不同聯合干燥方式對火龍果粉品質的影響*

陳曉旭，易建勇，畢金峰，劉璇，陳芹芹，吳昕燁

1(沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽，110161)

2(中國農業科學院農產品加工研究所農業部農產品加工重點實驗室，北京，100193)

火龍果(Hylocereus undatus)是仙人掌科(Cactaceae)三角柱屬植物(量天尺屬)，又名青龍果、紅龍果、仙蜜果、玉龍果、情人果等［1］，主要生長在干旱和半干旱地區，原產于熱帶地區的北部，中部和南美洲等地區，越南，泰國等分布較廣［2］，在我國主要分布在臺灣、廣西、云南、貴州、福建等地，近些年在臺灣地區種植較多［3］。火龍果果皮的顏色有粉色，紅色和黃色，果肉有紅色和白色。火龍果是一種營養豐富，可食多汁的熱帶水果［4］，果實中富含白蛋白、VC、膳食纖維和 Ca、P、Fe等礦物質［5］，果皮含有大量天然色素，如花色苷。新鮮的火龍果含水量很高，因此不易儲存，在4℃條件下的貯藏時間為一個月左右。加工是解決火龍果鮮果貯藏期短的有效途徑之一。目前，市場上火龍果加工的主要產品有火龍果果脯［6］、果酒［7-8］、果汁［9］和冰激凌［10］等，但果粉類的產品較少。果粉中的營養物質更容易被人們吸收，隨著人們生活水平的日益提高，粉劑類產品逐漸受到人們關注。干燥是制粉工藝中的重要環節，干燥方式和工藝的科學性是決定果粉品質的重要因素。目前，市場上火龍果干大多仍是采用真空冷凍干燥工藝制得［11］，但因設備昂貴，能耗大，導致加工成本高，不易推廣。針對火龍果干燥，如熱風干燥、中短波紅外干燥和真空干燥等單一干燥方式均有一定的局限性。聯合干燥可以綜合不同干燥方式的優點，近年來相關的研究逐漸增多，研究也不斷深入，學者們提出了一些較好的聯合干燥方式。李大婧等［12］研究了熱風聯合變溫壓差膨化干燥對毛豆仁品質的影響，發現這一聯合干燥方式不僅縮短了干燥時間，還有利于營養物質的保持。徐艷陽等［13］研究了熱風和微波真空聯合干燥對甘藍品質的影響，發現聯合干燥的時間比熱風干燥的時間縮短約48.33%，且提高了產品的營養成分保存率，使產品的質構更加疏松。徐艷陽等［14］研究了真空冷凍聯合熱風干燥對毛竹筍品質的影響，發現聯合干燥時間比單一的真空冷凍干燥節約能耗約21%，同時也提高了產品的品質。本文研究了熱風聯合膨化干燥(hot air-explosion puffing)、中短波紅外聯合膨化干燥(infrared radiation-explosion puffing)和中短波紅外聯合真空干燥(infrared radiation-vacuum)對火龍果粗粉和超微粉品質的影響，獲得了火龍果制粉工藝中的聯合干燥方式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

原料為紅皮白肉火龍果，品種是白玉龍，購自北京新發地批發市場。

1.2 試驗儀器設備

變溫壓差果蔬膨化干燥機(QDPH10-1)，天津勤德新材料科技有限公司;中短波紅外干燥機，圣泰科紅外科技有限公司;電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9123A)，上海精宏實驗設備有限公司;高速萬能粉碎機(FW100)，天津市泰斯特儀器有限公司;低溫超微粉碎機(KCW-10)，北京錕捷玉誠機械設備有限公司;色差儀(DL-25)，美國Hunterlab公司;紫外可見分光光度計(UV1800)，日本島津公司;液相色譜(SPD-10A)，日本島津公司;激光粒度儀(LBTBT2000E)，中工天地科技(北京)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 新鮮火龍果的干燥前處理

取新鮮火龍果原料，去皮，將橢圓形的果肉，先縱切1/2，再分別橫切1/2，切片厚度為(7±1)mm，取大小均勻的火龍果切片用于試驗。

1.3.2 火龍果干燥

(1)熱風聯合變溫壓差膨化干燥:80℃熱風預干燥4 h后進行膨化干燥，膨化溫度100℃，停滯時間10 min，抽空溫度60℃，抽空時間3.5 h。

(2)中短波紅外聯合變溫壓差膨化干燥:中短波紅外干燥功率2 250 W、溫度70℃，干燥時間2 h再進行膨化干燥、膨化溫度100℃，停滯時間10 min，抽空溫度60℃，抽空時間3.5 h。

(3)中短波紅外聯合真空干燥:中短波紅外干燥功率2 250 W、溫度70℃，干燥時間2 h再進行真空干燥，真空干燥溫度80℃，干燥時間4.5 h。

上述方法干燥后所得的火龍果濕基含水量分別為3.5%，3.8%，4.6%。

1.3.3 火龍果粗粉制備

用高速萬能粉碎機打粉，每次處理量是100 g，每次打粉時間為10～15 s，每次間隔3 min，共粉碎3次。

1.3.4 火龍果超微粉制備

將100 g上述火龍果粗粉投入低溫超微粉碎機中再進行粉碎，粉碎時間為30 min。

1.4 火龍果粉物理指標的測定

1.4.1 超微火龍果粉色澤測定方法

采用色差計測定火龍果粉的色澤［15］。每組試驗3次平行，結果取平均值，用以反映不同干燥方式制得火龍果粉的色澤差異。△E計算方法如下:

其中:△E為物料的色澤與標準板(L*=91.44、a*=-0.95、b*=0.69)的色差值，L代表明度的變化;a代表顏色從綠色(-a)到紅色(+a)的變化，b代表顏色從藍色(-b)到黃色(+b)的變化。

1.4.2 超微火龍果粉色澤測定方法

將1 g的火龍果粉加入10 mL的蒸餾水中，攪拌15 s，共攪拌25個來回，再將復水后的火龍果粉過212 μm的篩，取過篩后的果汁1 mL放入鋁盒，在105℃下烘干4 h，最后進行稱重［16］。

其中:TDS為溶解性，m0為鋁盒的質量(g)，m1為粉的初始質量(g)，m2為烘干后粉的質量(g)。

1.4.3 超微火龍果粉堆積密度測定方法

將10 g火龍果粉倒入10 mL容量瓶中，期間振動搖實，直至火龍果粉填充至容量瓶刻度。火龍果粉的堆積密度(d0)表示為10 mL粉的質量［17］。

其中:M1為容量瓶的質量(g)，M2為粉和容量瓶的總質量(g)。

1.4.4 超微火龍果粉復水性測定方法

將1 g的火龍果粉加入20 mL的蒸餾水中，在25℃下水浴1 h，離心速度2 000 r/min，再將混合物離心25 min，最后稱量沉淀物的質量［18］。

其中:RR為火龍果超微粉的復水性;w1為復水前的質量(g);w2為復水后的質量(g)。

1.4.5 超微火龍果粉粒徑測定方法

采用激光粒度儀測定粒徑［19］。

1.5 火龍果粉營養成分的測定

可溶性固形物的測定采用折光儀法［20］;總糖的測定采用苯酚硫酸法［21］;VC的測定依據國標GB/T 6195-1986，采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法［20］;總酸的測定依據國標 GB/T 12456-2008，采用酸堿滴定法［21］;蛋白質的測定采用考馬斯亮藍法［22］。

1.6 數據分析

利用SPSS軟件進行數據分析，利用Origin軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同預干燥方式的優化

圖1-a為在不同溫度下火龍果中短波紅外干燥速率曲線。由圖1-a可見，干燥溫度對火龍果干燥時間有顯著影響。隨著中短波紅外干燥溫度的升高，干燥的時間越短。火龍果干燥溫度為80℃時干燥速率最快，絕干時間為214 min。在60、70和80℃時，火龍果片的△E分別為26.83、28.69和33.68，表明在80℃時火龍果褐變嚴重(P＞0.05)。干燥溫度在70℃和60℃時火龍果到達絕干的時間分別為470 min和475 min。干燥溫度越高，火龍果內部水分所獲得的熱能就越多，進而水分子遷移速度增加，干燥時間越短。綜合考慮，中短波紅外干燥溫度為70℃時，干燥速率較快，產品品質較好，可作為IR-EP中的中短波紅外干燥條件。

圖1-b為在不同溫度下火龍果熱風干燥速率曲線。由圖1-b可見，不同干燥溫度對火龍果干燥時間有顯著性的影響，熱風干燥溫度越高，干燥時間越短。熱風干燥溫度分別為60、70和80℃時，火龍果的絕干時間為558、546和385 min。此外，在60、70和80℃條件下熱風干燥，火龍果片的△E分別為30.14、33.48和34.82，其褐變程度無顯著差異(P＜0.05)。干燥溫度越高，水分子的遷移速度增加，干燥時間就越短。綜合考慮，可選擇80℃作為HA-EP中的熱風干燥的條件。

圖1 不同溫度下火龍果中短波紅外干燥(a)和熱風干燥(b)速率曲線圖Fig.1 Short and medium-wave infrared drying(a)and hot-air drying(b)rate of pitaya under different temperature

2.2 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉物理特性的影響

2.2.1 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉物理指標的影響

經HA-EP、IR-EP和IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉的物理指標影響如表1所示。火龍果在不同方式下制粉，粒徑大小有顯著差異(P＜0.05)，這是因為粗粉的制備是經粉碎機粉碎后再過212 μm的篩，而超微粉制備是將粗粉經超微粉粹機粉碎后所得，粒徑可達到10-20 μm。經IR-EP制得的火龍果粗粉和超微粉的粒徑分別為109.23 μm和10.46 μm，分別小于HA-EP和IR-V干燥后制得的火龍果粉粒徑。粉的粒徑越小，食用后更利于人們對營養物質的吸收［23］。

表1 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉物理指標的影響Tab 1 Effect of different drying methods on physical properties of coarse and superfine grinding pitaya powder

不同聯合干燥方式制得的火龍果粉中，經IR-EP和IR-V制得的火龍果粗粉溶解性無顯著差異(P＞0.05)，均顯著低于經HA-EP和另2種干燥制得的火龍果粗粉的溶解性(P＜0.05)，這可能是粒徑的大小影響了粉的溶解性，即經HA-EP制得的粗粉的粒徑最大，導致溶解性較差。經HA-EP和IR-EP制得的火龍果超微粉的溶解性無顯著差異(P＞0.05)，分別為0.26%和0.28%。這2種干燥方式制得的超微粉溶的解性好于經IR-V制得的超微粉的溶解性，可能是因為經HA-EP和IR-EP制得的超微粉粒徑較小，而經IR-V制得的超微粉粒徑較大。唐璐等［24］研究發現，果粉的粒徑越大其溶解性越差，這與本文的研究結論相似。粉的溶解性越好，則越利于營養果粉產品的速溶［25］，所以經IR-EP制得的超微火龍果粉品質較優，也更適于開發新型火龍果粉產品。

火龍果粉的復水性是粉的重要物理指標［26］，是衡量其溶于水后的復水程度，復水性較好的果粉更有利于產品的開發。火龍果粉在3種不同聯合干燥方式下，經HA-EP和IR-EP制得的火龍果粗粉和超微粉復水性之間無顯著差異(P＞0.05)。經IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉的復水性相對較差，分別為1.08和2.88。經HA-EP和IR-EP制得的超微火龍果粉復水性分別為3.42和3.51，這可能是因為這2種干燥方式都聯合變溫壓差膨化干燥，物料內部結構疏松程度相似。IR-V聯合的是真空干燥，在真空狀態下物料內部結構疏松程度較變溫壓差膨化干燥差。這是因為膨化過程中，在膨化罐內瞬間降壓的過程，使物料水分瞬間蒸發，組織瞬間膨脹，形成一種蜂窩狀的結構，其膨脹程度大于真空干燥狀態下物料的結構。由于物料內部結構疏松程度將影響水分的浸入的多少，所以粉的復水性與物料內部結構的疏松程度相關。該結論與吳素萍等［27］的研究類似，即物料內部結構越疏松，越易于水分浸入，則復水性越好結論相似。

由表1可見，在最佳干燥條件下，經IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉的堆積密度分別為0.32 g/mL和0.48 g/mL，均分別小于HA-EP和IR-EP制得的火龍果粗粉和超微粉。可能因為在經IR-V制得的火龍果粉中纖維物質被破壞程度較小。在不同制粉條件下，火龍果粉中存在不同大小程度的纖維物質，而纖維物質彈性大，在受力的環境下，纖維物質變小。該結論與沈建鋒等［28］研究粉的粒徑越大，堆積密度越大結論相似。粉的堆積密度越大，則越利于壓片產品的制備［29］，因此經HA-EP和IR-EP制得的火龍果超微粉在生產火龍果片產品時更具優勢，應用前景更廣。

2.2.2 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉色澤的影響

經HA-EP、IR-EP和IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉色澤的影響如表2所示。

表2 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉色澤的影響Tab 2 Effect of different drying methods on color of coarse and superfine pitaya powder

由表2可以看出，經IR-EP和HA-EP干燥后制備的火龍果粗粉和超微粉的L值無顯著差異，但均大于經IR-V燥后制備的火龍果粉。這可能是因為IREP和HA-EP干燥過程中的膨化溫度和時間一致，都分別為100℃和3.5 h，導致其對火龍果粉色澤的影響類似。IR-V因聯合了真空干燥，真空干燥過程中物料在80℃條件下干燥了4.5 h，由于較長時間的處于高溫狀態下，導致火龍果片褐變較為嚴重，以其制得的火龍果粉的顏色相應較深，這種方式制得的粗粉和超微粉L值分別為58.6和44.01。該結果與劉殿宇等［30］研究的溫度的高低和時間的長短影響速溶茶粉色澤的結論相似。火龍果粗粉和超微粉的a值大小依次為IR-EP＞HA-EP＞IR-V，經IR-V制得的火龍果超微粉的a值最大則代表趨近于紅色程度最大，表明火龍果在干燥過程中褐變較嚴重。b值大則代表火龍果粉的顏色變黃程度大。經IR-V制得的火龍果粉的變黃程度最大，所以b值最大。圖2為不同聯合干燥制得的火龍果粗粉和超微粉，由圖2可見，經IR-V制得的超微粉顏色暗淡，經IR-EP制得的超微粉顏色明亮，這與表2的結論吻合。綜合來看，經IR-EP制得的火龍果超微粉色澤最好，更接近鮮果的顏色。

圖2 不同聯合干燥制得的火龍果粗粉和超微粉Fig.2 Different drying coarse and superfine pitaya powder

2.3 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉營養成分的影響

2.3.1 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉營養成分的影響

經HA-EP、IR-V和IR-EP制得的火龍果粗粉和超微粉的營養成分如表3。

由表3可以看出，3種聯合干燥方式中，粗粉和超微粉中可溶性固形物的含量大小依次為IR-V＞IR-EP＞HA-EP。這可能是IR-EP和IR-V預干燥溫度都是70℃，同時這2種干燥方式分別聯合變溫壓差膨化干燥和真空干燥，并都是在抽真空的條件下干燥，所以其可溶性固形物無顯著性差異(P＞0.05)。經HA-EP制得的火龍果粗粉和超微粉的可溶性固形物分別為0.64 mg/g和0.62 mg/g，這可能是由于其預干燥為熱風干燥，經歷的溫度高且時間長，導致可溶性固形物含量降低。

表3 不同干燥方法對火龍果粗粉和超微粉營養成分的影響Tab 3 Effect of different drying methods on nutrient content of coarse and superfine grinding pitaya powder

由表3可見，3種聯合干燥方式制備的火龍果粗粉和超微粉中總糖的含量大小依次為IR-V＞IR-EP＞HA-EP，并且火龍果粗粉總糖含量均低于超微粉，這可能因為在火龍果干燥過程中，熱風預干燥溫度和抽空溫度分別達到80℃和60℃，在此條件下干燥火龍果中的還原糖和氨基酸可能會發生美拉德反應，導致部分糖類的損失。溫度和水分活度是影響美拉德反應的重要因素，溫度在30℃以上時，溫度每升高10℃，反應速度會加快3～5倍。經HA-EP預干燥熱風干燥比經IR-EP和IR-V預干燥中短波紅外干燥溫度高10℃，所以糖的損失也會更多，經IR-EP和IR-V制得的火龍果粉水分活度低于經HA-EP制得的火龍果粉，而水分活度越低，則會降低氨基化合物和羥基化合物的分子的活動，因此美拉德反應也會減少。經IR-EP和IR-V干燥后制得的火龍果超微粉的總糖含量損失相對較少。

由表3可見，經3種不同聯合干燥方式干燥后制得的火龍果粗粉和超微粉中VC的含量依次是IR-V＞IR-EP＞HA-EP。經HA-EP制得的火龍果粗粉和超微粉VC的損失最多，而經IR-EP和IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉相對損失較少。HA-EP預干燥方式中溫度較高，時間較長，因此其VC的損失最為嚴重。

由表3可見，火龍果在3種聯合干燥方式下火龍果粗粉和超微粉的總酸含量多少依次是IR-V＞IREP＞HA-EP。許多酸類物質屬于可揮發性的物質，在干燥過程中會持續散失。此外，VC是一種酸類物質，也會影響總酸的總量的降低。由于熱風干燥中溫度高而且時間長，因此經HA-EP制得的火龍果粗粉和超微粉酸類物質損失最多。

火龍果中含有豐富的功能活性蛋白，其含量的高低是火龍果粉的重要品質之一。由表3可見，經3種聯合干燥制得的火龍果粗粉和超微粉的蛋白質含量多少依次為IR-V＞IR-EP＞HA-EP，均低于火龍果鮮樣的蛋白含量。這表明經HA-EP制得的火龍果粗粉和超微粉損失蛋白質較多，另2種聯合干燥方式損失蛋白質相對較少，其含量分別為6.96 mg/g和8.25 mg/g。溫度在60℃以上，火龍果中蛋白質的高級結構將發生改變或被破壞，從而導致火龍果蛋白分子發生變性。HA-EP預干燥溫度為80℃，高于IR-EP和IR-V的預干燥溫度70℃，由于溫度越高蛋白質變性越嚴重，因此經HA-EP制得的火龍果粉中蛋白質含量也損失最多。從蛋白質含量上看，經IR-EP和IRV制得的火龍果超微粉中蛋白質含量保留較好。

3 結論

經IR-EP干燥后制得的火龍果超微粉粒徑最小;經IR-EP和IR-V制得的火龍果超微粉的溶解性較好;經HA-EP和IR-EP制得的火龍果超微粉堆積密度較好;經IR-EP制得的火龍果超微粉復水性較好;經IR-EP制得的火龍果超微粉色澤較好。此外，火龍果超微粉的可溶性固形物、總糖、總酸、維生素、蛋白質營養物質含量均高于粗粉，經IR-EP和IR-V制得的火龍果粗粉和超微粉在營養物質含量無顯著性差異，經IR-EP和IR-V制得的火龍果粉的營養物質含量均高于經HA-EP制得的火龍果粉營養物質含量。

綜合火龍果粗粉和超微粉的物理品質和營養品質來看，經IR-EP制得的火龍果超微粉的綜合品質均優于另2種聯合干燥的火龍果粗粉和超微粉。IR-EP作為火龍果粉制備過程中的干燥方法，能較好的保持了火龍果的物理品質和營養品質，是生產火龍果粉較適宜的干燥方式。

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