李琼,陈恺,许铭强,洪晶阳,张涛,宋常乐,李焕荣*
1(新疆农业大学 食品科学与药学学院,新疆 乌鲁木齐,830052)2(新疆农业科学院 农产品贮藏加工研究所,新疆 乌鲁木齐,830091)
干制条件对杏果中糖含量变化的影响
李琼1,陈恺1,许铭强2,洪晶阳1,张涛1,宋常乐1,李焕荣1*
1(新疆农业大学 食品科学与药学学院,新疆 乌鲁木齐,830052)2(新疆农业科学院 农产品贮藏加工研究所,新疆 乌鲁木齐,830091)
以新疆赛买提杏为原料,研究热风干制和自然晒制过程中糖含量变化规律,包括果糖、葡萄糖、蔗糖、果胶和粗纤维等。结果表明,杏果实中葡萄糖含量大于果糖含量,干制过程中果糖、葡萄糖及还原糖含量降低,且热风干制温度越高,还原糖降解幅度越大。热风温度处理有利于杏果中蔗糖和可溶性总糖在干制初期的积累。随着干制温度升高,蔗糖与果糖、葡萄糖、还原糖的相关性由极显著负相关水平逐渐向正相关水平转化,说明热作用下蔗糖又降解成果糖和葡萄糖等还原糖类物质。干制过程中可溶性果胶含量增加,原果胶和粗纤维含量降低,说明在干制过程中杏果存在后熟软化的现象。因此,通过控制干制条件在一定范围内能够调控杏果中糖的组分和含量,改善杏干的品质。
杏;热风干制;葡萄糖;蔗糖;果胶;粗纤维
杏(ArmeniacavulgarisLam)属蔷薇科落叶乔木植物,是一种可鲜食又可加工的果品[1]。据目前统计,各地州市杏种植面积13.5万公顷,产量达140万t[2]。杏成熟期集中、季节性强、商品货架期短、不易保藏[3]等特点严重制约了其商品价值。目前新疆杏的加工主要以干制为主,果农普遍采用传统工艺,将鲜杏露天摊晒(或在树上挂干)制成黑杏干和黄杏干[4],传统加工方法受自然因素的影响,产品品质及卫生质量难以控制,因此制得的黑杏干较甜、黄杏干偏酸,杏干风味口感差异较大。现代干制技术不仅能有效地避免传统工艺造成的缺点,还能减少产品营养成分的损失。热风干制能够缩短干制时间,通过改变和控制温度使果蔬组织细胞失水,完成一系列生理生化反应,是一种优良、广普的现代干制技术[5-8]。
果实中的糖组分和含量是评价产品优劣的重要品质指标之一,因此研究加工方式和条件与杏果糖分变化规律的相关性对调控杏干品质意义重大。国内外学者对于荔枝[9]、红枣[10-11]、香菇[12]、龙眼[13]等样品品质测定,杏保鲜技术[14]和加工工艺[15-16]研究已有报道,但针对干制过程中杏果实糖含量和组分动态变化的研究较少。以新疆赛买提杏为原料,通过测定不同温度干制过程中果糖、葡萄糖、蔗糖、还原糖、可溶性总糖、果胶及粗纤维含量,探明其变化规律,为制定杏干制新工艺,提升杏干品质提供科学依据。
1.1 材料与试剂
赛买提杏:采于新疆英吉沙县,选取大小适中、无病虫害、无机械伤、色泽和成熟度相近的完熟期杏果为试材,可溶性固形物(13±0.41)%,硬度(0.98±0.53) kg/cm2。
葡萄糖、果糖和蔗糖标准品,美国Sigma公司;乙腈(色谱纯),美国Sigma公司;次甲基蓝、酒石酸钾钠、HCl,NaOH,K4[Fe(CN)6]、葡萄糖、CuSO4、乙酸锌等均为分析纯。
1.2 仪器与设备
0DD150FL热泵循环烘干机,广州晟启能源设备有限公司;LC-20A高效液相色谱仪,日本岛津公司;HWS26恒温水浴锅,上海一恒有限公司;AL204-IC电子天平,梅特勒-托利多公司;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵,金坛市医疗仪器厂。
1.3 方法
热风干制实验于2015年7月6日至7月15日进行,将挑选好的杏果分别采用40、45、50 ℃热风干制和自然晒制处理;自然晒制实验于2015年7月12日至7月19日进行,平均温度为33.75 ℃。热风干制每4 h取样1次,自然晒制每12 h取样1次,用液氮速冻后放入-25 ℃冰箱保存。杏果水分含量(15±0.50)%时为干制终点。
1.3.1 测定项目
1.3.1.1 果糖、葡萄糖和蔗糖含量定量测定
标准曲线的制作:将果糖、葡萄糖、蔗糖标准品配制成单标和浓度为10 mg/mL的母液混标,再将母液逐级稀释成不同浓度梯度的标准溶液,即8、6、4、2、0 mg/mL,色谱定性并形成标准曲线,如表1所示。
果糖、葡萄糖、蔗糖的提取及测定:参考文献[17]略有改动:称取1.0 g样品于150 mL带有磁力搅拌的烧杯中,加水约50 g溶解,缓慢加入乙酸锌溶液和亚铁氰化钾各3 mL,加水至溶液总质量约为100 g,磁力搅拌30 min,放置室温后,用干燥滤纸过滤,上清液定容至100 mL,吸取约2 mL滤液过0.45 μm微孔滤膜,待色谱仪测定。
色谱条件:Platisil NH2(250×4.6 mm,5 μm)色谱柱;流动相:乙腈和水,比例为70∶30;流速1 mL/min,柱温度40 ℃,进样量20 μL。
1.3.1.2 还原糖含量测定
[18]略有改动:按照1.3.1.1的方法提取还原糖上清液,准确吸取10 mL上清液置于100 mL容量瓶中,摇匀定容。利用斐林试剂滴定法测定还原糖含量,结果以干基表示,重复3次。
1.3.1.3 可溶性总糖含量测定
参考文献[19]略有改动:按照1.3.1.1的方法提取可溶性糖上清液,吸取10 mL上清液于50 mL容量瓶中,加入6 mol/mL盐酸溶液10 mL,置于85 ℃恒温水浴30 min,冷却后加甲基红指示剂,用1 mol/mL NaOH溶液将其调为中性,再用蒸馏水定容。采用费林试剂滴定法测定,结果以干基表示,重复3次。
1.3.1.4 果胶含量测定
利用咔唑比色法测定可溶性果胶和原果胶含量[20],称取1.0 g样品,加入95%乙醇150 mL,85 ℃恒温水浴30 min后弃去上清液,再按上述方法洗涤3~4次,直至完全除去样品中糖分和其他物质。在沉淀中加入20 mL蒸馏水,50 ℃恒温水浴30 min,离心,上清液定容至100 mL,即制得可溶性果胶提取液。将沉淀再加入25 mL 0.5 mol/L硫酸溶液,85 ℃恒温水浴1 h,离心,上清液定容至100 mL,即制得原果胶提取液。
吸取1.0 mL果胶提取液置于25 mL刻度试管中,加入0.2 mL 0.15%咔唑-乙醇溶液,再加入6 mL浓硫酸,摇动试管,将其放入85 ℃恒温水浴10 min,取出冷却后在波长530 nm处测定吸光度值,根据标准曲线计算可溶性果胶和原果胶含量。
1.3.1.5 粗纤维含量测定
参考文献[21]略有改动:称取1.0 g样品于锥形瓶中,加入150 mL煮沸的1.25%硫酸,加热微沸30 min,及时补充酸液,保持体积恒定,每隔5 min轻摇1次,以充分混合瓶内物质。用亚麻布过滤不溶物,加沸水反复洗涤至洗液呈中性。再用150 mL煮沸的1.25%氢氧化钾溶液将亚麻布存留物洗入锥形瓶中,加热微沸30 min。用亚麻布过滤加沸水反复洗涤至洗液呈中性。再将不溶物移入已干燥恒重的定量滤纸上,105 ℃烘箱中烘至恒重,以损失量计算粗纤维含量,重复3次。
表1 糖组分线性回归方程及相关系数
1.3.2 数据处理
数据结果均为3次重复的平均值±标准差(SD),采用Origin 8.5和SPSS 17.0软件进行数据处理,差异显著性方法分析。
2.1 干制过程中果糖、葡萄糖含量的变化规律
如图1a可知,热风干制40℃和自然晒制条件下果糖含量呈下降趋势,从干制开始至干制结束,果糖含量由鲜样中的7.35 g/100 g降低至4.10 g/100 g和4.54 g/100 g,下降幅度分别为44.26%和38.23%。热风干制45 ℃和50 ℃下果糖含量分别在第8 h和第12 h上升到最大值8.03 g/100 g和8.80 g/100 g,随后也呈下降趋势。在整个干制期间,热风干制50 ℃对果糖含量影响显著(P<0.05)。
如图1b可知,果实中葡萄糖含量明显高于果糖含量,整个干制期间杏果中葡萄糖含量都呈降低趋势。其中,干制前期杏果中葡萄糖含量降低明显;干制中后期葡萄糖含量波动较为平缓,变化不大。干制结束时,热风干制40 ℃、45 ℃、50 ℃和自然晒制下葡萄糖含量分别为11.32、12.67、13.46、13.21 g/100 g,与干制前相比,下降幅度分别为:32.38、24.33、19.64和21.12%。由此分析杏果中果糖、葡萄糖含量的降低为果实中二糖的积累提供基础。
图1 干制过程中果糖(a)、葡萄糖(b)含量的变化规律Fig.1 Change of fructose(a) and glucose(b) content during the drying process
2.2 干制过程中蔗糖、还原糖含量的变化规律
如图2a可知,在热风干制40、45℃和自然晒制期间杏果中蔗糖含量先缓慢升高后稍有降低,峰值处分别为40.20、37.31、43.62 g/100g,与热风干制40 ℃相比,45 ℃条件下蔗糖升高达到峰值的时间明显缩短,且干制后期波动较为平缓,变化不大。热风干制50℃下果实中蔗糖含量在前12 h内急剧下降到最低点23.31 g/100g,与鲜样相比含量减少了7.71 g/100g,降幅为24.86%;干制中后期果实中蔗糖含量波动较为平缓,变化不大。干制结束时,热风干制40 ℃、45 ℃和自然晒制下各蔗糖含量分别为36.57、31.81、39.44 g/100g,与干制前相比,上升幅度分别为:17.89%、2.56%和27.15%;热风干制50 ℃下蔗糖含量为24.50 g/100g,下降幅度为21.02%。就干制条件而言,一定的热风温度有利于果实中蔗糖的积累,缩短蔗糖到达峰值的时间,但干制温度过高又会使蔗糖降解,随着干制时间延长,果实中水分不断散失,热作用致使得二糖、多糖等底物降解严重,这是干制后期杏果中蔗糖含量都稍有降低的主要原因。
由图2b可知,干制过程中杏果还原糖含量整体呈下降趋势,干制前杏果中还原糖含量为20.10 g/100g,热风干制40、45、50℃和自然晒制条件下还原糖含量分别降至11.40、13.37、10.60、11.45 g/100g,下降幅度分别为:43.27%、33.45%、47.24%和42.99%,按降幅大小排序为:热风干制50 ℃>热风干制40 ℃>自然晒制>热风干制45 ℃,由此说明干制温度过高或过低都不利于果实中还原糖含量的保留。干制后期热风干制40 ℃和45 ℃下还原糖含量稍升高;而热风干制50 ℃和自然晒制下还原糖含量变化较为平稳,究其原因为,热作用下还原糖被消耗的同时,其他糖类物质也在降解,转化成还原糖类,维持了果实中还原糖含量的平衡。
图2 干制过程中蔗糖(a)、还原糖(b)含量的变化规律Fig.2 Change of sucrose (a) and reducing sugar (b)content during the drying process
2.3 干制过程中可溶性总糖含量、蔗糖占可溶性总糖的百分比的变化规律
由图3a可知,热风干制和自然晒制条件下杏果中可溶性总糖含量都呈现先上升后下降的趋势。其中,在干制前期,热风干制45 ℃条件下杏果中可溶性总糖含量上升幅度大于其他干制条件,且热风干制条件下可溶性总糖积累时期发生在干制中期,自然晒制发生在整个干制期间,这说明热风温度处理能有效地积累果实中可溶性总糖,缩短了可溶性总糖到达最大值的时间。在干制后期,可溶性总糖含量都稍有降低,这可能由于干制时间过长温度过高焦糖化反应造成的糖分损失。
由图3b可知,在干制前15 h热风干制50 ℃条件下蔗糖占可溶性总糖的比例快速降低之后缓慢增加,其他条件下都呈现先上升后下降的趋势,就热风干制而言,干制温度越高,蔗糖占可溶性总糖的比例越小;干制结束时,按果实中蔗糖占可溶性总糖的比例大小排序为:热风干制40 ℃>热风干制45 ℃>热风干制50 ℃,究其原因为,干制温度越高,蔗糖水解越严重,同时还原糖、非还原糖和多糖类的降解致使总糖含量降低。
图3 干制过程中可溶性总糖含量(a)、蔗糖占可溶性总糖的百分比(b)的变化规律Fig.3 Change of soluble total soluble sugar content (a) and percentage of sucrose in total soluble sugar (b) during the drying process
2.4 干制过程中可溶性果胶和原果胶含量的变化规律
由图4a可知,不同干制条件下杏果中可溶性果胶含量呈现先上升后下降的趋势,鲜杏果中可溶性果胶含量为0.40%,经热风40、45、50 ℃干制和自然晒制后果实中可溶性果胶含量最高分别可达0.82%、0.84%、0.75%、0.68%,在干制后期果实中可溶性果胶随干制时间延长又被降解成小分子物质[22],其降低幅度分别为:25.61%、17.86%、38.67%、19.12%,干制结束时,果实中可溶性果胶含量分别为0.61%、0.69%、0.46%、0.55%。
由图4b可知,杏果中原果胶含量呈下降趋势,鲜杏果中原果胶含量为1.02%,干制结束时,热风40、45、50 ℃干制和自然晒制后果实中原果胶含量分别0.49%、0.49%、0.38%、0.55%,且热风干制50 ℃条件下原果胶降解最大。因此,认为干制过程中存在着原果胶向可溶性果胶转化及可溶性果胶的降解现象,温度对转化及降解有一定的影响。
图4 干制过程中可溶性果胶含量(a)、原果胶含量(b)的变化规律Fig.4 Change of soluble pectin content (a) and proto pectin content (b) during the drying process
2.5 干制过程中粗纤维含量的变化规律
由图5可知,不同干制条件下杏果中粗纤维含量呈下降趋势,鲜杏果中粗纤维含量为5.43%,干制结束时,热风40、45、50 ℃干制和自然晒制后果实中粗纤维含量分别2.25%、2.59%、2.80%、2.78%,由此说明,干制过程中粗纤维不断降解成其他糖类及小分子物质,并促使了果实后熟软化[23]。
图5 干制过程中粗纤维含量的变化规律Fig.5 Change of crude fiber content during the drying process
2.6 相关性分析
由表2可知,随着干制温度升高(自然晒制、热风干制),果糖与蔗糖的相关性由极显著负相关(R=-0.883)变为负相关(R=-0.191);葡萄糖与蔗糖的相关性由极显著负相关(R=-0.737)变为正相关(R=0.640);还原糖与蔗糖的相关性由极显著负相关(R=-0.851)变为极显著正相关(R=0.912);结合糖类变化趋势可知,干制前期和干制较低温度下消耗的果糖、葡萄糖等还原糖类被有效地转化为蔗糖,随着干制时间延长,蔗糖又在热作用下分解成单糖类物质,这是热风干制50 ℃下葡萄糖与蔗糖、还原糖与蔗糖呈显著正相关的原因。随着干制温度升高(自然晒制、热风干制),可溶性果胶与蔗糖的相关性由显著正相关(R=0.529)变为显著负相关(R=-0.603),原果胶和粗纤维分别与蔗糖的相关性由显著负相关(R=-0.794,R=-0.899)变为显著正相关(R=0.711,R=0.714),且原果胶和粗纤维分别与果糖和葡萄糖呈正相关,说明干制温度与果胶、纤维素等细胞壁组分有密切联系,干制条件下果胶等大分子能够转化成小分子糖类。
表2 不同干制条件下杏中糖含量相关性分析
说明:**在0.01 水平(双侧)上显著相关;* 在0.05水平(双侧)上显著相关。
新疆具备太阳辐射量多,光热资源充足等良好的自然干制条件,一直是全国杏干的主要产区,因此杏干的品质控制也是杏产业中急需解决的关键问题。果实糖含量、组分及口感等品质变化不仅与果实品种和自身生长发育特性有关,还与加工方式和条件密切相关。陈美霞等[24]研究认为杏果中蔗糖含量随果实生长发育升高,果糖和葡萄糖含量变化不大。本试验研究发现,杏果中葡萄糖含量高于果糖含量,干制过程中果糖、葡萄糖及还原糖含量降低,且热风干制温度越高,还原糖降解幅度越大。干制过程中除热风干制50 ℃条件下蔗糖含量降低外,其他条件下蔗糖呈先升高后降低的趋势,这是热作用和酶作用共同作用的结果。狄建兵等[25]利用热风、微波和远红外3种方式处理红枣,发现热处理能够有效地使枣果实转红,且色泽和品质都好于自然转红。任雷等[26]认为温度处理能够有效地提高甜瓜中蔗糖合成类酶活性,并促进蔗糖和可溶性总糖积累。这些结果与本研究一致,本研究中不同干制条件下杏果可溶性总糖含量都呈先升高后降低的趋势,但随着干制时间过长,可溶性总糖含量又被分解消耗。因此认为,热风干制过程中果实仍会发生一系列生理生化变化并对果实后熟和糖分积累有一定影响。NING等[27]研究表明鸭梨在成熟期间果实中可溶性果胶增加,原果胶减少,硬度下降。这些结果与本研究一致,由此说明干制温度同样能够使果实中果胶和粗纤维水解成其他小分子物质,达到果实软化的目的。
(1) 杏果中葡萄糖含量高于果糖含量,干制过程中果糖、葡萄糖及还原糖含量降低,且热风干制温度越高,还原糖降解幅度越大。
(2) 热风温度处理有利于杏果中蔗糖和可溶性总糖在干制初期的积累,能缩短杏果中蔗糖和可溶性总糖积累到最大值的时间。
(3) 随着干制温度升高,蔗糖与果糖、葡萄糖、还原糖的相关性由极显著负相关水平逐渐向正相关水平转化,说明热作用下蔗糖又降解成果糖和葡萄糖等还原糖类物质。
(4) 干制过程中可溶性果胶含量增加,原果胶和粗纤维含量降低,说明在干制过程中杏果存在后熟软化的现象。因此,通过控制干制条件在一定范围内能够调控杏果中糖的组分和含量,改善杏干的品质。
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Effect of drying conditions on sugar content change in apricot
LI Qiong1, CHEN Kai1, XU Ming-qiang2, HONG Jing-yang1, ZHANG Tao1,SONG Chang-le1,LI Huan-rong1*
1(College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)2(Farm Product Storage and processing Institute, Xinjiang Academy of agricultural sciences, Urumqi 830091, China)
The XinjiangSaimaitiapricot were used as material, and the dynamic changes of sugar contents during natural drying and hot air drying process were analyzed including fructose, glucose , sucrose, reducing sugar, total soluble sugar , pectin and crude fiber. The results showed that the glucose is more than fructose in apricot. With the processing, the contents of fructose, glucose and reducing sugar were decreased; the higher the drying temperature, the more degraded reducing sugar. The hot air temperature improved sucrose and total soluble sugar accumulation in apricot during early stage of drying. The correlations between sucrose and fructose, glucose, reducing sugar was gradually transformed from the extremely significant negative correlation to the positive correlation. This indicate that with the rising of temperature, sucrose can be degraded to reducing sugar such as fructose and glucose. The soluble pectin content increased, but raw pectin and crude fiber content decreased during drying. It showed that the ripening and softening phenomenon were existed in apricot during drying process. Therefore, by controlling dry conditions, the composition and content of apricot fruit sugar can be controlled at to a certain degree and the quality of dried apricots has improved.
apricot; hot air drying; glucose; sucrose; pectin; crude fiber
10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705030
硕士研究生(李焕荣教授为通讯作者,E-mail:lhrgjw@sina.com)
2016-09-26,改回日期:2016-10-26