热泵干燥温度对柿子片干燥特性及品质的影响

唐小闲 郑 静 任爱清 段振华 韦珍珍 覃焱婷 傅海萍

(1. 贺州学院食品与生物工程学院，广西 贺州 542899；2. 贺州学院食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899；3. 大连工业大学食品学院，辽宁 大连 116034)

柿属柿科(Ebenaceae)柿属(DiospyrosL.f.)，其果实营养丰富，含有大量的糖类、维生素、氨基酸和矿物质等营养成分[1]，此外，其可溶性单宁含量较高[2]，具有很高的营养价值、药用价值和经济价值。2017年，中国的柿子栽培面积和产量分别占世界总栽培面积和总产量的91.34% 和73.28%[3]。但现有柿果果品加工程度和产品技术含量较低[4]。Romild等[5]采用Osmo对流干燥方法建立了柿子干燥动力学数学模型；贾洋洋等[6]探究了包装方式对热风—微波联合干燥柿子脆片品质的影响；张丽等[7]研究发现真空冷冻干燥制备的鲜柿脆片产品品质较好，但干燥时间较长，运转成本高，限制了其在柿子干燥上的应用[8-9]。

热泵干燥技术具有节省能源、传热效率高、除湿速度快、干燥环境良好、对物料品质有一定的保证等优点[10]。陈佳歆等[11-12]采用较低温度研究了柿子片的热泵干燥特性及产品品质，并建立了干制模型。果蔬干制产品的营养物质及色泽、复水性、硬度均是衡量和评价干燥方式、干燥条件及产品品质的重要标准。柿子除了含有单宁、酚类物质，还富含糖、酸、维生素C等，而目前有关柿子热泵干燥对其产品品质的影响研究尚未见报道。文章拟以柿子为原料，研究不同热泵干燥温度对柿子片干燥特性及其色泽、复水性、硬度、单宁、维生素C、总糖、总酸等营养品质的影响，以期为柿子加工业的发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验与试剂

柿子：广西恭城脆柿，市售；

无水碳酸钠、一水合没食子酸、酚酞、草酸、碳酸氢钠、2，6-二氯靛酚、亚甲蓝、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾：分析纯，广东光华科技股份有限公司；

氢氧化钠、高岭土、磷酸、乙酸锌、盐酸、冰乙酸、浓硫酸：分析纯，西陇科学股份有限公司；

95%乙醇、葡萄糖、甲基红：分析纯，成都市科隆化学品有限公司；

福林酚：分析纯，上海源叶生物科技有限公司；

硫酸铜：分析纯，广东省化学试剂工程技术研究开发中心；

苯酚：分析纯，广东光华科技股份有限公司；

L(+)抗坏血酸标准品：广东光华科技股份有限公司。

1.2 主要仪器

热泵干燥机：ZWH-KFY-BT型，广东威而信实业有限公司；

水分测定仪：MX-50型，日本AND公司；

物性测定仪：TA.XT PLUS型，英国Stable Micro Systen公司；

色差仪：CR-400型，日本konica Minolta公司；

分析天平：BSA 124 S型，德国赛多利斯公司；

可见分光光度计：722型，上海佑科仪器仪表有限公司；

电炉：DK-98-Ⅱ型，天津市泰斯特仪器有限公司；

高速台式冷冻离心机：TgL-16M型，上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 热泵干燥柿子片试验 将新鲜柿子去皮、清洗干净，采用切片机按柿子横面切片，切片厚度3 mm，取600 g 柿子片平铺于物料框，热泵干燥温度分别为50，55，60，65，70 ℃，当热泵干燥机预热温度达到指定温度时，将带有样品的物料框置于热泵干燥机中，样品每干燥20 min 称重1次，当样品水分含量≤6%(干基计)时停止干燥。

1.3.2 水分测定 采用MX-50型快速水分测定仪，柿子片湿基平均初始含水率为79.72%。按式(1)计算柿子片干基含水率[13]。

(1)

式中：

Mt——柿子片热泵干燥到t时刻的干基含水率，g/g；

mt——柿子片干燥至t时刻的质量，g；

m0——柿子片干干物质质量，g。

1.3.3 干燥速率 按式(2)计算干燥速率[14]。

(2)

式中：

RD——干燥速率，g/(g·min)；

△m——物料在干燥过程中△t时间内迁移出去的水分质量，g；

m——绝干物质质量，g；

△t——干燥时间段的值，min。

1.3.4 水分比测定 参照文献[15]。

1.3.5 色泽测定 采用色差仪，并按式(3)计算总色差△E[16]。

(3)

式中：

L*、a*、b*——干燥后柿子片的色度值。

按式(4)和式(5)计算柿子片干的褐变度(BI)[17]。

(4)

(5)

1.3.6 硬度测定 采用物性测定仪，return to start测试模式，P2/E圆柱型探头，测前速度1.00 mm/s，测中、后速度2.00 mm/s，触发力5.0 g，测试距离10 mm。每组平行测试7次，取平均值。

1.3.7 复水率测定 参照文献[18]。

1.3.8 可溶性单宁含量测定 按NY/T 1600—2008执行。

1.3.9 维生素C含量测定 按GB 5009.86—2016执行。

1.3.10 总糖含量测定 采用苯酚—硫酸比色法[11]。

1.3.11 总酸含量测定 按GB/T 12456—2008执行。

1.3.12 试验数据处理 采用SPSS 26.0软件进行差异显著性分析，Origin 8.5进行绘图。

2 结果与分析

2.1 对柿子干干燥特性的影响

由图1(a)可知，热泵干燥时，柿子片达到平衡含水率所需时间受热泵干燥温度的影响，热泵干燥温度越高，柿子片干燥到指定水分含量所需时间越短。不同温度下干燥时间为T50 ℃(360 min)>T55 ℃(300 min)>T60 ℃(220 min)>T65 ℃(200 min)>T70 ℃(160 min)。说明一定条件下，适当提高热泵干燥温度可以有效减少物料干燥时间。同一热泵干燥时间下，热泵干燥设定的温度越高，柿子片干基含水率越低，因为随着热泵干燥温度的升高物料表面水分迅速蒸发，空气中相对湿度降低，柿子片表面湿度与空气介质湿度相差较大，使柿子片表面水分向干燥气体的扩散动力增加，柿子片水分散失越快，进而缩短物料干燥时间[19]。由图1(b)可知，柿子片的干燥过程其干燥速率先升高后降低，该过程无干燥速率恒定阶段。柿子片的干燥速率随热泵干燥温度的升高而增大，70 ℃下的干燥速率明显高于50 ℃的。因此，在一定条件下，可通过提高热泵干燥温度来加快柿子片的干燥速率。

图1 柿子片热泵干燥曲线及干燥速率曲线

2.2 对柿子干色泽的影响

由图2可知，不同热泵干燥温度下，65 ℃下的L*值最高为67.2，高于新鲜样品的，50 ℃下的最低，是因为新鲜柿子片中水分较多，对亮度有一定影响，经干燥脱水后，样品亮度提高；此外，物料的干燥过程往往伴随着褐变反应，干燥温度过低，则干燥时间长会增加物料褐变程度，从而导致干制品明亮度下降，色泽差异显著[20]。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.3 对柿子干硬度的影响

由图3可知，当热泵干燥温度为50～70 ℃时，柿子干的硬度呈先降后升的趋势，其中60 ℃下的硬度值最小，65 ℃下的硬度值与其较接近，硬度应中，咀嚼性及口感较好；70 ℃下的硬度值最大，较坚硬，增加了咀嚼难度。热泵干燥过程中，果干表面温度较高，表面水分散失较快，果干表面形成一层硬膜，硬度增大[16]，故70 ℃下的样品硬度值偏大。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.4 对柿子干复水率的影响

由图4可知，当热泵干燥温度为50～70 ℃时，柿子干复水率随热泵干燥温度的升高先上升后下降，其中50 ℃下的复水率最小，是因为干燥温度较低，物料水分迁移缓慢，干燥速率小，干燥耗时较长，导致物料组织结构被严重破坏，样品复水率降低[18]；60 ℃和65 ℃下的复水率差异不明显，且值较高，说明复水性能最好；而70 ℃下的复水率显著下降，是因为干燥温度较高，物料水分迅速蒸发对物料组织结构也有一定破坏作用，收缩率增大并形成一层硬膜，复水性降低[21]。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.5 对柿子干单宁含量的影响

由图5可知，与新鲜柿子片相比，当热泵干燥温度为50～70 ℃时，柿子干单宁含量先下降后升高，不同热泵干燥温度下单宁含量大小为X50 ℃(1 054.23 mg/kg)>X70 ℃(638.67 mg/kg)>X55 ℃(484.4 mg/kg)>X65 ℃(378.3 mg/kg)>X60 ℃(342.57 mg/kg)。55～70 ℃下干燥所得柿子干单宁含量较新鲜柿子下降，是因为柿子中的单宁在较高温度作用下由可溶态聚合为不溶态，可溶性单宁含量降低[22]。而50 ℃下的单宁含量增加，是因为柿子片干燥过程中受湿、热度等物理因素影响，导致柿子片返涩，与白冬红等[23]的研究结果一致。当热泵干燥温度为60 ℃时，柿子干单宁含量最低，其热泵干燥温度相对其他温度而言，柿子干口感较好。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

2.6 对柿子干营养品质的影响

由图6可知，不同热泵干燥温度下，柿子干样品总糖含量为R60 ℃(0.190 7 g/kg)>R55 ℃(0.183 3 g/kg)>R50 ℃(0.179 0 g/kg)>R65 ℃(0.174 9 g/kg)>R70 ℃(0.170 3 g/kg)，是因为柿子片干燥过程通常存在美拉德反应，而糖类是其主要的反应原料，该反应与温度、氧气、水分及金属离子等环境因素的影响有关。当热泵干燥温度为60 ℃时，柿子干总糖含量最高，此时温度适中且干燥时长相对较短，减少了干燥过程空气中氧气及温度对柿子片的影响，一定程度上抑制了美拉德反应，减少了柿子干糖类物质的损失。

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)

柿子干维生素C含量随热泵干燥温度的升高呈先升高后降低的趋势，其中 65 ℃下的含量最高，60 ℃的次之，分别为99.3，91.7 mg/100 g；而70 ℃下的最低。柿子干总酸与维生素C含量的变化规律较相似，均随热泵干燥温度的升高而先升高后降低，65 ℃下的总酸含量最高，70 ℃下的最低。维生素属于酸类物质，对温度和氧气较敏感，物料干燥温度较高或温度较低但干燥时间较长、长时间与氧气接触均会导致物料维生素C保存量下降，同时降低干制品总酸含量[24]。综上，当热泵干燥温度为65 ℃时，柿子干总糖、维生素C及总酸含量保持较高，营养品质较好。

3 结论

研究表明，当热泵干燥温度为65 ℃时，柿子片干燥时间总体上较短，比热泵干燥温度为70 ℃时的延长了40 min，但较热泵干燥温度为50 ℃时的缩短了140 min。65 ℃下的柿子干颜色与鲜样最接近、色泽明亮，硬度最低，复水性能较好，总酸和维生素C含量最高，总糖等营养成分含量适中。综上，柿子片的最适热泵干燥温度为65 ℃。试验仅就热泵干燥温度对柿子片干燥特性及品质影响进行了初步研究，对其货架期品质方面未有涉及，后续可结合加工和货架期方面进一步研究，以更好地探寻最合适的干燥温度。