干燥方式对猕猴桃果干品质的影响

靳政时，牛 犇 ，刘瑞玲，房祥军，陈杭君，王绍金 ，郜海燕

（1.西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌 712100；2.浙江省农业科学院食品科学研究所，农业农村部果品产后处理重点实验室，浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室，中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室，浙江杭州 310021）

猕猴桃（Actinidia chinensisPlanch），又称阳桃、奇异果等，猕猴桃科（Actini-diaceae）猕猴桃属（Actinidia）[1]，原产于我国湖南省湘西地区，在我国分布广泛[2]。其果实富含维生素C（Vitamin C，VC），享有“VC之王”之称；而且是多种必需氨基酸、矿物质、多酚类物质等营养物质良好的膳食来源[3-4]。据报道，猕猴桃果实有增强免疫力和降血糖等多种保健功能[5-6]。此外，猕猴桃果实柔软多汁，酸甜可口，深受广大消费者的喜爱。然而，猕猴桃属于呼吸跃变型水果，采后易软化、腐败变质，严重影响其营养品质和商品价值。对猕猴桃进行干燥处理，能够通过降低水分抑制微生物和酶促反应引起的品质劣变，延长其保质期，从而满足消费者在淡季对猕猴桃的需求[7-8]。香味作为食品的一个重要属性，与食品的品质密切相关。固相微萃取法（Solid Phase MircoExtraction，SPME）结合气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技术，操作简便、灵敏度高、分离性好，广泛应用于食品挥发性成分的分析和检测[9]。

猕猴桃果干作为休闲零食，深受消费者欢迎。作为加工过程中的重要工艺环节，干燥方式的选用对果干品质会产生很大影响。侯培军等[10]通过自然干燥、热风干燥和真空冷冻干燥处理软枣猕猴桃，然后测定其品质指标。结果表明真空冷冻干燥的干品得率、复水比分别为24.62%±0.56%、1.91%±0.23%，硬度为2.12±0.44 kg/cm2，其色泽、VC、多酚和多糖含量均显著优于其他两种干燥方式，品质更接近鲜果。张群等[11]采用热风、热泵和真空冷冻3种干燥方式制备黄桃果干，考察不同干燥方式制备的果干在含水量、复水性、质地、色泽、微观结构和营养成分含量等方面的差异。结果表明真空冷冻干燥果干复水性强，产品酥脆，硬度大，色泽好，组织结构疏松，营养品质较优。此外，风味是影响食物整体感官特性的最重要的成分之一[12]，与质地和营养成分相比，果干的风味同样重要。国内外研究人员结合SPME和GCMS技术对杨梅[12]、火龙果[13]、葡萄[14]、猕猴桃[15]等很多水果或水果加工制品的挥发性物质进行了研究。结果显示，水果及其加工制品的挥发性物质主要为酯、醛、醇、羰基类和杂环类物质。这些挥发性成分反映了水果的风味特征，是评价水果风味品质的重要指标[13]。

据研究，不同干燥方式对产品的挥发性风味物质有较大的影响[13]，然而目前对猕猴桃果干挥发性风味的研究报道较少。所以，本研究选用“徐香”猕猴桃作为试验对象，利用SPME结合GC-MS技术，探究真空、热风、冷冻三种干燥方式对猕猴桃果干的风味以及表观、质地、营养的影响，以期为选取适宜“徐香”猕猴桃的干燥方式，为猕猴桃的精深加工提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

“徐香”猕猴桃（可溶性固形物含量在10%到11%之间） 浙江省江山市塘源口乡神农猕猴桃合作社；柠檬酸 食品级，浙江多味化工有限公司；邻菲罗啉、苯酚、硫酸、无水乙醇、三氯乙酸（TCA）、福林酚、无水碳酸钠、磷酸、三氯化铁（FeCl3） 分析纯，上海凌锋化学试剂有限公司；蔗糖、没食子酸、抗坏血酸 优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

DF-101S恒温磁力搅拌水浴锅 郑州长城科工贸有限公司；DGG-9070A电热恒温鼓风干燥箱 上海森信实验仪器有限公司；DZF-6050真空干燥箱上海精宏实验设备有限公司；Freezone真空冷冻干燥机 美国Labconco公司；CR-400手持色差仪日本柯尼卡美能达公司；TA.XT.plus物性测定质构仪 Stable Micro Systems公司；Eppendorf高速冷冻离心机 上海剑凌信息科技有限公司；UV-9000紫外-可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；Trace 1300-TSQ 9000气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理

1.2.1.1 原料挑选 选择肉质坚实、大小均一，成熟度一致，无机械损伤、病虫害的新鲜“徐香”猕猴桃为原料。

1.2.1.2 预处理 将挑选后清洗干净的猕猴桃沥干去皮，切成厚度为5～7 mm的薄片，使用1%的柠檬酸溶液浸泡0.5 h进行护色，护色后洗净沥干水分备用。

1.2.1.3 热风干燥 参考邵雪花等[16]和张群等[11]的方法，将预处理后的猕猴桃切片均匀摆放在食品级样品盘中，放入电热鼓风干燥箱中，物料装载量为（1.00±0.2）kg/m2，风速2.5 m/s，50 ℃干燥36 h，干燥后取出，装入0.12 mm厚的密封袋中，再装入密封盒保存。

1.2.1.4 冷冻干燥 参考李伟等[17]的方法，冷阱温度-80 ℃，压强0.01 kPa，auto模式自动解析和干燥48 h，物料装载量约为（4.00±0.2）kg/m2，干燥后装入0.12 mm厚的密封袋中，再装入密封盒保存。

1.2.1.5 真空干燥 参考林木材等[18]的方法，将预处理后的猕猴桃切片均匀摆放在食品级样品盘中，放入真空干燥箱中，物料装载量为（1.00±0.2）kg/m2，温度50 ℃，真空度0.09 MPa，干燥至恒重，时间为36 h左右。干燥后装入0.12 mm厚的密封袋中，再装入密封盒保存。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 色差 参考杨莹等[19]的方法，采用CR-400手持色差仪测定样品和校正白板的色泽，记录L*、a*和b*值，并计算△E值，计算公式如下：

式中：△L、△a和△b由样品的L*、a*和b*值减去校正白板L*、a*和b*值得到。

1.2.2.2 含水率 参考GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》直接干燥法执行[20]。

1.2.2.3 复水比 参考雷炎等[21]的方法，稍作修改。取一定量的样品，记录质量后放入烧杯中，加入150 mL的常温蒸馏水，30 min后捞出，使用滤纸吸去其表面的残留水分，再次记录样品的质量。每个处理选取6个平行，计算公式如下：

式中：Rr表 示复水比，%；mf表示复水沥干后的果干质量，g；m0表示果干原始质量，g。

1.2.2.4 质构 使用物性测试仪对果干硬度、韧性和咀嚼性进行测定，测试探头为P/2探头，触发力5.0 g，测试前速度1.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测试后速度10.0 mm/s。每个样品选取3个测定位点，每个处理选取6个平行。如图1所示，硬度为测试曲线上1～2.5 s时间里力的平均值，g。韧性为曲线上1～2.5 s间的斜率值，g/s。咀嚼性为零点到2.5 s时间里的面积，g·s。

图1 猕猴桃果干质构测试曲线Fig.1 Dried kiwifruit texture test curve

1.2.2.5 可溶性糖 参考曹建康等[22]的方法，称取0.2 g样品，加入一定量蒸馏水，反复煮沸漂洗过滤，定容至100 mL，取0.2 mL提取液，加入1.8 mL蒸馏水，1 mL 90 g/L苯酚溶液，再于5～20 s内加入5 mL浓硫酸。室温反应30 min，在485 nm处测定吸光度值，重复三次。

1.2.2.6 抗坏血酸 参考Cheng等[12]方法，稍作修改。称取0.2 g样品，加入5% TCA溶液1.5 mL。涡旋、离心后取0.3 mL上清液，按顺序加入1.7 mL 5%TCA，1 mL无水乙醇，0.5 mL 0.5%磷酸-乙醇，1.0 mL 0.5%邻菲罗啉-乙醇，0.5 mL 0.03% FeCl3-乙醇，30 ℃水浴60 min后于534 nm处测定吸光值，重复三次，根据标准曲线计算VC含量，单位为mg/g。

1.2.2.7 总酚 参考Zheng等[23]和Shang等[24]的Folin-Ciocalteau法，稍作修改。称取0.2 g样品粉末，加入1.5 mL 60%乙醇，浸提2 h后离心。取0.3 mL上清液，加入1.2 mL 1 mol/L福林酚，2.4 mL 7.5%Na2CO3，蒸馏水定容至10 mL，室温避光反应2 h。于760 nm处测定吸光度值，重复三次。结果表示为每克样品所含没食子酸含量，单位为mg/g。

1.2.2.8 挥发性风味化合物 参考邸太菊等[25]方法，稍作修改，采用固相微萃取，对样品中的挥发性化合物进行萃取。将4.0 g样品磨碎后，放于20 mL顶空瓶中，60 ℃水浴平衡30 min，使用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取针，继续60 ℃萃取30 min，用GCMS进行分析。色谱柱：DB-5 MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，1.4 μm）；升温程序：50 ℃保持1 min，25 ℃/min升至100 ℃，保持2 min；1 ℃/min升至112 ℃，保持2 min；0.2 ℃/min升至114 ℃，保持1 min；4 ℃/min升至166 ℃，保持0 min；10 ℃/min升至250 ℃，保持3 min；载气为He（纯度99.999%）。进样口温度250 ℃；传输线温度250 ℃；离子源温度250 ℃；电离方式电子电离，电子轰击能量为70 eV，扫描范围m/z 29～400。

1.3 数据处理

指标测定重复三次，采用Excel 2019对试验数据进行统计处理，用SPSS 23对试验数据进行进行数据差异显著性分析并应用Graphpad Prism 8.0软件绘制作图。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对猕猴桃果干色泽的影响

冷冻干燥、真空干燥、热风干燥处理后的猕猴桃果干色泽如表1所示，干燥后L*、a*、b*值均有一定程度变化。冷冻干燥后L*值略有升高，而其他两种处理L*值显著下降（P＜0.05），可能是冷冻干燥低温低氧的环境抑制了褐变反应，而热风和真空干燥过程中温度过高导致美拉德反应加速，褐变严重[26]。a*值反映了猕猴桃果干的红度，由表1可知，三种干燥方式a*值均有不同程度的上升，可能是由于在干燥过程中叶绿素发生了降解[19]，降解的程度为：真空干燥＞热风干燥＞冷冻干燥，由图2也可以看出，冷冻干燥果干的颜色更鲜绿。△E值的变化可以反映果干的色差，由△E的变化程度可知，冷冻干燥的△E值更接近鲜果，所以从颜色变化来看，冷冻干燥更能保持原有的色泽，抑制褐变和叶绿素降解。

表1 不同干燥方式对猕猴桃果干色泽的影响Table 1 Effects of different drying methods on the color of kiwifruit

图2 不同干燥处理后的猕猴桃果干Fig.2 Dried kiwifruit after different drying treatments

2.2 干燥方式对猕猴桃果干含水率和复水比的影响

干燥处理后猕猴桃果干的含水率和复水比如图3所示。复水比可以一定程度上反映样品的内部结构破坏程度，复水率低可能是因为物料的组织结构破坏较大[27]。冷冻干燥后果干的含水率仅有0.98%，显著低于真空干燥（4.33%）和热风干燥（4.07%），可能是由于干燥时间较长。有研究表明，冷冻干燥会使物料内部形成多孔状组织结构，由于干燥过程中水分是直接升华，所以细胞结构基本不会变形皱缩[11]。冷冻干燥果干的复水比显著高于真空干燥和热风干燥（P＜0.05），分别是二者的1.84倍和1.98倍，可能是由于冷冻干燥的样品内部为多孔状，保持了原有的内部结构，而真空和热风干燥二者复水比差异不显著（P＞0.05）。

图3 不同干燥方式对猕猴桃果干含水率（A）和复水比（B）的影响Fig.3 Effects of different drying methods on moisture content(A) and rehydration (B) of kiwifruit

2.3 干燥方式对猕猴桃质构的影响

质构是影响果干口感的重要指标。不同干燥处理后猕猴桃果干的硬度、韧性、咀嚼性如图4所示。三种干燥处理的果干硬度、韧性、咀嚼性从大到小依次均为：真空干燥＞热风干燥＞冷冻干燥，且均有显著差异（P＜0.05）。一般来说，果干的硬度越大，咀嚼需用的力越大。冷冻干燥果干的硬度仅为14.34 N/cm2，分别为热风和真空干燥的0.40倍和0.33倍，其韧性为117.93 g/s，显著低于热风和真空干燥（P＜0.05）。这可能是在冷冻干燥过程中，果干中的水分被冻结成冰晶，升华后留下孔洞，使得物料组织较为疏松[28]。

图4 不同干燥方式对猕猴桃果干质构的影响Fig.4 Effects of different drying methods on hardness texture of kiwifruit

咀嚼性可以来描述咀嚼过程所需要的能量[29]。冷冻干燥猕猴桃果干咀嚼性在354.848 g·s左右，为3组中最低，与真空干燥、热风干燥样品相比差异显著（P＜0.05）。说明冷冻干燥猕猴桃果干咀嚼需要的能量最小，相对来说不费力。而真空干燥果干的咀嚼性远高于热风干燥和冷冻干燥，说明其细胞间结合力较大，适口性较差[30]。所以从质构来看，冷冻干燥猕猴桃果干硬度小、韧性、和咀嚼性低，在3种猕猴桃果干口感最好，热风干燥次之，真空干燥口感最差。这与周梦琪等[31]研究结果一致。

2.4 干燥方式对猕猴桃VC含量的影响

猕猴桃中含有丰富的VC，干燥后猕猴桃果干的VC含量如图5所示。冷冻干燥后猕猴桃果干的VC含量为278.56 mg/100 g，而热风干燥和真空干燥果干中VC含量仅有109.75和85.85 mg/g，分别为冷冻干燥的0.39和0.31倍。说明冷冻干燥可以最大限度减少猕猴桃在干燥过程中VC的损失，维持其营养品质，而热风干燥和真空干燥过程中，由于温度过高，导致了VC的氧化分解加速。Nemzer等[32]的研究也证明了，冷冻干燥可以更好地保持蓝莓、蔓越莓等果实的VC和酚类含量。

图5 不同干燥方式对猕猴桃果干VC含量的影响Fig.5 Effects of different drying methods on VC content of kiwifruit

2.5 干燥方式对猕猴桃总酚含量的影响

由图6可知，经过不同干燥方式处理的猕猴桃果干总酚含量由高到低依次是冷冻干燥＞热风干燥＞真空干燥。真空冷冻干燥处理的猕猴桃果干总酚含量为1.35 mg/g，显著高于其他两种方式（P＜0.05）。有研究表明，多酚在高温下会发生剧烈氧化或降解[33]。也有研究表明，冷冻干燥可以维持多酚的稳定性[34]。

图6 不同干燥方式对猕猴桃果干总酚含量的影响Fig.6 Effects of different drying methods on total phenolic content of kiwifruit

2.6 干燥方式对猕猴桃可溶性糖含量的影响

干燥后猕猴桃果干的可溶性糖含量如图7所示。热风、真空和冷冻干燥处理的猕猴桃果干可溶性糖含量分别为18.60%、19.11%和19.39%，并无显著性差异（P＞0.05），说明这三种干燥方式对猕猴桃果干的可溶性糖含量的影响并不显著，这与张向阳等[35]研究结果类似。热风干燥的果干可溶性糖含量略低，可能是由于干燥过程中的美拉德反应有所消耗[35-36]。

图7 不同干燥方式对猕猴桃果干可溶性糖含量的影响Fig.7 Effects of different drying methods on soluble sugar content of kiwifruit

2.7 干燥方式对猕猴桃挥发性物质的影响

经NIST检索比对及资料分析，表2罗列了猕猴桃鲜果以及干燥后猕猴桃果干中所有挥发性化合物的名称、种类、含量和百分比。在新鲜猕猴桃和三种由不同干燥方式处理的猕猴桃果干中共检测出105种挥发性化合物，包括醇类化合物5种、酸类化合物5种、酯类化合物20种、醛类化合物31种、酮类化合物14种、萜烯类化合物13种、芳香族化合物14种、杂环类化合物3种。热风干燥的猕猴桃果干中检测出53种挥发性成分、真空干燥后的猕猴桃果干检测出48种、冷冻干燥后的猕猴桃果干检测出40种、鲜样检测出46种。三组样品中，冷冻干燥的猕猴桃果干检测出的挥发性成分和含量均最少，可能是由于干燥过程中的温度较高，发生了美拉德反应，新物质生成，因而热风干燥和真空干燥的猕猴桃果干中挥发性物质多于冷冻干燥。

猕猴桃鲜果中共检测出了46种挥发性物质，这46种化合物，在冷冻干燥后检出了14种，总含量为311.08 μg/g，占冷冻干燥后全部挥发性物质的53.64%，而这些化合物在热风干燥样品和真空干燥样品中仅有289.81和264.35 μg/g，各占其全部挥发性物质比例为28.70%和40.08%。由表2可以看出，鲜样中挥发性化合物总含量为1925.88 μg/g，从物质的含量看，含量最高的是醛类和酯类化合物，其中含量最高的为（E）-2-己烯醛和丁酸甲酯，分别呈青叶香和果香，有研究表明，（E）-2-己烯醛和丁酸甲酯是猕猴桃的主要挥发性成分[37]。（E）-2-己烯醛的含量高达850.22 μg/g。丁酸甲酯含量为211.678 μg/g，而干燥后的三组样品中仅在冷冻干燥果干中检出了（E）-2-己烯醛和丁酸甲酯，由此可以判断三组果干中冷冻干燥后的猕猴桃果干香气更接近鲜果。

表2 不同干燥方式对猕猴桃果干挥发性化合物的影响Table 2 Effects of different drying methods on volatile compounds of Kiwifruit

续表 2

续表 2

干燥后三组猕猴桃果干的总挥发性化合物含量均有减少，热风干燥后的猕猴桃果干中含有最多的挥发性物质（999.29 μg/g），主要为酯、醛、酮。含量最高的是酯类，占52.64%，主要呈现水果香、青香、酒香和脂肪香味。热风干燥处理后，检出11种酯，其中呈甜果香的丁酸乙酯含量增加，其他10种均为新增，其中含量较高的有己酸乙酯、辛酸乙酯，均为果香味，另外在其他物质中还有一些修饰作用的酒香、花香、青香和油脂味。检出14种醛，糠醛含量最高，2-庚烯醛、正辛醛、（E,E）-2,4-庚二烯醛、反-2-辛烯醛、2,5-二甲基苯甲醛和（Z）-7-十六碳烯醛含量增加，新增了具有苦杏仁、樱桃和坚果香气的糠醛、具有风信子香气的苯乙醛等，总体增加了油脂香气，但鲜果中含有的具有青草香、青叶香和水果香的（E）-2-己烯醛、正己醛等均未检出。酮类物质检出7种，其中呈果香味的甲基庚烯酮含量增加了近三倍，另外还新增了奶油香、花香、肉桂香味，同时也出现了4-甲基-3-戊烯-2-酮的不愉快的臭味。新增了3种酸，分别为乙酸、丁酸和正己酸，乙酸有强烈的酸味，丁酸具有难闻的刺激性气味，而正己酸呈不愉快的椰肉油气，在冷冻干燥样品和鲜样中检出了有青草香和水果香的己醛，但未检出己酸，而热风和真空干燥样品中有己酸却未检出己醛，二者具有相同碳原子数，应是己醛在高温下氧化成了己酸[38]。

真空干燥后的挥发性物质含量为675.30 μg/g，醛、酮类化合物占比较高。分别为45.26%和20.62%。采用真空干燥处理后，主要风味物质为糠醛和具有果香味的甲基庚烯酮。在真空干燥处理的猕猴桃果干中检出13种醛类物质，2-庚烯醛、正辛醛、（E,E）-2,4-庚二烯醛、反-2-辛烯醛、壬醛和2,5-二甲基苯甲醛的含量显著增加，其他几种为新增，主要呈苦杏仁、油脂味、果香和花香。检出5种酮，其中呈玫瑰花香的香叶基丙酮含量显著降低，甲基庚烯酮含量显著增加，另外还新增了具有蘑菇和樟脑气味的1-辛烯-3-酮和异佛尔酮。真空干燥后新增了与热风干燥后同样的3种酸：乙酸、丁酸和正己酸，不过乙酸含量显著高于热风干燥，丁酸和正己酸显著低于热风干燥。

冷冻干燥后的挥发性物质含量为577.87 μg/g，主要是酯类、醛类和芳香类，未检出酸类化合物。检出8种酯，分别为乙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基戊酸甲酯和邻苯二甲酸二甲酯，主要呈果香味，有少许酒香和芳香味，冷冻干燥后丁酸乙酯的含量高达114.91 μg/g。醛类物质有12种，保留了鲜果中含量较高的正己醛和（E）-2-己烯醛，但干燥后含量显著减少，和采用冷冻干燥处理后，产生了很多芳香族化合物，主要呈甜香、花香、芳香味和樟脑味。

3 结论

热风干燥、真空干燥和冷冻干燥后猕猴桃果干的色泽、硬度、韧性、咀嚼性、VC含量、总酚含量均有显著差异（P＜0.05），热风干燥和真空干燥复水比差异不显著，三种干燥处理后可溶性糖差异不显著（P＞0.05）。对比这三种干燥方式，猕猴桃果干品质以冷冻干燥最佳。

猕猴桃鲜果的主要风味由（E）-2-己烯醛和丁酸甲酯构成，分别呈青叶香和果香。干燥处理后香气物质的含量显著降低了。鲜样和3种猕猴桃果干共检测出105种挥发性化合物，鲜样检测出46种挥发性成分，主要挥发性成分为（E）-2-己烯醛和丁酸甲酯。热风干燥的猕猴桃果干中检测出53种，主要为己酸乙酯和辛酸乙酯；真空干燥果干检测出48种，糠醛和甲基庚烯酮占比较高，冷冻干燥果干检测出40种，丁酸乙酯占比最高。总体来看，冷冻干燥更能保有鲜果的风味。由于干燥过程中温度、时间和空气接触原因，有很多新增和减少的物质，挥发性风味成分与鲜样有差异，但冷冻干燥相对来说更能保有鲜果的风味，也没有产生很多负面的气味。