不同干燥方式对澳洲坚果品质的影响

任二芳，刘功德，艾静汶，程三红，罗朝丹，罗小杰

（广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001）

澳洲坚果（Macadamia ternifolia F. Muell.）属山龙眼科澳洲坚果属长绿乔木果树，其果实由外壳（青皮）、果壳（木质硬壳）和果仁组成，果仁香脆可口，同时营养价值极高，享有“干果皇后”的美誉，其脂肪含量高达80%以上[1-2]，其中不饱和脂肪酸占总脂肪酸的84%，同时富含碳水化合物、钙、磷、铁、B 族维生素、蛋白质等。长期食用澳洲坚果，有助于降低血浆总胆固醇、防止动脉硬化、预防心血管疾病和抗衰老等[3-4]。 截至2016年底，我国澳洲坚果种植面积超过31.5 万hm2，位居世界第一。 新鲜的澳洲坚果含水量高达约32%[5]，因其含水量较高不宜长时间放置，故需尽快进行脱皮和干燥处理，有助于延长贮藏时间[6-7]。 可见干燥是澳洲坚果主要的保存技术，同时，市场上的澳洲坚果产品也主要以烘烤即食性干果产品形式出现，因此未及时干燥或干燥方法不当使得澳洲坚果在保存和加工过程中极易遭遇发霉和发芽问题， 从而造成巨大的经济损失。 因此，亟需探索不同的干燥方式对澳洲坚果品质的影响。

传统上，少量的澳洲坚果采用自然晾晒的方式进行干燥，这种方式虽然经济实用，但其存在干燥周期长、易受天气影响等弊端。 随着技术的发展，澳洲坚果的干燥方式日趋繁多。 目前，主要采用微波辅助热空气干燥[8]、射频干燥[5]、热风干燥[9]、风机强制风干和热风为一体的二步干燥[10]、热泵干燥等多种干燥方法。其中热泵干燥是一种通过利用低品位热能进行干燥加工的装置，其原理与制冷机相类似，按照逆卡诺循环工作，在工作时自身消耗一部分能量，同时将环境中储存的部分能量加以利用，借助传热工质循环系统提高温度进行干燥。 因而热泵干燥可以有效节约资源，节能环保[11]。同时热泵干燥能较好保留干燥产品中的热敏性物质不被破坏[12]，目前已广泛应用于食品、药品生产中。 热风干燥是一种以流动的热空气作为干燥介质，将热量传递给物料的同时带走物料水分的干燥方式。 这种干燥方式有着操作容易、投入少、成本低、设备维修快捷、可干燥多种类型和性质的物料等优点，在各个行业得到广泛应用， 是目前最常用的干燥方式。 热风干燥的温度范围一般在60 ℃～120 ℃之间[13]。但由于新鲜澳洲坚果含水率高、 果仁含油量也极高，过高的干燥温度会导致果仁发生褐变反应，影响果仁产品质量。 因此，一般选用低温的干燥工艺烘干澳洲坚果。 超声波协同干燥是将超声波协同其它干燥方式的一种干燥手段，例如：超声波热风干燥、超声波冷冻干燥和超声波红外干燥等[14]。 超声波因其与物料相互作用可产生热效应、机械效应和空化效应，从而可强化物料的干燥过程， 确保干燥物料品质的前提下，有效地提高干燥速率，目前越来越多的研究者将超声波应用在食品干燥方面[15]。

Borompichaichartkul C 等[6]采用热泵干燥（40 ℃）和热风干燥（50 ℃～70 ℃）相结合的复合干燥工艺，对澳洲坚果快速干燥的可行性进行了研究。 在烘干温度40 ℃～60 ℃， 氮气和常压空气为干燥介质的试验条件下， 研究了气调条件下澳洲坚果多级热泵干燥工艺，并对干燥过程的能耗、干燥动力学、干果品质（含水率、酸败度、色泽）进行了探究。 刁卓超等[17]研究了40、50、60 ℃对澳洲坚果进行热风干燥，建立了3 个温度下果壳、果仁、带壳坚果的热风干燥动力学方程，并分析了干燥过程中果壳、果仁、带壳坚果的干燥特性及果壳和果仁的相互影响。 王云阳[5]对澳洲坚果进行了热风辅助射频干燥的可行性试验研究，并进行了大量基础性的研究工作，为射频干燥技术的应用提供了理论基础。Gamboa-Santos 等[18]设计了一种超声波热风组合干燥试验平台，并以苹果丁为试验材料，研究发现与单独的热风干燥相比，超声波热风组合干燥时间缩短了35%，并且提高了脱水苹果丁中维生素B1、维生素B2、维生素B3和维生素B6的含量。 不同干燥方式对澳洲坚果品质影响巨大，目前关于不同干燥方式对澳洲坚果品质影响的研究较少，因此，本文通过采用自然晾晒、热泵干燥、热风干燥和超声协同热风干燥，研究这4 种干燥方式对澳洲坚果果仁的水分、色泽、质地、酸价、过氧化值和不饱和脂肪酸的影响，旨在筛选获得较优的澳洲坚果干燥方式，从而为澳洲坚果工业化的采后初加工提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

澳洲坚果青皮果：品种为桂热5 号（OC），于2019年10 月采于广西扶绥夏果种植有限责任公司； 异丙醇、乙醚、乙醇、冰乙酸、石油醚（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；碘化钾（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；硫代硫酸钠（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；氯化钠（分析纯）：天津市鼎盛鑫化工有限公司；甲醇（色谱纯）：德国CNW技术有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9070A 电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；L3.5TB1 热泵干燥机：广东威尔信实业有限公司；KQ-600DE 型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；CR-400 色彩色差计：日本柯尼卡美能达公司；TMS-Touch 质构仪：美国Food Technology公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 澳洲坚果预处理

选择无病虫害的澳洲坚果脱青皮，然后将脱青皮后的澳洲坚果进行自然风吹24 h， 使得澳洲坚果水分含量为12%左右。

1.3.3 超声波处理

将预处理后的澳洲坚果进行超声波处理，选用超声波功率为600 W，水温为35 ℃，处理时间为20 min。

1.3.4 干燥

1）自然晾晒：将预处理后的澳洲坚果直接放置到阳光下晾晒，晾晒的澳洲坚果厚度为一层，晾晒过程中1 d 翻动两次澳洲坚果，以达到均匀干燥、色泽一致的效果，晾晒周期为10 d。

2）热泵干燥：预处理后的澳洲坚果直接进行热泵干燥，采用逐级升温降湿干燥，先38 ℃湿度35%干燥24 h，再42 ℃湿度25%干燥24 h，最后50 ℃湿度15%干燥24 h，干燥过程中1 d 翻动一次澳洲坚果，烘盘的放置位置1 d 上下换动一次。

3）热风干燥：预处理后的澳洲坚果直接进行热风干燥，采用逐级升温干燥，先38 ℃干燥24 h，再42 ℃干燥24 h，最后50 ℃干燥24 h，干燥过程中1 d翻动一次澳洲坚果，烘盘的放置位置1 d 上下换动一次。

4）超声协同热风干燥：将预处理后的澳洲坚果进行超声波处理，处理后再进行热风干燥，采用逐级升温干燥，先38 ℃干燥24 h，再42 ℃干燥24 h，最后50 ℃干燥24 h，干燥过程中1 d 翻动一次澳洲坚果，烘盘的放置位置1 d 上下换动一次。

1.4 相关指标测定方法

1.4.1 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》。

1.4.2 色泽的测定

使用色差计测定样品的明度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*，样品平行测定8 次，剔除最大值和最小值，取平均值。色差值ΔE 按以下公式计算，表示干燥后样品与新鲜样品的颜色差值。 公式中L*、a*、b*为干燥后样品的测定值，L0、a0、b0为新鲜样品的测定值。

1.4.3 硬度和脆度的测定

采用质构仪测定样品的硬脆度，探头型号用盘型挤压探头432-010，测试条件为：起始力为1.5 N，检测速度50 mm/min，形变百分量50，探头回升到样品表面上面的高度为30 mm。 每个处理平行测定3 次。

1.4.4 酸价的测定

酸价的测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》。

1.4.5 过氧化值的测定

过氧化值的测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》。

1.4.6 油酸的测定

油酸的测定参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》第三法。

1.4.7 棕榈油酸的测定

棕榈油酸的测定参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》第三法。

1.5 数据处理

所有数据均使用OriginPro 2016 和Excel 2016 处理，并采用SPSS 22.0 数据处理软件进行单因素方差分析（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对澳洲坚果果仁水分含量的影响

不同干燥方式下澳洲坚果果仁的水分含量随干燥时间变化的结果如图1 所示。

图1 不同干燥方式对澳洲坚果果仁水分含量的影响Fig.1 Effects of different drying methods on the moisture content of macadamia nuts

从图1 可以看出在干燥72 h 内，随着干燥时间的延长，不同干燥方式下澳洲坚果果仁的水分含量均呈现下降趋势，在干燥初期，澳洲坚果果仁水分含量急剧下降。 干燥54 h 后，水分含量变化平缓，干燥72 h时，热泵干燥、热风干燥和超声协同热风干燥的澳洲坚果果仁水分含量分别为1.92%、2.56%、2.00%， 而自然晾晒的澳洲坚果果仁水分含量下降缓慢， 仅为5.38%，继续晾晒10 d 后，水分含量降至2.88%。 干燥后的澳洲坚果（带壳坚果）含水率降至3%以下，可避免果仁氧化变质，延长坚果产品的储存时间并提高坚果仁的整仁率[19]。

2.2 不同干燥方式对澳洲坚果果仁色泽的影响

L*值表示样品的亮度，值越大，表明样品越亮；a*值代表样品的红绿度，值越大，表明样品越红；b*值表示样品的黄蓝度，值越大，表示样品越黄。 4 种干燥方式对澳洲坚果果仁色泽的影响如表1 所示。

表1 不同干燥方式对澳洲坚果果仁色泽的影响Table 1 Effects of different drying methods on the color of macadamia nuts

不同干燥方式的澳洲坚果果仁L*值分布在77.80～79.22 之间， 其中自然晾晒的澳洲坚果果仁L*值为79.22±0.27 显著高于超声协同热风干燥和热风干燥的果仁（p＜0.05），超声协同热风干燥与热泵干燥的果仁L*值之间无显著差异（p＞0.05）；自然晾晒的澳洲坚果果仁a*值为3.00±0.06、b*值为25.84±0.20 均最小，且显著低于其它3 种干燥方式的果仁（p＜0.05），其它3 种方式干燥的澳洲坚果果仁的a*值、b*值之间均不存在显著差异（p＞0.05）；同时，自然晾晒的果仁ΔE 值为1.12±0.25 显著低于其它3 种干燥方式的果仁（p＜0.05）， 超声协同热风干燥和热泵干燥的果仁ΔE 值之间差异不显著（p＞0.05）。 分析原因是高水分的澳洲坚果在较高温度下干燥时易发生褐变，这主要是由于非酶促反应（美拉德反应）引起的[6]，温度升高可促进澳洲坚果果仁中的蔗糖水解为葡萄糖和果糖，从而导致澳洲坚果果仁发生更强烈的褐变[20]。因此，从干燥前后澳洲坚果果仁色泽变化的角度来看，自然晾晒对澳洲坚果果仁的色泽影响最小。

2.3 不同干燥方式对澳洲坚果果仁质地的影响

硬度和脆度是评价干燥后澳洲坚果的重要感官指标。 不同干燥方式对澳洲坚果果仁的硬度和脆度影响分别如图2、图3 所示。

图2 不同干燥方式对澳洲坚果果仁硬度的影响Fig.2 Effects of different drying methods on the hardness ofmacadamia nuts

图3 不同干燥方式对澳洲坚果果仁脆度的影响Fig.3 Effects of different drying methods on the brittleness of macadamia nuts

从图2 可知，4 种干燥方式干燥的澳洲坚果果仁硬度随着干燥时间的延长均呈下降趋势，干燥结束果仁硬度从小到大依次为热泵干燥<超声协同热风干燥<热风干燥<自然晾晒，同时4 种不同干燥方式得到的果仁硬度之间均存在显著性差异（p＜0.05）。

从图3 可以看出，随着干燥时间的延长，澳洲坚果果仁脆度均逐渐增加，不同方法干燥结束时果仁的脆度大小为热泵干燥＞超声协同热风干燥＞热风干燥＞自然晾晒，其中热泵干燥与超声协同热风干燥的果仁脆度差异不显著（p＞0.05），自然晾晒的果仁脆度显著低于其它3 种方式干燥的果仁（p＜0.05）。 这是由于自然晾晒容易受到外部环境天气的影响，同时相较于机械干燥，自然晾晒的干燥温度也较低。 因此自然晾晒的果仁硬度较大，脆度较小，然而热泵干燥的澳洲坚果果仁的硬度最小，果仁最脆口，其次是超声协同热风干燥的果仁脆口性较好。

2.4 不同干燥方式对澳洲坚果果仁酸价和过氧化值的影响

不同干燥方式对澳洲坚果果仁酸价和过氧化值的影响如表2 所示。

表2 不同干燥方式对澳洲坚果果仁酸价和过氧化值的影响Table 2 Effects of different drying methods on acid value and peroxide value of macadamia nuts

酸价和过氧化值是评价坚果品质的重要指标。酸价反映的是脂肪水解产物的含量，即脂肪水解的程度，即酸价的大小表示的是游离脂肪酸总量的多少[21]。由表2可以看出，热泵干燥的果仁酸价（0.03±0.005）mg/g 显著低于其它3 种干燥方式（p＜0.05），热风干燥的果仁酸价[（0.09±0.004）mg/g]显著高于其它方式干燥的果仁（p＜0.05）。 过氧化值是衡量油脂早期氧化程度的重要指标，油脂氧化反应所生成的氢过氧化物是油脂氧化酸败的关键产物[21]，因此过氧化值的大小可作为评定澳洲坚果品质优劣的重要指标，本试验中热风和热泵干燥的果仁过氧化值显著高于自然晾晒和超声协同热风干燥的果仁（p＜0.05），但经查阅GB 19300—2014《食品安全国家标准坚果与籽类食品》，本试验中不同方法干燥的澳洲坚果果仁的酸价和过氧化值均远低于该标准规定的最大值[酸价（KOH）≤3 mg/g，过氧化值≤0.08 mg/g]， 这是由于坚果中的油脂氧化反应包括发生、发展和终止3 个连续阶段，在发生阶段一旦从脂肪酸分子中产生大量的反应自由基，它们将和氧反应形成过氧化基（ROO-），这些过氧化基依次和不饱和油脂反应形成过氧化物，然而当自由基的浓度达到很高时，连锁反应将会停止进入终止阶段，自由基方向趋向反应端[10]。 因此，澳洲坚果经过干燥后，其过氧化值很低，从而使得澳洲坚果在进一步加工和保存中的质量得到保证。

2.5 不同干燥方式对澳洲坚果果仁不饱和脂肪酸的影响

澳洲坚果含油量高，不饱和脂肪酸所占比例高达80%以上，主要为油酸和棕榈油酸，是木本坚果中含有大量棕榈油酸的重要品种[22-24]。 不同干燥方式对澳洲坚果果仁油酸和棕榈油酸的影响如表3 所示。

表3 不同干燥方式对澳洲坚果果仁油酸和棕榈油酸的影响Table 3 Effects of different drying methods on oleic acid and palmitoleic acid of macadamia nuts

由表3 可知，自然晾晒、热泵干燥、热风干燥、超声协同热风干燥的澳洲坚果果仁之间的油酸和棕榈油酸含量均呈现显著差异（p＜0.05），这4 种方式干燥的澳洲坚果果仁的油酸含量分布在39.00 g/100 g～44.10 g/100 g 之间， 油酸含量大小依次为热泵干燥＞超声协同热风干燥＞热风干燥＞自然晾晒，棕榈油酸含量分布在9.49 g/100 g～10.90 g/100 g 之间，棕榈油酸含量大小顺序为热泵干燥＞超声协同热风干燥＞自然晾晒＞热风干燥。 由此可见，热泵干燥方式对澳洲坚果果仁的油酸和棕榈油酸影响最小。

3 结论

本文对比研究了自然晾晒、热泵干燥、热风干燥和超声协同热风干燥4 种干燥方式对澳洲坚果果仁水分含量、色泽、硬度和脆度、酸价和过氧化值、油酸和棕榈油酸的影响，结果表明经过72 h 热泵干燥得到的澳洲坚果果仁水分含量最低，硬度与酸价最小，油酸和棕榈油酸含量最高，与其它3 种方式干燥的果仁间，存在显著差异，同时果仁脆度最大，但与超声协同热风干燥的果仁无显著差异。 自然晾晒对澳洲坚果果仁的色泽影响最小且显著低于其它3 种干燥方式。 超声协同热风干燥和自然晾晒对澳洲坚果果仁的过氧化值影响最小且显著小于其他两种干燥方式。 对比这4 种干燥方式可见，自然晾晒方式虽然能较好地保持澳洲坚果果仁色泽，但易受天气影响且干燥周期长，不适合工业化生产，热泵干燥方式不仅能提升干燥效率还能较好地保持澳洲坚果品质，同时超声协同热风干燥方式明显优于热风干燥，但超声对澳洲坚果的作用机理还有待进一步深入研究。