提供一定的数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大果山楂，市售。

1.2 试验仪器与设备

智能化静态微博真空干燥机（TYPE WBZ-10型，贵阳新奇微波工业有限责任公司）；电热鼓风干燥箱（DHG-9240 A型，上海恒科学仪器有限公司）；全自动测色色差计（TCP 2型，北京奥依克光电仪器有限公司）；离心机（KDC-40型，安徽中科中佳仪器有限公司）；可见分光光度计（722 N型，上海光谱仪器有限公司）；物性测定仪（TAX T. plus型，上海齐欣科学仪器有限公司）。

1.3 冻融大果山楂片制备

1.3.1 工艺流程

鲜山楂→清洗→去皮、去核→切片→热烫→冷却→冻融预处理→干燥→山楂片

1.3.2 操作要点

1) 切片：新鲜大果山楂洗净去皮去核后切片，按照纵切（沿着生长方向）方式将山楂切成厚度为7 mm的片状。

2) 热烫：将切片后的新鲜大果山楂置于沸水中，漂烫处理120 s，料液质量比为1∶2。

3) 冻融预处理：将热烫冷却后的山楂片放入冰箱冷冻（-16 ℃），冻结14 h后拿出，置于8 ℃下解冻24 h，此为冻融1次，重复以上步骤即可完成冻融多次的预处理，将大果山楂进行冻融2次预处理后再进行干燥。

4) 5种干燥方式：

a）热风干燥（Hot air drying，HAD）：取600 g冻融2次后的山楂片，置于65 ℃的电热恒温鼓风干燥箱中进行热风干燥，每隔15 min称重1次，烘干至水分含量≤7%（干基计）时为干燥终点。

b）真空微波干燥（Vacuum microwave drying，VMD）：取600 g冻融2次后的山楂片，置于真空微波干燥箱中，在1.5 kW微波功率下干燥，为避免物料干燥后期大面积焦化，干燥46 min后将功率转换为1 kW继续干燥，烘干至水分含量≤7%（干基计）时为干燥终点。

c）热风联合真空微波干燥（Hot air combined with Vacuum microwave drying，HVD）：取600 g冻融2次后的山楂片，将物料置于1.5 kW真空微波干燥箱，真空微波干燥54 min后转置于65 ℃的电热恒温鼓风干燥箱中进行热风干燥，烘干至水分含量≤7%（干基计）时为干燥终点；

d）真空微波脉冲干燥（Vacuum microwave pulse drying，VMPD）：取600 g冻融2次后的山楂片，将物料置于微波功率为1 kW、真空度为0.09 MPa的真空微波干燥箱中持续干燥，50 min后调整干燥参数，进行脉冲干燥，微波加热器工作4 min后停止，使物料继续在0.09 MPa的真空环境下保温6 min，再打开进气阀，瞬时泄压，泄压完毕后，关上进气阀，以上操作为一个脉冲，反复以上脉冲操作，直至物料烘干至水分含量≤7%（干基计）时为干燥终点。

e）真空冷冻干燥（Vacuum freeze-drying，VFD）：将冻融2次后的大果山楂片置于物料盘中，冷阱温度-45 ℃，真空度0.1 kPa，干燥时间30 h。

1.4 冻融大果山楂片干制品的品质测定

1.4.1 水分含量及失水速率的测定

大果山楂的水分含量按照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》[9]进行测定。冻融大果山楂干燥速率按式（1）计算：

式中：DR表示冻融大果山楂干燥速率，g/（g·min）；Mt+dt表示t+dt时刻的水分含量，g/g；Mt表示t时刻的水分含量，g/g；t表示时间，min。

1.4.2 色泽的测定

以白板为标准，根据CIELAB表色系统测定不同干燥方式制得山楂粉的亮度值L、红度a、黄度b和色差值ΔE，ΔE为样品与白板的差值，计算公式见式（2）：

1.4.3 复水性的测定

将干燥的冻融山楂片，浸渍于盛有80 g水的100 mL烧杯中，并置于45 ℃水浴锅中复水70 min，监测样品的质量变化。复水比（RC）按式（3）计算：

式中：RC表示复水比，g/g；W1表示复水前样品质量，g；W2表示复水后样品质量，g。

1.4.4 硬度的测定

采用质构仪TPA测定[10]。

1.4.5 表观密度的测定

表观密度可以用来表征大果山楂干制产品表面收缩程度和结构疏松度，表观密度越大，其孔隙率越大。表观密度按式（4）计算：

式中：ρ表示表观密度，g/mL；M表示干燥甘薯的质量，g；V表示甘薯与石英砂总体积，mL；V0表示石英砂体积，mL。

1.4.6 褐变度测定

将大果山楂粉加入到10 mL 80%乙醇溶液，摇匀，在室温下避光反应30 min，每隔5 min摇晃1次，以4 000 r/min离心40 min，取上清液，测定其在420 nm处的吸光度。用吸光度直接表示褐变度，褐变度越大表示山楂发生褐变的程度越大。

1.4.7 冻融大果山楂片干制品营养成分的测定方法

维生素C按照GB 5009.86—2016《2, 6-二氯靛酚滴定法》[11]进行测定，总酸按照GB/T 12456—2008《酸碱滴定法》[12]进行测定，黄酮采用芦丁比色法[13]进行测定。

1.5 数据的统计分析

试验所得数据均为3次重复试验的平均值，试验数据应用SPSS 18.0软件进行分析，用Sigma Plot 10.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对冻融大果山楂干燥特征曲线的影响

图1为不同干燥方式下，冻融大果山楂中的水分含量随着干燥时间变化的曲线；图2为不同干燥方式下，冻融大果山楂干燥速率随着水分比变化的曲线。

从图1可以看出，冻融大果山楂真空冷冻干燥所需时间最长，热风干燥次之，且热风干燥所需时间明显长于其它3种干燥方式，存在显著性差异（p＜0.05）。5种不同干燥方式所需干燥时间为VFD＞HAD＞HVD＞VMPD＞VMD，大果山楂热风干燥所需干燥时间为360 min，较真空冷冻干燥方式缩短了200 min，而其他3种干燥方式所需时间较热风干燥缩短了56%～78%，其中VMD所需干燥时间为80 min。由图2可知，冻融大果山楂干燥主要有三个阶段，大部分干燥均处在加速与恒速阶段，干燥后期干燥速率均较小。大果山楂在5种干燥方式下的干燥速率随着干燥的进行，先增大后经过较长的恒速阶段后进入减速阶段，其中真空微波干燥速率均大于其他4种干燥方式，依次为VMD＞HVD＞VMPD＞HAD＞VFD；热风干燥冻融大果山楂时，降速阶段较其他3种干燥方式长，未出现明显恒速阶段。

2.2 干燥方式对冻融大果山楂制品色泽及褐变度的影响

测定不同干燥方式制得冻融大果山楂片的亮度、红度、黄度、色差值和褐变度见表1。干燥方式对冻融大果山楂片亮度、色差值和褐变度的影响较大，各试验组间差异显著（p＜0.05），色差值为真空微波干燥＞热风干燥＞热风联合真空微波干燥＞真空微波脉冲干燥＞真空冷冻干燥。干燥后的大果山楂片的红度值较鲜样有所上升，黄度值有所下降，干制品总体颜色偏红，真空微波脉冲干燥的样品亮度和色差值与鲜样最为接近，差异不显著（p＞0.05）；真空微波干燥制得冻融大果山楂片的亮度最低、色差值最大，均与其它试验组存在显著差异（p＜0.05），可能采用单一的真空微波干燥，干制山楂片出现局部焦化，致使颜色加深，色差值增加；不同干燥方法制备的冻融大果山楂片褐变度为真空微波干燥＞热风干燥＞真空微波脉冲干燥＞热风联合真空微波干燥＞真空冷冻干燥。

图1 不同干燥方式下冻融大果山楂干燥曲线

图2 不同干燥方式下冻融大果山楂干燥失水速率曲线

表1 不同干燥方式对冻融大果山楂片色泽及褐变度的影响

2.3 干燥方式对冻融大果山楂制品复水性的影响

冻融大果山楂干制品的复水性可通过复水比来表示，复水比越大，说明干制品能重新吸回水分的能力越强，复水性越好。不同干燥方式制得冻融大果山楂片的复水比测定值如图3所示。不同干燥方式制备冻融大果山楂片复水性为真空冷冻干燥＞真空微波干燥＞真空微波脉冲干燥＞热风联合微波干燥＞热风干燥。干燥方式对冻融大果山楂片复水性影响显著（p＜0.05），真空冷冻干燥的样品复水性最好，热风干燥的样品复水性最差，可能是真空冷冻干燥是在低温下进行，可以较好保持物料原本组织结构，利于后面样品复水，而热风干燥制备的山楂片外表面严重皱缩，影响了水分重新进入物料内部。

图3 不同干燥方式对冻融大果山楂片复水性的影响

2.4 干燥方式对冻融大果山楂制品硬度及表观密度的影响

冻融大果山楂干制品内部组织松散情况，可以通过表观密度来表示，表观密度越小，说明冻融山楂片干制品内部越蓬松，膨化程度越好；可以用硬度来表征冻融大果山楂干制品的口感酥脆性，一般硬度越小，口感越酥脆。干燥方式对冻融大果山楂片的硬度及表观密度影响如图4所示。

由图4可知，不同干燥方式制备冻融大果山楂片硬度为热风干燥＞热风联合微波干燥＞真空微波干燥＞真空微波脉冲干燥＞真空冷冻干燥，其中热风干燥与其它试验组差异显著（p＜0.05），主要是热风干燥时间较长，且干制过程中大果山楂片皱缩严重，而其他干燥方式均有在一定真空度下进行，这在一定程度上可以促使山楂片内部组织膨化，故膨化后的大果山楂片硬度较低。不同干燥方式制备冻融大果山楂片表观密度为热风联合微波干燥＞热风干燥＞真空微波干燥＞真空微波脉冲干燥＞真空冷冻干燥，由于真空冷冻干燥是将冻结的水直接升华，可使物料内部形成较多细小的蜂窝结构，故样品较疏松，膨化程度较好，表观密度最小，真空微波脉冲干燥与真空冷冻干燥样品的表观密度差异不显著（p＞0.05）；热风联合微波干燥较热风干燥的硬度小，但表观密度却较其大，可能是物料干燥前期，真空微波干燥大果山楂片在恒速阶段内部水分能较快向外部迁移进而从表面汽化，内部组织结构固化，为降低产品硬度奠定了一定基础，在干燥后期，干燥方式转为热风干燥，虽有效避免了真空微波干燥易焦化现象，但出现较单一热风干燥更严重的产品皱缩现象，可能是物料水分过度集中在中外层，且干燥动力不足，导致产品表观密度偏大。

2.5 干燥方式对冻融大果山楂营养成分的影响

不同干燥方式对冻融大果山楂干制片维生素C、总酸和黄酮的影响结果如表2所示。不同干燥方式制备的冻融大果山楂片维生素C含量依次为真空冷冻干燥＞热风联合真空微波干燥＞真空微波脉冲干燥＞热风干燥＞真空微波干燥，维生素C对温度较敏感，由于热风干干燥时间长，故维生素C损失较大，真空微波干燥升温迅速，样品易出现局部温度过热焦化而导致维生素C大量损失，热风干燥与真空微波干燥制备的样品维生素C含量差异不显著（p＞0.05），但与其他3个试验组间存在显著差异（p＜0.05）；不同干燥方式制备的冻融大果山楂片总酸含量依次为真空微波脉冲干燥＞热风干燥＞真空微波干燥＞热风联合真空微波干燥＞真空冷冻干燥，真空微波脉冲干燥制备的山楂片总酸含量最高，真空冷冻干燥制备的山楂片总酸含量最低，与其他试验组差异显著（p＜0.05），可能是样品中水分在升华过程中将一些挥发性的酸带出，导致总酸含量较低。不同干燥方式制备的冻融大果山楂片黄酮含量依次为真空微波脉冲干燥＞热风联合真空微波干燥＞真空冷冻干燥＞真空微波干燥＞热风干燥，黄酮是天然的抗氧化剂，受热易发生酚类的氧化反应，热风干燥时间长，故热风干燥制备的山楂片黄酮残存量较低，真空微波脉冲干燥和热风联合真空微波干燥制备的山楂片黄酮含量较高，各试验组间均存在显著差异（p＜0.05）。

图4 不同干燥方式对冻融大果山楂片硬度和表观密度的影响

表2 不同干燥方式对冻融大果山楂片营养成分的影响

3 结论

研究表明，真空微波脉冲干燥制备的冻融大果山楂片硬度和表观密度均较小，产品膨化程度高，亮度和色差值与鲜样最接近，总酸与黄酮保存率均较高。在5种干燥方式中，以热风干燥所需时间最长，真空微波干燥时间最短，较真空微波脉冲干燥缩短了50 min，但真空微波干燥制备的冻融大果山楂片硬度较大，亮度较低，褐变度较大，营养成分损失较大。综上所述，真空微波脉冲干燥工艺生产效率较高，成本低，是适宜冻融大果山楂片干燥的工艺。