热风干燥温度对大果山楂干燥产品品质的影响

郭婷 ，吴燕，陈益能，段振华 ，任爱清 ，蒙娟

1.贺州学院食品与生物工程学院（贺州 542899）；2.贺州学院食品科学与工程技术研究院（贺州 542899）；3.湖南农业大学信息科学技术学院（长沙 410128）

大果山楂属蔷薇科，是由传统的小果山楂经过选育嫁接而得[1]，因果实比普通山楂大而得名，果实酸甜可口，在广西种植面积广，是优良的地方特色品种。大果山楂含有丰富的维生素、多酚、黄酮类、熊果酸和单宁等物质，具有预防肿瘤、降压、抑菌、抗氧化和提高免疫力等保健功效[2]，其果实大且果肉厚，果实加工得率高。大果山楂现已被加工成山楂粉[3]、山楂干片[1]、山楂果脯、山楂醋、山楂酒、山楂茶等系列食品[4]。

新鲜果蔬原料经干燥脱水加工，质量减轻、体积缩小、贮藏期延长，可降低运输、包装成本，增加产品流通性及附加值。热风干燥操作简单、加工成本低，是目前使用最广泛的一类果蔬干燥方式，研究表明干燥温度对果蔬干制产品品质影响较大。马越等[5]发现热风干燥温度对品质影响较大，75 ℃下胡萝卜的β-胡萝卜素含量、复水比、微观结构的特性最好；韦玉龙等[6]发现低温、高温干制过程对果肉细胞形态的改变均有较大影响，且高温条件影响更大；楚文靖等[7]研究了干燥温度对火龙果干燥特性和品质变化的影响，结果表明干燥温度越高，火龙果片的干燥速率越快，干燥时间越短，干燥温度对红心火龙果片的色泽影响不显著。目前，对于大果山楂热风干燥研究集中在干燥动力学模型的建立[8]及预处理对干燥产品品质的影响[1]，但关于热风干燥温度对大果山楂干燥产品的品质影响还鲜有报道。

以广西大果山楂为研究对象，研究不同干燥温度对大果山楂干燥产品的硬度、色差、褐变度、复水比、表观密度等品质的影响，并探讨干燥温度与大果山楂品质的相关性，为大果山楂热风干燥提供一定的数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料

市售新鲜大果山楂。

1.2 主要仪器与设备

DHG-9145A型热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）；Sh10A型水分快速测定仪（上海精密科学仪器有限公司）；TA.XT Plus型质构仪（英国Stable Micro System公司）；TCP2型全自动测色色差计（北京奥依克光电仪器有限公司）；722N型可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

新鲜大果山楂→清洗→去皮、去核→切片→热烫→冷却→冻融预处理→热风干燥→山楂片

新鲜大果山楂洗净去皮、去核后沿着组织生长方向切至厚度为7 mm的均匀片状；将切片后的鲜大果山楂置于沸水中烫漂2 min，料液比为1∶2（g/mL）；先将热烫冷却后的大果山楂置于-16 ℃的条件下冷冻14 h，再置于8 ℃的条件下解冻24 h，整个完整的过程即称为冻融1次，参考文献[1]进行冻融2次预处理；分别取500 g冻融预处理后的大果山楂，平铺于干燥温度为55，60，65和70 ℃的热风干燥箱，每隔15 min称1次质量，干燥至水分含量≤7%（干基计）。

1.3.2 硬度和色差

采用质构仪TPA测定硬度，峰值即为硬度；色差测定以白板为标准，测定各试验组样品的亮度L、红度a、黄度b和色差ΔE，每组样品重复测定3次，结果取平均值。

1.3.3 褐变度

将样品加入10 mL 80%乙醇溶液，摇匀，在室温下避光反应30 min，取上清液测定其在420 nm处的吸光度。测得吸光度越大，说明褐变程度越大。褐变度按（1）式计算。

式中：A为样品吸光度；V为提取液体积，mL；M为样品的质量，g。

1.3.4 复水比

取一定质量的干燥产品，置于50 ℃温水中恒温浸泡90 min，每隔10 min取出，用滤纸吸干表面水分后称其质量，每组样品重复测定3次，结果取平均值。复水比按式（2）计算。

式中：RC为浸泡r min时干制品对应的复水比；Mr为浸泡r min复水后质量，g；Md为复水前干燥产品质量，g。

1.3.5 表观密度

表观密度是指在自然状态下单位体积的质量，表观密度可用来表征产品表面收缩程度和结构疏松度，可采用填充法测定。表观密度按式（3）计算。

式中：ρ为表观密度，g/mL；M为干燥山楂的质量，g；V为干燥山楂与填充物的总体积，mL；V0为填充物体积，mL。

1.3.6 维生素C含量

按照GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》[9]测定，结果以每百克样品中含维生素C质量（mg）表示，每组样品重复测定3次。

1.3.7 总酸含量

按照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[10]测定。

1.3.8 黄酮含量

采用芦丁比色法[11]测定。

1.3.9 水分含量及失水速率

按GB 5009.3—2010执行。

1.4 数据的统计分析

采集的试验数据用SPSS 18.0进行分析，用Sigma Plot 10.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 干燥温度对冻融大果山楂干燥特征曲线的影响

由图1可知，随着干燥温度的升高，大果山楂片干燥至终点所需的时间缩短。当干燥温度为70 ℃时，所需干燥时间为300 min，较65 ℃时缩短了60 min；55℃时所需干燥时间最长，为520 min，其中60 ℃时所需干燥时间较55 ℃时缩短了10 min，65 ℃时所需干燥时间较60 ℃时缩短了150 min。

图1 不同干燥温度下大果山楂干燥曲线

由图2可知，冻融大果山楂热风干燥主要分为加速期和降速期2个阶段，与刘艳等[8]研究结果一致；在经过较短暂预热的加速阶段后，干燥速率均达到顶峰，随后进入一个较长的降速阶段，干燥中期即为降速阶段，此阶段大果山楂干燥速率随着干燥温度的升高整体呈现逐渐加快的趋势，当温度为55 ℃时，大果山楂干燥前期、中期的干燥速率均较其它组慢；在干燥末期，各试验组干燥速率均较小，差异不明显。

图2 不同干燥温度下大果山楂干燥失水速率曲线

2.2 干燥温度对大果山楂干制品色泽及褐变度的影响

由表1可知，鲜样褐变度均低于各温度干制的山楂片褐变度，随着干燥温度的升高，褐变度逐渐增大后呈下降趋势：65 ℃＞60 ℃＞70 ℃＞55 ℃＞鲜样，各试验组褐变度差异显著（p＜0.05），此变化可能与酶促褐变反应有关，随着温度的升高，酶促褐变反应速度加快，酶活性达到较佳，故山楂干制品褐变度增加。红度较鲜样增大，干燥后的山楂片色泽偏红，当温度较高（70 ℃）时，酶易失活，酶促褐变反应减慢，故褐变度呈下降趋势；不同热风干燥温度制得大果山楂片的亮度和黄度均小于鲜样，红度和色差均大于鲜样，且与鲜样色泽差异显著（p＜0.05），山楂片经过热风干燥后，色泽较鲜样变化大，60 ℃时产品色差最大，不同热风干燥温度制得的山楂干制片的红度差异不显著（p＞0.05），65 ℃与55 ℃的山楂干制品亮度差异不显著（p＞0.05）。故从能耗及效率方面考虑，选用60 ℃以上的干燥温度，制得的干制品色泽更好、更合理。

表1 不同热风干燥温度对大果山楂片色泽及褐变度的影响

2.3 干燥温度对大果山楂干制品复水性的影响

在相同条件下，干制品的复水性越好，测得的复水比越大；不同热风干燥温度制得的冻融大果山楂片随着复水时间的增加，各阶段复水性结果如图3所示。热风干燥制得的大果山楂片的复水比随着复水时间的增加而增大，复水初期复水比增加速率较快，复水40 min后，大果山楂干制品的复水比基本趋于稳定，复水比增加不明显，干制品复水基本达到饱和；在整个复水过程中，60 ℃的干制品复水比均高于其它试验组，65 ℃和70 ℃两个试验组的复水特性较接近，随着复水时间的增加，复水比差别不明显，55 ℃的干制品复水速度较慢，达到复水饱和所需的时间更长，可能是温度较低时，大果山楂片经过较长时间的干燥过程，易出现卷缩，致使最终所得干制品皱缩严重，内部组织结构较紧密，外表面接触面积较小，不能较好地吸收水分，故复水速度较慢。如对大果山楂干制加工品的复水性要求较高，可采用60 ℃进行热风干燥加工，如对复水性无特别要求，综合考虑加工能耗、产品色泽，选用65 ℃更合理。

2.4 干燥温度对大果山楂干制品硬度及表观密度的影响

由图4可知，随着冻融次数的增加，大果山楂干制片的硬度和表观密度整体均呈先减小后增大的变化趋势：70 ℃＞55 ℃＞66 ℃＞60 ℃。65 ℃的硬度及表观密度均处在最低值，说明样品的收缩程度最小；55 ℃山楂干制品的表观密度较大，说明产品皱缩程度较大，结构较紧密，内部孔隙较小，故产品表现出硬度较大的特点，此结论与图3讨论的复水性研究结果一致；干燥温度为60 ℃和65 ℃的山楂干制品硬度、表观密度差异均不显著（p＞0.05），但随着热风干燥温度继续升高，山楂干制品的表观密度和硬度有所增加，可能是山楂片在干燥初期，表面易迅速脱水硬化，致使表层纤维组织结构硬化。综合图1可知，65℃时所需干燥总时间较60 ℃时可缩短150 min，故采用65 ℃进行热风干燥不仅效率较高，且干燥产品硬度、表观密度均较低。

2.5 干燥温度对大果山楂干制品营养成分的影响

由图5可知，随着干燥温度的升高，维生素C和总酸含量呈先逐渐升高后降低的变化趋势，黄酮含量呈先减少后升高的趋势，60 ℃与70 ℃制得的大果山楂片的维生素C含量差异不显著（p＞0.05），其它试验组间的黄酮、维生素C和总酸含量差异显著（p＜0.05），其原因可能是维生素C作为一种酸类物质，对温度较敏感，故在较高温度干燥时损失较多，而干燥温度较低，所需干燥时间更长，其损失量也增加，维生素C保存率下降会导致干制品总酸含量的下降，而挥发性酸类物质散失也会导致总酸降低[3]，故70 ℃制得大果山楂片总酸含量较60 ℃低，而维生素C含量略高于60 ℃；黄酮具有较强的抗氧化性，大果山楂片中的黄酮在干燥加工过程中易发生酚类的氧化反应，随着干燥温度的上升，反应速度加快，黄酮残存量下降，在65 ℃时达到最低值，70 ℃黄酮残存量较65 ℃高，可能与干燥加工时间有关。结合图1可知，70 ℃时发生酚类的氧化反应总体时间较65 ℃缩短了约1 h。

图3 热风干燥温度对大果山楂复水比的影响

图4 热风干燥温度对大果山楂硬度和表观密度的影响

图5 热风干燥温度对大果山楂营养成分的影响

2.6 相关性分析

热风干燥温度与大果山楂热风干制品理化指标的相关性分析见表2，并对浸泡40 min山楂片的复水比进行相关性分析。热风干燥温度与复水比、表观密度和营养成分含量的相关性较弱，与硬度、黄度和干燥时间呈显著相关性（p＜0.05），其中与硬度呈显著正相关性，相关系数为0.970，与黄度和干燥时间呈显著负相关性，且相关系数绝对值均在0.850以上；干燥温度与其它理化特性指标均呈极显著相关性（p＜0.01），其中与褐变度、红度、色差呈极显著正相关性，相关系数均在0.900以上，与亮度呈极显著负相关性，相关系数绝对值为0.924。综合上述分析表明，热风干燥温度对大果山楂干燥产品的硬度、色泽等物理品质有较大影响。

表2 干燥温度与测量指标间的相关性

3 结论

合理的热风干燥温度可以在提高干燥效率的同时，获得理化品质较佳的大果山楂干燥产品。随着热风干燥温度的增加，干燥时间逐渐缩短，65 ℃时干燥大果山楂效率较高，干燥时间较60 ℃时缩短了29%，且制得的干燥产品维生素C和总酸保存率最高，硬度、表观密度均较低，表现出较好的口感，黄度与鲜样最接近，色泽较好。研究表明，干燥温度与硬度、黄度和干燥时间呈显著相关性（p＜0.05），与褐变度、红度、色差呈极显著正相关性（p＜0.01），与亮度呈极显著负相关性（p＜0.01）；因此，可通过合理调控干燥温度来控制大果山楂干燥产品的品质并提高加工效率。