預脫水對冷凍干燥胡蘿卜片品質(zhì)的影響

張馨月，曹雪慧*，勵建榮，俞張富，沈榮虎，馬文婷

(1.渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121013；2.杭州蕭山農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，杭州 蕭山 311215)

胡蘿卜(Daucuscarotavar.sativaHoffm.)富含維生素，食用價值較高。因胡蘿卜具有特殊氣味，因此研究人員從加工工藝等方面進行研究，開發(fā)出以胡蘿卜為主產(chǎn)物或輔助添加物的胡蘿卜產(chǎn)品[1-4]。

近些年胡蘿卜干制品迅速流行，多數(shù)因采用烘烤或油炸等加工方式導致營養(yǎng)流失。真空冷凍干燥技術(shù)是在高真空的條件下，使預先凍結(jié)在食品中的水分以冰晶體形式直接升華為水蒸氣脫去，從而獲得干燥制品。低溫下干燥有助于保持食品的色澤、營養(yǎng)、風味[5]，食品收縮率小，含水量較低，復水性好，被認為是目前生產(chǎn)高品質(zhì)制品的干制方法之一[6]。研究發(fā)現(xiàn)對柿子片進行凍干，可獲得最佳的營養(yǎng)品質(zhì)特性[7]。凍干的雙孢菇產(chǎn)品中的可溶性糖和多元醇含量較高。凍干后的樣品復水率顯著高于其他干燥方法，香氣質(zhì)量更接近于新鮮樣品[8]。

真空冷凍干燥在干燥樣品時具有一定的品質(zhì)優(yōu)勢，但是干燥后的樣品存在韌性差、脆性低以及還原糖、總酚和果膠含量低等缺點[9]。目前主要技術(shù)瓶頸是裝備自動化程度低；產(chǎn)品易吸潮、易破碎；能耗高、時間長。劉姝巖等[10]研究表明，熱風處理后的豆豉粉色澤鮮亮；馬有川[11]發(fā)現(xiàn)單糖滲透有效改善了脆片的硬度；林平等[12]發(fā)現(xiàn)微波預脫水可以明顯縮短干燥時間。乙醇預處理馬鈴薯15 min改變了其組織形態(tài)和細胞結(jié)構(gòu)，提高了復水性[13]。本文采用鼓風預脫水、微波預脫水、乙醇預脫水3種不同預處理方式進行凍干試驗，對干燥后的樣品的出品率、復水比、色澤、質(zhì)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)進行分析比較。

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，山東省公辦園教師月工資收入3500元以下者占86.29%，民辦園占98.07%，公辦園為教師全部辦理“五險一金”的占21.32%，民辦園僅為12.08%?？梢?，學前教師的工資普遍較低，辦理“五險一金”的比例也很低，微薄的工資收入和缺位的社會保障待遇直接影響學前教師的職業(yè)吸引力，造成學前教師的大量流失，使本就匱乏的師資力量雪上加霜。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以新鮮、無傷、成熟度基本一致的胡蘿卜為試驗材料，購于錦州市水果蔬菜市場。

總之，從橫向的維度來分析，兩種版本的編排方式有顯著差異，如蘇教版安排的例題明顯要少于康軒版，但練習要多于康軒版，而解決問題和操作性要求的題目康軒版所占比例較大．僅就單元內(nèi)容而言，康軒版安排的明顯比蘇教版多，而且對學生的學習要求也比較高．

人工氣道吸痰方式改進讓機械通氣治療患者口咽部的細菌增加,分泌物會滯留在人工氣管上,增加了吸入的危險,清除氣囊上的分泌物,能夠降低該并發(fā)癥的發(fā)生率。

如汪以俊的作品《六合同春》中，便是將畫面中的主次通過合理安排，放置，讓畫面更有主次感，在對牡丹，丹頂鶴的數(shù)量安排上，也是采取最恰當?shù)陌才?，疏密簇疊，丹頂鶴錯落有致。畫面虛實結(jié)合，將所繪制之景栩栩如生地展現(xiàn)在我們眼前。

傳統(tǒng)制造業(yè)要成功實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，除了需要堅定信念、頂層設(shè)計和團隊建設(shè)以外，還需要針對生產(chǎn)、管理現(xiàn)狀和問題大膽變革，勇于創(chuàng)新。

1.2 儀器與設(shè)備

Chroma Meter CR-400色彩色差計 日本Minolta公司；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司;FA2004型電子分析天平 上海恒平科學儀器有限公司；BCD-206ZMZB型冰箱 合肥美菱股份有限公司；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；Forma 900型超低溫冰箱 美國Thermo公司;G80F20CN1L-DG型微波爐 佛山市順德區(qū)格蘭仕微波爐電器有限公司；DHG-9038A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；ALPHA 1-2LD Plus凍干機 德國Marin Christ公司；80-i型研究級攝影生物顯微鏡 日本尼康公司。

1.3 試驗方法

每組試驗平行測定3次，數(shù)據(jù)采用SPSS 19軟件進行分析，圖形采用Origin 2021軟件制作，顯著性差異水平為P<0.05。

選擇新鮮、無傷的胡蘿卜，手工去皮，用機器切片，厚度為(2.0±0.1) mm并進行以下預處理。鼓風預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在60 ℃鼓風干燥60 min；微波預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在700 W微波下預脫水60 s；乙醇預脫水處理：將新鮮胡蘿卜片在15%乙醇溶液中預脫水20 min，取出吸干表面水分。經(jīng)過預處理的樣品和未處理的樣品置于-80 ℃超低溫冰箱中冷凍6 h，再進行真空冷凍干燥(220 Pa，-50 ℃)至含水量20%以下停止干燥。

這樣說，有人或許不理解：你不曾受過查處，站著說話不腰疼。其實，幾年前有人就說過與吳德華類似的話。吉林省松原市國土資源局原局長陳建設(shè)，利用職務之便在土地出讓、工程發(fā)包、安排工作等方面為他人謀取利益，收受賄賂1305.08萬元，被法院以受賄罪判處無期徒刑，剝奪政治權(quán)利終身。案發(fā)后，他曾對檢察機關(guān)說了這樣一段話：“我特別感謝檢察院，你們再晚來一段時間，我恐怕連性命都要丟了。”乍聽起來，匪夷所思。冷靜想想，不無道理。試想，短短三年時間，陳局長就收受1300余萬元，假如不及時查處，任其繼續(xù)在市國土資源局原局長的崗位上多干幾年，則腐敗的數(shù)額，可能要翻幾番。那樣，等待他的，怕就不是無期徒刑，而是死刑了。

式中：R為復水比；mf為復水后胡蘿卜片的質(zhì)量，g；md為干燥后胡蘿卜片的質(zhì)量，g。

出品率是樣品干燥后質(zhì)量與干燥前質(zhì)量之比，按照下式計算出品率，每組樣品平行測定3次，計算其平均值。

采用TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀P/5型號探頭測定干燥后胡蘿卜片的硬度和脆性指標。探頭型號為P/5，測試條件為前期測試速度2.0 mm/s，測試中速度1.5 mm/s，后期測試速度2.0 mm/s，檢測距離為5 mm，觸發(fā)力度為0.049 N，每個處理組平行測定3次。

1.3.3 復水比的測定

無水乙醇(分析純)：天津市風船化學試劑科技有限公司。

將干燥后的胡蘿卜片進行稱重并記錄數(shù)據(jù)，然后在40 ℃水浴20 min，取出，用濾紙吸干表面水分，稱重。計算公式如下[14]：

1.3.2 出品率的測定

1.3.4 色澤的測定

采用色差儀進行色差的測定，測定胡蘿卜片的明度值L*、紅綠值a*、黃藍值b*、總色差值ΔE。其中，ΔE越小表明胡蘿卜片的顏色越好，顏色越接近鮮樣。計算公式如下[15]：

法國的法律繁復，有許多艱澀的法律條文，為了準確翻譯它們，我查遍翻爛了幾本法中字典、法規(guī)詞匯等，甚至還經(jīng)常需要通宵達旦地奮戰(zhàn)，才能找到適合的字句。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)的測定

式中：w為出品率，%；w1為胡蘿卜片凍干前的質(zhì)量，g；w2為胡蘿卜片凍干后的質(zhì)量，g。

1.3.6 顯微結(jié)構(gòu)

采用帶圖像采集系統(tǒng)的攝影生物顯微鏡對不同預處理脫水后的胡蘿卜片細胞進行微觀結(jié)構(gòu)的觀察。觀察干燥后的胡蘿卜片在10倍顯微鏡下的細胞形態(tài)并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)分析及處理

1.3.1 方法

2 結(jié)果與分析

2.1 預處理對胡蘿卜出品率的影響

出品率是指干燥后的產(chǎn)品占原材料樣品的百分比，是產(chǎn)品實際生產(chǎn)中重要的指標，與經(jīng)濟效益有直接聯(lián)系。由圖1可知，乙醇預處理后出品率為8.55%，乙醇預脫水冷凍干燥處理組與其他3組有顯著性差異(P<0.05)，而鼓風預脫水、微波預脫水、直接冷凍干燥處理組的出品率相對較高，可能是由于乙醇導致胡蘿卜細胞內(nèi)的物質(zhì)溶出[16]，如微溶于乙醇的胡蘿卜素等。有關(guān)研究指出，乙醇預處理會增強細胞壁的通透性[17]，形成一定的滲透壓，可能是促使其他物質(zhì)溶出的原因，也可能是由于一部分細胞膜、細胞壁的溶解，造成乙醇預脫水組的出品率降低。而鼓風預脫水、微波預脫水冷凍干燥和直接冷凍干燥僅去除胡蘿卜中的水分，原有固溶物損失較少，因此出品率較高，具有較高的經(jīng)濟效益。

圖1 預脫水對出品率的影響Fig.1 The effect of pre-dehydration on the yield

2.2 預處理對胡蘿卜復水比的影響

復水比是評價干制品恢復到新鮮樣品程度的指標。干制品的復水主要依靠其多孔結(jié)構(gòu)，孔隙越大、越疏松，復水效果越好。由圖2可知，3種預處理后的胡蘿卜經(jīng)干燥后復水，乙醇預脫水處理的胡蘿卜復水比顯著高于其他3組(P<0.05)，復水比為7.89，可能是由于乙醇處理使變薄的細胞壁通透性增加，有利于加快食品的脫水和復水過程。因此，復水過程中水分更容易通過薄細胞壁進入樣品內(nèi)部，加快復水速度和效果。鼓風預脫水和微波預脫水冷凍干燥的復水比是各處理組中最低的，僅為6.46和6.53，可能是由于鼓風預脫水和微波預脫水使新鮮胡蘿卜的細胞結(jié)構(gòu)嚴重坍塌，失去了疏松的胞間結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)少，導致細胞失去了復水能力。

圖2 預脫水對復水比的影響Fig.2 The effect of pre-dehydration on the rehydration ratio

2.3 預處理對胡蘿卜色澤的影響

色澤是反映產(chǎn)品顏色差別的重要指標。4種方法處理的明度值(L*)、紅綠值(a*)、黃藍值(b*)和總色差值(ΔE)見表1。

表1 預脫水對色澤的影響Table 1 The effect of pre-dehydration on the color

由表1可知，鼓風預脫水冷凍干燥的明度L*最低，顯著低于其他3組(P<0.05)，a*、b*、ΔE變化顯著，均顯著高于其他冷凍干燥處理組(P<0.05)?？梢?，鼓風預脫水處理對胡蘿卜片的色澤具有較大影響。相關(guān)研究顯示，由于冷凍處理形成的孔隙結(jié)構(gòu)較大，孔隙越大光散射作用越強，從而改變產(chǎn)品的明度[18]。微波預脫水處理組的a*最低，與冷凍干燥處理組的a*相比差異顯著。直接冷凍干燥和乙醇預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的a*相近。乙醇預脫水處理組的胡蘿卜片的明度值最高，微波預脫水、乙醇預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的b*最接近直接冷凍干燥處理組，說明微波預脫水、乙醇預脫水處理后的b*與冷凍干燥處理組相比無顯著差異。而鼓風預脫水冷凍干燥的胡蘿卜片的b*最高，說明鼓風預脫水后的胡蘿卜片的黃度值最高，可能是由于鼓風預脫水冷凍干燥時間過長，導致褐變程度高，產(chǎn)生了美拉德反應。ΔE表明4種干燥方式的胡蘿卜片整體顏色有差異性，鼓風預脫水冷凍干燥的ΔE最大，褐變程度較大，微波預脫水、乙醇預脫水冷凍干燥的ΔE無顯著性差異(P>0.05)。

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2.4 預處理對胡蘿卜質(zhì)構(gòu)的影響

圖3 預脫水對硬度的影響Fig.3 The effect of pre-dehydration on the hardness

質(zhì)構(gòu)是樣品品質(zhì)的重要指標，其中硬度和脆性是評價脆片產(chǎn)品的重要感官指標。由圖4可知，乙醇預脫水冷凍干燥處理的胡蘿卜片的硬度最高，其次是鼓風預脫水冷凍干燥，硬度最低的是微波預脫水冷凍干燥處理組。微波預脫水干燥組的硬度偏低，可能是在凍干之前經(jīng)過高溫預加熱導致組織軟化，失去內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)而更易斷裂。鼓風預脫水導致細胞結(jié)構(gòu)坍塌緊縮，形成致密的結(jié)構(gòu)，水分越低組織越致密，因此硬度較大[19]。鼓風預脫水處理的胡蘿卜片的硬度顯著大于冷凍干燥處理組的硬度(P<0.05)。4組樣品的脆性具有顯著差異，由高到低分別是乙醇預脫水冷凍干燥組>冷凍干燥組>鼓風預脫水冷凍干燥組>微波預脫水冷凍干燥組。乙醇預脫水冷凍干燥的樣品脆性較高,可能是細胞結(jié)構(gòu)被嚴重破壞，細胞壁、細胞膜部分溶解，細胞壁薄且脆弱，導致部分細胞結(jié)構(gòu)不完整，經(jīng)干燥后其脆性更強。微波預脫水冷凍干燥的脆性最低，可能是微波脫水時加熱的特殊性導致細胞結(jié)構(gòu)被破壞，相互折疊的細胞結(jié)構(gòu)不易使水分散發(fā)，從而使結(jié)構(gòu)松軟，脆性最低。

圖4 預脫水對脆性的影響Fig.4 The effect of pre-dehydration on the brittleness

2.5 預處理對胡蘿卜顯微結(jié)構(gòu)的影響

不同預處理方式對胡蘿卜片干燥后結(jié)構(gòu)的影響通過光學顯微鏡的10倍放大倍數(shù)觀察。由圖5可知，鼓風預脫水冷凍干燥處理后樣品的細胞結(jié)構(gòu)重疊，細胞結(jié)構(gòu)致密，細胞干癟且細胞壁較薄，原因可能是鼓風預脫水時細胞內(nèi)水分由水蒸氣形式向胞外遷移，水分散失導致細胞收縮坍塌[20-21]；經(jīng)微波預脫水冷凍干燥后的細胞有明顯的重疊現(xiàn)象，細胞邊界不清晰，孔隙較小。微波預脫水冷凍干燥的樣品孔隙率低于直接冷凍干燥的樣品[22]，可能是微波預脫水后冷凍干燥的樣品的細胞由于加熱后軟化坍塌，細胞發(fā)生形變，機械力受損，硬度降低，因此導致孔徑明顯小于冷凍干燥的樣品。由于微波的穿透性，由內(nèi)向外加熱，在干燥過程中組織結(jié)構(gòu)破壞較劇烈，形成的孔隙較小，改變了原細胞結(jié)構(gòu)，這與馬有川等的研究結(jié)果一致；相比于其他3種預處理方式，直接冷凍干燥具有顯著的優(yōu)勢，孔隙邊界清晰，可見孔洞結(jié)構(gòu)，孔隙率明顯大于預脫水冷凍干燥的樣品，細胞氣孔較大。在真空冷凍干燥時，細胞內(nèi)的水分由固態(tài)升華為氣態(tài)脫離細胞，對細胞形態(tài)的影響較小[23]；經(jīng)乙醇預脫水的樣品微觀結(jié)構(gòu)與其他處理組有較大的區(qū)別，細胞出現(xiàn)明顯的斷裂破損，細胞結(jié)構(gòu)不連貫，細胞壁薄且邊界明顯，這與之前無論在干燥狀態(tài)還是復水時一部分細胞膜、細胞壁溶解于乙醇中的假設(shè)一致。可能是乙醇預脫水破壞了細胞的結(jié)構(gòu)和順序，導致乙醇預脫水冷凍干燥處理組的復水比較大，高復水比不僅代表細胞復水效果好，也可能是短時間內(nèi)細胞壁對水的擴散阻力較小所致。

圖5 不同預處理對顯微結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 The effect of different pre-treatments on the microstructure

3 結(jié)論

通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，不同預脫水處理方法制得的胡蘿卜片的品質(zhì)具有顯著差異。通過分析乙醇預脫水冷凍干燥顯微結(jié)構(gòu)可推測乙醇處理后的樣品細胞壁、細胞膜部分溶解，導致細胞破裂，樣品質(zhì)量損失，因此出品率較低，但乙醇預脫水冷凍干燥處理組的復水比、硬度、脆性均高于其他處理組。鼓風預脫水冷凍干燥的復水比較低，可能是鼓風預處理的樣品結(jié)構(gòu)坍塌且致密，導致其在硬度和脆性方面不同。微波預脫水冷凍干燥的樣品由于經(jīng)預加熱后細胞結(jié)構(gòu)可能被破壞、組織軟化導致硬度和脆性較低，品質(zhì)較差。直接冷凍干燥處理組具有較高的出品率和復水比，但由于干燥后其細胞結(jié)構(gòu)疏松，更易吸潮變軟，因此不具有較好的脆性和硬度，且不經(jīng)預脫水處理的冷凍干燥能耗大，所需干燥時間長，提高了實際生產(chǎn)中的成本。乙醇預脫水冷凍干燥處理組具有良好的色澤、復水比、硬度和脆性等，但是出品率較低，可考慮將乙醇預脫水作為冷凍干燥的前處理方式。