熱風干燥溫度對新疆紅肉蘋果粉品質的影響

茍小菊，劉 冬，楊 曦，郭玉蓉*

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西 西安 710119）

新疆紅肉蘋果是薔薇科蘋果屬落葉植物的果實，屬于第三紀孑遺植物新疆野蘋果的變型，是現代栽培蘋果的祖先種[1-3]。紅肉蘋果具有耐寒、抗旱、耐瘠薄、掛果早及產量高等特點，是一種優質的蘋果種質資源[4-5]。新疆紅肉蘋果風味獨特、香氣濃郁，并且富含花青素和多酚類物質，因而具有較高的食用價值[6-7]。此外，已有研究表明，紅肉蘋果礦物質、糖酸含量也明顯高于其他蘋果品系[8-10]。為了有效利用紅肉蘋果，竇玉慧[11]、齊娜[12-13]等分別采用響應面法優化了紅肉蘋果花青苷、多糖及多酚的提取工藝。汪曉謙[14]及Sagar[15]等較為全面地研究了紅肉蘋果果肉中的酚類物質構成與含量，結果表明紅肉蘋果的多酚組分及抗氧化能力均高于非紅肉品種。Balázs等[16]分離鑒定了紅肉蘋果中的營養物質，結果顯示16 種酚類物質中包括4 種酚酸衍生物、4 種花色苷、6 種槲皮素衍生黃酮類以及2 種二氫查耳酮根皮素糖苷類。

熱風干燥作為一種傳統干燥技術，因其具有設備操作簡便、投資成本低廉、干燥過程易于操控等優勢[15]，在我國果蔬脫水加工中被廣泛應用。李斌等[17]對比了不同干燥方式對香菇特性和品質的影響，結果顯示熱風干燥相比普通烘箱干燥和真空干燥具有較高的效率，同時能保持香菇的綜合品質和外形。周愛梅等[18]研究了噴霧干燥及熱風干燥對南瓜粉營養特性和感官品質的影響，確定了熱風干燥和噴霧干燥的最佳干燥工藝。本實驗以紅肉蘋果為原料，經熱風干燥后經粉碎過篩制成紅肉蘋果果粉，并探討熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉理化性質、感官品質、營養成分及抗氧化活性的影響，優選出紅肉蘋果熱風干燥最適溫度，以期為優質紅肉蘋果粉的生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆‘洪勛一號’紅肉蘋果，產自新疆塔城地區，挑選色澤紅亮、無病蟲害和機械傷的新鮮蘋果，采摘當日即運往西安，貯藏于陜西師范大學食品學院冷庫待用，貯藏溫度為（0±1）℃。

沒食子酸、碳酸鈉、醋酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、蘆丁（均為分析純）、檸檬酸（食品級） 西安市晶博生物試劑有限公司；福林-酚試劑 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

圖1 穿流式熱風干燥設備原理圖Fig.1 Schematic diagram of the hot-air convective dryer

穿流式熱風干燥機（圖1）為實驗室自行設計。NS800分光色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司；GZX-9146MBE型普通熱風干燥箱 上海博迅有限公司醫療設備廠；PAL-1數顯折射儀 日本ATAGO公司；FE20K PLUS pH計 梅特勒-托利多（中國）有限公司；MS7-H550-S數顯加熱型磁力攪拌器 大龍興創實驗儀器（北京）有限公司；TM-3030臺式掃描電子顯微鏡 日本日立公司；TGL-16G型高速冷凍離心機上海安亭科學儀器廠；2100可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；UltiMate3000 高效液相色譜儀美國賽默飛世爾科技公司；Vortex QL-901型漩渦混合器海門市其林貝爾儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 干燥實驗設計

將約2 kg紅肉蘋果清洗干凈后，切成厚度為2 mm的果片，用0.5 g/100 mL的檸檬酸和0.5 g/100 mL的氯化鈉復合液浸漬護色后，平鋪3 層放入穿流式熱風干燥設備中進行干燥。干燥過程中，保持熱風速率1 m/s，分別設置熱風溫度為40、50、60、70、80 ℃，干燥至水分質量分數達到GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》[19]要求，即得到不同熱風干燥溫度條件下的紅肉果片。將果片粉碎過60 目篩網，即得到紅肉蘋果粉。

1.3.2 理化指標測定

1.3.2.1 紅肉蘋果粉水分質量分數的測定

水分質量分數參照GB 5009.3—2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[19]的方法測定。

1.3.2.2 紅肉蘋果粉色澤的測定

紅肉蘋果粉色澤利用測色儀測定，分別記錄L*、a*、b*、C*值和h，其中，C*為彩度，h為色彩角。以ΔE表示色差。ΔE按照公式（1）計算。

式中：L*、a*和b*值分別表示干燥后樣品的亮度、紅綠度和黃藍度；L0*、a0*和b0*值分別表示鮮樣的亮度、紅綠度和黃藍度。

1.3.2.3 紅肉蘋果粉堆積密度的測定

將紅肉蘋果粉盛入5 mL量筒，充分振搖至紅肉蘋果粉與刻度線齊平。紅肉蘋果粉堆積密度D0表示為5 mL蘋果粉的質量，按式（2）計算。

式中：m1為量筒質量/g；m2為紅肉蘋果粉與量筒質量/g；V為紅肉蘋果粉體積/mL。

1.3.2.4 紅肉蘋果粉分散性的測定

將1.0 g紅肉蘋果粉置于250 mL三角瓶中，加入25 mL蒸餾水，于磁力300 r/min攪拌，使紅肉蘋果粉充分溶解，記錄紅肉蘋果粉溶解所需時間。

1.3.2.5 紅肉蘋果粉休止角的測定

紅肉蘋果粉休止角參照GB 11986—1989《表面活性劑 粉體和顆粒休止角的測量》[20]的方法測定。

1.3.2.6 紅肉蘋果粉微觀結構的觀察

采用臺式掃描電子顯微鏡，在15 kV電壓條件下對紅肉蘋果粉進行觀察。

1.3.2.7 紅肉蘋果粉持水性的測定

取1.0 g紅肉蘋果粉置于10 mL離心管中，加入8 mL蒸餾水并充分混合振蕩，將離心管靜置30 min使紅肉蘋果粉完全吸水，4 000 r/min離心20 min后除去上清液，稱量沉淀物的質量。紅肉蘋果粉持水性按照公式（3）計算。

式中：m1、m2分別為紅肉蘋果粉與沉淀物質量/g。

1.3.2.8 紅肉蘋果粉吸油性的測定

取1.0 g紅肉蘋果粉置于10 mL離心管，移液管準確量取8 mL菜籽油注入離心管中并充分混合振蕩，靜置30 min使紅肉蘋果粉充分吸油，4 000 r/min離心20 min后測定上層油液體積V1。吸油性按照式（4）計算。

式中：m1為紅肉蘋果粉質量/g；V1表示游離植物油的體積/mL。

1.3.3 紅肉蘋果粉營養品質測定

1.3.3.1 紅肉蘋果粉可溶性固形物含量的測定

可溶性固形物含量采用手持折光儀測定[21]。

1.3.3.2 紅肉蘋果粉多酚組分及含量的測定

多酚組分及含量采用高效液相色譜（h i g h performance liquid chromatography，HPLC）法測定。稱取3 mg蘋果粉和6 mL甲醇于25 ℃充分混合，超聲15 min。之后于4 ℃、8 000 r/min條件下離心10 min，上清液經0.22 μm濾膜后，吸取400 μL轉移至HPLC進樣瓶中。HPLC分析系統采用Dikma HPLC柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）。其中，流動相A為30%乙腈和70%甲醇，流動相B為1‰三氟乙酸和5%甲醇。按照如下步驟進行梯度洗脫：0～3 min，100% B，流速為0.95 mL/min；3～19.05 min，100%～60% B，流速為0.95 mL/min；19.05～30.1 min，60% B，流速為0.95～1 mL/min；30.1～30.2 min，60%～100% B，流速為1～0.95 mL/min；30.2～41 min，100% B，流速0.95 mL/min。在280 nm波長處進行多酚組分檢測，進樣量為4 μL。

1.3.3.3 紅肉蘋果粉花色苷含量的測定

利用pH示差法[22]測定紅肉蘋果粉花色苷含量。

1.3.3.4 紅肉蘋果粉還原糖含量的測定

采用DNS法[22]測定紅肉蘋果粉還原糖含量。

1.3.3.5 可滴定酸含量的測定

參照文獻[21]對可滴定酸含量進行測定。

1.3.4 感官評價

參考NY/T 1884—2010《綠色食品果蔬粉》，采用定量描述分析法（quantitative descriptive analysis，QDA），制定感官評價標準[23]，評分標準見表1。感官鑒評小組由10 名專業食品感官鑒評人員組成，參照表1給出的評價標準對不同干燥溫度的紅肉蘋果粉進行感官評分。

表1 紅肉蘋果粉感官評定標準Table1 Criteria for sensory evaluation of red-fleshed apple powder

1.3.5 抗氧化性測定

1.3.5.1 紅肉蘋果粉總還原力的測定

紅肉蘋果粉總還原力采用鐵離子還原能力（ferric reducing ability of plasma，FRAP）法[24]測定。

1.3.5.2 ABTS+·和DPPH自由基清除能力的測定

參考鄒磊等[25]的方法測定2’-聯氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力。測定結果以樣品的Trolox當量（Trolox equivalent，TE）表示，單位為μmol TE/g md。

1.4 數據處理與分析

數據均采用DPS 7.05軟件進行顯著性分析（Duncan法，以P＜0.05表示差異顯著），并用Excel 2013及Origin 8.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉理化指標的影響

2.1.1 不同溫度干燥終點紅肉蘋果粉的水分質量分數及所需時間

表2 不同干燥溫度終點紅肉蘋果粉的水分質量分數及所需時間Table2 Moisture contents and time required for the drying of red-fleshed apple powder at different temperatures

水分質量分數是衡量物料干燥程度的重要指標，對粉體加工性質與穩定性至關重要[26]。由表2可知，不同熱風溫度干燥后的紅肉蘋果粉的水分質量分數均達到行業相關標準，水分質量分數在7.45%～7.56%之間，且沒有顯著性差異（P＞0.05）。不同干燥溫度所需時間見表2，當干燥溫度為40 ℃時，干燥所需時間為210 min，然而當溫度升至80 ℃時，所需時間縮短至90 min。

2.1.2 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉色澤的影響

表3 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉色澤的影響Table3 Effects of different drying temperatures on color of red-fleshed apple powder

由表3可知，熱風溫度對紅肉蘋果粉色澤有顯著影響。與鮮果相比，干燥后紅肉蘋果粉亮度顯著增加，且隨干燥溫度升高，L*值總體先增大后減小，在50 ℃時達到最大。此外，紅肉果粉的a*值、C*值在50 ℃時也最高，表明該溫度條件下紅肉蘋果粉的顏色最佳。

總色差ΔE表示干燥后紅肉蘋果粉色澤與新鮮紅肉蘋果的差異，其值越小說明該干燥溫度對紅肉蘋果色澤影響越小。由表3可得，40～80 ℃干燥時，紅肉蘋果粉ΔE分別為23.57、18.05、22.27、23.76和24.57，綜合考慮，得出50 ℃干燥時紅肉蘋果粉的色澤優于其他處理，可能原因是：1）較高溫度或較長時間使紅肉蘋果的非酶褐變反應更為劇烈，產生更多黃褐色物質；2）紅肉蘋果中呈色物質花色苷屬于熱敏性物質，長時、高溫均會破壞花色苷結構使其大量降解，導致干制品色澤變差。

2.1.3 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉的粉體特性影響

圖2 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉堆積密度的影響Fig.2 Effects of different drying temperatures on bulk density of red-fleshed apple powder

堆積密度可以反映粉體的質構性質。由圖2可知，紅肉蘋果粉的堆積密度隨溫度升高而顯著下降（P＜0.05），這可能由于干燥過程中溫度升高導致紅肉蘋果片致密的組織結構變得疏松、孔隙率增大。

果粉的分散性、休止角、持水性及吸油性是評估果粉溶解性的主要標準。由表4可知，紅肉蘋果粉的溶解時間（分散性）隨溫度升高而顯著縮短，這可能由于干燥溫度越高，蘋果片越脆，越易粉碎，導致果粉越易分散于水中。休止角通常用來評判果粉流動性，其值越小說明粉的流動性越好。通常，當休止角不大于40°時，粉體具有良好的流動性。由表4可知，不同溫度獲得的紅肉蘋果粉休止角均在28.98°～39.28°范圍內，可達到良好流動性的要求。此外，紅肉蘋果粉的持水性能隨溫度升高顯著降低，原因可能是在高溫條件下物料組織完整性和致密質地結構遭到不可逆破壞，毛細管嚴重萎縮變形，果膠等物質的親水基團會發生明顯變化失去吸水能力。然而，紅肉蘋果粉的吸油能力隨干燥溫度的升高而顯著增強（P＜0.05）。總體而言，干燥溫度越高，蘋果粉的沖調性能越好。

表4 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉沖調品質的影響Table4 Effects of different drying temperatures on reconstituability of red-fleshed apple powder

2.1.4 不同溫度對紅肉蘋果粉微觀結構的影響

圖3 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉微觀結構的影響Fig.3 Effects of different drying temperatures on microstructure of red-fleshed apple powder

果蔬的細胞初生壁與中膠層間沉積的果膠可將細胞黏結起來，受熱致使果膠薄層不穩定，細胞之間相互分散，細胞也會因為其內部水分流失而緊縮變形[27]。干燥條件對于果蔬細胞收縮程度[28]及組織內部情況有明顯影響。由圖3可知，不同干燥溫度下制備的紅肉蘋果果粉微觀結構主要以片狀、齒狀為主，不同溫度間無明顯差別。熱風干燥傳熱由外到內，長時高溫干燥時，物料內部水分未能及時擴散遷移至表層，而表層溫度較高，會導致物料組織結構褶皺收縮，表面形成硬殼；與此同時，細胞組織內果膠等物質性質改變，使物料復水性降低。

2.2 熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉營養成分的影響

2.2.1 熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉可溶性固形物、還原糖、總花色苷、可滴定酸含量的影響

圖4 不同干燥溫度對紅肉蘋果粉可滴定酸、總花色苷、可溶性固形物、還原糖含量的影響Fig.4 Effects of different drying temperatures on titratable acid, total anthocyanins, total soluble solids, reducing sugar of red-fleshed apple powder

由圖4A可知，干燥溫度為40 ℃和80 ℃時紅肉蘋果粉的可滴定酸含量較低，50、60、70 ℃時紅肉蘋果粉可滴定酸含量較高，其原因可能是紅肉蘋果粉溶于水中時，形成一個相對穩定的緩沖體系，適度加熱使果蔬細胞組織中的緩沖物質蛋白質發生凝固，失去抑制H+形成的能力，最終使溶液中H+濃度輕微增加。由圖4B可知，當熱風溫度為50 ℃時，紅肉蘋果粉具有最高的總花色苷含量，為0.33 mg/g，當溫度升高或降低時，均會引起花色苷含量的降低。這是因為當熱風溫度升高至80 ℃時，高溫大大增強了紅肉蘋果粉中花色苷的降解速率。當熱風溫度降低至40 ℃時，雖然花色苷解速率較低，然而較長的干燥時間使得總花色苷降解量呈增加趨勢。由圖4C可知，紅肉蘋果粉的可溶性固形物含量和還原糖含量均隨干燥溫度的升高呈降低趨勢。一方面這可能是由于高溫破壞了紅肉蘋果細胞的組織結構，使得糖類物質大量流出；另一方面，高溫干燥時還原糖可能參與非酶褐變，生成糠醛及類黑色素等物質，引起自身含量降低。

2.2.2 熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉多酚組分的影響

表5 干燥溫度對紅肉蘋果粉單體酚類含量的影響Table5 Effects of hot-air drying temperatures on the contents of individual phenols in red-fleshed apple powder μg/g

由表5可知，從新鮮紅肉蘋果及紅肉蘋果粉中共檢測出15 種酚類物質，分別為沒食子酸、原兒茶酸、表沒食子兒茶素、兒茶素、原花青素B2、綠原酸、4-羥基苯甲酸、表兒茶素、咖啡酸、表兒茶素沒食子酸酯、蘆丁、金絲桃苷、鞣花酸、槲皮苷及槲皮素，未檢測出根皮苷。據報道，紅肉蘋果中酚類物質主要包含羥基肉桂酸和苯甲酸、二氫查耳酮、黃烷醇、黃酮醇及花青素等[29]。

圖5 不同溫度及時間對紅肉蘋果粉酚類物質含量的影響Fig.5 Effects of different drying temperatures and times on polyphenol components of red-fleshed apple powder

干燥過程中蘋果中游離酚常發生氧化及聚合反應[30]，干燥期間蘋果片含水量逐漸下降，水分擴散導致疏水鍵及氫鍵遭到破壞，酚類物質含量降低。如圖5所示，50 ℃干燥條件下紅肉蘋果中4-羥基苯甲酸含量最高，當干燥溫度升高時，4-羥基苯甲酸含量顯著降低。綠原酸屬于羥基肉桂酸類物質，是引起紅肉蘋果澀味的主要物質，具有強抗氧化活性，當干燥溫度為50、60、70 ℃時，綠原酸能夠得到較好的保留。此外，由表5還可看出，不同干燥溫度下紅肉蘋果粉中兒茶素與表兒茶素的含量均顯著低于新鮮果實，且隨溫度升高，含量逐步降低。

2.3 熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉感官品質的影響

圖6 熱風溫度對紅肉蘋果粉QDA感官品質的影響Fig.6 Effects of different drying temperatures on QDA sensory quality of red-fleshed apple powder

由圖6可知，與其他溫度相比，50、60 ℃能較好地保持紅肉蘋果原有的色澤、香氣、風味及口感，干燥后的紅肉蘋果粉色澤最為接近初始的鮮紅色。此外，當干燥溫度為50 ℃時，紅肉蘋果粉的香氣也能得到最大程度地保留，一方面可能是由于適度的高溫有助于紅肉蘋果粉中香氣成分及其前體物質的揮發；另一方面也避免了高溫條件對香氣成分的破壞。口感方面，不同干燥溫度對紅肉蘋果粉酸、甜滋味影響不大，但是當溫度升至80 ℃時，紅肉蘋果粉出現輕微焦糊味。綜合而言，50、60 ℃干燥得到的紅肉蘋果粉能較好地保持紅肉蘋果原有的感官品質，其中尤以50 ℃最佳。

2.4 熱風溫度對紅肉蘋果粉抗氧化性的影響

圖7 不同溫度對紅肉蘋果粉抗氧化活性的影響Fig.7 Effects of different drying temperatures on antioxidant properties of red-flesh apple powder

由圖7可知，新鮮紅肉蘋果的ABTS+·清除能力、DPPH自由基清除能力及還原能力分別為378.40、223.46、166.05 μmol TE/g md。熱風干燥致使紅肉蘋果的抗氧化能力顯著降低。40～80 ℃干燥時ABTS+·的范圍為124.87～233.46 μmol TE/g md，其中50 ℃清除效果要明顯優于其他處理，隨著干燥溫度升高或干燥時間的延長，紅肉蘋果粉ABTS+·清除能力下降，當溫度升高至80 ℃時，ABTS+·清除能力僅為鮮果的33.01%。此外，較高的干燥溫度也明顯降低了紅肉蘋果粉的DPPH自由基清除能力，干燥溫度80 ℃條件下，紅肉蘋果粉的DPPH自由基清除能力僅為鮮果的29.00%。長時間低溫或高溫干燥時，酚類等生物活性物質由于化學、酶或熱分解而降解破壞，致使其抗氧化能力下降[31]。不同干燥溫度下，紅肉果粉的抗氧化性雖然有差異，但均遠低于鮮果的抗氧化性，綜合而言，干燥溫度50 ℃時，紅肉蘋果粉的抗氧化性最好。

3 結 論

紅肉蘋果干燥粉碎后，蘋果粉的營養成分、抗氧化性均有不同程度地降低。在干燥終點為近似相等含水量的情況下，熱風干燥溫度對紅肉蘋果粉的品質有較大影響。紅肉蘋果粉的持水力隨干燥溫度的升高而呈現顯著降低趨勢，吸油能力呈逐漸增加趨勢，高溫干燥條件下制備的紅肉蘋果粉具有較好的沖調性能。但高溫長時或低溫短時均對紅肉蘋果粉營養成分、感官品質及抗氧化活性造成不同程度破壞，而相對適中的干燥溫度和時間可使干燥后的紅肉蘋果粉保持更佳的色值、溶解性、多酚含量及抗氧化性。綜合而言，在干燥溫度為50 ℃時，產品色澤最為接近新鮮紅肉蘋果，營養成分保留程度高，感官品質較好，并且具備最佳的抗氧化活性。