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 不同温度热风干燥在蓝莓果干品质的影响 

2018/08/10 阅读:

摘要:为了探索蓝莓果干热风干燥技术,设计了50、65和80℃3个温度的热风进行蓝莓干燥,比较了不同处理下蓝莓果干的复水性、微观组织结构、色差、质构、活性成分、DPPH•自由基清除能力等指标的变化。结果表明:在50、65和80℃热风条件下,蓝莓果实的含水量降至(20±1)%,分别需要50、18和7.5h;果干的复水比、硬度、咀嚼性和胶着性等物理指标数值由大到小依次为50℃>65℃>80℃,其中50和65℃处理的差异不显著;果干的总酚和花青素以50℃热风干燥的较高,DPPH•自由基清除能力也以50℃热风干燥的较强,其次为65℃处理,二者间差异不显著,而80℃热风干燥的活性成分最低;总的来说,低温热风干燥对果干理化性状的影响要小于高温热风。综合产品品质、能耗和干燥时间,认为65℃热风干燥18h可以较好的保持蓝莓果干的品质。

关键词:蓝莓;热风干燥;温度;品质

蓝莓,属杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccinium),学名越橘,富含花色素苷、维生素、鞣花酸、类黄酮、细菌抑制因子等药用保健物质,被誉为“浆果之王”,被联合国粮食及农业组织列为人类五大健康食品之一,是一种集营养与保健于一身的蓝色浆果[1]。但蓝莓果实易腐烂、变质,因而保质期相对较短[2]。蓝莓果实除鲜销之外,一部分也用于加工成果干、果酱等[3-4]。干燥是一种常见的可有效延长果蔬保质期的方式,将果蔬干制既可降低物料的水分活度,又可抑制微生物的生长和酶的活性[5]。热风干燥是食品脱水常用的加工手段,因其投入少、见效快而深受加工业的青睐[3]。热风干燥中温度是影响物料干燥品质的重要因素,研究采用不同温度热风对蓝莓进行干燥,比较不同处理对蓝莓果干品质特性的影响,旨在为热风干燥技术在蓝莓加工上的应用提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试蓝莓采自贵州麻江,为“粉蓝”品种。采前7d停止施水,选取无霉变、无病害、无机械损伤的果实,小盒单独包装,装入泡沫箱(事先准备好冰块),当日运回冷库预冷24h,然后进行不同温度热风干燥处理。在试验前取适量的蓝莓果实放入105℃恒温干燥箱中测出成熟蓝莓果实的平均初始含水率为79.27%。试验主要仪器设备有:DHG-9240型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司),CT3型质构仪(美国Brookfield公司),UV7100型紫外分光光度计(日本Shimadzu公司),HunterLab-ColorQuestXE型全自动色差仪(美国HunterLab公司),Carl-ZeissEvols10型扫描电子显微镜(SE,德国卡尔蔡司公司),MettlerToledoAL204型电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司),MettlerToledoDelta320型pH计(梅特勒-托利多仪器上海有限公司)。

1.2试验方法

1.2.1干燥方法根据前期预备试验的结果,以水分含量(20±1)%为干燥终点,40℃热风干燥需96h,时间过长,耗能高;85℃干燥只需6.5h,但果形严重骤缩,且出现轻微的碳化。因此试验确定干燥温度为50~80℃。将采摘的新鲜蓝莓果实于沸水中热烫15s,捞起沥干,冷却后均匀铺于托盘内,烘箱温度设定为50、65和80℃,风速为2.0m/s,每隔一定的时间取出样品,测定其质量,同一试验条件取样3次,直到干燥后的蓝莓水分含量达(20±1)%。样品放入干燥皿中,进行指标的测定。

1.2.2指标测定(1)含水量的测定。参考GB5009.2—2010中的直接干燥法。(2)微观结构电镜观察。采用扫描电子显微镜进行蓝莓果肉组织微观结构的观察。将干燥不同时间的蓝莓内果皮用双刃刀片切成1mm×1mm×2mm大小的块状样品,用石墨双面胶粘在样品台上,样品喷金后通过扫描电子显微镜扫描观察,拍照。(3)复水比的测定。称取约2g干燥后的蓝莓,室温下浸泡在40mL水中1h,然后将蓝莓取出、沥干、去除表面的水分、称重。计算公式[2]如下,复水比(g/g)=m2/m1;式中,m1为原干样质量(g);m2为复水后质量(g)。(4)色泽的测定。试验采用色差仪进行色差的测定。采用L*(亮度)、a*(红色/绿色)和b*(黄色/蓝色)三坐标空间定义样品颜色;其中,L*值越大,亮度越高;a*值表示红色(+a*)和绿色(-a*)的程度;b*值表示黄色(+b*)和蓝色(-b*)的程度。(5)质构的测定。根据预试验确定的测试参数,将蓝莓果粒试样横放于质构仪夹具正下方进行TPA测试,选用TA9探头,距离4mm,触发点50N负载,测试速度0.5mm/s,2次循环。由质地特征曲线得到表征果实质地状况对的评价参数。(6)活性成分分析。总酚采用福林-酚比色法测定,花青素采用比色法测定,DPPH•自由基清除能力采用吸光度比色法测定[4-6]。

1.3数据统计

试验数据均为3次重复测定的平均值,采用Sigmaplot12.5软件作图并进行邓肯氏差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同温度热风干燥对蓝莓微观结构和复水比的影响

蓝莓干燥是一个水分减少的过程,果肉组织的超微结构发生变化,果肉组织细胞壁总体结构破坏、胞壁物质皱缩,细胞壁不均匀,出现许多波形皱褶,微观上细胞壁微丝排列由紧密有序变得松散无序,宏观上果实皱缩干瘪[7-8]。为干燥前和干燥后蓝莓内果皮超微电镜扫描结果。干燥初始,新鲜蓝莓内果皮组织结构整齐致密,分布均匀,有清晰的明暗结构,细胞壁和细胞膜结合紧密,没有孔洞和沟壑。而从图1b中可以看出,短时热烫处理后,蓝莓内果皮细胞整齐致密,厚度均匀,有清晰的明暗结构,与新鲜蓝莓果实差异不显著,表明短时热烫对果皮内组织结构影响不大。试验结果显示,在50、65和80℃热风条件下,蓝莓果实的含水量降至(20±1)%,分别需要50、18和7.5h。65℃热风干燥处理可以减缓水分迁移速度,较好地延缓果肉组织的皱缩和干硬,形成较小的孔洞和较小的硬度,进而保持组织超微结构的完整性,保证蓝莓果干的品质完好。50℃热风干燥50h和65℃热风干燥18h的蓝莓果干复水差异不显著,二者(图1c和d)在微扫描电镜下的组织结构差异也不明显,这表明复水性与组织的内部结构有一定的相关性。在干燥脱水过程中,组织内部超微结构受到不同程度的损伤,不同温度干燥不同时间,果干含水量不同,内果皮组织的超微结构也表现出一定差异。如图2e所示,80℃热风干燥处理的蓝莓果肉叠状块层结构多,这是因为高温使果皮迅速失水出现皱缩,进而破坏了果皮细胞结构和果肉组织相互交织网状结构,细胞间分离。这也进一步证实了80℃热风干燥对果实组织结构破坏大,不利于产品在复水的过程中截留水分,因此复水性差。复水比可以反映物料由干燥引起的结构变化和细胞结构的破坏程度,是评价干燥品品质的一个重要指标[1-2]。干燥到水分含量为(20±1)%时,80℃干燥的产品复水比(1.05g/g)显著低于65(1.34g/g)和50℃(1.47g/g)干燥的产品,65和50℃干燥的产品复水比无显著差异。在50℃干燥过程中,蓝莓内部组织结构未被破坏,收缩率较小并形成多孔状组织结构,低温干燥的蓝莓具有较好的复水能力,复水能力由强到弱依次为50℃>65℃>80℃。在热风干燥过程中,由于表面温度要高于内部温度,蓝莓表面水分迅速迁移并形成一层硬膜。当蓝莓内部干燥时,又会呈现出内裂空隙的现象,进而使热风干燥后的产品干瘪,口感坚硬,复水性差。

2.2不同温度热风干燥对蓝莓果干色泽的影响

鲜果的a*值显著低于处理后的蓝莓果干,3种温度干燥不同时间后水分含量为(20±1)%时,80℃干燥蓝莓果干a*值显著低于65和50℃,但65和50℃干燥处理的蓝莓果干a*值差异不显著。热烫和干燥后a*值为正值,且值越大颜色越接近纯红色,热烫后蓝莓的a*增大,表明热烫蓝莓出现红化现象,与感官结果一致。蓝莓果干干燥过程中需要维持蓝色,当b*值为负值时,绝对值越大说明产品的颜色越接近蓝色。由表1可知,热烫后蓝莓果实的蓝色色泽降低了,b*值由鲜果的-8.46降到-3.88;干燥处理后果干的b*值也显著低于鲜果;在果干水分含量仅为(20±1)%时,50、65和80℃干燥组的b*值分别为-3.50、-4.46和-3.96,其中65℃干燥处理的果干与50、80℃干燥处理的果干b*值差异显著。从外观来看,新鲜蓝莓果实的蓝色最明显,干燥后出现褐变,蓝色变浅,且随着干燥时间的延长,蓝色越浅。至于为什么65℃干燥处理的色泽要优于50、80℃干燥处理,其作用机理有待进一步研究。从表1中还可以看出,无论是鲜果还是热烫和干燥处理,蓝莓的L*值均为负值,说明蓝莓色泽较暗,呈深的蓝黑色;L*值的绝对值越大,表示颜色越深。新鲜果热烫后,颜色变深,干燥后果干褐变,热风干燥处理间的L*值差异不显著。△E值为色差值,其表现的是样品的颜色综合差异。热烫后蓝莓果实明亮,色泽偏红,80℃干燥处理的△E值比50和65℃干燥处理的低,但三者间差异并不显著。在干燥过程中,蓝莓的色泽变化主要由蓝莓中花青素含量和褐变反应引起的。经不同温度干燥处理后,果干的色泽值差异不大。分析其原因可能是随着干燥温度的升高、干燥时间的延长,蓝莓中花青素的含量降低,理论上蓝莓会褪色。但由于还原糖参与了褐变反应,蓝莓颜色发生褐变,致使干燥果干产品色差差异不显著[2]。

2.3不同温度热风干燥对蓝莓果干质构特性的影响

果干质地属性是源于果实结构的一组物理特性。质构仪对样品进行2次压缩,输出质地测试结果曲线,从而可以分析样品的相关质地参数。硬度表示样品断裂所需要的最大力,指第一次压冲该样品形成的曲线中的峰值,单位为“g”。硬度值越大,表示被测物体的硬度越大[1-2]。从表2中可以看出,当水分均为(20±1)%时,50℃热风干燥需要50h,干燥后果干硬度达270.52g;65℃热风干燥需要18h,干燥后果干硬度达224.62g;80℃热风干燥仅需7.5h,干燥后果干硬度为70.12g;其中,80℃干燥处理的果干硬度显著低于65和50℃干燥处理的。胶着性的大小反映了果肉细胞间的结合力,胶着性的值越大,则表明组织结构越致密。干燥后蓝莓果实胶着性都显著高于新鲜蓝莓和热烫后的蓝莓。当水分均为(20±1)%时,80℃热风干燥的果干胶着性显著低于65和50℃热风干燥的。这表明不同温度处理,干燥过程中果实内部的结合力变化存在一定的差异;同时,胶着性与硬度有着密切的正相关性,也说明胶着性能较好地反映果实干燥过程中质地的变化情况。与硬度、胶着性的变化规律一致,当果干水分含量为(20±1)%时,80℃热风干燥的果干咀嚼性显著低于65和50℃热风干燥,65和50℃处理间果干的咀嚼性没有显著差异。

2.4不同温度热风干燥对蓝莓果实中活性成分的影响

干燥后蓝莓的总酚含量与鲜果和热烫果相比均显著性降低,热烫后蓝莓总酚损失率为12.35%,50、65和80℃热风干燥的总酚损失率分别为62.43%、66.12%和72.26%。由此可见,热风温度越高,果干总酚损失越多。热烫预处理和热风干燥处理会使酚类物质氧化、集合或分解,从而导致酚类物质含量下降,80℃热风干燥的温度最高,故对酚类物质的影响最大。50℃热风干燥的蓝莓果干总酚损失最少,究其原因可能是低温对蓝莓中易氧化分解的成分有较好的保护作用。多酚是蓝莓的主要有效成分之一,它易在多酚氧化酶的作用下发生氧化反应[9-12],这可能是导致蓝莓在干燥过程中总酚含量降低的主要原因。因此,选择适宜的干燥方式和干燥时间可以减少蓝莓中多酚等有效成分的损失。热烫和干燥处理后蓝莓果实中的花青素含量明显降低。新鲜蓝莓果的花青素为64.80mg/g干物质,热烫处理后下降34.69%,50、65和80℃热风干燥后花青素分别下降37.04%、63.84%和69.35%。由此可见,热风处理温度越高,果干的花青素损失越多,这与花青素本身的稳定性有关。研究表明,花青素在低温、钝化酶、与氧气隔绝等条件下稳定性较好[9-12],而在高温环境下易分解。因此,热烫处理后选择65℃热风进行干燥,能够较大程度地保护蓝莓的花青素不被分解。DPPH•自由基清除能力是筛选抗氧化活性物质普遍采用的一项指标[4-6]。由表3可知,干燥处理后,蓝莓果实的DPPH•自由基清除能力比鲜样低,在果干水分在(20±1)%时,3个不同温度热风干燥的产品,其DPPH•自由基清除能力由高到低排列依次为50℃>65℃>80℃,且差异均达显著水平。这说明热风干燥的温度越高,产品的DPPH•自由基清除能力越低。这是因为在高温条件下,果实的抗氧化物质被氧化分解,所以DPPH•自由基清除能力下降了[12-14]。综合来看,低温热风干燥能够较好地保持蓝莓中总酚、花青素水平以及DPPH•自由基清除能力。

3结论

试验结果显示,在50、65和80℃热风条件下,蓝莓果实的含水量降至(20±1)%,分别需要50、18和7.5h。不同温度热风干燥对蓝莓的理化性状均有一定影响。果干的复水比、硬度、咀嚼性和胶着性等物理指标数值由大到小依次为50℃>65℃>80℃,其中50和65℃处理的差异不显著;果干的总酚和花青素以50℃热风干燥的较高,DPPH•自由基清除能力也以50℃热风干燥的较强,其次为65℃处理,二者间差异不显著,而80℃热风干燥的活性成分最低;总的来说,低温热风干燥对果干理化性状的影响要小于高温热风;不同干燥温度之间色差值△E差异不显著。综合考虑蓝莓果干的品质以及能耗和干燥时间,蓝莓鲜果以65℃热风干燥18h比较合适。

作者: 张群;刘伟;袁洪燕  单位:湖南省农业科学院农产品加工研究所

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