不同干燥方式对樱桃果粉品质的影响

刘岩龙，张彩丽，李婷婷，丛婷玉，徐琳琳，贡汉生

（鲁东大学食品工程学院，山东烟台264025）

大樱桃为蔷薇科李属樱桃亚属植物，是我国重要的经济树种，在山东、辽宁、河北、陕西等地广泛种植。大樱桃富含色泽艳丽，风味独特，富含维生素、花色苷和多酚等营养物质，深受消费者青睐[1-2]。樱桃成熟期主要集中在5～6月份，正值高温多雨季节，而且樱桃采收期短，采收温度较高，采后代谢旺盛，不耐贮藏，容易发生腐败造成经济损失，制约了樱桃产业的发展[3-4]。将樱桃进行深加工处理，不仅能减少损失，还能进一步提高其附加值。

果粉是一种有效的加工利用途径，果粉的用途非常广泛，可作为食品配料起到调味、调色、增加营养成分等作用。将樱桃加工成果粉，能够降低水分含量，延长保质期，较好的保持樱桃的营养成分，并减轻包装运输成本。干燥是果粉加工的主要单元操作，对果粉的品质有重要影响。果蔬粉的干燥方式主要有热风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥等。热风干燥是最常用的干燥方式，成本较低，应用广泛，但是干燥温度较高易引起物料品质的变化[5]。真空冷冻干燥温度低，物料品质变化较小，但是干燥速度慢，处理能力小，能耗大，干燥成本较高。真空干燥在一定真空条件下进行，通过低压力诱导水分的蒸发，氧分压低有利于减少物质的氧化[6]，但是干燥过程中湿度大，干燥时间较长。喷雾干燥的干燥速度快，易于连续化生产，适合热敏性物料的干燥，但不适合固体含量较高的物料[7]。不同水果经过不同干燥方式加工后品质相差较大。杨梅[5]、草莓[8]、桑葚[9]等水果的果粉干燥已有研究报道，但是不同干燥方式对樱桃果粉影响的研究尚未见报道。

本研究比较了热风干燥、冷冻干燥和真空干燥3种干燥方式对樱桃果粉品质的影响，为樱桃果粉的加工利用提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

甜樱桃：烟台市莱山区莱山镇樱桃园；DPPH、三吡啶基三嗪（tripyridyltriazine，TPTZ）：美国 Sigma公司；福林酚试剂：北京索莱宝科技有限公司；D-异抗坏血酸钠、乙醇、盐酸、乙酸钠、氯化钾、三氯化铁、硫酸亚铁、没食子酸：均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

鼓风干燥箱（DHG-9076A）：上海精宏实验设备有限公司；冷冻干燥机（LGJ-18S）：北京松源华兴科技发展有限公司；真空干燥机（BZF-50）：上海博迅实业有限公司；色差计（CR400）：日本柯尼卡美能达公司；离心机（TDL-50B）：上海安亭科学仪器厂；分光光度计（721G）：上海精密科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 樱桃果粉的制备

挑选成熟、无腐烂损伤的樱桃，清洗，去除果柄、果核，用0.1%D-异抗坏血酸钠浸泡10 min进行护色，沥干水分后进行匀浆、干燥。热风干燥：将樱桃浆放在托盘上在鼓风干燥箱中60℃干燥10 h。冷冻干燥：先将樱桃浆在-18℃预冻2 h，然后再冷冻干燥机中干燥，冷阱温度-45℃，压强0.01 kPa，干燥36 h。真空干燥：将樱桃浆在真空干燥机中干燥，温度60℃，真空度0.09 MPa，干燥时间20 h。干燥后的樱桃用粉碎机粉碎后过80目筛，得到樱桃果粉。

1.3.2 果粉得率

樱桃果粉得率以粉碎后得到的干粉质量与干燥前果浆的质量计算[10]。

式中：m1为干粉质量，g；m2为果浆质量，g。

1.3.3 水分含量

采用105℃干燥法测定[9]。

1.3.4 溶解性

取1 g樱桃干粉与50 mL蒸馏水混合，磁力搅拌器搅拌5 min，3 000 r/min离心5 min，取25 mL上清液在烘箱中105℃烘干，根据上清液中的干物质含量计算溶解性[8]。

1.3.5 堆积密度

称取2 g樱桃干粉装入10 mL量筒中振实，记录体积。

式中：m为干粉质量，g；V为干粉体积，mL。

1.3.6 流动性

将漏斗垂直固定在坐标纸上方，取一定量的樱桃果粉从漏斗中自由落下，形成圆锥形，记录圆锥的高度与半径，计算干粉的休止角θ[11]。

式中：H为圆锥高度，cm；R为圆锥半径，cm。

1.3.7 色度

取一定量样品用CR400色差仪测定样品的L*、a*、b*值。

1.3.8 花色苷含量测定

花色苷的含量采用pH值示差法测定[12]。取1 g樱桃果粉与10 mL 70%乙醇混合，用盐酸调至pH 3，30℃提取1 h，3 000 r/min离心10 min，取上清液定容至10 mL。取两支试管各加1 mL上清液，分别加入9 mL氯化钾缓冲液（pH 1.0）和9 mL乙酸钠缓冲液（pH 4.5），避光静置60 min，分别检测520 nm和700 nm波长处的吸光度，结果以矢车菊-3-O-葡萄糖苷计（mg/g）。

1.3.9 多酚含量测定

多酚含量采用Folin-Ciocalteau方法测定[13]。取1 g样品加入10 mL 70%，乙醇，40℃超声处理30 min，3 000 r/min离心10 min，取上清液定容至10 mL。取100 μL上清液与200 μL福林-酚试剂于比色管中，加入4 mL蒸馏水混匀，1 min内加入700 μL碳酸钠混匀，避光2 h，在765 nm波长测定吸光度，结果以没食子酸当量（mg/g）表示。

1.3.10 抗氧化能力测定

铁离子还原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP） 的测定参考 Jang等的方法[14]。pH 3.6的醋酸盐缓冲液：10 mmol/L的TPTZ溶液：20 mmol/L的FeCl3溶液按体积比10∶1∶1配成FRAP试剂。取20 μL樱桃果粉的多酚提取液加入1.8 mL FRAP试剂和1.8 mL蒸馏水混合均匀，37℃保温30 min后在593 nm波长测定吸光度。用0.05 mmol/L～1 mmol/L FeSO4溶液为标准溶液，根据FeSO4的浓度与吸光值绘制标准曲线。樱桃粉多酚提取液的FRAP值表示为具有相同还原能力的FeSO4的浓度，单位为mmol/L FeSO4。

DPPH自由基清除率的测定参考郑巧等的方法[15]。取50 μL樱桃果粉多酚提取液加入4 mL 63 μmol/L DPPH溶液混合均匀，避光反应30 min后在517 nm波长处测定吸光度。

DPPH 自由基清除率/%=（1-A/A0）×100

式中：A为加入样品的DPPH溶液的吸光度；A0为未加样品的DPPH溶液的吸光度。

1.4 数据处理

各项指标重复3次，结果表示为平均值±标准差。采用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析，p＜0.05认为具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对樱桃果粉得率和水分含量的影响

干燥方式对樱桃果粉理化性质的影响结果见表1。

表1 干燥方式对樱桃果粉理化性质的影响Table 1 Effect of drying methods on physical and chemical qualities of cherry powder

由表1可知，热风干燥和真空干燥的樱桃果粉得率略高于冷冻干燥。3种方式干燥的樱桃果粉水分含量都在8%以下，但冷冻干燥的果粉水分含量（4.46%）显著低于热风干燥（6.67%）和真空干燥（7.22%），与杨梅果粉的结果一致[5]。影响果粉得率的主要因素是产品中水分的含量，冷冻干燥的果粉水分含量较低，因而其得率也较低。热风干燥容易在物料表面形成硬膜，影响水分蒸发[16]，真空干燥过程中会产生大量冷凝水[5]，导致真空干燥箱湿度较大，因此热风干燥和真空干燥的樱桃果粉水分含量较高。水分含量越低，越有利于果粉的保存。

3种干燥方式得到的果粉的溶解性有显著性差异，大小分别为冷冻干燥＞真空干燥＞热风干燥。叶磊等报道冷冻干燥的桑葚果粉的溶解性优于热风干燥[10]，与本研究结果一致。冷冻干燥使物料形成疏松多孔的结构[17]，有利于增大其比表面积，使颗粒表面和内部的亲水基团与水接触，增加溶解性。热风干燥和真空干燥的果粉颗粒比较致密，因此其溶解性较差。

2.2 干燥方式对樱桃果粉堆积密度和流动性的影响

不同干燥方式对樱桃果粉堆积密度和流动性的影响结果见表2。

表2 干燥方式对樱桃果粉堆积密度和流动性的影响Table 2 Effect of drying methods on bulk density and fluidity of cherry powder

堆积密度是反映物质多孔性结构的参数[18]，堆积密度的大小影响产品的包装，密度越大，包装成本越低。如表2所示，真空干燥和热风干燥的樱桃果粉的堆积密度显著高于冷冻干燥。对同一种物料而言，堆积密度取决于干燥过程中物料因基体坍塌而影响的空气体积的比例[19]。冷冻干燥主要是通过物料中的冰晶升华使水分散失，物料的体积收缩较小[20]，物料呈多孔状结构，因此其堆积密度较低。而热风干燥过程使物料部分塌陷，体积收缩，使果粉堆积密度较高。

休止角是评价粉体流动性的重要指标，休止角越小，流动性越好。热风干燥的果粉休止角小于真空干燥和热风干燥，流动性最好，冷冻干燥的果粉流动性最差。由于冷冻干燥的果粉颗粒疏松多孔，比表面积较大，颗粒间的摩擦力和表面聚合力增加，颗粒容易发生团聚，可能导致其流动性变差[7]。一般认为，休止角小于30°时粉体流动性很好，小于40°即可满足粉体输送需要[21]。因此，热风干燥可以满足果粉流动性的要求，而冷冻干燥和热风干燥的果粉需要采取一定措施来提高其流动性。

2.3 干燥方式对樱桃果粉色度的影响

颜色是影响食品外观的重要指标[17]。不同干燥方式对樱桃果粉色度的影响结果见表3。

表3 干燥方式对樱桃果粉色度的影响Table 3 Effect of drying methods on color of cherry powder

干燥方式对樱桃果粉的色度有显著影响。L*值表示样品的亮度，L*值越大，亮度越高。不同方式干燥的樱桃果粉的L*值以此为冷冻干燥＞热风干燥＞真空干燥。其可能原因是热风干燥和真空干燥的温度较高，干燥过程中发生美拉德反应，导致其颜色变暗[22]。冷冻干燥的樱桃果粉a*值显著高于热风干燥和冷冻干燥，说明其颜色偏红，主要是因为冷冻干燥温度较低，对花色苷的破坏较少，有利于保持樱桃原有的色泽。热风干燥和冷冻干燥的b*值较高，可能是由于美拉德反应造成颜色偏黄。因此，冷冻干燥能够更好的保持樱桃的色泽。

2.4 干燥方式对樱桃果粉花色苷含量的影响

花色苷是樱桃的主要呈色物质[23]，花色苷的含量对其色泽有重要影响。不同干燥方式对樱桃果粉花色苷含量的影响结果见图1。

图1 干燥方式对樱桃果粉花色苷含量的影响Fig.1 Effect of drying methods on anthocyanin content of cherry powder

由图1可知，冷冻干燥、热风干燥和真空干燥3种干燥方式对樱桃果粉花色苷的含量有显著影响。冷冻干燥的果粉花色苷含量最高，其次为真空干燥和冷冻干燥，花色苷含量的结果与色度的结果一致。花色苷的性质不稳定，受温度、氧、pH值等因素的影响而发生降解[24]。冷冻干燥的温度较低，且在真空条件下氧的含量极少，能够较好地保持樱桃中的花色苷，颜色比较鲜艳。热风干燥和真空干燥的温度较高，造成花色苷在干燥过程中发生不同程度的降解，导致果粉中的花色苷含量偏低，颜色偏暗。

2.5 干燥方式对樱桃果粉多酚含量的影响

多酚广泛存在于水果中，具有抗氧化、抗衰老等功能。不同干燥方式对樱桃果粉中多酚含量的影响如图2所示。

图2 干燥方式对樱桃果粉多酚含量的影响Fig.2 Effect of drying methods on polyphenol content of cherry powder

3种干燥方式得到的多酚含量依次为冷冻干燥＞真空干燥＞热风干燥。以往的研究表明，冷冻干燥的杨梅果粉多酚含量高于热风干燥[5]，冷冻干燥的桑葚多酚含量高于热风干燥[10]，与我们的结果一致。多酚在干燥过程中受温度、光照、氧分压等因素影响，发生氧化或分解，导致含量降低[25]。冷冻干燥的温度比较低，且真空度较高，能够有效减少多酚在干燥过程中的降解，而热风干燥和真空干燥温度比较高，导致果粉中多酚含量较低。此外，由于真空干燥的氧分压较低，可能导致真空干燥的果粉多酚含量稍高于热风干燥。

2.6 干燥方式对樱桃果粉抗氧化能力的影响

不同干燥方式对樱桃果粉抗氧化能力的影响如表4所示。

表4 干燥方式对樱桃果粉抗氧化能力的影响Table 4 Effect of drying methods antioxidant capacity on of cherry powder

3种干燥方式樱桃果粉的FRAP值依次为冷冻干燥＞真空干燥＞热风干燥。冷冻干燥的樱桃果粉的DPPH自由基清除能力也显著高于真空干燥和热风干燥，表明冷冻干燥的樱桃果粉抗氧化能力最高，与李晓英等报道的结果基本一致[25]。樱桃是具有最强抗氧化活性的水果之一，主要与其花色苷、黄酮和总酚含量有关[23]。在本研究中，不同干燥方式的樱桃果粉的抗氧化能力与其花色苷与多酚的含量保持一致，说明冷冻干燥能够保持樱桃果粉较高的花色苷和酚类物质含量，从而提高其抗氧化能力。花色苷和多酚大多是热敏性物质，热风干燥和真空干燥加热温度较高，造成其含量降低，导致樱桃果粉抗氧化能力降低。

3 结论

3种干燥方式对樱桃果粉的品质具有显著的影响。冷冻干燥的樱桃果粉含水量和得率均低于热风干燥和真空干燥，但其溶解性高于热风干燥和真空干燥。热风干燥的樱桃果粉的堆积密度最高，其包装成本较低；热风干燥的果粉休止角＜40°，其粉末的流动性优于真空干燥和冷冻干燥。冷冻干燥的温度较低，对樱桃花色苷的损失较小，干燥过程中发生褐变较少，得到的樱桃果粉色泽鲜艳，花色苷和多酚含量更高，抗氧化能力也较高。总之，冷冻干燥能够更好地维持樱桃果粉的理化特性，保持其花色苷和多酚的含量并提高抗氧化能力，但不利于其流动性。冷冻干燥时间长，生产成本较高，需要进一步解决。