微波真空冷凍干燥對芒果干制品品質(zhì)特性的影響

姜唯唯，劉 剛,2,*，張曉喻,2，范輝建，張 宏,2

(1.四川師范大學生命科學學院，四川 成都 610101；2.四川師范大學植物資源應用與開發(fā)研究所，四川 成都 610101；3.攀枝花市銳華農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責任公司，四川 攀枝花 617000)

微波真空冷凍干燥對芒果干制品品質(zhì)特性的影響

姜唯唯1，劉 剛1,2,*，張曉喻1,2，范輝建3，張 宏1,2

(1.四川師范大學生命科學學院，四川 成都 610101；2.四川師范大學植物資源應用與開發(fā)研究所，四川 成都 610101；3.攀枝花市銳華農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責任公司，四川 攀枝花 617000)

為獲得較優(yōu)的芒果干燥方法，以復水性、感官為評價指標，比較微波真空冷凍干燥、熱板真空冷凍干燥和熱風干燥3種不同干燥方法對芒果干制品品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：真空冷凍干燥法的產(chǎn)品各項指標均優(yōu)于熱風干燥法。微波真空冷凍干燥的產(chǎn)品復水性最好，25℃與100℃最大復水比分別為3.363、3.674；其次為熱板真空冷凍干燥，兩溫度條件下與微波真空冷凍干燥產(chǎn)品復水比相差較小；熱風干燥產(chǎn)品復水性最差，分別為2.140、3.028。感官指標中色澤、香氣和口味3方面均為：微波真空冷凍干燥＞熱板真空冷凍干燥＞熱風干燥。

芒果；干制品；微波真空冷凍干燥；熱板真空冷凍干燥；熱風干燥；品質(zhì)

芒果屬漆樹科芒果屬的多年生木本植物，是一種經(jīng)濟效益較高的熱帶果樹。芒果果實色澤美觀、氣味芳香、營養(yǎng)價值高，被譽為“熱帶果王”，具有較高的營養(yǎng)價值和醫(yī)療保健功效[1]。除鮮食之外，可加工成果汁、果醬、果酒、蜜餞和罐頭等30多種食品，是一種很有開發(fā)價值的熱帶水果。

攀枝花市位于海拔1400m左右的河谷地，氣候干熱、無臺風、無霉雨、無霜凍，是四川省唯一適宜種植芒果的地區(qū)，也是我國少有的幾個種植芒果區(qū)域之一。該地芒果在9～10月成熟，比國內(nèi)其他芒果產(chǎn)區(qū)推遲1～2個月上市，獨占國內(nèi)晚熟芒果市場。目前，攀枝花市的芒果主要用于鮮銷，由于芒果是典型的呼吸躍變型果實，其含糖量高，不易貯藏[2]，其果品深加工市場仍未成規(guī)模開發(fā)，趙祎等[3]闡述了芒果加工的問題，如產(chǎn)品單一，加工、保鮮貯藏技術(shù)粗糙，科技含量較低，市場競爭能力弱等。果蔬干制作為果蔬加工的主要方法，近些年發(fā)展速度很快，出口加工增長勢頭明顯[4]。芒果的深加工不僅能提高芒果的經(jīng)濟附加值，延長芒果產(chǎn)業(yè)鏈，而且可以增強商品的品種，其生產(chǎn)及應用前景非常廣闊，市場潛力巨大。

果蔬在干燥過程中受溫度的影響，發(fā)生美拉德反應引起褐變，所以干燥溫度和時間是影響果蔬顏色變化的重要原因[5]。熱風干燥和真空冷凍干燥技術(shù)是食品脫水常用的加工手段[6]。熱風干燥為傳統(tǒng)的芒果干制品加工方法，其產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性、復水性與色澤較差，難以得到消費者的認同[7]。真空冷凍干燥簡稱為凍干，是指物料經(jīng)完全凍結(jié)，并在一定的真空條件下使冰晶升華，從而達到低溫脫水的目的[8]。Huang Luelue等[9]對微波真空干燥、微波冷凍干燥、冷凍干燥等方法進行了比較研究，研究表明微波冷凍干燥所的產(chǎn)品質(zhì)量最好。Ratti等[10]從產(chǎn)品收縮率、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及動力學的角度，在食品領(lǐng)域中對熱風干燥法和真空冷凍干燥法做了總結(jié)性評價，該文獻指出熱風干燥的產(chǎn)品質(zhì)量低，真空冷凍干燥法則是生產(chǎn)成本較高，最后指出微波冷凍干燥是今后的發(fā)展趨勢。Maldonado等[11]對芒果真空冷凍干燥后的復水性做了研究，指出干燥制品的復水能力與復水的溫度有關(guān)。Alibas[12]研究了微波真空干燥工藝對南瓜片的影響，表明溫度越高，作用時間越長，原料中VC和胡蘿卜素的損失就越大。馬榮朝等[13]研究了熱風干燥、真空干燥和冷凍干燥三種方式對菠菜、水菜及胡蘿卜干制產(chǎn)品的影響，研究得出真空冷凍干燥較熱風干燥產(chǎn)品優(yōu)良。

將微波真空干燥與微波冷凍干燥二者合為一體作為干燥芒果干制品方法的報道仍為空白。本項目以攀枝花市的鮮芒果為實驗材料，以復水性和感官評價為指標，研究不同干燥方法對芒果干制品品質(zhì)的影響，以期為芒果片的干燥方法的選擇提供理論依據(jù)。目前，在真空冷凍干燥領(lǐng)域中，微波加載用于真空凍干工藝的研究甚少，且微波加載制得的產(chǎn)品在復水性、色香味等方面質(zhì)量優(yōu)良；微波真空凍干法耗能較低、產(chǎn)量高、產(chǎn)品品質(zhì)好、干燥時間少等優(yōu)勢，有良好的芒果干制品生產(chǎn)前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮凱特芒果，產(chǎn)自攀枝花芒果基地，攀枝花市銳華農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

H-MFD-50型微波真空冷凍干燥機 樂山宏普食品有限公司；Wizard2.0型熱板真空冷凍干燥機 美國VirTis公司；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；ESJ205-4型電子天平 沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 干制品復水比的測定

選擇3種干燥方法所得的芒果片測定復水比。稱取干制品0.5g左右至于燒杯中。分別選用25℃室溫下冷水和100℃沸水兩個溫度的蒸餾水，設(shè)置35個時間處理，復水時間的設(shè)定：0～1min以0.25min的梯度增加；1～10min以0.5min的梯度增加；11～24min以1min的梯度增加；25～40min為最后設(shè)置處理。將稱質(zhì)量后的干制品快速至于燒杯中浸泡，按照不同的間隔時間取出，在室溫下瀝干，用濾紙吸去表面水分，稱質(zhì)量。實驗取3個平行樣，以平均值計算復水比。

式中：R為復水比；G為干制品復水并瀝干后的質(zhì)量/g；m為干制品質(zhì)量/g。

1.3.2 感官評價

芒果干制品的感官特性包括：色澤、香氣、口味等方面。視覺、嗅覺及味覺3個基本方面作為芒果干制品的感官評價指標，其中包括對樣品的色澤、有無芒果原香和口味指標進行評價。感官評價表中色澤與口味兩項指標均根據(jù)指標的優(yōu)劣，數(shù)字編碼由大到小，即色澤：紅、橙紅、橙、橙黃、黃、淡黃、白對應1、2、3、4、3、2、1；口味：非常酸、比較酸、酸、酸甜、甜、比較甜、非常甜，對應1、2、3、4、3、2、1。香氣：有、無對應2、1。評價表中，樣品用、位隨機數(shù)字代碼表示。對感官評價表和評價人員進行信度分析后，再對其感官評價結(jié)果進行Friedman檢驗，經(jīng)秩變換分析后進行LSD法多重比較。

1.4 統(tǒng)計與方法

用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析。感官評價表的信度用Cronbach α值表示，評價人信度用肯德爾和諧系數(shù)表示，感官評價結(jié)果用非參數(shù)檢驗的Friedman檢驗法進行，經(jīng)秩變換分析后，進行LSD法的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 復水性

不同時間、不同溫度的條件下，3種干燥方法制得芒果干品的復水比，見圖1、2。

圖1 3種干燥方法所得芒果干制品在25℃條件下的復水性Fig.1 Rehydration rates of dried mango products obtained by three drying methods at 25 ℃

從圖1可知，熱板真空冷凍干燥、微波真空冷凍干燥和熱風干燥所制得的芒果片，在25℃室溫的復水情況，在此條件下的復水比均隨復水時間的延長而增大。熱板真空冷凍干燥、微波真空冷凍干燥和熱風干燥的最大復水比分別達到3.204、3.363和2.140。相同溫度，采用微波真空冷凍干燥方法制得的芒果片復水比最高，為3.363；采用傳統(tǒng)的熱風干燥方法制得的芒果片復水比最低，為2.140。

圖2 3種干燥方法所得芒果干制品在100℃條件下的復水性Fig.2 Rehydration rates of dried mango products obtained by three drying methods at 100 ℃

由圖2可知，3種干燥方法所制得的芒果片在100℃沸水下的復水情況，在沸水條件下復水比隨復水時間的延長而增大，此條件下3種干燥方法所得芒果片的復水比均相應高于25℃水條件的復水比。熱板真空冷凍干燥、微波真空冷凍干燥和熱風干燥在100℃沸水的最大復水比分別為3.437、3.674和3.028。相同溫度下，采用微波真空冷凍干燥方法制得的芒果片復水比最高，為3.674；采用傳統(tǒng)的熱風干燥方法制得的芒果片復水比最低，為3.028。

由圖1、2可以看出，在25℃室溫水和100℃沸水條件下，兩種真空冷凍干燥方法制得的芒果干制品復水比均高于熱風干燥法的制品；用SPSS 17.0軟件對3種干燥方法制得的芒果干制品復水比進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1、2。

表1 3種干燥方法在25℃條件下對芒果干制品復水比的影響Table 1 Effect of three drying methods on rehydration rate of dried mango products at 25 ℃

從表1、2可知，在25℃和100℃，3種干燥方法對芒果干制品的復水比影響明顯，與熱風干燥法比較，兩種真空冷凍干燥方法均有極顯著差異；與熱板真空凍干法比較，微波真空凍干法有極顯著的差異。

表2 3種干燥方法在100℃條件下對芒果干制品復水比的影響Table 2 Effect of three drying methods on rehydration rate of dried mango products at 100 ℃

2.2 感官評價

2.2.1 信度分析

用20個市售芒果干制品進行感官評價表和評價員的測試和調(diào)整，最終感官評價表的信度系數(shù)(Cronbachα值)為0.86，表明此評價表可信度高，可以用于對芒果干制品的感官評價；最后選定的評價員，其肯德爾和諧系數(shù)(Kendall,W值)分別為：色澤0.598，香氣0.443，口味0.458，表明選擇的評價員對色香味的判斷較為一致，結(jié)果可信。

2.2.2 感官評價的結(jié)果

用SPSS 17.0軟件對感官評價的結(jié)果進行統(tǒng)計分析，產(chǎn)品形態(tài)(粉、片)對色澤、香氣和口味的影響不顯著，可將同一工藝生產(chǎn)出的芒果粉、片的感官評價進行合并分析，3種干燥方法對芒果干制品感官的影響結(jié)果見表3。

表3 3種干燥方法對芒果干制品的感官的影響Table 3 Effect of three drying methods on sensory indices of dried mango products

表3結(jié)果表明，3種不同干燥方法對芒果干制品的色澤、香氣和口味影響極顯著(n＝72，x2＝88.57，df＝2，P＜0.01)，評價的平均秩次最大為微波真空冷凍干燥法，最小為熱風干燥法。

為進一步比較3種干燥工藝生產(chǎn)的芒果制品間的差異，應用秩變換分析方法進行多重比較，先求出原變量的秩次后，用求出的秩次代替原變量進行方差分析的LSD法進行兩組間的比較，結(jié)果見表4。

從表4可知：色澤指標中，微波真空凍干法與熱板真空凍干法、熱風干燥法的產(chǎn)品均有顯著的差異，而熱板真空凍干法與熱風干燥法的產(chǎn)品無顯著差異；香氣指標和口味指標中情況與色澤指標一致。

綜合以上分析，對于芒果干制品色澤、香氣和口味，微波冷凍真空干燥法的產(chǎn)品最優(yōu)，最受評價員的喜愛，熱板冷凍真空干燥法與熱風干燥法的產(chǎn)品差異不大。

表4 3種干燥方法對芒果干制品感官差異的多重比較(n=24) Table 4 Multiple comparison of sensory indices of dried mango products obtained by three drying methods (n=24)

2.3 微波真空冷凍干燥與熱板真空冷凍干燥對比

兩種真空冷凍干燥法復水性相差不大，但微波真空冷凍干燥方法與熱板真空冷凍干燥方法相比較有3點優(yōu)勢：

1)凍干過程由預冷凍階段、升華干燥階段和解析干燥階段3個部分組成[7,14]。預冷凍階段是物料冷卻至共晶點以下，使其內(nèi)部水分凝結(jié)；升華干燥階段是在真空低溫條件下使已凍結(jié)冰的升華；解析干燥階段是指在真空的條件下對物料升溫加熱，進一步去除自由水和部分結(jié)合水至安全水分[15]。

本實驗所用微波真空冷凍干燥機，在整個凍干過程中無解析干燥階段。這不僅縮短了凍干時間，而且降低了干燥溫度，平均為25℃左右，減少因溫度對芒果果肉營養(yǎng)物質(zhì)帶來的破壞，而熱板真空凍干的升華干燥階段加熱板溫度為35℃左右，解析干燥加熱板溫度為50℃左右，高于微波真空凍干。

2)干燥時間：在物料相同質(zhì)量的情況下，熱板真空凍干預冷凍階段時間5～6h，升華干燥階段20～21h，解析干燥階段15～16h，所用的干燥總時間為40h左右。微波真空凍干預冷凍階段時間5～6h，干燥階段8～8.5h，總時間為13h左右。故微波真空冷凍干燥法所耗時間明顯減少于熱板真空冷凍干燥。

3)物料厚度：在保證物料干燥品質(zhì)及干燥時間的前提下，微波凍干最大厚度可累加至設(shè)備的容積厚度，而熱板凍干最大厚度僅為45mm。

所以，微波真空凍干制與熱板真空凍干的復水性較為相近，前者在凍干過程中不僅無解析干燥階段，而且具有干燥總時間短、物料厚度大、耗能低、產(chǎn)量高的優(yōu)勢。

3 結(jié) 論

3.1 復水性

芒果的干制，微波真空冷凍干燥法最好，其次為熱板真空冷凍干燥，二者相差較小，最差的為熱風干燥法；3種干燥方法的產(chǎn)品，在沸水條件下的復水比均分別大于在室溫下冷水條件對應的樣品。

3.2 感官指標

芒果干制后，顏色、香氣和口味以接近鮮果色較為理想。芒果果分別用3種干燥方法干制后，微波真空凍干法制得的產(chǎn)品，色澤呈橙黃色與鮮果無異，并保有芒果原香，口味酸甜。熱板真空凍干制得的產(chǎn)品，色澤偏黃，顏色較鮮果淡，亦保有芒果原香，口味偏酸。熱風干燥法制得的產(chǎn)品，色澤為紅褐色，顏色較鮮果深，芒果原香保留較少，口味甜。依據(jù)3項感官指標，芒果干制工藝的優(yōu)劣順序：微波真空冷凍干燥＞熱板真空冷凍干燥＞熱風干燥。

綜上所述，在芒果的干制工藝中，真空冷凍干燥法較傳統(tǒng)的熱風干燥法成本高，但其干制品的質(zhì)量高，復水性好，色香味俱佳。目前，真空冷凍干燥法普遍采用熱板加熱法，采用微波加載的真空凍干工藝屬于新的發(fā)展方向，其制得的產(chǎn)品在復水性、色香味等方面均優(yōu)于熱板法，而且微波真空凍干法耗能較熱板法低，產(chǎn)量較高、品質(zhì)更好、干燥時間更少等優(yōu)勢，因此，生產(chǎn)芒果凍干制品采用微波加載的真空冷凍干燥法有著良好的發(fā)展前景。

[1] 潘清方, 周國燕. 真空冷凍干燥芒果片的工藝研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2011, 39(19): 11925-11927.

[2] 黃國平, 陳黎斌, 姚玉靜. 芒果片的凍干工藝研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品工程與技術(shù), 2010(2): 65-67.

[3] 趙祎, 汪開華. FD凍干芒果粉加工研究[J]. 農(nóng)業(yè)科學, 2010(6): 11-12.

[4] 丁媛媛, 畢金峰, 木泰華, 等. 不同干燥方式對甘薯產(chǎn)品品質(zhì)的影響[J]. 食品科學, 2011, 32(16): 108-111.

[5] MASKAN M. Microwave/air and microwave finish drying of banana[J]. Journal of Food Engineering, 2000, 44(2): 71-78.

[6] 黃忠闖, 李全陽, 姚春杰, 等. 熱風干燥和真空冷凍干燥芒果品質(zhì)的比較研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械, 2011, 9(26): 101-105.

[7] 楊薇, 譚自力. 芒果貯藏保鮮試驗研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2008, 36 (28) : 12492-12493.

[8] 華澤釗. 冷凍干燥新技術(shù)[M]. 北京: 科學出版社, 2005.

[9] HUANG Luelue, ZHANG Min, MUJUMDAR A S, et al. Comparison of four drying methods for re-structured mixed potato with apple chips[J]. Journal of Food Engineering, 2011, 103(3): 279-284.

[10] RATTI C. Hot air and freeze-drying of high-value foods: a review[J]. Journal of Food Engineering, 2001, 49(4): 311-319.

[11] MALDONADO S, ARNAU E, BERTUZZI M A. Effect of temperatureand pretreatment on water diffusion during rehydration of dehydrated mangoes [J]. Journal of Food Engineering, 2010, 96(3): 333-341.

[12] ILKNUR A. Microwave, air and combined microwave-air-drying parameters of pumpkin slices[J]. LWT-food science and technology, 2007, 40 (8): 1445-1451.

[13] 馬榮朝, 秦文, 李素清. 三種干燥方法對蔬菜干制品品質(zhì)的影響研究[J]. 食品科學, 2008, 29(8): 219-223.

[14] 崔清亮, 郭玉明, 姚智華. 農(nóng)產(chǎn)品冷凍干燥技術(shù)研究進展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2004, 20(增刊1): 276-282.

[15] 錢革蘭, 張琦, 崔政偉. 真空微波和冷凍干燥組合降低胡蘿卜片的干燥能耗[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2011, 27(6): 387-392.

Effect of Microwave Vacuum Freeze Drying on the Quality of Dried Mango

JIANG Wei-wei1，LIU Gang1,2,*，ZHANG Xiao-yu1,2，F(xiàn)AN Hui-jian3，ZHANG Hong1,2
(1. College of Life Sciences, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China；2. Institute of Application and Development of Plant Resources, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China；3. Panzhihua Ruihua Agriculture Development Co. Ltd., Panzhihua 617000, China)

In order to obtain a better drying method for mango products, the effects of microwave vacuum freeze drying, hotplate vacuum freeze drying and hot air drying on the rehydration rate and sensory quality of dried mango were comparatively analyzed. The results indicated that vacuum freeze drying could provide better indices of dried products when compared with hot-air drying. Microwave vacuum freeze dried mango exhibited the best rehydration performance with rehydration rates of 3.363 and 3.674 at 25 ℃ and 100 ℃, respectively, followed by hot-plate vacuum freeze dried mango with rehydration rates comparable to those of microwave vacuum freeze dried mango at 25 ℃ and 100 ℃; the worst rehydration properties were obtained when mango was dried by hot air drying with rehydration rates of 2.140 and 3.028 at 25 ℃ and 100 ℃, respectively. Similarly, microwave vaccum freeze drying resulted in the best color, aroma and taste in dried mango, followed by hot-plate vacuum freeze drying; hot air dried mango showed the worst color, aroma and taste.

mango；dried products；microwave vacuum freeze drying；hot-plate vacuum freeze drying；hot-air drying；quality

TS255.42

A

1002-6630(2012)18-0049-04

2012-04-09

攀枝花市科技局產(chǎn)業(yè)推進項目(2011CY-C-4)

姜唯唯(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為生物化學與分子生物學、植物化學等。E-mail：vvan113@163.com

*通信作者：劉剛(1968—)，男，副教授，碩士，研究方向為天然植物功能性成分。E-mail：rh682@sohu.com