熱泵干燥溫度對柿子片干燥特性及品質的影響

唐小閑 鄭 靜 任愛清 段振華 韋珍珍 覃焱婷 傅海萍

(1. 賀州學院食品與生物工程學院，廣西 賀州 542899；2. 賀州學院食品科學與工程技術研究院，廣西 賀州 542899；3. 大連工業大學食品學院，遼寧 大連 116034)

柿屬柿科(Ebenaceae)柿屬(DiospyrosL.f.)，其果實營養豐富，含有大量的糖類、維生素、氨基酸和礦物質等營養成分[1]，此外，其可溶性單寧含量較高[2]，具有很高的營養價值、藥用價值和經濟價值。2017年，中國的柿子栽培面積和產量分別占世界總栽培面積和總產量的91.34% 和73.28%[3]。但現有柿果果品加工程度和產品技術含量較低[4]。Romild等[5]采用Osmo對流干燥方法建立了柿子干燥動力學數學模型；賈洋洋等[6]探究了包裝方式對熱風—微波聯合干燥柿子脆片品質的影響；張麗等[7]研究發現真空冷凍干燥制備的鮮柿脆片產品品質較好，但干燥時間較長，運轉成本高，限制了其在柿子干燥上的應用[8-9]。

熱泵干燥技術具有節省能源、傳熱效率高、除濕速度快、干燥環境良好、對物料品質有一定的保證等優點[10]。陳佳歆等[11-12]采用較低溫度研究了柿子片的熱泵干燥特性及產品品質，并建立了干制模型。果蔬干制產品的營養物質及色澤、復水性、硬度均是衡量和評價干燥方式、干燥條件及產品品質的重要標準。柿子除了含有單寧、酚類物質，還富含糖、酸、維生素C等，而目前有關柿子熱泵干燥對其產品品質的影響研究尚未見報道。文章擬以柿子為原料，研究不同熱泵干燥溫度對柿子片干燥特性及其色澤、復水性、硬度、單寧、維生素C、總糖、總酸等營養品質的影響，以期為柿子加工業的發展提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗與試劑

柿子：廣西恭城脆柿，市售；

無水碳酸鈉、一水合沒食子酸、酚酞、草酸、碳酸氫鈉、2，6-二氯靛酚、亞甲藍、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

氫氧化鈉、高嶺土、磷酸、乙酸鋅、鹽酸、冰乙酸、濃硫酸：分析純，西隴科學股份有限公司；

95%乙醇、葡萄糖、甲基紅：分析純，成都市科隆化學品有限公司；

福林酚：分析純，上海源葉生物科技有限公司；

硫酸銅：分析純，廣東省化學試劑工程技術研究開發中心；

苯酚：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

L(+)抗壞血酸標準品：廣東光華科技股份有限公司。

1.2 主要儀器

熱泵干燥機：ZWH-KFY-BT型，廣東威而信實業有限公司；

水分測定儀：MX-50型，日本AND公司；

物性測定儀：TA.XT PLUS型，英國Stable Micro Systen公司；

色差儀：CR-400型，日本konica Minolta公司；

分析天平：BSA 124 S型，德國賽多利斯公司；

可見分光光度計：722型，上海佑科儀器儀表有限公司；

電爐：DK-98-Ⅱ型，天津市泰斯特儀器有限公司；

高速臺式冷凍離心機：TgL-16M型，上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 熱泵干燥柿子片試驗 將新鮮柿子去皮、清洗干凈，采用切片機按柿子橫面切片，切片厚度3 mm，取600 g 柿子片平鋪于物料框，熱泵干燥溫度分別為50，55，60，65，70 ℃，當熱泵干燥機預熱溫度達到指定溫度時，將帶有樣品的物料框置于熱泵干燥機中，樣品每干燥20 min 稱重1次，當樣品水分含量≤6%(干基計)時停止干燥。

1.3.2 水分測定 采用MX-50型快速水分測定儀，柿子片濕基平均初始含水率為79.72%。按式(1)計算柿子片干基含水率[13]。

(1)

式中：

Mt——柿子片熱泵干燥到t時刻的干基含水率，g/g；

mt——柿子片干燥至t時刻的質量，g；

m0——柿子片干干物質質量，g。

1.3.3 干燥速率 按式(2)計算干燥速率[14]。

(2)

式中：

RD——干燥速率，g/(g·min)；

△m——物料在干燥過程中△t時間內遷移出去的水分質量，g；

m——絕干物質質量，g；

△t——干燥時間段的值，min。

1.3.4 水分比測定 參照文獻[15]。

1.3.5 色澤測定 采用色差儀，并按式(3)計算總色差△E[16]。

(3)

式中：

L*、a*、b*——干燥后柿子片的色度值。

按式(4)和式(5)計算柿子片干的褐變度(BI)[17]。

(4)

(5)

1.3.6 硬度測定 采用物性測定儀，return to start測試模式，P2/E圓柱型探頭，測前速度1.00 mm/s，測中、后速度2.00 mm/s，觸發力5.0 g，測試距離10 mm。每組平行測試7次，取平均值。

1.3.7 復水率測定 參照文獻[18]。

1.3.8 可溶性單寧含量測定 按NY/T 1600—2008執行。

1.3.9 維生素C含量測定 按GB 5009.86—2016執行。

1.3.10 總糖含量測定 采用苯酚—硫酸比色法[11]。

1.3.11 總酸含量測定 按GB/T 12456—2008執行。

1.3.12 試驗數據處理 采用SPSS 26.0軟件進行差異顯著性分析，Origin 8.5進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 對柿子干干燥特性的影響

由圖1(a)可知，熱泵干燥時，柿子片達到平衡含水率所需時間受熱泵干燥溫度的影響，熱泵干燥溫度越高，柿子片干燥到指定水分含量所需時間越短。不同溫度下干燥時間為T50 ℃(360 min)>T55 ℃(300 min)>T60 ℃(220 min)>T65 ℃(200 min)>T70 ℃(160 min)。說明一定條件下，適當提高熱泵干燥溫度可以有效減少物料干燥時間。同一熱泵干燥時間下，熱泵干燥設定的溫度越高，柿子片干基含水率越低，因為隨著熱泵干燥溫度的升高物料表面水分迅速蒸發，空氣中相對濕度降低，柿子片表面濕度與空氣介質濕度相差較大，使柿子片表面水分向干燥氣體的擴散動力增加，柿子片水分散失越快，進而縮短物料干燥時間[19]。由圖1(b)可知，柿子片的干燥過程其干燥速率先升高后降低，該過程無干燥速率恒定階段。柿子片的干燥速率隨熱泵干燥溫度的升高而增大，70 ℃下的干燥速率明顯高于50 ℃的。因此，在一定條件下，可通過提高熱泵干燥溫度來加快柿子片的干燥速率。

圖1 柿子片熱泵干燥曲線及干燥速率曲線

2.2 對柿子干色澤的影響

由圖2可知，不同熱泵干燥溫度下，65 ℃下的L*值最高為67.2，高于新鮮樣品的，50 ℃下的最低，是因為新鮮柿子片中水分較多，對亮度有一定影響，經干燥脫水后，樣品亮度提高；此外，物料的干燥過程往往伴隨著褐變反應，干燥溫度過低，則干燥時間長會增加物料褐變程度，從而導致干制品明亮度下降，色澤差異顯著[20]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.3 對柿子干硬度的影響

由圖3可知，當熱泵干燥溫度為50～70 ℃時，柿子干的硬度呈先降后升的趨勢，其中60 ℃下的硬度值最小，65 ℃下的硬度值與其較接近，硬度應中，咀嚼性及口感較好；70 ℃下的硬度值最大，較堅硬，增加了咀嚼難度。熱泵干燥過程中，果干表面溫度較高，表面水分散失較快，果干表面形成一層硬膜，硬度增大[16]，故70 ℃下的樣品硬度值偏大。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.4 對柿子干復水率的影響

由圖4可知，當熱泵干燥溫度為50～70 ℃時，柿子干復水率隨熱泵干燥溫度的升高先上升后下降，其中50 ℃下的復水率最小，是因為干燥溫度較低，物料水分遷移緩慢，干燥速率小，干燥耗時較長，導致物料組織結構被嚴重破壞，樣品復水率降低[18]；60 ℃和65 ℃下的復水率差異不明顯，且值較高，說明復水性能最好；而70 ℃下的復水率顯著下降，是因為干燥溫度較高，物料水分迅速蒸發對物料組織結構也有一定破壞作用，收縮率增大并形成一層硬膜，復水性降低[21]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.5 對柿子干單寧含量的影響

由圖5可知，與新鮮柿子片相比，當熱泵干燥溫度為50～70 ℃時，柿子干單寧含量先下降后升高，不同熱泵干燥溫度下單寧含量大小為X50 ℃(1 054.23 mg/kg)>X70 ℃(638.67 mg/kg)>X55 ℃(484.4 mg/kg)>X65 ℃(378.3 mg/kg)>X60 ℃(342.57 mg/kg)。55～70 ℃下干燥所得柿子干單寧含量較新鮮柿子下降，是因為柿子中的單寧在較高溫度作用下由可溶態聚合為不溶態，可溶性單寧含量降低[22]。而50 ℃下的單寧含量增加，是因為柿子片干燥過程中受濕、熱度等物理因素影響，導致柿子片返澀，與白冬紅等[23]的研究結果一致。當熱泵干燥溫度為60 ℃時，柿子干單寧含量最低，其熱泵干燥溫度相對其他溫度而言，柿子干口感較好。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

2.6 對柿子干營養品質的影響

由圖6可知，不同熱泵干燥溫度下，柿子干樣品總糖含量為R60 ℃(0.190 7 g/kg)>R55 ℃(0.183 3 g/kg)>R50 ℃(0.179 0 g/kg)>R65 ℃(0.174 9 g/kg)>R70 ℃(0.170 3 g/kg)，是因為柿子片干燥過程通常存在美拉德反應，而糖類是其主要的反應原料，該反應與溫度、氧氣、水分及金屬離子等環境因素的影響有關。當熱泵干燥溫度為60 ℃時，柿子干總糖含量最高，此時溫度適中且干燥時長相對較短，減少了干燥過程空氣中氧氣及溫度對柿子片的影響，一定程度上抑制了美拉德反應，減少了柿子干糖類物質的損失。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

柿子干維生素C含量隨熱泵干燥溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，其中 65 ℃下的含量最高，60 ℃的次之，分別為99.3，91.7 mg/100 g；而70 ℃下的最低。柿子干總酸與維生素C含量的變化規律較相似，均隨熱泵干燥溫度的升高而先升高后降低，65 ℃下的總酸含量最高，70 ℃下的最低。維生素屬于酸類物質，對溫度和氧氣較敏感，物料干燥溫度較高或溫度較低但干燥時間較長、長時間與氧氣接觸均會導致物料維生素C保存量下降，同時降低干制品總酸含量[24]。綜上，當熱泵干燥溫度為65 ℃時，柿子干總糖、維生素C及總酸含量保持較高，營養品質較好。

3 結論

研究表明，當熱泵干燥溫度為65 ℃時，柿子片干燥時間總體上較短，比熱泵干燥溫度為70 ℃時的延長了40 min，但較熱泵干燥溫度為50 ℃時的縮短了140 min。65 ℃下的柿子干顏色與鮮樣最接近、色澤明亮，硬度最低，復水性能較好，總酸和維生素C含量最高，總糖等營養成分含量適中。綜上，柿子片的最適熱泵干燥溫度為65 ℃。試驗僅就熱泵干燥溫度對柿子片干燥特性及品質影響進行了初步研究，對其貨架期品質方面未有涉及，后續可結合加工和貨架期方面進一步研究，以更好地探尋最合適的干燥溫度。