不同干燥方式無花果干質(zhì)構(gòu)及揮發(fā)性成分比較

康明，陶寧萍*，俞駿，王錫昌，吉林娟，樂彩虹，尹明雨

1(上海海洋大學 食品學院，上海，201306)2(上海虹升農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司，上海，201306)

無花果(FicuscaricaL.)，是種植最早的果樹之一，也是全世界鮮果和干制品消費的一種重要的農(nóng)作物[1]。研究報道，無花果營養(yǎng)價值高，果實富含糖、維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸等及多類方向物質(zhì)和大量的黃銅和多酚類物質(zhì)等[2-6]。目前，我國無花果產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初級階段，未形成大面積種植和產(chǎn)業(yè)化運作[7]，同時無花果的鮮果收割期比較短，只有7～10 d[8]。但是，通過干燥得到的無花果干可保存6～8個月[9]。然而，在無花果干燥方式中，多采用自然曬干、熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥等，現(xiàn)有的果實加工仍處于以簡單加工產(chǎn)物為主的階段[7]。因此，本研究對無花果干進行3種不同干燥方式(熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥)處理，并采用質(zhì)構(gòu)儀、電子眼、GC-MS儀等對3種不同干燥方式制得的無花果干進行品質(zhì)分析評價，以期為無花果的適宜干燥方式的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗原料

無花果，于2019年8月12日采摘自上海市普露灣生態(tài)莊園(浦東新區(qū)塘下公路3825號，上海虹升農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司)，果實均為八至九成熟，并于4 ℃冰箱貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

SALVIS VC20真空干燥箱，瑞士SALVIS公司；FD-1D-80真空冷凍干燥箱，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；DHG-9140A鼓風干燥箱，上海慧泰儀器制造有限公司；封閉電爐，上海慧泰儀器制造有限公司；H2050R高速冷凍離心機，長沙湘儀有限公司；TA.XTplus物性測試儀，英國Stable Micro System有限公司；VA300電子眼，法國Alpha MOS公司；7890-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；UV2300紫外分光光度計，麥儀科學儀器上海有限公司；拜杰切片機，德清拜杰電器有限公司；Knifetec粉碎機，F(xiàn)OSS公司；CR-400色差計，日本KONICA-MINOLTA柯尼卡美能達公司；FJ200-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機，上海標本模型廠；WH-2微型漩渦混合儀，上海滬西分析儀器廠有限公司；PL2001-L電子天平，梅特勒-托利多公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 干燥處理

新鮮無花果清水洗凈，瀝干并用濾紙擦凈表面水分，利用切片機橫向切片，厚度為3 mm，分為3份，每份1.0 kg，平鋪在物料盤上分別進行熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥處理。其中熱風干燥[10]溫度為60 ℃，風速為0.5 m/s；真空干燥[11]箱溫度為60 ℃，真空度為0.08 MPa；真空冷凍干燥箱冷阱溫度為-55 ℃、真空壓力為 20 Pa、樣品預(yù)凍溫度為-80 ℃；所有樣品干燥至恒重(樣品連續(xù)2次干燥重量差異在0.05 g以下)后，采用錫箔紙包緊，置于12 cm×17 cm自封袋中,并于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 一般營養(yǎng)成分測定

水分測定參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》105 ℃烘干恒重法[12]；總糖含量測定參照蒽酮硫酸法[13]；總酸測定參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》[14]；粗脂肪含量測定參照GB 5009.6—2016 《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法[15]；粗灰分含量測定參照GB 5009.4-2016 《食品安全國家標準食品中灰分的測定》 550℃中的干法灰分法[16]。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)測定條件

選取形狀大小，相對均勻一致的3種干燥后的無花果干，置于質(zhì)構(gòu)儀TP/5探頭下做質(zhì)構(gòu)測試，質(zhì)構(gòu)參數(shù)設(shè)置參照文獻[17]略作修改：測前速率2 mm/s；測試速率1 mm/s；測后速率與測試速率一致；壓縮程度30%；停頓時間5 s；數(shù)據(jù)采集速率400 pps；觸發(fā)值10 g。每個樣品測試重復12次。

1.3.4 形態(tài)與色澤測定

選取處理后的無花果干，置于VA300電子眼檢測室(IRIS)中，拍照并測定其物理數(shù)據(jù)，每個樣品測試重復5次。同時將樣品用粉碎機磨粉后，采用色差計測定干燥樣品色澤, 其中明度指數(shù)L*(0～100)；彩度指數(shù)a*(綠色→紅色, -a*～a*)，b*(藍色→黃色, -b*～b*) 值。每個樣品測試重復7次。

1.3.5 揮發(fā)性成分測定

揮發(fā)性風味成分的萃取：準確稱取(2.00±0.01)g樣品粉末置于25 mL進樣瓶中，加入6 mL飽和NaCl溶液，加蓋密封放入45 ℃水浴中平衡10 min。將活化好的固相微萃取針插在進樣瓶中，吸附40 min后拔出，于氣相色譜儀進樣口250 ℃解析5 min[15,18-19]。GC條件：程序升溫至40 ℃，保持2.5 min;以5 ℃/min升至200 ℃；再以為10 ℃/min升至240 ℃，保持5 min；MS條件：EI源，70eV；離子源溫度20 0℃，質(zhì)量掃描范圍35～500 amu；發(fā)射電流100 μA，檢測電壓1.4 kv。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標準偏差(mean±SD)的形式表示。采用SPSS 16.0 軟件，根據(jù)單因素方差(One-Way ANOVA)方法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性比較分析，P<0.05 表示數(shù)據(jù)間存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分分析

由表1可知，3種干燥方式處理后的無花果干中，熱風干燥、真空干燥和真空冷凍干燥三者水分含量相近，均在5%左右，但耗時分別為8、7、22 h；真空冷凍干燥的無花果干中總糖含量最高，其含量為71.31%，而熱風干燥與真空干燥的無花果總糖含量無顯著差異，略低于真空冷凍干燥，分別為68.48%和67.80%；總糖含量變化原因在于不同干燥方式處理后的無花果干中糖組分相互轉(zhuǎn)化以及分解的結(jié)果，而加熱有利于糖的轉(zhuǎn)化[20]，因此熱風干燥和真空干燥的無花果干總糖含量低于真空冷凍干燥，同李亞歡等[21]報道銀耳干燥過程中總糖的變化相一致。另外真空干燥無花果果干總酸含量為1.76%，高于熱風干燥果干總酸含量1.25%與真空冷凍干燥果干總酸含量1.10%，這是由于熱風干燥過程中，常壓下風速大以及真空冷凍干燥過程中可能導致總酸中的易揮發(fā)性酸損失大于真空干燥。但熱風干燥的無花果果干脂肪含量、灰分含量高于真空干燥和真空冷凍干燥的無花果干，分別為1.58%和2.77%。熱風干燥的無花果干脂肪含量高的原因可能在于干熱條件下無花果中復合脂肪游離出來所致[22-23]。

表1 三種干燥方式處理后無花果干營養(yǎng)成分分析Table 1 Nutrient composition analysis of dried figs after three drying methods

注：同一行數(shù)據(jù)上字母不同表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)

2.2 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)分析

硬度表示樣品斷裂所需要的最大力，指第一次壓沖該樣品形成的曲線中的峰值，與果蔬組織結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，是評價果蔬質(zhì)地品質(zhì)的最重要的指標之一[24]，單位為“g”。硬度值越大，表示被測物體的硬度越大。由表2可知，3種干燥方式得到的無花果干中，熱風干燥的果干硬度最大，為1 286.41 g；其次是真空干燥的果干，硬度為1 189.93 g，真空冷凍干燥的果干硬度最小，為1 092.92 g，即3種果干硬度大小依次為：熱風干燥果干>真空干燥果干>真空冷凍干燥果干。這可能是由于真空冷凍干燥果干組織形態(tài)結(jié)構(gòu)未被破壞，較好保持了無花果干干燥之前的狀態(tài)；而熱風干燥與真空干燥由于高溫處理，使得無花果干組織結(jié)構(gòu)破壞程度大，但熱風干燥時間高于真空干燥時間，導致熱風干燥的無花果果干整體結(jié)構(gòu)更加緊密，因此熱風干燥的果干硬度值最大。同時由于真空冷凍干燥果干較好保持了無花果的組織結(jié)構(gòu)，亦導致無花果果干在受到壓縮后不容易恢復到變形前的程度，進而使得無花果果干的彈性、回復性變?nèi)酢?/p>

另外無花果干含糖量極高，使其具特有的咀嚼性[17]。而咀嚼性為硬度、彈性和凝聚力三者之間的乘積，其中凝聚力反映無花果干組織細胞間的結(jié)合力大小，常常與樣品的硬度成正相關(guān)[25]。由表2可知，3種干燥方式中，熱風干燥的無花果干咀嚼性為985.36 mJ，真空干燥的無花果干咀嚼性為765.24 mJ，真空冷凍干燥的無花果干咀嚼性為644.31 mJ，即咀嚼性大小同樣為：熱風干燥果干>真空干燥果干>真空冷凍干燥果干。

表2 三種干燥方式處理后的無花果干質(zhì)構(gòu)品質(zhì)分析Table 2 Analysis of the texture of dried figs after three drying methods

注：同一列數(shù)據(jù)上字母不同表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)。下同

2.3 外觀形態(tài)與色澤分析

3種干燥方式處理后的無花果果干電子眼圖見圖1，由圖1可以看出基本保持形態(tài)完整。由表3可知，真空冷凍干燥的果干表面積、圓周、縱橫比、高度、寬度均大于熱風干燥和真空干燥的無花果果干。真空冷凍干燥的果干表面積最大，為86 831.25 dpi，熱風干燥果干表面積最小，為51 952.00 dpi；這是由于真空冷凍干燥過程中，無花果先經(jīng)預(yù)凍形成穩(wěn)定的骨架，且無花果中的水分由冰晶狀態(tài)直接升華[26]，導致物料的組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)不會受到較大影響，因此能較好地維持無花果果干干燥前的組織狀態(tài)，而熱風干燥與真空干燥由于溫度較高，表面發(fā)生皺縮變形，導致表面積低于真空冷凍干燥；雖然熱風干燥和真空干燥的無花果果干寬度值相近，分別為245.00 dpi和255.50 dpi；但是由于真空干燥過程中，內(nèi)外存在的氣壓差原因使得無花果切片內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移至表面時，壓差作用所起的膨化作用有效地提升了收縮率導致真空干燥過程中無花果干面積變化低于熱風干燥[27]，因此熱風干燥的無花果干表面積最小。

a-熱風干燥無花果干;b-真空干燥無花果干;c-真空冷凍干燥無花果果干圖1 三種干燥方式處理后的無花果干電子眼圖Fig.1 The electronic eye photograph of figs after three drying methods

表3 三種干燥方式處理后無花果外觀形態(tài)分析Table 3 Analysis of the appearance of figs after threedrying methods

3種干燥方式處理后的無花果果干的電子眼PCA結(jié)果如圖2所示，PC1的貢獻率為71.96%，PC2的貢獻率為13.98%，PC1和PC2的累計貢獻率為85.94%，這表明PC1和PC2當中的信息量能夠反映測定樣品的大部分信息情況，同時通過對圖片進行處理識別指數(shù)達91，說明電子眼能夠區(qū)分3種干制處理后得到的無花果干，即熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥無花果果干。

rf-熱風干燥；zk-真空干燥；dg-真空冷凍干燥圖2 電子眼對3種干燥方式處理后的無花果干的組成分分析Fig.2 Composition analysis of dried figs treated with three drying methods by electronic eye

由表4可知，不同干燥方式對無花果果干色澤影響不同，真空冷凍干燥的無花果果干L*值最大，表明其顏色最亮，其次是真空干燥和熱風干燥，這是因為真空冷凍干燥的樣品由于在低溫下將水分凍結(jié)然后通過冰晶升華實現(xiàn)干燥，使得L*升高[28]，而無花果在真空干燥與熱風干燥過程中，由于加熱發(fā)生輕微碳化、褐變以及生成了脫鎂葉綠素[29-30]導致顏色變暗；真空干燥和熱風干燥a*值相近，其中a*值分別為4.14、4.09，高于真空冷凍干燥a*值(3.47)，說明真空干燥和熱風干燥的無花果果干的紅色度相近，真空冷凍干燥的無花果果干紅色度略低；但真空冷凍干燥b*值(11.31)最低，說明真空冷凍干燥降低了無花果的黃色度，果干褐變程度低，這是由于低溫鈍化酶活、美拉德反應(yīng)及焦糖化反應(yīng)等不明顯。

表4 三種干燥方式處理后無花果果干色差分析Table 4 Analysis of color difference of dried figsafter three drying methods

2.4 揮發(fā)性成分分析

3種干燥方式處理后的無花果果干中揮發(fā)性成分見表5，由表5可知，無花果經(jīng)熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥3種不同干燥方式處理后共鑒定出52種化合物，包括醛類16種、醇類12種、酯類3種、酸類3種、酮類2種、烯烴類5種、烷烴類4種、以及其他類7種。

三者共有的揮發(fā)性成分有15種，分別為3-甲基-3-丁烯-1-醇；香料、藥物制造的原料正戊醇；有微弱芳香味的苯甲醇；有類似佛手(香檸檬)香味，主要用于配制菠蘿、桃、巧克力等香精和吞辛料香精的芳樟醇；2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇；有似蘋果香氣/桃子香味，主要用于配制各種水果型香精的異戊醛；2-甲基-2-丁烯醛；用于調(diào)配日用品及食品的香精3-甲基-2-丁烯醛；用于配制蘋果和番茄香精的正己醛；用于配制柑橘類、蔬菜類和瓜類香精的庚醛、壬醛、正癸醛、苯甲醛；以及正十五烷、塞舌爾烯。同時，在3種果干中，僅在熱風干燥處理后的果干中檢測到補骨脂素，該物質(zhì)作為無花果中的功能成分之一，具有抗腫瘤、治療骨質(zhì)疏松、雌激素樣作用、抗菌以及治療白癜風[31]等功效。方艷夕等[32]研究結(jié)果表明，補骨脂加熱制品中補骨脂素含量高于生品。張合亮[33]和桂青等[34]則在提取補骨脂素中發(fā)現(xiàn)溫度為60℃時，補骨脂素提取率最高。而本研究在真空干燥和真空冷凍干燥無花果中均未檢測到補骨脂素可能于真空條件下會導致補骨脂素的損失，具體原因有待進一步研究。

另外，熱風干燥的果干中15種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的76.23%；真空干燥的果干中15種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的73.56%；真空冷凍干燥的果干中15種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的63.98%；其中熱風干燥、真空干燥以及真空冷凍干燥三者中含量最高的均為苯甲醛，該物質(zhì)是無花果中抗癌功效的主要物質(zhì)基礎(chǔ)[35]，其含量分別為：38.97%、39.03%、46.49%。同時鄧星星等[18]也在無花果鮮果中檢測出苯甲醛含量相對最大，高達27.90%。

表5 三種干燥方式處理后無花果果干中揮發(fā)性成分Table 5 Volatile components in dried figs after three drying methods

續(xù)表5

序號類型化學成分英文名稱相對含量/%熱風干燥真空干燥真空冷凍干燥36O-芐基-L-絲氨酸L-serine, O-(phenylmethyl)--2.22±0.02a-37烷烴類2,2,4,6,6-五甲基庚烷heptane, 2,2,4,6,6-pentamethyl-0.76±0.18b-2.39±0.15a381-甲基-4-(2-甲基環(huán)氧乙烷基)-7-氧雜雙環(huán)[4.1.0]庚烷7-oxabicyclo[4.1.0]heptane, 1-methyl-4-(2-methyloxiranyl)-0.12±0.02a--39十八烷octadecane, 6-methyl---0.04±0.01a40正十五烷pentadecane0.20±0.01b0.21±0.01b0.42±0.04a41烯烴類6,6-二甲基-5-亞甲基-1,3-環(huán)戊二烯1,3-cyclopentadiene, 5-(1-methylethylidene)---0.26±0.10a42(Z,E)-alpha-金合歡烯(Z,E)-alpha-farnesene0.02±0.01a--43長葉烯longifolene-0.11±0.03b0.16±0.02a44A-布藜烯alpha-bulnessene0.10±0.04a0.11±0.01a-45塞舌爾烯seychellene0.04±0.01a0.04±0.02a0.05±0.01a46其他羥基脲hydroxyurea1.06±0.23b2.89±0.15a-47O-甲基異脲O-methylisourea1.03±0.01b2.14±0.02a-48氨基脲hydrazinecarboxamide--1.87±0.05a49補骨脂ficusin0.10±0.02a--502-(氮雜環(huán)丙烷-1-基)乙胺(2-aziridinylethyl)amine2.40±0.08b-6.65±0.02a512-氨基甲基-4-氨基苯酚2,2,4,4-tetramethyloctane--0.59±0.03a52烯丙基芐基醚benzene, [(2-propenyloxy)methyl]-3.02±0.16a3.23±0.15a-

注：同一行數(shù)據(jù)上字母不同表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)；“-”表示未檢出

由表6可知，3種干燥方式中，熱風干燥果干中檢測出揮發(fā)性物質(zhì)共33種，醛類10種，醇類8種，酸類2種，酯類1種，酮類1種，烷烴類3種，烯烴類3種，其他5種；真空干燥果干中檢測到31種，醛類13種，醇類10種，酸類1種，酮類1種，烷烴類1種，烯烴類3種，其他3種；真空冷凍干燥果干中檢測到29種，醛類11種，醇類7種，酯類2種，烷烴類3種，烯烴類3種，其他3種。3種干燥方式中，主要揮發(fā)性物質(zhì)為醛類，其中真空干燥和真空冷凍干燥的無花果干中醛類成分含量相近，分別為69.80%、66.68%；熱風干燥的無花果干中醛類含量最低，含量為59.57%。

表6 三種干燥方式處理后無花果果干中揮發(fā)性成分種類與含量Table 6 Types and contents of volatile components in dried figs after three drying methods

3 結(jié)論

果蔬的干制不僅解決了產(chǎn)品季節(jié)性限制問題，還延長了產(chǎn)品周期，提高了產(chǎn)品附加值。然而，不同的干燥方式具有不同的效果，針對無花果這一季節(jié)性植物，如何延長其貨架期，選擇何種的干燥方式對其極為重要。而無花果現(xiàn)有的干燥方式多以烘干、曬干、凍干等為主，產(chǎn)品存在一定程度的形變、褐變、營養(yǎng)損失以及能耗大、成本高等問題。這就需要進行智能化、科技化的設(shè)計，做到隨時隨地對物料在干燥過程中進行動態(tài)監(jiān)測。本文通過對質(zhì)構(gòu)、揮發(fā)性成分等方面的分析和比較，探究了3種無花果干燥方式對品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無花果果干水分含量在5%左右時，3種干燥方式得到的無花果果干均能被電子眼區(qū)分；質(zhì)構(gòu)品質(zhì)方面，熱風干燥的無花果干硬度值為1 286.41 g、脆性值1 074.82 g、彈性0.99 mm、凝聚力為0.78%、咀嚼性為985.36 mJ、回復性為0.34 mm，均大于真空干燥和真空冷凍干燥無花果干；外觀形態(tài)方面：真空冷凍干燥果干色澤優(yōu)于熱風干燥和真空干燥，且原始組織形態(tài)維持較好，但達到5%水分含量條件下，真空冷凍干燥耗時較久，耗時分別是熱風干燥的2.75倍，真空干燥3.14倍；揮發(fā)性成分方面：3種干燥方式得到的無花果干中共檢測出52種揮發(fā)性成分，其中熱風干燥處理的無花果干中檢測出的揮發(fā)性成分最多，共計33種，其揮發(fā)性成分主要為醛類、醇類、酸類、烴類，占總揮發(fā)性成分的90.49%；其次為真空干燥處理的果干檢測出32種，揮發(fā)性成分主要為醛類、醇類、酸類，占總揮發(fā)性成分的90.79%；真空冷凍干燥處理的果干中檢測出揮發(fā)性成分最少，共計29種，揮發(fā)性成分主要為醛類、醇類、胺類等，占總揮發(fā)性成分的94.00%。3種果干共有揮發(fā)性成分為15種，主要揮發(fā)性成分為苯甲醛，含量分別為熱風干燥38.97%，真空干燥39.03%，真空冷凍干燥46.49%，且僅在熱風干燥處理的無花果干中檢測到補骨脂素，具體原因有待進一步研究。因此合理的選擇干燥方式，對高效利用無花果有極大影響。