探析不同干燥方式对莲子品质的影响

2020-09-07许丽宾福建省食品药品质量检验研究院

食品安全导刊 2020年21期

□ 许丽宾福建省食品药品质量检验研究院

莲子中含有丰富的蛋白质及多种人体所需的微量营养元素，有研究表明，莲子中蛋白质含量最高在19%左右，明显高于板栗、白果，使得莲子有广阔的消费市场。莲子收获时段非常集中，产量大且可收获时间较短，给后期贮藏带来了不小的难度，常规生产流程中多将莲子进行干燥处理，以避免其在存放过程中发生变色、营养成分流失等问题。然而不同干燥方式也会给莲子品质造成不同程度的影响，需要研究分析干燥方式对莲子品质的影响。

1 不同干燥方式对莲子品质影响实验设计

1.1 实验样本选择

选取产自福建省建宁县的新鲜成熟莲子，实验前测定得莲子平均湿度在62%左右，带壳封存在保鲜袋内并置于5 ℃的恒温环境下保存。

实验之前，取冷藏保存的莲子，从中挑选长轴直径在17～18 mm、短轴直径在15～16 mm，颗粒大小均匀、饱满的莲子，以控制后期对比试验精度。使用剥壳机去除莲子外壳，并手工清除莲子外薄膜。

1.2 仪器设备选型

HWZ—2B的微波真空干燥机、DHC—9075A的电热鼓风恒温干燥箱、GENESIS—25ES的真空冷冻干燥机、KL—2D—3WRS 的热风 —微波联合干燥机、FW177的高速粉碎机与DT1000A的电子天平。

1.3 实验条件优化

本文主要研究微波干燥、热风干燥、冷冻干燥及热风—微波干燥4种干燥方式对莲子品质的影响。为提高各干燥处理实验间的可比性，得到最可靠的分析结果，设计参数优化实验。复水性被认为是评价干燥处理后物料品质优劣的重要指标，因此选取样本品质的复水性指标为代表，以测定同一干燥方式中不同处理参数对样本复水性的影响，找出各干燥方式下的最佳实验参数：

1.3.1 微波干燥

取样本200 g，置于微波真空干燥机中，微波功率分别为0.5、1、1.5 KW和2 KW，真空度为0.1 MPa，研究两种微波功率下样本复水性的变化，以找到最佳的微波干燥参数，并了解该干燥方式对莲子品质的影响。

1.3.2 热风干燥

取样本200 g，放置于恒温干燥箱中，设定风速为1.5 m/s，控制干燥温度在40～80 ℃，每10 ℃为一个实验梯度，测定不同干燥条件下样本的复水性变化，以找出最佳的热风干燥温度条件。

1.3.3 冷冻干燥

取样本200 g，放置于真空冷冻干燥机内，进行预冷，温度为—40 ℃，冷冻2 h。然后分别在真空度为60、90和120 Pa的条件下进行冷冻干燥。设定3个干燥阶段：—20 ℃下冷冻12 h，—10 ℃下冷冻 12 h，30 ℃下放置10 h。测定不同真空条件下，样本的复水性变化，以找出最佳的冷冻干燥真空度条件。

1.3.4 热风—微波干燥

取样本200 g放置于热风—微波联合干燥机中，测定在真空度为0.1 MPa、微波功率为1 KW的条件下热风干燥后，含水率分别为20%、40%和60%时样本的复水性变化，以找出最佳的热风—微波干燥条件。

1.4 品质参数设定

选取营养物质含量（主要关注蛋白质、淀粉及膳食纤维）、复水比、感官参数（包括色泽、硬度和脆度等）3类指标参数，衡量经干燥处理后莲子样本的品质变化。

1.4.1 营养物质含量含量

蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》[1]。

淀粉含量的测定参照GB 5009.9—2016《食品中淀粉的测定》[2]。

膳食纤维含量测定参照GB 5009.88—2014《食品中膳食纤维的测定》[3]。

1.4.2 复水比

样本复水比的计算公式参考式（1）。

式（1）中：R、mf、mg分别表示样本复水比、复水后沥干质量和干制品质量，其中样本复水沥干后的质量通过如下方式测得：常温条件下取100 g样本浸泡在100 mL清水中，每10 min取样本，吸干表面水分并测定其质量。

1.4.3 感官参数

评价不同干燥方式对莲子品质的影响，并结合莲子产品类型，选择最佳的干燥方式，以生产出符合消费者饮食需求的优质莲子产品。因此实验选择色泽、口感、香气与外形4项指标，依照GB/T 16291.1—2012《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则》及GB/T16860—1997，培训 20 位感官评价员，对不同干燥方式下的莲子做感官评估[4]。

2 不同干燥方式对莲子品质影响结果分析

2.1 参数优化实验结果分析

2.1.1 微波干燥

微波干燥实验中，微波功率与样本水分平衡时间呈负相关，当微波功率为0.5 KW时，达到平衡的时间在100 min左右；1 KW时，达到平衡的时间为70 min；当微波功率达到1.5 KW后，该时间缩短为65 min。另外在微波功率为1 KW时，干燥250 min时，样本的复水比达到1.04，但在2 KW功率下，实验开展至320 min时样本的复水比仅达到0.95。主要是由于微波功率较高，易引起受热不均，引发莲子焦糊，导致其复水性变差。因此本实验选用1 KW的微波功率，主要是由于此时样本复水比在1.04，且样本达到水分平衡的时间长度适宜。

2.1.2 热风干燥

本实验共设定5个热风干燥温度指标，5个指标下均发现，温度越高，相同处理时间内样本的干基含水率越低，主要是由于温度上升带来更大的传热推动力温度差，缩短了样本达到既定含水率的时长。另外发现，不同干燥温度与样本达到水分平衡之间的时间高度相关，且随着温度的上升，达到水分平衡的时长逐渐缩短。

在样本复水性方面，40 ℃与50 ℃条件下，样本复水性相差不大，当干燥时间为35 min时，样本复水比在1.04。而随着温度的升高，样本干燥复水时间延长，且复水比降低。因此判断当采用热风干燥方式时，最佳的干燥温度应保持在40～50 ℃。具体实验结果如图1所示。

2.1.3 冷冻干燥

在冷冻干燥中，真空度与样本含水率正相关，当真空条件为60 Pa时，样本达到水分平衡的时间最短，且同时达到含水率最低点。在复水性方面，因冷冻干燥原理为将样本中的水分冻结至升华，最大限度维持样本原有形态，因此该方式下样本的复水性均较优。例如当真空度为60 Pa时，实验开展至50 mim时，样本的复水比即高达1.60，如图2所示，因此本文设定冷冻干燥的最佳真空度为60 Pa。

图1 热风干燥中温度对莲子复水性的影响

2.1.4 热风—微波干燥

实验发现，预干燥后样本的含水率与该干燥方式的干燥效果高度相关。含水率越低，同一时间内样本的干燥速率越小。当预处理后样本含水率为20%时，干燥时间较短，但此时样本的复水性较差，当实验至250 min时复水比达到0.99。经综合考量，决定将热风—微波干燥的最佳含水率条件设置为30%。

2.2 干燥方式对莲子品质影响

结合以上实验参数优化结果，设定微波干燥的微波功率为1 KW，热风干燥的干燥温度为40 ℃，冷冻干燥的真空度为60 Pa，热风—微波干燥预干燥样本含水率指标为30%，在该实验条件下测定4种干燥方式对样本蛋白质含量、色泽、复水性等品质指标的影响。

2.2.1 对营养物质含量的影响

选取新鲜莲子样本设置对照组，发现当使用4种不同干燥方式进行样本处理后，样本中蛋白质的含量均略有上升，且上升幅度不大，主要是由于干燥后样本的含水率显著降低。对比不同干燥方式样本中蛋白质的含量，也未发现明显差别，认为引发该结果的原因是，蛋白质本身具备较高的稳定性，在干燥处理所设定的温度、微波功率、真空度等条件下，蛋白质并未受到较多破坏。另外，淀粉及膳食纤维的含量也表现出与蛋白质相同的特征。

2.2.2 对复水比的影响

在4种干燥方式中，经冷冻干燥的样本复水性最佳，达到1.61，其次为热风—微波干燥、微波干燥和热风干燥。

2.2.3 对感官参数的影响

2.2.3.1 色泽指标评估

图2 冷冻干燥中真空度对莲子复水性的影响

4种不同干燥方式处理后，莲子样本色泽的评分由低到高依次为热风微波干燥、微波干燥、热风干燥和冷冻干燥。相较于热风干燥，经微波干燥和热风—微波干燥的样本颜色更深，其原因可能为微波升温速度较快，更容易导致莲子焦糊，进而使样本色泽加深。冷冻干燥前后的色泽差值最小，经处理后莲子色泽偏白，未发生明显变化，其原因可能为，冷冻干燥可最大程度维持莲子原本的外观特征，样本体积未发生缩减，因此其颜色也不表现出明显的加深。

2.2.3.2 口感指标评估

干燥处理后样本硬度由低到高排序为冷冻干燥、热风真空干燥、微波干燥和热风干燥；样本脆度由低到高排序为冷冻干燥、微波干燥、热风干燥和热风—微波干燥。从口感上看，冷冻干燥后的莲子口感软绵、缺少酥脆感，而微波干燥及热风干燥的莲子硬度大，因此口感也不理想。综合考虑后，认为热风—微波干燥处理后的莲子硬度及脆度相对适中，因此比较理想。周鸣谦等[5]采用质构仪研究了热风干燥、微波干燥、热风—微波干燥、热风—气流膨化干燥及冷冻干燥5种方式对莲子硬度和脆度的影响，其实验研究成果与本研究的感官评估结果大致相同。

2.2.3.3 香气指标评估

干燥后莲子香气评分排序为热风干燥＞热风—微波干燥＞冷冻干燥＞微波干燥。其中，热风干燥对莲子做升温处理，在较大程度上激发了莲子香气的释放，因此评分较高，而热风—微波干燥次之。冷冻干燥在低温状态下进行，莲子香气未发生明显影响。而微波干燥导致莲子出现一定程度的焦糊，其评分降低。

2.2.3.4 外形指标评估

外形评估主要是观察干燥后莲子体积变化、表面是否出现缩皱变形，其评分依次为冷冻干燥＞热风—微波干燥＞微波干燥＞热风干燥。在冷冻状态下，莲子外形几乎不发生变化，状态良好，热风—微波干燥与微波干燥中莲子体积稍有缩小，表面出现一定程度的缩皱。而在热风干燥中，莲子体积缩小及表面缩皱程度相对明显。

2.3 实验结果分析

通过实验对比分析，认为冷冻干燥后的莲子品质较优，但由于干燥处理时间成本及经济成本高，因此建议用于高端莲子产品的生产。相对而言，单纯的微波干燥与热风干燥莲子的品质指标相对略差，这也说明了将不同干燥方法结合应用可提高莲子的品质。综合蛋白质、淀粉、膳食纤维等营养物质含量测定结果，认为采用常规干燥方式进行干燥处理并不会对莲子营养成分造成显著影响，因此在通过莲子品质差异选择最佳的干燥方式时，还需结合生产的莲子产品的具体属性。例如，若生产干果类食品，关注点应放在处理后感官参数的变化上，而对于需烹饪后食用的莲子产品，在选择干燥方法时应重点关注不同方法对莲子复水性的影响。