不同干燥方式对黄桃果粉品质的影响

刘贵阁,乔勇进,陈冰洁,王 晓,张 怡,钟耀广

(1.上海海洋大学 食品学院,上海 201306; 2.上海海洋大学 食品科学与工程国家级实验教学示范中心,上海 201306; 3.上海市农业科学院 农产品保鲜加工研究中心,上海 201400)

黄桃(AmygdaluspersicaL.)是我国主要的桃类之一,含有丰富的维生素C、膳食纤维和多种微量元素(铁、钙等)。黄桃含水量高,营养价值丰富,但软化和成熟速度较快,货架期较短[1]。对黄桃进行加工,有助于延长其货架期,增加附加值。干燥是一种重要的果蔬加工方式,可延缓果蔬的品质变化,延长其货架期。同时,经过干燥脱水的食品质量变轻、体积减小,有助于减小储存空间和运输成本[2]。

热风干燥(HAD)将产品暴露在连续流动的热气流中,易于从产品表面除去游离状态的水,保质期可长达一年,成本较低,是水果和蔬菜常用的干燥方法[3]。喷雾干燥(SD)技术适用于高糖食品,如果汁、蜂蜜和高度水解淀粉衍生物等,可将液体转化成干燥的颗粒形式,在大大减少食品体积的同时还可起到延长保存期的作用,在食品工业中应用广泛[4]。真空冷冻干燥(VFD)能较大限度地减少食品营养物质的损失且易于复水,现已广泛用于食品加工和保存领域[5]。不同的干燥方式对果粉物理特性和品质的影响各不相同。林炎娟等[6]比较了微波干燥、热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥对橄榄果粉品质的影响,发现真空冷冻干燥橄榄果粉的物理特性较好,可较多地保留鲜果的色泽和营养物质,品质最佳。刘岩龙等[7]比较了热风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥对樱桃果粉品质的影响,发现热风干燥的樱桃果粉休止角最小,流动性最好,真空冷冻干燥的樱桃果粉的溶解性最好,色泽最接近樱桃的色泽,花色苷和多酚物质保留最多,且清除自由基的能力最强。张艳侠等[8]分析了微波干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥石榴果粉的品质特性,结果表明,喷雾干燥的石榴果粉出粉率较高,品质特性更优,有利于保持石榴的风味和营养价值。目前,尚未见关于不同干燥方式对黄桃果粉品质影响的相关研究。为筛选最适合于黄桃果粉的干燥方式,本研究采用HAD、SD和VFD这3种干燥方式制备黄桃果粉,对其进行感官评分,并测定果粉的物理特性、营养成分、挥发性物质和微观结构,评估不同干燥方式对黄桃果粉品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

供试黄桃品种为锦绣,采摘自上海奉贤当地果园。挑选呈八成熟、肉质厚实、无腐烂损伤、大小均一、单果质量在(300±15)g的黄桃果实作为样品。

1.2 试验方法

将黄桃清洗、去皮后,切片为8 mm的果胚。果胚打浆,加入15%的麦芽糊精搅拌均匀备用,分别采用不同工艺进行干燥。HAD:将100 g果浆均匀摆在DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)的烘盘中,每3 h翻面一次以防糊化,55 ℃烘干25 h。SD:将果浆与水按1∶3的质量比混合,放置于B-290-BUCHI-小型喷雾干燥仪(瑞士BÜCHI Labortechnik)中,设置进风口温度170 ℃,出风口温度80 ℃,进风量48 m3·min-1,流量10～15 r·min-1。VFD:将果浆于-80 ℃预冻4 h,放入Telstar®LyoQuest-55真空冷冻干燥箱(西班牙Telstar)中冻干18 h,温度为-50 ℃,真空度为60 Pa。经过干燥后,将样品于打粉机上统一打粉2 min,备用。

1.3 指标测定

选10名经过培训的感官评价人员,参照表1对不同果粉样品进行感官评价,测算其感官评分。

表1 黄桃果粉的感官评分标准

1.3.2 色泽分析

使用CM-5台式分光测色计(日本Konica Minolta)测定黄桃果粉的L*、a*、b*值,并与鲜果的L、a、b值相比,计算色差值ΔE。

(1)

1.3.3 物理特性分析

使用V20S容量法卡尔费休水分仪(瑞士Mettler Toledo)测定果粉含水率。

以干燥后果粉质量与干燥前果浆和麦芽糊精总质量的比计算出粉率。

取5 g果粉于烧杯中,加入50 mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,记录溶解时间。取一定量果粉加蒸馏水混匀,80 ℃恒温水浴30 min,冷却,室温条件下6 000 r·min-1离心10 min,取上清液于干燥烧杯中,105 ℃烘干,测算水溶性指数。

固定漏斗于一定高度处,量取漏斗下端距桌面的距离h,使果粉从漏斗中自由下落至圆锥最高点为止,测定果粉堆积圆锥的半径r,测算休止角(θ):

为加强对入海水道工程的安全管理，确保安全度汛，必须进一步提高巡查人员的业务素质，对巡查人员要定期集中培训和监督指导，培训合格才能上岗，并定期对巡查工作进行考核。通过培训和考核，进一步规范巡查记录活动，提高巡查人员的素质和责任心，提高巡查人员的安全防范意识和应急管理能力，确保工程安全运行，确保入海水道沿线人民生命财产安全。

tanθ=h/r。

(2)

堆积密度:取适量果粉于10 mL量筒中振实,读取体积,计算堆积密度。

将果粉于(102±2)℃干燥1 h,称重,过40目筛,记录筛上残留质量,用筛上残留的果粉质量与原样本质量之比计算结块度(DC)。

取一定量的果粉于50 mL离心管中,加入40 mL蒸馏水,磁力搅拌30 min后于室温下5 000 r·min-1离心20 min,去上清后,称量沉淀质量,计算持水力。

取一定量果粉于50 mL离心管中,加入40 mL调和油,搅拌均匀后静置30 min,于室温下5 000 r·min-1离心20 min,记录上清液油体积,计算持油力。

1.3.4 营养成分分析

采用考马斯亮蓝法[9]测定蛋白质含量。使用WYA-Z自动阿贝折射仪(上海仪电物理光学仪器有限公司)测定可溶性固形物含量。采用酸碱滴定法[10]测定可滴定酸含量。采用2,6-二氯靛酚滴定法[10]测定维生素C含量。

参考Enone等[11]方法,取1 g黄桃果粉用60%(体积分数)甲醇研磨,10 000 r·min-1离心20 min,收集上清液,样品用蒸馏水补足0.5 mL,加入测试样1 mL、1 mol·L-1碳酸钠溶液3.5 mL,30 ℃混匀后水浴保温1 h,冷却至室温,用UV2450紫外-可见分光光度计(日本Shimadzu)测定765 nm下的吸光度。以没食子酸为标准物质建立标准曲线计算总酚含量,结果以果粉干重表示。

1.3.5 香气成分测定

参照文献[12]的方法,取果粉5 g,转入20 mL顶空瓶中,加入5 mL CaCl2溶液和5 mL EDTA-Na2溶液,再加入0.7 mg·mL-1的2-辛醇,混匀后用Aglient 7890-5975 GC-MS气相色谱-质谱联用仪(美国Aglient)在250 ℃进行解吸和分析。将化合物的质谱图在NIST08数据库中进行比对,并结合人工图谱分析确定各化学成分。采用内标法,以2-辛醇作为内标,定量测算各香气成分的含量。

1.3.6 微观结构

用TM 4000 plus扫描电子显微镜(日本Hitachi公司)观察果粉的表面微观结构。将样品粘在有导电胶带的底座上,喷金,加速电压为15 kV,放大倍数为1 000倍。

1.4 数据分析

使用SPSS 22软件进行方差分析,对有显著(P<0.05)差异的,采用最小显著差数法(LSD)进行多重比较。采用Origin 2018软件作图。

2 结果与分析

2.1 感官评价

感官质量是评价干燥后黄桃果粉的一个关键指标,直接影响人们的购买意愿。无论是在色泽、滋味、香气、组织状态,还是总分方面,VFD处理的黄桃果粉均显著优于其他2个处理(表2)。这可能是因为真空冷冻干燥过程的低温低压条件更利于色泽和香气成分的保留[13-14]。喷雾干燥处理下果粉中的色素及其他一些化学成分在高温条件下容易降解,营养物质和香气物质损失较多,导致其感官评分较低。经过热风干燥的黄桃果粉发生褐变,色泽暗淡,颗粒较大,黏度高,存在异味,组织状态较差,感官总分较低,丧失营养价值和研究价值,故在后续研究中直接舍去此干燥方式,改为用鲜果对比。

2.2 色泽

经过VFD与SD处理的黄桃果粉相比,两者的L*、a*、b*值差异显著(表3),其中,前者的a*、b*值更高,后者的L*值更高。经过喷雾干燥的黄桃果粉,在较高的入口干燥温度下色素氧化,因而亮度值较高。同时,高温条件下的色素热解又导致其红度和黄度降低[13]。与鲜果相比,不同方式干燥的黄桃果粉的L*、a*、b*值均发生显著变化,但VFD处理的ΔE值显著小于SD,表明相较于喷雾干燥,真空冷冻干燥能更好地保留鲜果的色泽。李伟等[14]比较了热风联合微波、真空冷冻和真空干燥对杨梅果粉色泽的影响,同样证实真空冷冻干燥对杨梅中花色素等色素物质的破坏最小,可以更好地保留原有色泽。

表3 干燥方式对黄桃果粉色泽的影响

2.3 物理性能

VFD脱水较完全,经VFD处理的黄桃果粉,其出粉率和含水率均显著低于SD(表4)。这与李伟等[14]的研究结果一致。水溶性指数是产品在水相中发生变化的重要参数,对消费者来说,果粉能够快速完整地复原是反映其质量的主要指标之一[15]。研究证实,水分含量低的粉末往往更易溶解[16]。在本研究中,VFD处理的黄桃果粉的溶解时间显著短于SD处理,水溶性指数显著高于SD处理。SD处理的果粉,在高入口空气温度条件下,粉末颗粒上形成一层坚硬的表面层,水分子扩散受到限制,导致颗粒湿润性降低,粉末溶解性能变差[17]。结块是指2个或2个以上的大颗粒接触并相互作用,形成一个不能独立平移的集合颗粒,结块包括粉末结块和黏附,会对食品的加工处理和保质期产生负面影响[18]。经VFD处理的黄桃果粉的结块度显著低于经SD处理的果粉,表明真空冷冻干燥可减少黄桃果粉的结块,提高果粉加工、处理和储存过程中的稳定性[19]。符群等[20]发现,通过SD制备的黑果腺肋花楸果粉产生较多结块,溶解性差,而VFD处理的果粉上述性能较好。这与本试验的结果类似。

表4 干燥方式对黄桃果粉物理特性的影响

堆积密度会对商品的包装、运输成本、后续制品加工难易度和经济价值产生一定的影响,一般来说,高质量产品的堆积密度较低。流动性是果粉加工中的重要工艺指标,休止角越小,流动性越好[21]。在堆积密度和休止角上,经VFD处理的黄桃果粉均显著低于SD处理,说明前者的堆积密度较低,流动性较好,质量更高。这可能是由于经VFD处理的果粉具有含水率低、疏松多孔、低密度纤维多等特点,从而具有较低的堆积密度和较高的流动性[22],与林炎娟等[6]的研究结果一致。

经VFD处理的黄桃果粉的持水力和持油力均显著强于经SD处理的。王储炎等[23]比较了热风干燥、微波干燥、远红外干燥和真空冷冻干燥方式制备的桑葚果粉,同样发现真空冷冻干燥方式制备的桑葚果粉的持水力和持油力较强。

2.4 营养成分

不同干燥方式下黄桃果粉的蛋白质含量无显著差异(表5),但经VFD处理的黄桃粉的维生素C和总酚含量均显著高于经SD处理的黄桃果粉。这可能是由于SD处理长时间高温的干燥条件造成部分维生素C和总酚的损失,而VFD处理相对低温、低氧的环境更有利于维生素C和总酚的保留[24]。可溶性固形物主要是指可溶性糖类,包括单糖、双糖、多糖,与可滴定酸都是表征果粉品质的重要指标。经VFD处理的黄桃果粉的总可溶性固形物和可滴定酸含量均显著高于经SD处理的黄桃果粉。糖酸比可用总可溶性固形物与可滴定酸之比表示,与果粉溶解为果汁的风味密切相关。研究表明,桃果汁的最佳糖酸比为10.5[25]。经VFD处理的黄桃果粉的糖酸比为10.12±0.39,与最佳糖酸比较为接近,风味较好。与之相比,经SD处理的黄桃果粉的风味较差。综上,经VFD处理的黄桃果粉的营养物质含量保留较多,且酸甜度较佳。

表5 干燥方式对黄桃果粉营养成分的影响

2.5 香气成分

香气成分对果粉的风味形成具有重要作用。采用气相色谱-质谱联用固相微萃取(SPME)技术测定果粉中的香气成分(表6)。不同干燥方式下,黄桃果粉中共检测到20种主要香气成分,包括烷烃(2种)、烯烃(1种)、醇(4种)、醛(5种)、酯(5种)、酮(3种),其中,醇类、醛类、酯类占主导地位。C6醛和醇具有清香味,在本研究中主要包括正己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-2-己烯醇[26]。经SD处理的黄桃果粉中未检测到(E)-2-己烯醇,且其正己醛、(E)-2-己烯醛含量均显著低于经VFD处理的果粉。苯甲醛是苯丙氨酸衍生的主要化合物,具有果香味[27]。经VFD处理的黄桃果粉中,苯甲醛含量显著高于经SD处理的果粉,且其香气成分正己醛、壬醛的含量亦显著更高。酯类是果实香气的主要成分,具有果香和花香[28]。经VFD处理的果粉含有丰富的酯类物质,如乙酸己酯、乙酸顺式-3-己烯酯和(E)-乙酸-2-己烯-1-醇酯,赋予桃粉诱人的香气,而这些物质在SD处理的黄桃果粉中未检出。经SD处理的黄桃果粉仅含有γ-己内酯这一种酯类物质,且其含量显著低于经VFD处理的果粉。烃类、酮类物质尽管占比小,但从检出的物质种类及其含量来看,均以经VFD处理的黄桃果粉相关物质的含量显著更高。总的来看,经VFD处理的黄桃果粉中香气物质的种类与含量均高于经SD处理的果粉,说明后者在加热过程中醇、醛、酯类物质损失较多,而经VFD处理的黄桃果粉中香气成分保留得较多,可以呈现更好的果味和香味。

2.6 微观结构

不同干燥方式下黄桃果粉的微观结构具有明显差异(图1)。Nijdam等[29]研究表明,当入口温度为200 ℃时,喷雾干燥的奶粉具有球形、光滑和较大的颗粒,而当入口温度为120 ℃时,颗粒较小且皱缩。本研究中,SD处理在干燥过程中入口温度保持在(170±2)℃,果粉的微观结构呈球形、不规则收缩状;经VFD处理的黄桃果粉的微观结构呈骨架状,较前者多孔。经VFD处理的样品经迅速冷冻,阻碍了结构的塌陷,因而更易恢复到原来的结构,其冲调性能较好。Caparino等[30]在对比喷雾干燥与真空冷冻干燥的杧果果粉时,也发现了类似的结构特点。

3 结论

热风干燥的黄桃果粉出现结块、褐变严重、组织状态较差等不良现象。喷雾干燥过程中,高温导致果粉热降解,营养成分和香气成分损失较多,感官评分较低。真空冷冻干燥能有效保持黄桃果粉的鲜果色泽,具有较好的水溶性、流动性、持水力和持油力,且较多地保留了黄桃的营养成分和香气成分,感官评分较高。从物理特性、营养成分、感官评分和香气成分方面综合评价,真空冷冻干燥的黄桃果粉品质较佳,是获得高品质黄桃果粉的最佳方法。