热风干燥温度对新疆红肉苹果粉品质的影响

苟小菊，刘 冬，杨 曦，郭玉蓉*

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西 西安 710119）

新疆红肉苹果是蔷薇科苹果属落叶植物的果实，属于第三纪孑遗植物新疆野苹果的变型，是现代栽培苹果的祖先种[1-3]。红肉苹果具有耐寒、抗旱、耐瘠薄、挂果早及产量高等特点，是一种优质的苹果种质资源[4-5]。新疆红肉苹果风味独特、香气浓郁，并且富含花青素和多酚类物质，因而具有较高的食用价值[6-7]。此外，已有研究表明，红肉苹果矿物质、糖酸含量也明显高于其他苹果品系[8-10]。为了有效利用红肉苹果，窦玉慧[11]、齐娜[12-13]等分别采用响应面法优化了红肉苹果花青苷、多糖及多酚的提取工艺。汪晓谦[14]及Sagar[15]等较为全面地研究了红肉苹果果肉中的酚类物质构成与含量，结果表明红肉苹果的多酚组分及抗氧化能力均高于非红肉品种。Balázs等[16]分离鉴定了红肉苹果中的营养物质，结果显示16 种酚类物质中包括4 种酚酸衍生物、4 种花色苷、6 种槲皮素衍生黄酮类以及2 种二氢查耳酮根皮素糖苷类。

热风干燥作为一种传统干燥技术，因其具有设备操作简便、投资成本低廉、干燥过程易于操控等优势[15]，在我国果蔬脱水加工中被广泛应用。李斌等[17]对比了不同干燥方式对香菇特性和品质的影响，结果显示热风干燥相比普通烘箱干燥和真空干燥具有较高的效率，同时能保持香菇的综合品质和外形。周爱梅等[18]研究了喷雾干燥及热风干燥对南瓜粉营养特性和感官品质的影响，确定了热风干燥和喷雾干燥的最佳干燥工艺。本实验以红肉苹果为原料，经热风干燥后经粉碎过筛制成红肉苹果果粉，并探讨热风干燥温度对红肉苹果粉理化性质、感官品质、营养成分及抗氧化活性的影响，优选出红肉苹果热风干燥最适温度，以期为优质红肉苹果粉的生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新疆‘洪勋一号’红肉苹果，产自新疆塔城地区，挑选色泽红亮、无病虫害和机械伤的新鲜苹果，采摘当日即运往西安，贮藏于陕西师范大学食品学院冷库待用，贮藏温度为（0±1）℃。

没食子酸、碳酸钠、醋酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、酒石酸钾钠、葡萄糖、芦丁（均为分析纯）、柠檬酸（食品级） 西安市晶博生物试剂有限公司；福林-酚试剂 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

图1 穿流式热风干燥设备原理图Fig.1 Schematic diagram of the hot-air convective dryer

穿流式热风干燥机（图1）为实验室自行设计。NS800分光色差仪 深圳市三恩驰科技有限公司；GZX-9146MBE型普通热风干燥箱 上海博迅有限公司医疗设备厂；PAL-1数显折射仪 日本ATAGO公司；FE20K PLUS pH计 梅特勒-托利多（中国）有限公司；MS7-H550-S数显加热型磁力搅拌器 大龙兴创实验仪器（北京）有限公司；TM-3030台式扫描电子显微镜 日本日立公司；TGL-16G型高速冷冻离心机上海安亭科学仪器厂；2100可见分光光度计 尤尼柯（上海）仪器有限公司；UltiMate3000 高效液相色谱仪美国赛默飞世尔科技公司；Vortex QL-901型漩涡混合器海门市其林贝尔仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 干燥实验设计

将约2 kg红肉苹果清洗干净后，切成厚度为2 mm的果片，用0.5 g/100 mL的柠檬酸和0.5 g/100 mL的氯化钠复合液浸渍护色后，平铺3 层放入穿流式热风干燥设备中进行干燥。干燥过程中，保持热风速率1 m/s，分别设置热风温度为40、50、60、70、80 ℃，干燥至水分质量分数达到GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》[19]要求，即得到不同热风干燥温度条件下的红肉果片。将果片粉碎过60 目筛网，即得到红肉苹果粉。

1.3.2 理化指标测定

1.3.2.1 红肉苹果粉水分质量分数的测定

水分质量分数参照GB 5009.3—2010《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[19]的方法测定。

1.3.2.2 红肉苹果粉色泽的测定

红肉苹果粉色泽利用测色仪测定，分别记录L*、a*、b*、C*值和h，其中，C*为彩度，h为色彩角。以ΔE表示色差。ΔE按照公式（1）计算。

式中：L*、a*和b*值分别表示干燥后样品的亮度、红绿度和黄蓝度；L0*、a0*和b0*值分别表示鲜样的亮度、红绿度和黄蓝度。

1.3.2.3 红肉苹果粉堆积密度的测定

将红肉苹果粉盛入5 mL量筒，充分振摇至红肉苹果粉与刻度线齐平。红肉苹果粉堆积密度D0表示为5 mL苹果粉的质量，按式（2）计算。

式中：m1为量筒质量/g；m2为红肉苹果粉与量筒质量/g；V为红肉苹果粉体积/mL。

1.3.2.4 红肉苹果粉分散性的测定

将1.0 g红肉苹果粉置于250 mL三角瓶中，加入25 mL蒸馏水，于磁力300 r/min搅拌，使红肉苹果粉充分溶解，记录红肉苹果粉溶解所需时间。

1.3.2.5 红肉苹果粉休止角的测定

红肉苹果粉休止角参照GB 11986—1989《表面活性剂 粉体和颗粒休止角的测量》[20]的方法测定。

1.3.2.6 红肉苹果粉微观结构的观察

采用台式扫描电子显微镜，在15 kV电压条件下对红肉苹果粉进行观察。

1.3.2.7 红肉苹果粉持水性的测定

取1.0 g红肉苹果粉置于10 mL离心管中，加入8 mL蒸馏水并充分混合振荡，将离心管静置30 min使红肉苹果粉完全吸水，4 000 r/min离心20 min后除去上清液，称量沉淀物的质量。红肉苹果粉持水性按照公式（3）计算。

式中：m1、m2分别为红肉苹果粉与沉淀物质量/g。

1.3.2.8 红肉苹果粉吸油性的测定

取1.0 g红肉苹果粉置于10 mL离心管，移液管准确量取8 mL菜籽油注入离心管中并充分混合振荡，静置30 min使红肉苹果粉充分吸油，4 000 r/min离心20 min后测定上层油液体积V1。吸油性按照式（4）计算。

式中：m1为红肉苹果粉质量/g；V1表示游离植物油的体积/mL。

1.3.3 红肉苹果粉营养品质测定

1.3.3.1 红肉苹果粉可溶性固形物含量的测定

可溶性固形物含量采用手持折光仪测定[21]。

1.3.3.2 红肉苹果粉多酚组分及含量的测定

多酚组分及含量采用高效液相色谱（h i g h performance liquid chromatography，HPLC）法测定。称取3 mg苹果粉和6 mL甲醇于25 ℃充分混合，超声15 min。之后于4 ℃、8 000 r/min条件下离心10 min，上清液经0.22 μm滤膜后，吸取400 μL转移至HPLC进样瓶中。HPLC分析系统采用Dikma HPLC柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）。其中，流动相A为30%乙腈和70%甲醇，流动相B为1‰三氟乙酸和5%甲醇。按照如下步骤进行梯度洗脱：0～3 min，100% B，流速为0.95 mL/min；3～19.05 min，100%～60% B，流速为0.95 mL/min；19.05～30.1 min，60% B，流速为0.95～1 mL/min；30.1～30.2 min，60%～100% B，流速为1～0.95 mL/min；30.2～41 min，100% B，流速0.95 mL/min。在280 nm波长处进行多酚组分检测，进样量为4 μL。

1.3.3.3 红肉苹果粉花色苷含量的测定

利用pH示差法[22]测定红肉苹果粉花色苷含量。

1.3.3.4 红肉苹果粉还原糖含量的测定

采用DNS法[22]测定红肉苹果粉还原糖含量。

1.3.3.5 可滴定酸含量的测定

参照文献[21]对可滴定酸含量进行测定。

1.3.4 感官评价

参考NY/T 1884—2010《绿色食品果蔬粉》，采用定量描述分析法（quantitative descriptive analysis，QDA），制定感官评价标准[23]，评分标准见表1。感官鉴评小组由10 名专业食品感官鉴评人员组成，参照表1给出的评价标准对不同干燥温度的红肉苹果粉进行感官评分。

表1 红肉苹果粉感官评定标准Table1 Criteria for sensory evaluation of red-fleshed apple powder

1.3.5 抗氧化性测定

1.3.5.1 红肉苹果粉总还原力的测定

红肉苹果粉总还原力采用铁离子还原能力（ferric reducing ability of plasma，FRAP）法[24]测定。

1.3.5.2 ABTS+·和DPPH自由基清除能力的测定

参考邹磊等[25]的方法测定2’-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力。测定结果以样品的Trolox当量（Trolox equivalent，TE）表示，单位为μmol TE/g md。

1.4 数据处理与分析

数据均采用DPS 7.05软件进行显著性分析（Duncan法，以P＜0.05表示差异显著），并用Excel 2013及Origin 8.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 热风干燥温度对红肉苹果粉理化指标的影响

2.1.1 不同温度干燥终点红肉苹果粉的水分质量分数及所需时间

表2 不同干燥温度终点红肉苹果粉的水分质量分数及所需时间Table2 Moisture contents and time required for the drying of red-fleshed apple powder at different temperatures

水分质量分数是衡量物料干燥程度的重要指标，对粉体加工性质与稳定性至关重要[26]。由表2可知，不同热风温度干燥后的红肉苹果粉的水分质量分数均达到行业相关标准，水分质量分数在7.45%～7.56%之间，且没有显著性差异（P＞0.05）。不同干燥温度所需时间见表2，当干燥温度为40 ℃时，干燥所需时间为210 min，然而当温度升至80 ℃时，所需时间缩短至90 min。

2.1.2 不同干燥温度对红肉苹果粉色泽的影响

表3 不同干燥温度对红肉苹果粉色泽的影响Table3 Effects of different drying temperatures on color of red-fleshed apple powder

由表3可知，热风温度对红肉苹果粉色泽有显著影响。与鲜果相比，干燥后红肉苹果粉亮度显著增加，且随干燥温度升高，L*值总体先增大后减小，在50 ℃时达到最大。此外，红肉果粉的a*值、C*值在50 ℃时也最高，表明该温度条件下红肉苹果粉的颜色最佳。

总色差ΔE表示干燥后红肉苹果粉色泽与新鲜红肉苹果的差异，其值越小说明该干燥温度对红肉苹果色泽影响越小。由表3可得，40～80 ℃干燥时，红肉苹果粉ΔE分别为23.57、18.05、22.27、23.76和24.57，综合考虑，得出50 ℃干燥时红肉苹果粉的色泽优于其他处理，可能原因是：1）较高温度或较长时间使红肉苹果的非酶褐变反应更为剧烈，产生更多黄褐色物质；2）红肉苹果中呈色物质花色苷属于热敏性物质，长时、高温均会破坏花色苷结构使其大量降解，导致干制品色泽变差。

2.1.3 不同干燥温度对红肉苹果粉的粉体特性影响

图2 不同干燥温度对红肉苹果粉堆积密度的影响Fig.2 Effects of different drying temperatures on bulk density of red-fleshed apple powder

堆积密度可以反映粉体的质构性质。由图2可知，红肉苹果粉的堆积密度随温度升高而显著下降（P＜0.05），这可能由于干燥过程中温度升高导致红肉苹果片致密的组织结构变得疏松、孔隙率增大。

果粉的分散性、休止角、持水性及吸油性是评估果粉溶解性的主要标准。由表4可知，红肉苹果粉的溶解时间（分散性）随温度升高而显著缩短，这可能由于干燥温度越高，苹果片越脆，越易粉碎，导致果粉越易分散于水中。休止角通常用来评判果粉流动性，其值越小说明粉的流动性越好。通常，当休止角不大于40°时，粉体具有良好的流动性。由表4可知，不同温度获得的红肉苹果粉休止角均在28.98°～39.28°范围内，可达到良好流动性的要求。此外，红肉苹果粉的持水性能随温度升高显著降低，原因可能是在高温条件下物料组织完整性和致密质地结构遭到不可逆破坏，毛细管严重萎缩变形，果胶等物质的亲水基团会发生明显变化失去吸水能力。然而，红肉苹果粉的吸油能力随干燥温度的升高而显著增强（P＜0.05）。总体而言，干燥温度越高，苹果粉的冲调性能越好。

表4 不同干燥温度对红肉苹果粉冲调品质的影响Table4 Effects of different drying temperatures on reconstituability of red-fleshed apple powder

2.1.4 不同温度对红肉苹果粉微观结构的影响

图3 不同干燥温度对红肉苹果粉微观结构的影响Fig.3 Effects of different drying temperatures on microstructure of red-fleshed apple powder

果蔬的细胞初生壁与中胶层间沉积的果胶可将细胞黏结起来，受热致使果胶薄层不稳定，细胞之间相互分散，细胞也会因为其内部水分流失而紧缩变形[27]。干燥条件对于果蔬细胞收缩程度[28]及组织内部情况有明显影响。由图3可知，不同干燥温度下制备的红肉苹果果粉微观结构主要以片状、齿状为主，不同温度间无明显差别。热风干燥传热由外到内，长时高温干燥时，物料内部水分未能及时扩散迁移至表层，而表层温度较高，会导致物料组织结构褶皱收缩，表面形成硬壳；与此同时，细胞组织内果胶等物质性质改变，使物料复水性降低。

2.2 热风干燥温度对红肉苹果粉营养成分的影响

2.2.1 热风干燥温度对红肉苹果粉可溶性固形物、还原糖、总花色苷、可滴定酸含量的影响

图4 不同干燥温度对红肉苹果粉可滴定酸、总花色苷、可溶性固形物、还原糖含量的影响Fig.4 Effects of different drying temperatures on titratable acid, total anthocyanins, total soluble solids, reducing sugar of red-fleshed apple powder

由图4A可知，干燥温度为40 ℃和80 ℃时红肉苹果粉的可滴定酸含量较低，50、60、70 ℃时红肉苹果粉可滴定酸含量较高，其原因可能是红肉苹果粉溶于水中时，形成一个相对稳定的缓冲体系，适度加热使果蔬细胞组织中的缓冲物质蛋白质发生凝固，失去抑制H+形成的能力，最终使溶液中H+浓度轻微增加。由图4B可知，当热风温度为50 ℃时，红肉苹果粉具有最高的总花色苷含量，为0.33 mg/g，当温度升高或降低时，均会引起花色苷含量的降低。这是因为当热风温度升高至80 ℃时，高温大大增强了红肉苹果粉中花色苷的降解速率。当热风温度降低至40 ℃时，虽然花色苷解速率较低，然而较长的干燥时间使得总花色苷降解量呈增加趋势。由图4C可知，红肉苹果粉的可溶性固形物含量和还原糖含量均随干燥温度的升高呈降低趋势。一方面这可能是由于高温破坏了红肉苹果细胞的组织结构，使得糖类物质大量流出；另一方面，高温干燥时还原糖可能参与非酶褐变，生成糠醛及类黑色素等物质，引起自身含量降低。

2.2.2 热风干燥温度对红肉苹果粉多酚组分的影响

表5 干燥温度对红肉苹果粉单体酚类含量的影响Table5 Effects of hot-air drying temperatures on the contents of individual phenols in red-fleshed apple powder μg/g

由表5可知，从新鲜红肉苹果及红肉苹果粉中共检测出15 种酚类物质，分别为没食子酸、原儿茶酸、表没食子儿茶素、儿茶素、原花青素B2、绿原酸、4-羟基苯甲酸、表儿茶素、咖啡酸、表儿茶素没食子酸酯、芦丁、金丝桃苷、鞣花酸、槲皮苷及槲皮素，未检测出根皮苷。据报道，红肉苹果中酚类物质主要包含羟基肉桂酸和苯甲酸、二氢查耳酮、黄烷醇、黄酮醇及花青素等[29]。

图5 不同温度及时间对红肉苹果粉酚类物质含量的影响Fig.5 Effects of different drying temperatures and times on polyphenol components of red-fleshed apple powder

干燥过程中苹果中游离酚常发生氧化及聚合反应[30]，干燥期间苹果片含水量逐渐下降，水分扩散导致疏水键及氢键遭到破坏，酚类物质含量降低。如图5所示，50 ℃干燥条件下红肉苹果中4-羟基苯甲酸含量最高，当干燥温度升高时，4-羟基苯甲酸含量显著降低。绿原酸属于羟基肉桂酸类物质，是引起红肉苹果涩味的主要物质，具有强抗氧化活性，当干燥温度为50、60、70 ℃时，绿原酸能够得到较好的保留。此外，由表5还可看出，不同干燥温度下红肉苹果粉中儿茶素与表儿茶素的含量均显著低于新鲜果实，且随温度升高，含量逐步降低。

2.3 热风干燥温度对红肉苹果粉感官品质的影响

图6 热风温度对红肉苹果粉QDA感官品质的影响Fig.6 Effects of different drying temperatures on QDA sensory quality of red-fleshed apple powder

由图6可知，与其他温度相比，50、60 ℃能较好地保持红肉苹果原有的色泽、香气、风味及口感，干燥后的红肉苹果粉色泽最为接近初始的鲜红色。此外，当干燥温度为50 ℃时，红肉苹果粉的香气也能得到最大程度地保留，一方面可能是由于适度的高温有助于红肉苹果粉中香气成分及其前体物质的挥发；另一方面也避免了高温条件对香气成分的破坏。口感方面，不同干燥温度对红肉苹果粉酸、甜滋味影响不大，但是当温度升至80 ℃时，红肉苹果粉出现轻微焦糊味。综合而言，50、60 ℃干燥得到的红肉苹果粉能较好地保持红肉苹果原有的感官品质，其中尤以50 ℃最佳。

2.4 热风温度对红肉苹果粉抗氧化性的影响

图7 不同温度对红肉苹果粉抗氧化活性的影响Fig.7 Effects of different drying temperatures on antioxidant properties of red-flesh apple powder

由图7可知，新鲜红肉苹果的ABTS+·清除能力、DPPH自由基清除能力及还原能力分别为378.40、223.46、166.05 μmol TE/g md。热风干燥致使红肉苹果的抗氧化能力显著降低。40～80 ℃干燥时ABTS+·的范围为124.87～233.46 μmol TE/g md，其中50 ℃清除效果要明显优于其他处理，随着干燥温度升高或干燥时间的延长，红肉苹果粉ABTS+·清除能力下降，当温度升高至80 ℃时，ABTS+·清除能力仅为鲜果的33.01%。此外，较高的干燥温度也明显降低了红肉苹果粉的DPPH自由基清除能力，干燥温度80 ℃条件下，红肉苹果粉的DPPH自由基清除能力仅为鲜果的29.00%。长时间低温或高温干燥时，酚类等生物活性物质由于化学、酶或热分解而降解破坏，致使其抗氧化能力下降[31]。不同干燥温度下，红肉果粉的抗氧化性虽然有差异，但均远低于鲜果的抗氧化性，综合而言，干燥温度50 ℃时，红肉苹果粉的抗氧化性最好。

3 结 论

红肉苹果干燥粉碎后，苹果粉的营养成分、抗氧化性均有不同程度地降低。在干燥终点为近似相等含水量的情况下，热风干燥温度对红肉苹果粉的品质有较大影响。红肉苹果粉的持水力随干燥温度的升高而呈现显著降低趋势，吸油能力呈逐渐增加趋势，高温干燥条件下制备的红肉苹果粉具有较好的冲调性能。但高温长时或低温短时均对红肉苹果粉营养成分、感官品质及抗氧化活性造成不同程度破坏，而相对适中的干燥温度和时间可使干燥后的红肉苹果粉保持更佳的色值、溶解性、多酚含量及抗氧化性。综合而言，在干燥温度为50 ℃时，产品色泽最为接近新鲜红肉苹果，营养成分保留程度高，感官品质较好，并且具备最佳的抗氧化活性。