不同干燥方法对三华李片干燥特性及营养成分的影响

唐小闲，陈海荣，任爱清*，曾繁政，陈振林

（1.贺州学院 食品与生物工程学院/食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899；2.广西康养食品科学与技术重点实验室，广西 贺州 542899；3.贺州市微波应用技术重点实验室，广西 贺州 542899）

三华李（Prunus salicina Lindl.cv.sanhua）是蔷薇科李属植物[1]，主要种植于广东、广西等地区，享有“岭南夏令果王”的美誉。成熟三华李果型呈圆形或近圆形，果实白里透红，色质艳丽，肉厚核小，无涩爽脆，酸甜可口，风味独特，营养价值高，深受消费者喜爱。果实富含矿物质、维生素C、有机酸等多种营养物质[2]，是蜜饯凉果的主要原料之一[3]。新鲜三华李含水量很高，基本在85%以上，因此贮藏存在较大困难。将三华李进行干燥处理，一方面可除去物料水分，另一方面能减少物料营养物质流失，抑制微生物生长从而延长货架期，是果蔬保藏常见方式之一。

近年来，关于三华李加工制品的研究主要有三华李果汁饮料[4]、果酒[5]、果糕[6]、果干等。三华李干制品传统晾晒工艺干燥技术落后，缺乏生产设备，局限于个体农户等小作坊，加工生产容易受天气和晾晒环境影响，干制品质难以保证。现有三华李干制品加工程度较低，产品单一，产品技术含量低，且达不到工业化生产要求。因此，将食品现代化加工技术应用于三华李干加工的研究有一定必要性。目前，关于不同干燥方法对三华李果片干燥速率及营养品质影响的研究较少。

本文以产地为广西省贺州市的三华李为原料，采用热风干燥、红外干燥、微波干燥3种干燥方法来处理三华李片，分析干燥方法对三华李片干燥速率和营养品质的影响，以期为三华李干制品加工工业化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

三华李（产地广西省贺州市）：市售，挑选大小均匀、无病斑、无机械损伤果实。

抗坏血酸：西安华庚生物有限公司；氢氧化钠：济南铭威化工有限公司；2，6-二氯靛酚：上海源叶生物科技有限公司；甲基红：天津鼎盛鑫化工有限公司；次甲基蓝：天津三环化学有限公司；福林试剂：广东翁江化学试剂有限公司；碳酸钠：东莞勋源化工有限公司；草酸、铁氰化钾、浓盐酸、硫酸铜：西陇科学股份有限公司；亚铁氰化钾：上海信裕生物科技有限公司；酒石酸钾钠：山东西亚化学股份有限公司；葡萄糖：天津大茂化学试剂厂；三氯化铁：江苏豪隆化工有限公司，以上试剂均为分析纯；没食子酸标准品：山东萍聚生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

热风烘干机（6CHZ-9B）：福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司；微波炉（G70D20CN1P-D2）：广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；红外快速干燥器（WS70-1）：绍兴市沪越科学实验仪器厂；水分测定仪（MX-50）：广州艾安得仪器有限公司；紫外分光光度计（UY-5900T）：青岛卓光电科技有限公司；质构仪（TA.XT Plus）：英国 SMS公司；分析天平（BSA124S）：德国赛多利斯集团；手持色差仪（CR-400）：日本柯尼美能达公司；扫描式电子显微镜（QUANTA FEG 400）：美国FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

挑选鲜果→清洗→去核→切片→热烫→护色→沥干→摆盘→干燥→冷却→装袋→成品→指标测定。

三华李片干燥操作要点如下。

1）去核：使用改良的去核器，从果梗刺穿到果脐，将果核柱取出。

2）切片：将去核后的果实横切，得环型切片，厚度约5 mm。

3）护色：采用热烫-护色剂进行护色。样品用95℃热水热烫25 s，再将其放入抗坏血酸护色溶液（6 g/L）中浸泡40 s。

1.3.2 干燥方法

取新鲜三华李，清洗干净，去核去皮，切片厚度5mm，称取3份三华李片，各1 000 g，分别进行热风干燥、红外干燥、微波干燥。

1.3.2.1 热风干燥方法

在热风温度65℃、风速1 m/s条件下进行干燥，每干燥15 min进行称重并记录数据，干燥至样品湿基含水量≤5%停止。

1.3.2.2 微波干燥方法

设置微波功率为280 W，微波每加热3 min停止2 min，并称重并记录数据，干燥至样品湿基含水量≤5%停止。

1.3.2.3 红外干燥方法

在功率500 W条件下进行干燥，每干燥30 min进行称重并记录数据，干燥至样品湿基含水量≤5%停止。

1.3.3 干基含水率测定

采用水分测定仪，测定三华李湿基平均初始含水率为（87±0.5）%，三华李片干基含水率按公式（1）计算[7]。

式中：Mt为三华李片干燥至t时刻的干基含水率，%；mt为三华李片干燥至 t时刻的质量，g；m0为三华李片绝干质量，g。

1.3.4 干燥速率

干燥速率（drying rate，DR）按公式（2）计算[8]。

式中：DR为干燥速率，g/（m2·min）；m0为三华李片绝干质量，g；S 为三华李片干燥面积，m2；Mt为三华李片干燥至t时刻干基含水率，%；Mt-1为三华李片干燥至t-1时刻干基含水率，%；△t为t时刻与t-1时刻之间时间段，min。

1.3.5 色泽测定

采用手持色差仪扫描测定色泽，对a*、b*、L*值直接读数。△E值按公式（3）计算[9]。

式中；△E表示干燥后三华李片与新鲜三华李片之间色泽差值；L0*、a0*、b0*为新鲜三华李片的色泽值；L*、a*、b*为干燥后三华李片的色泽值。

1.3.6 体积收缩率测定

在干燥过程中，结构发生变化，干制品不规形状无法直接测定，故使用水置换法进行测定[10]，干制品体积和体积收缩率按公式（4）、（5）计算。

式中：vi为干制品体积，cm3；V1为量筒加入水体积，cm3；n为干制品放入量筒的片数；V2为量筒中水与干制品浸泡后体积，cm3。

式中：S为体积收缩率，%；V0为干制品干燥前体积，cm3；Vi为干制品体积，cm3。

1.3.7 复水比测定

参照文献[11]的方法并略做改动，设置6组复水时间，分别为 5、10、15、20、25、30 min。称取 18 份三华李果片干样品，每份10 g，每组3份。称取样品10 g，放入恒温水浴锅中（25℃）复水浸泡。每隔5 min取出样品，用滤纸去除表面可吸干的水分，称重并记录数据，每组试验重复3次，取平均值。复水比按公式（6）计算。

式中：ma为干燥样品质量，g；mb为干燥样品复水后质量，g。

1.3.8 微观结构测定

采用扫描式电子显微镜对三华李果片干的微观结构进行扫描分析。扫描条件为成像模式：二次成像；加速电压20 kV；二次电子图象分辨率3.0 nm；探测器类型：E-T型二次电子探测器；背散射电子图像分辨率2.5 nm；放大倍数：100、500、1 000 倍；比例尺：100 μm、200 μm、1 mm。

1.3.9 质构特性测定

采用质构仪进行测定。探头类型：P/5N圆柱型探头，测试距离10.00 mm，触发力20.00 g，探头测前速度1 mm/s，探头测试速度2.00 mm/s。

1.3.10 营养成分测定

1.3.10.1 总酸含量测定

总酸含量按照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》进行测定，即酸碱滴定法。

1.3.10.2 总糖含量测定

参考文献[12]中的苯酚-硫酸比色法进行总糖含量测定。

1.3.10.3 维生素C含量测定

按照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》进行测定。

1.3.10.4 总酚含量测定

采用福林-酚比色法测定样品中总酚含量。没食子酸标准曲线绘制参照文献[13]的方法，标准曲线回归方程为 y=0.258 7x-0.214 7（R2=0.990 8），式中：x 为没食子酸溶液的质量浓度，μg/mL；y为OD765nm值。

准确称取干制品粉1.00 g，按质量比1∶30加入60%甲醇溶液，于65℃超声辅助提取40 min，冷却，以3 500 r/min离心20 min，取250 μL上清液加入5 mL棕色容量瓶进行避光，用60%甲醇溶液定容。吸取1mL溶液，加入福林酚2 mL，摇匀，静置10 min，加入10%的Na2CO3溶液5 mL，蒸馏水定容至10 mL，放入恒温水浴锅加热（55℃、3 min）。总酚含量按公式（7）计算。

式中：P为总酚含量，mg/g；C为提取液质量浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；n为稀释倍数；m为样品质量，g。

1.4 数据处理

采用Excel 2016进行数据处理，结果以平均值±标准差表示，采用SPSS 26.0软件进行显著性分析（p<0.05，表示存在显著性差异），Origin 2018进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方法对三华李片干燥特性的影响

不同干燥方法对三华李片干燥特性的影响如图1、图2所示。

图1 不同干燥方法处理三华李片的干燥曲线Fig.1 Drying curves of Sanhua plum slices under different drying methods

图2 不同干燥方法处理三华李片的干燥速率曲线Fig.2 Drying rate curves of Sanhua plum slices under different drying methods

由图1可知，不同干燥方法处理三华李片所需要干燥时间差异明显，t红外干燥（300 min）＞t热风干燥（195 min）＞t微波干燥（45 min），红外干燥的干燥时间最长，微波干燥时间最短。热风干燥和红外干燥的三华李片干燥曲线前期斜率较大，样品水分散失速度较快，后期呈逐渐下降的平缓趋势，水分散失得较慢，干燥时间较长。原因是干燥前期物料内的水以自由水为主，这部分水能快速迁移出去，干燥后期，物料表面会逐渐形成一层硬膜，物料内部以半结合水和结合水为主，这部分水难以冲破束缚层迁移散失，干燥曲线越来越平缓[14]。热风干燥比红外干燥所需干燥时间短105 min，因为红外干燥过程热能由外向内传递，物料水分由内而外缓慢迁移，干燥时间较长；热风干燥所使用铺料筐为网状结构，筐悬空放置干燥室，除了物料正面暴露在热空气里，物料底面也能更大面积接触热空气有利于物料水分蒸发；另外，热风烘干机具有鼓风装置，能快速将水蒸气带走。三华李果片微波干燥曲线非常陡峭，水分蒸发迅速，干燥耗时最短，为45 min。原因是微波干燥方法是由物料中心向外同时进行加热，能使水分更快速地向表面扩散，干燥耗时短[15]。由图2可知，3种干燥方法的速率曲线都存在升速阶段和降速阶段，原因是干燥前期三华李片中含有大量自由水，容易蒸发散失，干燥速率较大；干燥中后期，自由水很少，半结合水、结合水较难蒸发出去，所以干燥速率呈下降趋势。

2.2 不同干燥方法对三华李片色泽的影响

不同干燥方法对三华李片色泽的影响如图3所示。

图3 干燥方法对三华李片色泽影响Fig.3 Effect of drying methods on the color of Sanhua plum slices

色泽，对于干制品来说是一个重要的感官品质[16]，食品脱水过程中发生的美拉德反应、焦糖化反应、非酶褐变反应会影响颜色变化[17]。由图3可知，三华李果片经干燥处理后，L*值均降低，L*降低表示样品亮度相比鲜果偏暗，L*鲜果（13.58）>L*热风干燥（10.72）>L*红外干燥（8.48）>L*微波干燥（5.86）。原因是三华李片热风干燥和红外干燥时间较长，美拉德反应和脂肪氧化使物料褐变，亮度L*值均降低[18]，红外干燥时间比热风干燥长105 min，L*值降低更显明；微波干燥容易发生边效应，受热不均匀，样品局部发生焦化现象，颜色偏暗局部发黑，L*值最小。样品经干燥处理后a*值、b*值都高于鲜果，干制品与鲜果相比较整体色泽偏红和偏黄。结果与Maskan[19]研究结果相类似，在红外干燥和热风干燥过程中发生的酶促褐变会促进果蔬色素的降解，从而导致L*值的降低和a*值、b*值的增加。a*值、b*值增大进而使ΔE增大，色差偏离程度增大，3种不同干燥方法处理后，微波干燥ΔE值最小，红外干燥最大。综上，三华李片热风干燥色泽较为明亮，红外干燥整体色差较大，微波干燥整体色泽保持较好。

2.3 不同干燥方法对三华李片体积收缩率的影响

不同干燥方法对三华李片体积收缩率的影响如图4所示。

图4 不同干燥方法对三华李片体积收缩率的影响Fig.4 Effect of different drying methods on volume shrinkage of Sanhua plum slices

果蔬具有丰富孔隙结构和较高含水量，在干燥过程水分不断蒸发流失，细胞因逐渐失水引起原生质体的收缩，孔隙结构在毛细应力作用下发生卷曲变形或收缩。体积收缩率是评价干制品表观品质的重要指标。体积收缩率越小，说明产品皱缩形变越小，形态保持得越好。由图4可知，经过不同干燥方式处理后，红外干燥三华李片体积收缩率最大，为0.965%，微波干燥最小，为0.843%。微波干燥物料细胞内温度迅速上升，液态水汽化所产生的压力促使细胞膜和细胞壁上形成较多孔隙，具有膨化作用，从而导致体积收缩率小[20]。热风干燥，干燥过程驱动力和干燥速率较小，物料水分蒸发较慢，细胞因失水引起原生质体收缩，细胞形态难以支撑膨化下降压力，引起细胞结构的皱缩，收缩变形程度相比微波干燥较大。红外干燥干燥时间最长，孔隙结构长时间在毛细应力作用下变形和收缩或塌陷程度更大，故体积收缩率比微波干燥和热风干燥大。

2.4 不同干燥方法对三华李片复水性比的影响

不同干燥方法对三华李片复水性比的影响如图5所示。

图5 不同干燥方法对三华李片复水性的影响Fig.5 Effect of different drying methods on the rehydration of Sanhua plum slices

复水比，反映物料由干燥引起的结构变化和细胞结构的破坏程度，值越大，说明物料组织结构破坏程度越小，复水能力越强[7]。由图5可见，不同干燥方法制备样品的复水比随着复水时间延长不断增大，微波干燥和热风干燥复水比在0～25 min呈现快速上升趋势，在25 min后进入平稳状态；红外干燥复水比在复水过程增加较缓慢，在20 min后开始进入平稳状态。经过复水30 min后，不同干燥处理的样品复水比大小为微波干燥（2.86）>热风干燥（2.43）>红外干燥（1.61），红外干燥三华李片复水能力最小，因为干燥过程物料水分由内而外缓慢迁移，同时伴随溶质迁移，导致内部渗透压较低，且热能由外向内传递，物料表皮受热过度发生硬化，降低了复水速率和复水性能[21]；此外，红外干燥样品组织结构变形收缩严重，也是限制复水速率和导致复水性能降低一个主要原因。热风干燥与红外干燥相似，因为干燥时间相对较短，复水性比红外干燥更好。微波干燥，快速升温使水分迅速蒸发，物料膨化，内部成多孔性，体积比其他两种干燥方法大，吸水性增强，复水速率和复水性能最好。

2.5 不同干燥方法对三华李片微观结构的影响

不同干燥方法对三华李片微观结构的影响如图6所示。

图6 不同干燥方法的三华李片微观结构Fig.6 Microstructures of Sanhua plum slices dried by different methods

由图6可知，通过扫描式电子显微镜扫描观察三华李片，证实了不同加工方法处理后三华李片组织微观结构有显著差异。微波干燥样品结构疏松，呈现较多孔隙、孔洞结构，孔隙和孔径大小不均匀，形状不规则，分布不均匀，具有良好的膨化效果。微波干燥时物料内部吸收大量微波能，内部产生较强内压，促使内部水分快速向外迁移，内部发生膨化，形成孔隙，但是，因为微波干燥存在加热不均匀的缺点，微波能分布不均匀，干燥时所产生的压力大小不一致造成孔隙和孔洞大小不规则。热风干燥样品微观结构紧密、表面平整，出现较轻程度的波形褶皱，存在裂缝，碎片颗粒较少。红外干燥样品表面皱缩干瘪，褶皱程度最大，有较多不同大小的沟壑和脊背，收缩变形严重，细胞碎片数量最多。Wang等[22]研究表明，干制品皱褶程度越大、碎片量越多，细胞排列松散无序程度越大，干燥对样品细胞和质构破坏程度越大。

2.6 不同干燥方法对三华李片质构特性的影响

不同干燥方法对三华李片质构特性的影响如图7所示。

图7 不同干燥方法对三华李片质构的影响Fig.7 Effect of different drying methods on Texture of Sanhua plum slices

硬度是指三华李片在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小，硬度值以坐标图上最大压力峰值表示，值越大表明硬度越大[23]；弹性，是反映果干经第1次压缩变形后，去除变形力后所能恢复的程度[24]；咀嚼性，指将果干咀嚼成能下咽时所做的功，等于内聚性、弹性以及硬度相乘，能反映果干对牙齿咀嚼的连续抵抗性[25]。不同干燥方法及过程对果蔬质构的影响不同[26]，由图7可知，经不同干燥方法处理三华李片硬度值大小为红外干燥（6 332.95 g）>热风干燥（3 902.27 g）>微波外干燥（2 829.76 g），三者差异显著（p＜0.05）。微波干燥过程，物料内部水分快速扩散，表皮形成一层硬膜，使得干制品具有一定的硬度，有利于保持样品形状；另外，微波干燥内部结构疏松（图6），膨化效果良好，能充分说明硬度最小的原因，因为组织结构也反映质地[27]。热风干燥过程中，表面比内部温度高，内部水分迁移速度跟不上表面水分散失速率，细胞收缩，表层硬化，硬度较大[28]。红外干燥时间最长，收缩严重，导致组织结构变得结实紧密，硬度最大，影响口感。热风干燥样品弹性为0.934mm，大于红外干燥和微波干燥，后两种干燥弹性分别为0.87mm和0.86mm。在咀嚼性方面，红外干燥样品咀嚼性与微波干燥和热风干燥存在显著性差异（p＜0.05），咀嚼性大小等于内聚性、弹性以及硬度相乘，因此硬度与弹性越大，咀嚼性越大，结果为红外干燥（4 506.66 J）＞热风干燥（2 535.03 J）＞微波外干燥（2 011.05 J）。综合硬度、弹性和咀嚼性，微波干燥赋予样品酥脆口感，其质构特性较好。

2.7 不同干燥方法对三华李片营养成分含量的影响

不同干燥方法对三华李片营养成分含量的影响如表1所示。

表1 不同干燥方法对三华李片营养成分含量的影响Table 1 Effects of different drying methods on the nutrient content of Sanhua plum slices

由表1可知，不同干燥方法对三华李片总糖、总酸、维生素C和总酚含量影响较大。干燥过程物料中糖组分相互转化与分解，以及糖类物质发生美拉德反应，均会导致总糖含量降低。经过不同干燥就去处理后三华李总糖含量大小为热风干燥>红外干燥>微波干燥，原因是在微波干燥过程容易局部温度过热，引发焦糖化反应、美拉德反应，从而造成糖类物质损耗[29]，总糖含量降低；热风干燥和红外干燥过程同样会发生美拉德反应，可能反应程度相对微波干燥较低，糖类物质保存较好，总糖含量较高；由于红外干燥时间比热风干燥长，所以红外干燥总糖含量比热风干燥低。

不同干燥方法处理三华李片总酸含量存在显著差异（p＜0.05），微波干燥>热风干燥>红外干燥。在干燥过程，总酸在热风干燥和红外干燥损失较严重，原因是在这两种干燥方法长时间处理过程中，常压下大风速环境下容易促使易挥发酸解离损失，导致总酸含量降低，高炜等[30]在研究柠檬片干燥方法时，也发现热风干燥和红外干燥柠檬片总酸显著低于其他干燥方法。

维生素C是人体内一种必需的营养素，维生素C含量是评价果蔬产品的一项重要指标。维生素C是一种极不稳定的营养物质，对光、温度、氧气较敏感，易反应分解。微波干燥维生素C含量最高，热风干燥次之，红外干燥最低。原因是三华李微波干燥时间很短，维生素C损失较小含量较高；红外干燥和热风干燥脱水时间长，在有氧环境里充氧气充分接触，氧气分解导致维生素C损耗严重含量较低[31]。

不同干燥处理后，三华李片总酚含量存在显著差异（p＜0.05），微波干燥最大，其次是热风干燥，红外干燥最小。微波干燥能较好地保留酚类化合物，可能是微波干燥时物料细胞内温度迅速上升，促使细胞内一些酚酸和类黄酮释放，这些化合物由于热作用在物料基质中以结合形式存在[32-33]，此外，微波干燥时物料中心温度较高使多酚氧化酶迅速钝化和失活，减少了酚类物质降解，酚类化合物在干燥过程中损失较少[34]。红外干燥，其干燥时间最长，使样品一些酚类化合物遭受破坏[35]。结果表明，微波干燥对总酚含量影响最小效果最好。

3 结论

热风干燥、红外干燥和微波干燥3种不同干燥方法对三华李片干燥速率和营养品质影响显著。试验结果表明：在干燥速率方面，微波干燥速率较大，干燥时间最短，红外干燥速率最小，干燥时间最长。营养品质方面，红外干燥色差较大，结构和体积收缩严重，复水性、质构特性及适口性差，营养损失严重，品质最差；热风干燥色泽明亮，结构紧密，表面平整，存在裂缝，复水性、硬度、咀嚼性适中，其弹性（0.934 mm）最好、总糖含量（23.78 g/100 g）最高；微波干燥整体色泽良好，结构疏松，体积收缩率、硬度值（2 829.76 g）、咀嚼性（2 535.03 J），复水比（2.86）、总酸含量（5.32 g/100 g）、维生素 C含量（18.28mg/100g）、总酚含量（32.12 mg/100 g）等均优于红外干燥和热风干燥，总糖含量（14.16g/100g）适中。综合比较，微波干燥三华李片干燥速率较大，营养品质最高，优于其他两种干燥方法，是三华李片加工的首选方式。