热风干燥和远红外干燥对草莓粉品质特性的影响

李珂昕，张轶，宋超，孟想，王郡，杨柳青，王储炎

（合肥学院 生物食品与环境学院，安徽 合肥 230601）

草莓属蔷薇科多年生草本植物，色泽鲜艳、质地柔软多汁、香味浓郁、营养丰富，被誉为“水果皇后”，深受广大消费者的喜爱[1]。草莓不仅含有丰富的氨基酸、多糖、纤维素、矿物质元素，还含有花青素、维生素C、酚酸、黄酮等活性成分。研究表明，草莓具有较强的抗氧化能力，大约是苹果、梨、柑橘和番茄等果蔬的2～11 倍，对人体健康具有诸多益处，如清热解毒、降低胆固醇、抗心血管疾病、抑制动脉粥样硬化、防癌等[2-5]。草莓的季节性强，含水量高，组织柔嫩，极易出现腐烂、变质等现象，其不易贮存、保质期短是草莓生产中普遍存在的问题[6]。因此，需要将草莓深加工以达到延长草莓货架期的目的，同时在加工过程中还能最大程度地保留草莓的营养品质，生产高品质产品，以满足消费者对营养健康饮食的追求。

干燥是一种常见的食品加工方法，能够有效地抑制微生物生长，达到延长食品保质期的目的[7]。目前，果蔬的干燥方法有热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥、紫外干燥等。研究发现，不同干燥方法对果蔬品质的影响差别较大，尤其是发生比较明显变化的风味，直接影响消费者的购买意愿[8]。因此，针对不同的果蔬原料，应选择适合自身特性的干燥方法[9-13]。

本文采用热风干燥和远红外干燥2 种方式来处理草莓，测定不同干燥温度所制备草莓粉的水分含量、VC含量、花青素含量、多酚含量、抗氧化活性、风味物质等品质特性，揭示不同干燥方式对草莓粉品质特性的影响规律，确定草莓粉的最佳干燥方式及干燥温度，以期为草莓粉的大规模工业化生产提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草莓：市售；氢氧化钠、盐酸、抗坏血酸、没食子酸、无水乙醇、福林酚试剂、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1 -diphenyl -2 -picrylhydrazyl，DPPH）（均 为 分 析纯）：上海源叶生物科技有限公司；氯化钾：西陇化工股份有限公司；醋酸钠：天津博迪化工股份有限公司。

1.2 仪器与设备

电热鼓风干燥箱（DHG-9140A）：上海一恒科学仪器有限公司；200 g 摇摆式高速中药粉碎机（LK-1048）：新昌县城关红利数控制造厂；低速离心机（JW-1048）：安徽嘉文仪器装备有限公司；固相微萃取头（50/30μm DVB/CAR/PDMS）：美国Supelco 公司；气相色谱-质谱联用仪（gas chromatograph- mass spectrometer，GC-MS）（QP2010）、气相色谱柱（SH-Rxi-5siMS）：日本岛津公司；紫外分光光度计（745P）：上海光谱仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 草莓粉制备方法

1.3.1.1 工艺流程

草莓→解冻→预处理→打浆（装载量为50、75、100、125、150 g）→干燥（温度为60、70、80 ℃）→粉碎、收集并包装→测定。

1.3.1.2 工艺要点

1）预处理：挑选果实饱满、新鲜成熟、没有腐烂的草莓，去蒂并冲洗干净。

2）打浆：将处理后的草莓用搅拌机打浆。

3）干燥：将草莓浆放在覆盖吸油纸的培养皿上，按照不同的装载量（50、75、100、125、150 g）称重，放进电热鼓风干燥箱或者远红外干燥箱中干燥，每隔0.5 h 取出并称量此时的草莓质量，直至达到恒重。干燥时采用的温度分别为60、70、80 ℃。

4）粉碎：将不同温度下不同装载量干燥后的草莓分别放入200 g 摇摆式高速中药粉碎机中粉碎，收集粉碎后的草莓粉并包装，然后保存备用。

1.3.2 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》[14]中的方法测定草莓粉中的水分含量。

1.3.3 维生素C 含量的测定

草莓粉中维生素C 含量参照马宏飞等[15]的紫外分光光度法进行测定，并有所改动。准确称取2 g 草莓粉于烧杯中，根据文献[15]的方法进行标准曲线的绘制（y=0.050 8x-0.007 6，R2=0.997 7）和样品处理，并在波长243.4 nm 处测定吸光度。

1.3.4 花青素、多酚含量的测定

1.3.4.1 草莓粉活性成分提取液的制备

参考Yao 等[16]的方法并稍作修改。称取1.0 g 的草莓粉与25 mL 70%乙醇溶液混合均匀，于40 ℃水浴中超声辅助提取30 min，4 000 r/min 离心20 min，相同条件清洗滤渣2 次，合并上清液，用70%乙醇溶液定容至100 mL，即得草莓粉活性成分提取液。

1.3.4.2 花青素含量的测定

参考Wang 等[17]的pH 示差法并稍作修改。取1 mL草莓粉活性成分提取液，分别加入2 mL、pH1.0 KCl 和2 mL、pH4.5 NaAc 缓冲溶液，于510 nm 和700 nm 波长处测定吸光度，花青素含量的计算公式如下。

式中：M 为花青素含量，mg/g；A 为（A510－A700）pH1.0－（A510－A700）pH4.5；DF为波长510 nm 处吸光度为0.2～1.4 时，pH1.0 缓冲液稀释待测液的稀释倍数；MW为矢车菊-3-葡萄糖苷分子量，449 g/mol；ε 为消光系数，26 900 [L/（mol·cm）]；m 为草莓粉质量，g；V 为提取液体积，L。

1.3.4.3 多酚含量的测定

参考Michalska 等[18]的福林酚法并稍作修改。配制0.1 mg/mL 的没食子酸标准溶液，稀释成不同浓度的梯度，各取1 mL，依次加入5 mL 水和0.5 mL 1.0 mol/L 福林酚试剂，混合均匀，于暗处避光放置6 min，加入1.5 mL 4% NaCO3溶液，摇匀，室温放置2 h，于765 nm 处测定吸光度，绘制标准曲线。取1 mL 草莓粉活性成分提取液，测定方法同上，结果以mg 没食子酸/100 g 表示，多酚含量的计算公式如下。

式中：M 为多酚含量，mg 没食子酸/100 g；c 为样品中的没食子酸浓度，mg/mL；V 为样品的提取液总体积，mL；F 为稀释倍数；m 为草莓粉样品的质量，g。

1.3.5 抗氧化活性的测定

草莓粉DPPH 自由基清除率的测定参照Chen 等[19]的方法并稍作改动，标准曲线方程为y=73.64x+0.057 1，R2=0.998 5。将4 mL 0.5 mmol/L DPPH 加入2 mL 草莓粉活性成分提取液中，在室温下避光反应30 min，以无水乙醇为空白对照，于517 nm 下测定吸光度，DPPH自由基清除率的计算公式如下。

式中：R 为DPPH 自由基清除率，%；As和Ab分别为样品和空白对照的吸光度。

1.3.6 风味物质的测定

草莓粉风味物质的测定参考Rajkumar 等[20]的顶空固相微萃取（headspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME）联合GC-MS 分析测定方法，并稍有改动。

风味萃取：采用顶空固相微萃取的方法萃取草莓粉中的挥发性物质成分。将装有1.0 g 草莓粉的萃取瓶于60 ℃水浴中静置10 min，然后将固相微萃取针插入萃取瓶中至待测样品上方1 cm 处，吸附30 min后迅速插入GC-MS 进样口解吸1 min，进行GC-MS检测。

风味分析：采用气质联用的方法进行风味分析。色谱柱采用SH-Rxi-5si MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为氦气，流速为1.0 mL/min，升温程序：40 ℃保持5 min，以10 ℃/min 的速度升至180 ℃，以5 ℃/min 的速度升至210 ℃，保持5 min，最后以10 ℃/min 的速度升至250 ℃，保持6 min。进样口温度为250 ℃，70 eV的离子化能量，质谱质量扫描范围：45.0～450.0 amu。

蓝莓风味物质通过与NIST 标准库的质谱比对进行鉴定，仅保留相似度大于80%的挥发性成分作为定性结果。

1.4 数据处理

采用Excel 软件、SPSS Statistics 27 软件和Origin 22 软件分别进行数据分析、系统聚类分析的绘制。

2 结果与分析

2.1 不同干燥条件对草莓粉水分含量的影响结果与分析

不同干燥条件对草莓粉水分含量的影响结果如图1 所示。

图1 不同干燥条件对草莓粉水分含量的影响Fig.1 Effect of different drying conditions on the moisture content of strawberry powder

由图1 可知，2 种干燥方式相比，热风干燥时草莓粉的水分含量均明显低于远红外干燥。2 种干燥方法干燥草莓时，在装载量考察范围内（50～150 g），草莓粉的水分含量均随着温度的升高而依次降低，远红外干燥下降较明显。在温度考察范围内（60～80 ℃），2 种干燥方式处理后，草莓粉的水分含量随装载量的变化规律不同。热风干燥处理的草莓粉，水分含量随装载量的增加整体呈下降的变化趋势，但在150 g 时，水分含量有所上升，可能是因为装载量较多，培养皿空间有限导致受热不均匀，所以水分扩散慢，失水速率下降。远红外干燥时，水分含量整体呈上升趋势。热风干燥处理的草莓粉水分含量明显低于远红外干燥，2 种干燥方式对水分含量影响的不同，主要原因可能是热风干燥具有鼓风加热循环系统，能够使转移到草莓浆表面的水分快速汽化，随空气转移到干燥室外，干燥室内部空气的湿度随干燥时间的延长而逐渐降低；而远红外干燥为恒温封闭加热，转移到草莓浆表面的水分汽化速率小于热风干燥，干燥室内的空气湿度随装载量的增加而增加，以至影响草莓粉的最终水分含量[21]。

2.2 不同干燥条件对草莓粉维生素C 含量的影响结果与分析

不同干燥条件对草莓粉维生素C 含量的影响结果如图2 所示。

图2 不同干燥条件对草莓粉维生素C 含量的影响Fig.2 Effect of different drying conditions on the vitamin C content of strawberry powder

由图2 可知，热风干燥时，在装载量考察范围内（50～150 g），草莓粉中维生素C 含量随温度的升高明显降低，这可能是由于维生素C 是热敏性物质，温度越高，受热氧化分解的速度越快。在温度考察范围内（60～80 ℃），草莓粉中维生素C 含量在装载量50～125 g之间总体呈上升趋势，而在150 g 时明显下降。远红外干燥时，草莓粉中维生素C 含量在同一温度条件下，随装载量的增加总体呈下降趋势；在较低装载量（50 g和75 g）时，维生素C 含量随温度的升高而降低，在较高装载量（125 g 和150 g）时，维生素C 含量随着温度的升高呈先升高后降低的趋势。总体来说，远红外干燥所得草莓粉的维生素C 含量低于热风干燥，主要原因可能是远红外干燥时，热源辐射出的远红外线加快了维生素C 的氧化速度[21]。

2.3 不同干燥条件对草莓粉花青素含量的影响结果与分析

不同干燥条件对草莓粉花青素含量的影响结果如图3 所示。

图3 不同干燥条件对草莓粉花青素含量的影响Fig.3 Effect of different drying conditions on anthocyanin content in strawberry powder

由图3 可知，热风干燥条件下，在装载量考察范围内（50～150 g），随着温度的升高，草莓粉的花青素含量随温度的升高明显降低；在温度考察范围内（60～80 ℃），随着装载量的升高，草莓粉的花青素含量变化不明显。在远红外干燥条件下，草莓粉花青素含量随干燥条件的变化趋势与热风干燥相似，且在60～80 ℃的远红外干燥条件下所得草莓粉花青素含量均低于60 ℃和70 ℃热风干燥处理。主要的原因可能是花青素不稳定，易受光、热等条件的影响而发生降解，而远红外干燥是在光线和温度的双重影响下，加快了花青素的降解速度，致使花青素的含量低于热风干燥。

2.4 不同干燥条件对草莓粉多酚含量的影响结果与分析

不同干燥条件对草莓粉多酚含量的影响结果如图4 所示。

图4 不同干燥条件对草莓粉多酚含量的影响Fig.4 Effect of different drying conditions on the polyphenol content of strawberry powder

由图4 可知，2 种干燥方式相比，热风干燥所得草莓粉多酚含量均高于远红外干燥。热风干燥条件下，在装载量考察范围内（50～150 g），不同干燥温度对草莓粉多酚含量的影响没有明显差异；在温度考察范围内（60～80 ℃），随着装载量的升高，多酚含量呈上升趋势。远红外干燥条件下，在装载量考察范围内，随着温度的升高，多酚含量呈先升高后下降的趋势，多酚含量在70 ℃时达到最高，60 ℃时最低。这可能是由于主要以结合形式存在的酚类化合物经过热处理被释放出来，当温度升至70 ℃以上，热敏性酚类物质受热发生降解，致使草莓粉中多酚含量随温度的升高呈先升高后下降的趋势[22-23]。而多酚含量在不同温度下，受装载量影响的差异也不相同，这可能是由于干燥温度不同、装载量不同，致使草莓的干燥时间也不相同，草莓内的多酚氧化酶活性也不同，从而对多酚的作用也不同。可见，不同干燥条件致使草莓粉多酚含量存在差异是干燥温度、干燥时间、多酚氧化酶活性等多因素作用的结果[23]。

2.5 不同干燥条件对草莓粉抗氧化活性的影响结果与分析

不同干燥条件对草莓粉抗氧化活性的影响结果如图5 所示。

图5 不同干燥条件下草莓粉抗氧化活性的影响Fig.5 Effect of different drying conditions on the antioxidant activity of strawberry powder

由图5 可知，热风干燥条件下，在装载量考察范围内，草莓粉DPPH 自由基清除率随温度的升高而降低，说明草莓粉中含有较多的热敏性物质[24]；而装载量对其的影响不明显。远红外干燥对草莓粉DPPH 自由基清除率的影响与热风干燥相同。与远红外干燥相比，热风干燥60 ℃时草莓粉抗氧化活性相对较高。

2.6 不同干燥条件对草莓粉部分风味物质的影响

根据顶空固相微萃取联合GC-MS 分析远红外干燥和热风干燥草莓中的风味物质成分，结果如表1 所示。

表1 不同干燥方式对草莓粉风味物质的影响Table 1 Effect of different drying methods on the flavor compounds of strawberry powder

由表1 可知，风味物质成分总数、类型在不同的干燥条件下均有明显差异。远红外干燥在60、70、80 ℃时分别检出的风味物质总量为103、88 和73；热风干燥时分别为90、95 和73。醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烃类等风味物质的数量随着干燥条件的不同而不同。在60 ℃远红外干燥、60、70、80 ℃热风干燥条件下，检测出的醇类数量均较多；70 ℃远红外干燥时烃类的数量最多。

不同干燥方式对草莓粉中风味物质相对含量的影响结果如图6 所示。

图6 不同干燥方式对草莓粉中不同种类风味物质相对含量的影响Fig.6 Effect of different drying methods on the relative content of different flavor substances in strawberry powder

从图6 可以看出，采用远红外干燥时，随着温度的升高，醇类、醛类的相对含量呈先升高后降低的趋势，酸类、酯类和烃类则呈先降低后升高的趋势；酮类相对含量随温度的升高而升高，且70 ℃与80 ℃差异不明显。醛类物质在3 个考察温度（60、70、80 ℃）下的相对含量均高于其他所有类型的风味物质，且远红外干燥70 ℃时达到最高值39.65%。采用热风干燥时，随着温度的升高，醇类、酯类呈先降低后升高的趋势，酮类则呈先升高后降低的趋势；醛类相对含量随温度的升高而升高，酸类和烃类则逐渐降低。且在60 ℃时，烃类的相对含量达到最高值34.29%，明显高于其他所有类型的风味物质；在70、80 ℃时，醛类物质相对含量明显高于其他所有类型，在80 ℃时达到最高值35.41%。

采用远红外干燥和热风干燥在不同温度下对草莓进行干燥处理后，通过比对草莓粉的风味物质成分，选取相对含量大于1%的风味物质成分，进一步分析草莓粉在不同干燥方式和干燥温度（60、70 和80 ℃）下风味物质的变化，结果如表2、图7 所示。

表2 不同干燥方式对草莓粉部分风味物质相对含量的影响Table 2 Effect of different drying methods on the relative content of some flavor compounds in strawberry powder

图7 不同干燥条件下草莓中风味物质质谱Fig.7 Mass spectra of flavor compounds in strawberries under different drying conditions

由表2、图7 可知，远红外干燥和热风干燥在不同温度下所得的草莓粉中相对含量大于1%的风味物质成分相似，但相对含量略有不同，结果表明不同干燥处理的6 种草莓粉均有独特的特定味道。相对含量较高的风味物质为糠醛，在2 种干燥方式下，相对含量均大于10%。热风干燥60 ℃时最低，为11.48%，远红外干燥70 ℃次之，为12.86%。研究表明，糠醛含量是食品加工过程中热损伤的一个考察指标[25]，随着温度的升高，糖和抗坏血酸的降解也会生成糠醛和呋喃酮[26]。因此，在热风干燥60 ℃和远红外干燥70 ℃时，糠醛含量较低，证明草莓的热损伤较小。Zhang 等[27]研究发现，壬醛、1-辛烯-3-醇、芳樟醇均具有较高的相对气味活度值，对草莓粉的风味贡献较大。通过比对表1、表2、图6 和图7 可知：同种干燥方式下，不同温度对草莓粉风味物质成分相对含量的影响不同；不同干燥方式对草莓粉风味物质成分相对含量的影响不同；不同的干燥方式和不同的温度下，均伴随风味物质的流失和新的风味物质的产生。这可能与干燥过程中的化学反应有关，如美拉德反应、不同分子之间的相互作用、大分子的降解等[28]。远红外干燥和热风干燥2 种干燥方式对草莓处理后的风味物质类型主要有醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烃类和其他。

本研究对风味物质类型进行系统聚类分析，采用组间连接的聚类方法、欧氏距离测量区间。不同干燥方式系统聚类分析树状图如图8 所示。

图8 不同干燥方式系统聚类分析树状图Fig.8 Dendrogram of cluster analysis of different drying methods

由图8 可知，在欧氏距离为10 时，可以将2 种干燥处理的草莓粉样品划分为3 类。第一类是热风干燥60 ℃；第二类是远红外干燥70 ℃；第三类有两个亚类，第1 个亚类是远红外干燥80 ℃、热风干燥80 ℃和热风干燥70 ℃，第2 个亚类是远红外干燥60 ℃。

3 结论

通过对热风干燥和远红外干燥在60、70、80 ℃条件下对草莓进行干燥处理，发现6 种草莓粉样品的品质特性均存在明显差异。在所有干燥的温度下，热风干燥处理的草莓粉水分含量明显低于远红外干燥；其中60 ℃和70 ℃时，热风干燥的草莓粉中维生素C、花青素和多酚的含量均明显高于远红外干燥。2 种干燥方式处理的草莓粉中风味物质类型主要有醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烃类和其他；在远红外干燥条件下，70 ℃时醛类风味物质的相对含量达到最高；热风干燥条件下，60 ℃时烃类达到最高，70、80 ℃时醛类均明显高于其他类型。风味物质相对含量的测定结果表明，热风干燥60 ℃时，草莓粉风味特性较好，远红外干燥70 ℃时次之。综上所述，热风干燥和远红外干燥在合适的温度下均能获得较优品质的草莓粉，在实际生产中可以根据样品处理量等具体情况选择合适的干燥方式和干燥温度。