不同干燥方式对籽瓜固形物干燥品质的影响研究

吴 亮，韦 博，徐彦瑞，吴劲锋，万芳新，黄晓鹏*

(1.甘肃农业大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃奥凯农产品干燥装备工程研究院有限公司，甘肃 兰州 730070)

籽瓜，又名打瓜，西瓜的一种分支变种[1]。其果皮果肉中含有维生素、蛋白质、纤维素和氨基酸等营养物质[2-3]。传统“取籽弃瓤”的收获方式不仅会造成资源浪费，还会带来病虫害和环境问题。籽瓜加工技术提高了籽瓜的利用率，有效地促进了籽瓜产业的发展[4]。目前关于籽瓜汁生产的技术已经比较完善，针对固液分离后的籽瓜固形物方面的加工技术还较为落后。将生产线上经过固液分离后的籽瓜固形物通过干燥降低其水分，加工成动物饲料或饲料添加剂，可延长贮藏期，是籽瓜固形物的主要用途[5]。

干燥是延长农产品货架期的一种重要的加工方法，其目的是通过去除水分、降低水分活度，从而抑制微生物的生长以及与酶有关的不良化学作用，有利于产品的储存。自然晾晒作为一种传统的干制方式，以其方便经济的特点一直沿用至今，但极易受天气影响，干燥时间长，容易受到环境污染和微生物侵扰从而导致产品品质降低；热风干燥设备费用低、操作方便、技术成熟，但因其干燥耗时，易破坏农产品的色泽和香气，所以也具有一定局限性；远红外干燥技术可以缩短农产品干燥时间，提高干燥效率，而且可以起到灭菌作用，抑制物料发生酶促反应，但是远红外干燥技术在不同农产品上应用的效果差异较大；真空干燥技术由于真空泵的作用，箱体内的水蒸气会源源不断被抽出，提高了干燥速率[6]。而且整个干燥过程减少了物料与氧气的接触，大大提高了干制品品质。弊端在于真空条件下热传递效率较低，导致干燥速率较慢。微波真空干燥技术的出现弥补了真空干燥技术的不足，其加热方式从热传递变为热辐射，在具备真空干燥技术优点的同时大大提高了干燥效率[7]。

本研究采用自然晾晒、热风干燥、远红外干燥、真空干燥以及微波真空干燥五种干燥方式，对籽瓜综合加工生产线的副产品籽瓜固形物进行干燥处理，探究不同干燥方式对籽瓜固形物品质及营养成分的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择尺寸与色泽相当的新鲜籽瓜样品。依次经过破碎取籽机、瓜皮粉碎机、打浆机、过滤装置和离心机，固液分离后倒去上层清液，将下层沉淀的固形物作为本试验的试验材料。

1.2 试验设备

热风干燥箱：YQ101-0A 型，北京宇勤腾达制药设备有限公司；红外辐射多功能干燥箱：WSH-60A型，天水盛华微波技术有限公司；真空干燥箱：DZF型，上海力辰邦西仪器科技有限公司；箱式微波真空机：HWZ-30型，微波功率3 kW，天水盛华微波技术有限公司；电子天平：JM-A3003型，余姚纪铭称重校验设备有限公司；色差仪：CR-410型，日本柯尼卡美能达公司。

1.3 试验方法

在预试验的基础上，分别采取自然晾晒、热风干燥、远红外干燥、真空干燥和微波真空干燥对籽瓜固形物进行干燥处理，对比分析不同干燥方式的干燥品质，试验安排表见表1。

表1 不同干燥方式干燥试验安排表

干燥前将设备调至预定参数，取籽瓜固形物鲜样150 g，将其均匀平铺在料盘上，放入不同干燥设备(自然晾晒除外)中进行干燥试验，按照表1操作要求测定物料质量，直至物料的含水率达到10 %以下停止试验，每组试验重复三次，取平均值作为试验结果。干燥后的固形物冷却后放入保鲜袋中贮存。

1.4 试验指标测定

1.4.1 复水比的测定

取干制品50 g于25℃的恒温水浴锅中，浸泡30 min后沥干，用吸水纸吸干物料表面的水分，称取复水后的质量，每组试验重复3次[8]。复水比计算公式见式(1)：

(1)

式中：Rf为籽瓜固形物的复水比；Gf为物料复水沥干后的质量，g；Gg为物料复水前的质量，g。

1.4.2 色差值的测定

取粉碎后的籽瓜固形物干制品粉末10 g，用色差计测定其色泽，每组样品测量3次，取平均值。总色差值△E计算式(2)如下：

(2)

式中：L为籽瓜固形物粉末的明度值；L*为新鲜籽瓜固形物的明度值；a为籽瓜固形物粉末的红绿值；a*为新鲜籽瓜固形物的红绿值；b为籽瓜固形物粉末的黄蓝值；b*为新鲜籽瓜固形物的黄蓝值；△E为待测样品的总色差值。

1.4.3 多糖含量的测定

采用硫酸苯酚法。具体步骤为：吸取稀释1倍后的提取液2 μL，加入1.0 mL 9.0%的苯酚溶液(现配现用)，充分混匀后加入3.0 mL浓H2SO4溶液，充分混匀后，在室温放置30 min[9]；在485 nm下测定反应液的吸光值，以不加样品溶液为空白对照，重复3次。

籽瓜固形物多糖含量以蔗糖为标准品标定，计算式(3)为：

(3)

式中：C为可溶性糖浓度，mg/mL；V1为吸取的提取液的体积，mL；V2为提取液的总体积，mL；M为称取的籽瓜固形物干样的重量，g。

1.4.4 维生素C(抗坏血酸)含量的测定

按分光光度法要求制备提取液和制作标准曲线后，取1.0 mL样品提取液于试管中，加入1.0 mL 50 g/L TCA，再按制作标准曲线相同的方法，加入其他成分，进行反应、测定，记录反应体系在波长534 nm处吸光度值[10]，重复3次。

果蔬中抗坏血酸含量以100 g样品中含有抗坏血酸的质量表示，即mg /100 g。计算式(4)：

(4)

式中：m′为由标准曲线求得的抗坏血酸的质量，μg；VS为滴定时所用样品提取液的体积，mL；V为样品提取液总体积，mL；m为样品质量g。

1.4.5 膳食纤维含量的测定

测定原理：分别用热稳定的α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶进行酶解消化样品以去除蛋白质和淀粉，然后用乙醇沉淀，将过滤的膳食纤维残渣用乙醇和丙酮冲洗，干燥后称重[11]。

计算式(5)为：

(5)

式中：X为样品中含膳食纤维的含量，%；G为残余物的质量，g；m为样品的质量，g。

2 结果与分析

2.1 对干制品品质的影响

2.1.1 对干制品复水比的影响

不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的复水比见表2。

表2 不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的复水比

由表2可知，经过自然晾晒后，籽瓜固形物干制品复水性较差，这是因为自然晾晒受环境影响，固形物受到微生物的侵蚀，局部发生霉变，且由于干燥时间长，对物料细胞的损伤较大。热风干燥和远红外干燥后的干制品复水性接近，效果较为一般，真空干燥和微波真空干燥后的干制品复水比均比较好，且微波真空干燥后干制品的复水性能最佳。

2.1.2 对干制品色泽的影响

不同干燥方式对籽瓜固形物干制品色泽的影响用色差值来反映，通过比较不同干燥方式所得干制品和籽瓜固形物鲜样的色差值，反映不同干燥方式对籽瓜固形物干制品的品质影响。不同干制方法下干制品的色泽见表3。

表3 不同干燥方式下籽瓜固形物干制品的色泽

从表3可知，经过自然晾晒后的干制品色差值最大，说明自然晾晒对籽瓜固形物的色泽变化影响最大，这是因为自然晾晒时间较长，固形物酶促反应严重，导致干制品颜色加深，表观品质较差。热风干燥后干制品的色差值比自然晾晒后干制品的色差值小，但由于干燥时间较长色泽变化也较大。远红外干燥、真空干燥和微波真空干燥处理后的干制品色差值较为接近，明显优于自然晾晒和热风干燥，这可能是因为远红外干燥、真空干燥和微波真空干燥的干燥效率比自然晾晒和热风干燥高，干燥时长更短，固形物干燥过程中酶促反应和氧化反应均不严重，所以色差值较小，固形物干制品表观品质较好[12]。

2.2 对干制品营养成分的影响

图1为不同干燥方式下籽瓜固形物干制品中多糖含量的对比图。

从图1中(a)可以看出，经过自然晾晒的固形物干制品中多糖含量最低，为57.94 mg/g，这是因为自然晾晒所需时间长，固形物中的多糖被分解的量增加，导致干燥品质多糖含量下降。热风干燥温度较高，可能使干制品中的糖分发生了美拉德反应或焦糖化现象，导致干制品中的多糖含量下降。真空干燥由于热量传递较慢，干燥速率较低，经过长时间的干燥后固形物中多糖降解增加，干制品中多糖含量较少。远红外干燥和微波真空干燥的热效率高，干燥时间短，糖分降解的最少，所以干燥后固形物干制品中多糖含量较高，分别为98.33 mg/g和105.64 mg/g。

图1 不同干燥方式对籽瓜固形物干制品的营养成分含量影响

由图(b)可知，由于自然晾晒整个过程中，籽瓜固形物都完全暴露在空气中，加上太阳能的辐射，固形物中的维生素C(抗坏血酸)迅速被氧化成脱氢抗坏血酸，含量急速下降，导致干制品中维生素C含量最低，为0.196 mg/g。对于真空干燥和微波真空干燥，由于固形物在整个干燥过程与氧气接触较少，氧化反应不明显，故维生素C含量明显高于其他干燥方式。

图(c)表明，除自然晾晒以外，其他干燥方式对籽瓜固形物干制品中膳食纤维含量的影响无明显差异。由于自然晾晒速率慢，耗时长，导致籽瓜固形物干燥过程中各种营养成分流失，且膳食纤维中的半纤维素会受到微生物的影响，被细菌分解，所以自然晾晒下籽瓜固形物干制品中膳食纤维含量最少，为34.87 %。经热风干燥、远红外干燥、真空干燥和微波真空干燥分别处理过的籽瓜固形物干制品中膳食纤维含量差别不大，这是因为膳食纤维的主要成分为非淀粉多糖，包括纤维素、半纤维素和果胶等物质，而这些成分，除纤维素和半纤维素容易被细菌分解外，其他情况下比较稳定。所以在后四种干燥方式下，膳食纤维中主要成分的理化性质都比较稳定，成分不易被破坏。故干制品中的膳食纤维含量较高。

3 结论

本研究以籽瓜综合加工生产线的副产品籽瓜固形物为试验材料，分别采用自然晾晒、热风、远红外、真空和微波真空进行干燥，对其表观品质和营养成分进行分析，得出以下结论：

(1)经过自然晾晒后的固形物干制品复水性最差，因为其受自然环境和微生物的影响最为严重，所以干燥品质较差。热风干燥和远红外干燥后的干制品复水比接近，效果较为一般。真空干燥对干制品的复水性影响略优于热风干燥和远红外干燥，微波真空干燥后的固形物干制品复水性能最佳。在色泽方面，不同干燥方式的干燥效果优劣依次为：微波真空干燥>真空干燥>远红外干燥>热风干燥>自然晾晒。

(2)经过自然晾晒后的籽瓜固形物，其干制品中多糖、维C和膳食纤维含量均为五种干燥方式中最低。真空干燥和微波真空干燥由于减少了干燥过程中氧气的参与，使得三种营养成分的含量均较高，但微波真空干燥热效率更高，干燥速率更快，耗时较短，所以该干燥方式下固形物干制品中三种营养物质含量均最高。热风干燥和远红外干燥技术由于其自身的缺点，获得的干制品中多糖、维C和膳食纤维含量均表现一般。