冰溫真空干燥壓力對(duì)獼猴桃切片干燥品質(zhì)的影響

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(天津商業(yè)大學(xué),天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300134)

隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)食品的貯藏品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有了更高的要求。而傳統(tǒng)的食品保存方法,例如熏制、腌制及罐裝,雖然可以滿足長(zhǎng)期貯藏的目的,但是都會(huì)導(dǎo)致食品產(chǎn)生不同程度的營(yíng)養(yǎng)損失,有些長(zhǎng)期食用甚至可能致癌,于是具有綠色,健康,便攜等優(yōu)勢(shì)的干燥食品應(yīng)運(yùn)而生。因此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始研究食品的干燥設(shè)備及干燥工藝對(duì)食品品質(zhì)的影響[1]。

目前,食品的干燥方法可分為熱風(fēng)干燥、微波干燥、滲透脫水干燥、真空冷凍干燥、冰溫真空干燥等多種干燥形式[2-3]。冰溫真空干燥技術(shù)結(jié)合了真空技術(shù)及冰溫技術(shù),即在抽真空的過程中利用真空艙內(nèi)電加熱板將食品的溫度維持在冰溫帶附近,以避免食品細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水產(chǎn)生冰晶而影響細(xì)胞的活度。相對(duì)于其他的干燥方式,冰溫真空干燥具有干燥速率快、干燥均勻以及干燥后不流失營(yíng)養(yǎng)成分的優(yōu)勢(shì),雖然能耗稍高于熱風(fēng)干燥,但卻遠(yuǎn)低于真空冷凍干燥,因此綜合考慮,冰溫真空干燥技術(shù)將具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景[4-5]。

獼猴桃富含維生素C和人體所需的礦物質(zhì)微量元素,具有“維C之王”的美譽(yù),其每100 g獼猴桃果肉中維生素C的量高達(dá)為100 mg[6-7]。目前,獼猴桃的保鮮較為困難,若不加以特殊處理,常溫條件下易腐爛變質(zhì)，而常規(guī)冷庫貯藏不僅容易使獼猴桃因失水而導(dǎo)致表皮皺裂甚至局部凹陷,且乙烯含量的積累還會(huì)促使獼猴桃快速成熟甚至腐爛以致難以長(zhǎng)時(shí)間貯藏,影響了其遠(yuǎn)程輸運(yùn)及其商用價(jià)值。干制是延長(zhǎng)獼猴桃貯藏期的有效手段之一[8-9]。傳統(tǒng)的對(duì)獼猴桃的干制主要采用熱風(fēng)干燥、微波干燥和真空冷凍干燥的方式,實(shí)際結(jié)果表明上述三種干制過程均造成干制品品質(zhì)的降低:熱風(fēng)干燥難以控制獼猴桃干制品的品質(zhì);微波干燥易過熱造成營(yíng)養(yǎng)成分的損失;真空冷凍干燥不僅能耗高而且易破壞細(xì)胞難以復(fù)水[10],本文通過研究冰溫真空干燥技術(shù)對(duì)獼猴桃干燥品質(zhì)的影響,對(duì)提高獼猴桃品質(zhì),延長(zhǎng)其貨架期提供參考顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃 品種為徐香(產(chǎn)自陜西眉縣)，樣品新鮮、大小均一，采購于天津市韓家墅果蔬批發(fā)市場(chǎng)。

LJQK多功能果蔬保鮮裝置 兼具真空預(yù)冷、減壓貯藏、冰溫真空干燥功能，天津商業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室;H-1850R高速離心機(jī) 長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;PAL-BXIACID5糖度儀 日本ATAGO公司;CR-400色彩色差計(jì) 日本KONICA MINOLTA公司;EVOLUTION201分光光度儀 上海Thermo Fisher Scientific公司;EL204型電子天平 上海METTLER TOLEDO公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 處理方法 獼猴桃→挑選→清洗→去皮→切片(平均厚度5 mm)→裝盤預(yù)冷→冰溫真空干燥→干制品分析。

控制獼猴桃切片溫度維持在-(2.0±0.2) ℃(獼猴桃冰點(diǎn)溫度為-1.9～-2.6 ℃[1]),干燥艙內(nèi)溫度維持在(20±2) ℃,將獼猴桃切片置于干燥壓力分別為150、350、550 Pa的真空艙內(nèi)進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn),依次編號(hào)為A組、B組、C組,每組獼猴桃切片質(zhì)量為5 kg,每次干燥時(shí)間均為12 h,最后對(duì)在不同干燥壓力下的三組獼猴桃切片的干燥速率以及干燥前后失水率、色差、糖度、VC含量、復(fù)水性的變化情況進(jìn)行對(duì)比分析。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 干燥速率的測(cè)定 干燥速率是物料在干燥過程中單位時(shí)間的脫水質(zhì)量,是表征冰溫真空干燥過程進(jìn)行快慢的重要參數(shù)[1],其計(jì)算公式如下(每100 g新鮮獼猴桃切片的干燥速率):

式中:t1、t2-前后兩次干燥稱重時(shí)間(h);Mt1、Mt2-獼猴桃切片試樣在t1、t2時(shí)刻的水分含量(kg)。

1.2.2.2 失水率的測(cè)定 以干燥前后獼猴桃切片的失水率表示物料的去濕程度,其中,物重由艙內(nèi)稱重傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量,并由觸控式顯示屏直接顯示。失水率計(jì)算公式如下:

式中:m1-干燥前新鮮獼猴桃切片質(zhì)量(kg);m2-干燥完成后獼猴桃切片質(zhì)量(kg)。

1.2.2.3 復(fù)水比 實(shí)驗(yàn)中將(20±0.5) g干燥后的獼猴桃切片放在35 ℃的水中,每隔20 min,取出水中的切片,吸干其表面水分,稱切片重量一次[12]。復(fù)水比(RC)的計(jì)算可用下式表示:

式中:RC-復(fù)水比;m1-復(fù)水后吸干表面水分后獼猴桃切片重量(g);m2-復(fù)水前獼猴桃切片質(zhì)量(g)。

1.2.2.4 維生素C測(cè)定 采用紫外分光光度法來測(cè)定獼猴切片干燥前后的維生素C含量,具體如下[11]。

式中，c-校準(zhǔn)曲線查得VC含量(μg/mL)；m-獼猴桃切片試樣質(zhì)量(g)；F-樣品溶液的稀釋倍數(shù)；V-測(cè)試時(shí)吸取提取液體積(mL)。

1.2.2.5 糖度的測(cè)定 采用數(shù)顯折射儀,分別在獼猴桃切片不同位置測(cè)量三次,取得平均值作為測(cè)定的糖度值。

1.2.2.6 色差的測(cè)定 采用色彩色差計(jì)測(cè)量,每個(gè)試材重復(fù)測(cè)量3次,每次選取不同的測(cè)量點(diǎn),測(cè)量后將測(cè)量結(jié)果和新鮮獼猴桃切片進(jìn)行比對(duì),最后求取平均值,總色差值[1]計(jì)算公式如下:

式中:L、a、b-干燥獼猴桃切片的亮度、偏紅值和偏黃值;L0、a0、b0-新鮮獼猴桃切片的亮度、偏紅值和偏黃值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)利用SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行差異性顯著分析,并通過OriginPro 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片干燥速率(DR)的影響

圖1 獼猴桃切片冰溫真空干燥干燥速率曲線Fig.1 Drying rate curve of ice-temperature vacuum drying for kiwifruit slices

圖1為獼猴桃切片在不同的干燥壓力下干燥速率(DR)隨干燥時(shí)間的變化情況。從圖1中可知,在干燥的前1 h,DR呈急速上升趨勢(shì),這主要是在干燥初始階段獼猴桃切片的自由水與艙內(nèi)存在一個(gè)比較大的壓力差,遠(yuǎn)大于水分間的束縛力[13]。在干燥的1～2 h,DR呈相對(duì)緩慢上升趨勢(shì),之后的2～3 h,DR又急速升高到最高點(diǎn),這一階段主要是獼猴桃切片細(xì)胞內(nèi)的結(jié)合水開始蒸騰[14]。從圖1中三條曲線明顯看出降低干燥壓力可以提高加速階段的干燥速率,但是干燥8 h之后降低干燥壓力對(duì)干燥速率的影響不明顯。

2.2 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片失水率的影響

圖2為獼猴桃切片在不同的干燥壓力下失水率隨時(shí)間的變化情況。由圖2可知,在前4 h,三種壓力條件下的失水率均呈快速上升趨勢(shì),而在干燥4 h之后,失水率趨于緩慢增大,這與圖1的干燥速率情況相吻合。干燥12 h時(shí)，干燥壓力為150 Pa條件下的失水率76%要明顯高于550 Pa條件下的失水率59.2%，而干燥壓力為350 Pa條件時(shí)的失水率70.6%介于兩者之間，效果較好。

圖2 干燥時(shí)間對(duì)獼猴桃切片失水率的影響Fig.2 Effect of drying time on rate of water loss of kiwifruit slices

2.3 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片復(fù)水比(RC)的影響

復(fù)水性能是用來表示干燥產(chǎn)品在干燥過程中受損程度的一種重要物理參數(shù),常用復(fù)水比(RC)表示。圖3為不同的干燥壓力對(duì)獼猴桃切片干燥后復(fù)水比(RC)的影響。從圖3中可以看出,在復(fù)水的前1 h,三組實(shí)驗(yàn)的復(fù)水比均顯著高于開始實(shí)驗(yàn)前的復(fù)水比(p<0.05),而在后1 h復(fù)水比均趨于緩慢,基本達(dá)到飽和狀態(tài)。150 Pa的低干燥壓力反而使得復(fù)水性比較差,這是因?yàn)樘偷母稍飰毫ζ茐牧双J猴桃的組織細(xì)胞,使得其干燥切片難以復(fù)水[15]，350 Pa干燥壓力下獼猴桃切片的復(fù)水比為4.75效果最好。

圖3 獼猴桃切片在不同干燥壓力下的復(fù)水比Fig.3 Ratio of rehydration for kiwifruit slices at different drying pressure

2.4 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片VC、糖度的影響

圖4為獼猴桃切片在不同的干燥壓力下干燥前后的VC、糖度含量對(duì)比。由圖4可以看出,隨干燥壓力的降低,干燥后獼猴桃切片VC含量逐漸減少,而糖度逐漸增大。干燥前新鮮獼猴桃切片VC含量125 mg/100 g是干燥壓力150 Pa干燥后獼猴桃切片VC含量90 mg/100 g的1.4倍。三種不同干燥壓力之間的糖度變化相差不大,但均為干燥前糖度的2倍之多。可見,過低的干燥壓力將損失大量的VC,反而使糖度升高。而在350 Pa干燥壓力條件下，VC含量和糖度值分別為110 mg/100 g、24.5%匹配最優(yōu)。

圖4 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片VC含量、糖度的影響Fig.4 Effect of different drying pressure on VC contents and brix of kiwifruit slices

2.5 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片色差的影響

圖5中可以看出,干燥后均有一定的色差變化,而且色差值隨艙內(nèi)干燥壓力的降低呈增大趨勢(shì),550 Pa壓力下的色差值比150 Pa壓力下的色差值減小了49.7%,這是因?yàn)檫^低的干燥壓力使獼猴桃果肉細(xì)胞失水過快,使果肉部分可溶性色素降解或變質(zhì),從而使干燥后色差出現(xiàn)較大差異[16],而350 Pa壓力下的色差為20.35，相對(duì)于干燥前變化不大。

圖5 不同干燥壓力對(duì)獼猴桃切片色差的影響Fig.5 Effect of different drying pressure on color difference of kiwifruit slices

2.6 不同干燥壓力下獼猴桃切片干燥效果

三種不同干燥壓力下,獼猴桃切片干燥12 h后,通過肉眼觀看可得出,壓力為150 Pa干燥后獼猴桃切片明顯失去了原有的深綠色澤,呈現(xiàn)焦黃顏色,且干燥程度明顯高于550 Pa的;350 Pa的干燥效果較好,不僅干燥程度適中,而且沒有太大的色澤偏差。

3 討論與結(jié)論

通過測(cè)定干燥前后獼猴桃切片的各項(xiàng)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)含量相差不大,表明冰溫真空干燥技術(shù)較冷凍干燥、熱風(fēng)干燥等有較大的優(yōu)越性,且冰溫真空干燥干燥壓力的不同,對(duì)干燥速率、失水率、復(fù)水性、VC含量、糖度及色差均有一定的影響。隨著干燥壓力的降低,獼猴桃切片的干燥速

率、失水率、糖度及色差均增大,而復(fù)水比及VC含量均減小。對(duì)比三種干燥壓力下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,150 Pa的干燥壓力雖然可以縮短干燥時(shí)間,降低能耗,但是干燥后的獼猴桃切片品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分受到一定損失,綜合考慮,本實(shí)驗(yàn)在350 Pa的干燥壓力下干燥效果比較好,干燥12 h后獼猴桃切片仍保持原有的鮮綠色澤,失水率、復(fù)水比、VC含量、糖度及色差值分別為70.6%、4.75、110 mg/(100 g)、24.5%、20.35。因此,具有干燥速率快、干燥均勻以及干燥后不流失營(yíng)養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)的冰溫干燥技術(shù)易于推廣應(yīng)用,是一種理想的果蔬保鮮技術(shù)。

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