不同干燥方式對櫻桃果粉品質的影響

劉巖龍，張彩麗，李婷婷，叢婷玉，徐琳琳，貢漢生

（魯東大學食品工程學院，山東煙臺264025）

大櫻桃為薔薇科李屬櫻桃亞屬植物，是我國重要的經濟樹種，在山東、遼寧、河北、陜西等地廣泛種植。大櫻桃富含色澤艷麗，風味獨特，富含維生素、花色苷和多酚等營養物質，深受消費者青睞[1-2]。櫻桃成熟期主要集中在5～6月份，正值高溫多雨季節，而且櫻桃采收期短，采收溫度較高，采后代謝旺盛，不耐貯藏，容易發生腐敗造成經濟損失，制約了櫻桃產業的發展[3-4]。將櫻桃進行深加工處理，不僅能減少損失，還能進一步提高其附加值。

果粉是一種有效的加工利用途徑，果粉的用途非常廣泛，可作為食品配料起到調味、調色、增加營養成分等作用。將櫻桃加工成果粉，能夠降低水分含量，延長保質期，較好的保持櫻桃的營養成分，并減輕包裝運輸成本。干燥是果粉加工的主要單元操作，對果粉的品質有重要影響。果蔬粉的干燥方式主要有熱風干燥、真空冷凍干燥、真空干燥、噴霧干燥等。熱風干燥是最常用的干燥方式，成本較低，應用廣泛，但是干燥溫度較高易引起物料品質的變化[5]。真空冷凍干燥溫度低，物料品質變化較小，但是干燥速度慢，處理能力小，能耗大，干燥成本較高。真空干燥在一定真空條件下進行，通過低壓力誘導水分的蒸發，氧分壓低有利于減少物質的氧化[6]，但是干燥過程中濕度大，干燥時間較長。噴霧干燥的干燥速度快，易于連續化生產，適合熱敏性物料的干燥，但不適合固體含量較高的物料[7]。不同水果經過不同干燥方式加工后品質相差較大。楊梅[5]、草莓[8]、桑葚[9]等水果的果粉干燥已有研究報道，但是不同干燥方式對櫻桃果粉影響的研究尚未見報道。

本研究比較了熱風干燥、冷凍干燥和真空干燥3種干燥方式對櫻桃果粉品質的影響，為櫻桃果粉的加工利用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

甜櫻桃：煙臺市萊山區萊山鎮櫻桃園；DPPH、三吡啶基三嗪（tripyridyltriazine，TPTZ）：美國 Sigma公司；福林酚試劑：北京索萊寶科技有限公司；D-異抗壞血酸鈉、乙醇、鹽酸、乙酸鈉、氯化鉀、三氯化鐵、硫酸亞鐵、沒食子酸：均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

鼓風干燥箱（DHG-9076A）：上海精宏實驗設備有限公司；冷凍干燥機（LGJ-18S）：北京松源華興科技發展有限公司；真空干燥機（BZF-50）：上海博迅實業有限公司；色差計（CR400）：日本柯尼卡美能達公司；離心機（TDL-50B）：上海安亭科學儀器廠；分光光度計（721G）：上海精密科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 櫻桃果粉的制備

挑選成熟、無腐爛損傷的櫻桃，清洗，去除果柄、果核，用0.1%D-異抗壞血酸鈉浸泡10 min進行護色，瀝干水分后進行勻漿、干燥。熱風干燥：將櫻桃漿放在托盤上在鼓風干燥箱中60℃干燥10 h。冷凍干燥：先將櫻桃漿在-18℃預凍2 h，然后再冷凍干燥機中干燥，冷阱溫度-45℃，壓強0.01 kPa，干燥36 h。真空干燥：將櫻桃漿在真空干燥機中干燥，溫度60℃，真空度0.09 MPa，干燥時間20 h。干燥后的櫻桃用粉碎機粉碎后過80目篩，得到櫻桃果粉。

1.3.2 果粉得率

櫻桃果粉得率以粉碎后得到的干粉質量與干燥前果漿的質量計算[10]。

式中：m1為干粉質量，g；m2為果漿質量，g。

1.3.3 水分含量

采用105℃干燥法測定[9]。

1.3.4 溶解性

取1 g櫻桃干粉與50 mL蒸餾水混合，磁力攪拌器攪拌5 min，3 000 r/min離心5 min，取25 mL上清液在烘箱中105℃烘干，根據上清液中的干物質含量計算溶解性[8]。

1.3.5 堆積密度

稱取2 g櫻桃干粉裝入10 mL量筒中振實，記錄體積。

式中：m為干粉質量，g；V為干粉體積，mL。

1.3.6 流動性

將漏斗垂直固定在坐標紙上方，取一定量的櫻桃果粉從漏斗中自由落下，形成圓錐形，記錄圓錐的高度與半徑，計算干粉的休止角θ[11]。

式中：H為圓錐高度，cm；R為圓錐半徑，cm。

1.3.7 色度

取一定量樣品用CR400色差儀測定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.8 花色苷含量測定

花色苷的含量采用pH值示差法測定[12]。取1 g櫻桃果粉與10 mL 70%乙醇混合，用鹽酸調至pH 3，30℃提取1 h，3 000 r/min離心10 min，取上清液定容至10 mL。取兩支試管各加1 mL上清液，分別加入9 mL氯化鉀緩沖液（pH 1.0）和9 mL乙酸鈉緩沖液（pH 4.5），避光靜置60 min，分別檢測520 nm和700 nm波長處的吸光度，結果以矢車菊-3-O-葡萄糖苷計（mg/g）。

1.3.9 多酚含量測定

多酚含量采用Folin-Ciocalteau方法測定[13]。取1 g樣品加入10 mL 70%，乙醇，40℃超聲處理30 min，3 000 r/min離心10 min，取上清液定容至10 mL。取100 μL上清液與200 μL福林-酚試劑于比色管中，加入4 mL蒸餾水混勻，1 min內加入700 μL碳酸鈉混勻，避光2 h，在765 nm波長測定吸光度，結果以沒食子酸當量（mg/g）表示。

1.3.10 抗氧化能力測定

鐵離子還原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP） 的測定參考 Jang等的方法[14]。pH 3.6的醋酸鹽緩沖液：10 mmol/L的TPTZ溶液：20 mmol/L的FeCl3溶液按體積比10∶1∶1配成FRAP試劑。取20 μL櫻桃果粉的多酚提取液加入1.8 mL FRAP試劑和1.8 mL蒸餾水混合均勻，37℃保溫30 min后在593 nm波長測定吸光度。用0.05 mmol/L～1 mmol/L FeSO4溶液為標準溶液，根據FeSO4的濃度與吸光值繪制標準曲線。櫻桃粉多酚提取液的FRAP值表示為具有相同還原能力的FeSO4的濃度，單位為mmol/L FeSO4。

DPPH自由基清除率的測定參考鄭巧等的方法[15]。取50 μL櫻桃果粉多酚提取液加入4 mL 63 μmol/L DPPH溶液混合均勻，避光反應30 min后在517 nm波長處測定吸光度。

DPPH 自由基清除率/%=（1-A/A0）×100

式中：A為加入樣品的DPPH溶液的吸光度；A0為未加樣品的DPPH溶液的吸光度。

1.4 數據處理

各項指標重復3次，結果表示為平均值±標準差。采用SPSS 19.0軟件對數據進行單因素方差分析，p＜0.05認為具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對櫻桃果粉得率和水分含量的影響

干燥方式對櫻桃果粉理化性質的影響結果見表1。

表1 干燥方式對櫻桃果粉理化性質的影響Table 1 Effect of drying methods on physical and chemical qualities of cherry powder

由表1可知，熱風干燥和真空干燥的櫻桃果粉得率略高于冷凍干燥。3種方式干燥的櫻桃果粉水分含量都在8%以下，但冷凍干燥的果粉水分含量（4.46%）顯著低于熱風干燥（6.67%）和真空干燥（7.22%），與楊梅果粉的結果一致[5]。影響果粉得率的主要因素是產品中水分的含量，冷凍干燥的果粉水分含量較低，因而其得率也較低。熱風干燥容易在物料表面形成硬膜，影響水分蒸發[16]，真空干燥過程中會產生大量冷凝水[5]，導致真空干燥箱濕度較大，因此熱風干燥和真空干燥的櫻桃果粉水分含量較高。水分含量越低，越有利于果粉的保存。

3種干燥方式得到的果粉的溶解性有顯著性差異，大小分別為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風干燥。葉磊等報道冷凍干燥的桑葚果粉的溶解性優于熱風干燥[10]，與本研究結果一致。冷凍干燥使物料形成疏松多孔的結構[17]，有利于增大其比表面積，使顆粒表面和內部的親水基團與水接觸，增加溶解性。熱風干燥和真空干燥的果粉顆粒比較致密，因此其溶解性較差。

2.2 干燥方式對櫻桃果粉堆積密度和流動性的影響

不同干燥方式對櫻桃果粉堆積密度和流動性的影響結果見表2。

表2 干燥方式對櫻桃果粉堆積密度和流動性的影響Table 2 Effect of drying methods on bulk density and fluidity of cherry powder

堆積密度是反映物質多孔性結構的參數[18]，堆積密度的大小影響產品的包裝，密度越大，包裝成本越低。如表2所示，真空干燥和熱風干燥的櫻桃果粉的堆積密度顯著高于冷凍干燥。對同一種物料而言，堆積密度取決于干燥過程中物料因基體坍塌而影響的空氣體積的比例[19]。冷凍干燥主要是通過物料中的冰晶升華使水分散失，物料的體積收縮較小[20]，物料呈多孔狀結構，因此其堆積密度較低。而熱風干燥過程使物料部分塌陷，體積收縮，使果粉堆積密度較高。

休止角是評價粉體流動性的重要指標，休止角越小，流動性越好。熱風干燥的果粉休止角小于真空干燥和熱風干燥，流動性最好，冷凍干燥的果粉流動性最差。由于冷凍干燥的果粉顆粒疏松多孔，比表面積較大，顆粒間的摩擦力和表面聚合力增加，顆粒容易發生團聚，可能導致其流動性變差[7]。一般認為，休止角小于30°時粉體流動性很好，小于40°即可滿足粉體輸送需要[21]。因此，熱風干燥可以滿足果粉流動性的要求，而冷凍干燥和熱風干燥的果粉需要采取一定措施來提高其流動性。

2.3 干燥方式對櫻桃果粉色度的影響

顏色是影響食品外觀的重要指標[17]。不同干燥方式對櫻桃果粉色度的影響結果見表3。

表3 干燥方式對櫻桃果粉色度的影響Table 3 Effect of drying methods on color of cherry powder

干燥方式對櫻桃果粉的色度有顯著影響。L*值表示樣品的亮度，L*值越大，亮度越高。不同方式干燥的櫻桃果粉的L*值以此為冷凍干燥＞熱風干燥＞真空干燥。其可能原因是熱風干燥和真空干燥的溫度較高，干燥過程中發生美拉德反應，導致其顏色變暗[22]。冷凍干燥的櫻桃果粉a*值顯著高于熱風干燥和冷凍干燥，說明其顏色偏紅，主要是因為冷凍干燥溫度較低，對花色苷的破壞較少，有利于保持櫻桃原有的色澤。熱風干燥和冷凍干燥的b*值較高，可能是由于美拉德反應造成顏色偏黃。因此，冷凍干燥能夠更好的保持櫻桃的色澤。

2.4 干燥方式對櫻桃果粉花色苷含量的影響

花色苷是櫻桃的主要呈色物質[23]，花色苷的含量對其色澤有重要影響。不同干燥方式對櫻桃果粉花色苷含量的影響結果見圖1。

圖1 干燥方式對櫻桃果粉花色苷含量的影響Fig.1 Effect of drying methods on anthocyanin content of cherry powder

由圖1可知，冷凍干燥、熱風干燥和真空干燥3種干燥方式對櫻桃果粉花色苷的含量有顯著影響。冷凍干燥的果粉花色苷含量最高，其次為真空干燥和冷凍干燥，花色苷含量的結果與色度的結果一致。花色苷的性質不穩定，受溫度、氧、pH值等因素的影響而發生降解[24]。冷凍干燥的溫度較低，且在真空條件下氧的含量極少，能夠較好地保持櫻桃中的花色苷，顏色比較鮮艷。熱風干燥和真空干燥的溫度較高，造成花色苷在干燥過程中發生不同程度的降解，導致果粉中的花色苷含量偏低，顏色偏暗。

2.5 干燥方式對櫻桃果粉多酚含量的影響

多酚廣泛存在于水果中，具有抗氧化、抗衰老等功能。不同干燥方式對櫻桃果粉中多酚含量的影響如圖2所示。

圖2 干燥方式對櫻桃果粉多酚含量的影響Fig.2 Effect of drying methods on polyphenol content of cherry powder

3種干燥方式得到的多酚含量依次為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風干燥。以往的研究表明，冷凍干燥的楊梅果粉多酚含量高于熱風干燥[5]，冷凍干燥的桑葚多酚含量高于熱風干燥[10]，與我們的結果一致。多酚在干燥過程中受溫度、光照、氧分壓等因素影響，發生氧化或分解，導致含量降低[25]。冷凍干燥的溫度比較低，且真空度較高，能夠有效減少多酚在干燥過程中的降解，而熱風干燥和真空干燥溫度比較高，導致果粉中多酚含量較低。此外，由于真空干燥的氧分壓較低，可能導致真空干燥的果粉多酚含量稍高于熱風干燥。

2.6 干燥方式對櫻桃果粉抗氧化能力的影響

不同干燥方式對櫻桃果粉抗氧化能力的影響如表4所示。

表4 干燥方式對櫻桃果粉抗氧化能力的影響Table 4 Effect of drying methods antioxidant capacity on of cherry powder

3種干燥方式櫻桃果粉的FRAP值依次為冷凍干燥＞真空干燥＞熱風干燥。冷凍干燥的櫻桃果粉的DPPH自由基清除能力也顯著高于真空干燥和熱風干燥，表明冷凍干燥的櫻桃果粉抗氧化能力最高，與李曉英等報道的結果基本一致[25]。櫻桃是具有最強抗氧化活性的水果之一，主要與其花色苷、黃酮和總酚含量有關[23]。在本研究中，不同干燥方式的櫻桃果粉的抗氧化能力與其花色苷與多酚的含量保持一致，說明冷凍干燥能夠保持櫻桃果粉較高的花色苷和酚類物質含量，從而提高其抗氧化能力。花色苷和多酚大多是熱敏性物質，熱風干燥和真空干燥加熱溫度較高，造成其含量降低，導致櫻桃果粉抗氧化能力降低。

3 結論

3種干燥方式對櫻桃果粉的品質具有顯著的影響。冷凍干燥的櫻桃果粉含水量和得率均低于熱風干燥和真空干燥，但其溶解性高于熱風干燥和真空干燥。熱風干燥的櫻桃果粉的堆積密度最高，其包裝成本較低；熱風干燥的果粉休止角＜40°，其粉末的流動性優于真空干燥和冷凍干燥。冷凍干燥的溫度較低，對櫻桃花色苷的損失較小，干燥過程中發生褐變較少，得到的櫻桃果粉色澤鮮艷，花色苷和多酚含量更高，抗氧化能力也較高。總之，冷凍干燥能夠更好地維持櫻桃果粉的理化特性，保持其花色苷和多酚的含量并提高抗氧化能力，但不利于其流動性。冷凍干燥時間長，生產成本較高，需要進一步解決。