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不同干燥方式对嘉宝果品质的影响

花匠小妙招
2024-12-02 11:00

0. 引言

【研究意义】嘉宝果[Myrciaria cauliflora（DC.）Berg]，又名肖柽柳桃金娘、珍宝果、树葡萄、拟爱神木，为桃金娘科拟香桃木属常绿灌木，主要分布于南美洲的巴西、巴拉圭、阿根廷等国家或地区，目前在我国福建、广东、四川、重庆、湖南等地均有种植。嘉宝果具有很高的食药用价值，口味独特，营养丰富[1-2]，果皮中富含维生素及花青素、酚酸等酚类物质，具有很强的抗氧化、抗糖尿病及抗细胞增殖等活性[3-4]。嘉宝果鲜果的保质期短，往往在采收后3～4 d就开始发酵[5]，即使在冷库保鲜，嘉宝果感官品质和口感随时间延长也明显下降，在上市集中季节容易造成资源浪费，因此把嘉宝果制成果干是延长货架期的一种重要途径。【前人研究进展】国内外开展了许多有关嘉宝果加工的研究[6]，但未见嘉宝果产品干燥方法的报道。热风干燥具有操作简便、成本低、容量较大等优点，是农产品加工中的常用干燥方法[7-9]。【本研究切入点】目前国内嘉宝果企业常用热风干燥制成果干，但由于热风干燥所用干燥温度较高，往往导致营养功能成分含量降低以及产品感官品质的劣变，影响了后续的加工利用。因此确定合适的干燥方式，最大程度地保留嘉宝果的营养、活性成分及外观颜色等，可为嘉宝果的综合利用及深加工提供依据。【拟解决的关键问题】采用不同温度（50、60、70℃）的热风干燥以及真空冷冻干燥加工嘉宝果，对比分析不同干燥方式的嘉宝果感官特性、主要营养成分及氨基酸组成。

1. 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜嘉宝果果实于2019年4月20日采自福建省农业科学院亚热带农业研究所种质资源圃，供试嘉宝果品种为‘沙巴’。

1.2 试验仪器与设备

BYS-TUDK142全自动凯氏定氮仪（意大利VELP公司）；L-8800型氨基酸自动分析仪（日本日立高新技术公司）；AAS novAA400原子吸收光谱仪（德国耶拿分析仪器公司）；Thermo U-3000液相色谱仪（美国Thermo公司）；L5S型紫外可见分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）；冷冻干燥机（FD-1D-50型，北京博医康实验仪器有限公司）；UPW-20N型超纯水机（北京历元电子仪器有限公司）；BS110S型分析天平（德国Sartorius集团）；101A型恒温鼓风干燥箱（上海市实验仪器总厂）。

1.3 试验方法 1.3.1 样品处理

将新鲜嘉宝果洗净，称取12份，每份2 500 g，各取3份分别进行50、60、70℃热风干燥和真空冷冻干燥。

热风干燥：新鲜嘉宝果均匀铺散在干燥箱搁板上，3台烘箱分别设置温度50、60、70℃，烘干至恒重。

真空冷冻干燥：先将嘉宝果放入−35℃冷库中预冻18 h，然后在冷阱温度−45℃真空度10 Pa的条件下升华16 h，最后在温度55℃真空度10 Pa的条件下解析干燥5 h。

将干燥后的嘉宝果置于研磨机中打粉，粉碎后过80目筛，过筛后的嘉宝果果粉用于检测指标备用。

1.3.2 感官评价

感官评价主要从干燥后产品的果皮色泽、果肉颜色、形状、质地、风味5个方面进行综合评价[10-12]，评分标准见表1。分值越高，表明该特征指标越好。

表 1 嘉宝果干燥产品的感官评价标准

Table 1. Criteria for sensory evaluation of dried jabuticaba fruits

指标 Index状态 Criteria分值 Score 果皮色泽 Peel color 接近鲜果颜色，紫黑色，均匀有光泽 Close to the color of fresh fruit, dark purple, uniform and glossy. 2 黑褐色，无光泽，与鲜果相比，色泽变化较大
Dark brown, lusterless. Compared with fresh fruit, the color changes greatly. 1 果肉颜色 Pulp color 白色或浅黄色 White or light yellow 3 棕色 Brown 2 棕褐色 Tan 1 形状 Shape 圆形，规整，形状接近鲜果 Round, regular, shape close to fresh fruit. 3 不规整，收缩卷曲 Irregular, curly. 2 不规整，严重收缩卷曲 Irregular, severe shrinkage curl. 1 质地 Texture 整颗果干很脆，手捏易碎，果皮脆，果肉蜂窝状、疏松易碎，极易磨粉
The dried fruit is very crispy, can be crushed easily by hand. The peel is crispy. The pulp is loose and fragile, honeycomb structure. Fruit is easy to grind into power. 4 整颗果干手感偏硬，手捏难破皮，果皮有弹性，果肉黏，难以磨粉
The dried fruit feels hard. The peel is hard to break. Elastic peel, sticky pulp, hard to grind into power. 3 整颗果干手感硬，手捏不破皮，果皮弹性小，果肉黏，难以磨粉
The dried fruit is hard. The peel can't be breaked, has small elasticity. Sticky pulp, hard to grind into power. 2 整颗果干手感很硬，手捏不破皮，果皮无弹性、很硬，果肉黏，难以磨粉
The dried fruit is very hard. The peel can't be breaked and is inelastic. Sticky pulp, hard to grind into power. 1 风味 Aroma 果香浓郁，甜度高于冷冻干燥果干，低于60℃、70℃热风干燥，略酸略有酒味
Rich fruit flavor, sweetness higher than freeze-drying, lower than 60℃ and 70℃of hot air drying, slightly sour and
slightly alcoholic. 4 果香浓郁，甜而偏酸 Rich fruit flavor, sweet and slightly sour. 3 果香味较淡，甜度酸度均较小 The fruit flavor is lighter, the sweetness and acidity are smaller. 2 果香浓郁，较甜较酸，略有焦味 Rich fruit flavor, sweet and sour, slightly burnt. 1 1.3.3 指标测定

粗蛋白[13]、脂肪[14]、淀粉[15]、还原糖[16]、粗纤维[17]、灰分[18]、果糖、葡萄糖、蔗糖[19]、水分[20]、维生素C[21]、硒[22]和氨基酸[23]分别参照相关国标测定。

1.3.4 多酚含量测定

参照Xu等[24]和刘禹等[25]的方法做适当改动。取0.1 mL样品液，加入0.1 mL 1.0 mol·L−1 Folin-Ciocalteu试剂和2.8 mL蒸馏水，混匀，静置8 min后加入2 mL 7.5%碳酸钠溶液，摇匀，室温下密封避光2 h，于765 nm处测其吸光度，平行测定3次。以没食子酸为标准品，建立方程：y=0.001 8 x−0.003 2（30～300 μg·mL−1，R2=0.999 5），式中：y为吸光度值，x为没食子酸浓度（μg·mL−1）。不同提取液中多酚含量用每克干燥叶片中所含的相当于没食子酸（GAE）的量进行计算，单位为 mg GAE·g−1（以干基计）。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析。

2. 结果与分析

2.1 不同干燥方式对嘉宝果感官品质的影响

对比果皮色泽、果肉颜色、形状、质地、风味，感官评定得分如表2。从果皮色泽、果肉颜色上看，真空冷冻干燥优于其他干燥方式，果皮色泽、果肉颜色接近鲜果，外观最好。真空冷冻干燥样品形状与鲜果相比变化不大，质地疏松，极易粉碎，但是果香味较淡。50、60、70℃热风干燥样品外观均较差，果皮颜色深且无光泽，形状收缩卷曲，质地坚硬，但50℃热风干燥样品风味最好，果香浓郁，甜度适中，微酸，60℃热风干燥样品风味次之，稍偏酸，70℃热风干燥样品风味最差，甜偏酸且带焦味。综合各指标特征及评分，真空冷冻干燥样品的感官质量最好。

表 2 不同干燥方式嘉宝果感官质量的分值

Table 2. Sensory panel scores on jabuticaba dried by different methods

干燥方式 Drying method果皮色泽 Peel color果肉颜色 Pulp color形状 Shape质地 Texture香味 Aroma总分 Total score 真空冷冻干燥 Vacuum freeze drying 2334214热风干燥（50℃）Hot air drying (50℃)1123411热风干燥（60℃）Hot air drying (60℃)121239热风干燥（70℃）Hot air drying (70℃)121116 2.2 不同干燥方式对嘉宝果主要营养成分的影响

不同干燥方式的嘉宝果主要营养成分见表3。真空冷冻干燥与热风干燥、不同温度热风干燥之间对营养成分的影响差异显著。真空冷冻干燥对嘉宝果蛋白质、脂肪的保持最好，蛋白质、脂肪含量显著高于50、60、70℃热风干燥。50℃热风干燥淀粉、粗纤维、灰分含量显著高于其他处理，真空冷冻干燥处理的样品淀粉含量与60、70℃热风干燥无显著差异，淀粉含量随着热风干燥温度的升高而下降。真空冷冻干燥处理的粗纤维与灰分含量显著高于60、70℃热风干燥，由表3可见还原糖是嘉宝果干物质营养中的最主要营养成分，不同干燥方式的还原含量范围为38.48%～55.72%，其含量随着温度的升高而升高，70℃热风干燥还原糖含量最高，真空冷冻干燥含量最低。

表 3 不同干燥方式对嘉宝果主要营养成分的影响

Table 3. Effects of drying methods on nutrients of jabuticaba

（单位：%，以干基计）干燥方式 Drying method蛋白质 Protein脂肪 Fat淀粉 Starch还原糖 Reducing sugar粗纤维 Crude fiber灰分 Ash 真空冷冻干燥
Vacuum freeze drying5.08±0.02 a1.13±0.03 a17.71±0.29 b38.48±0.12 c4.00±0.03 b2.18±0.03 b热风干燥（50℃）
Hot air drying (50℃)4.72±0.00 b0.54±0.01 c19.01±0.79 a49.99±0.69 b4.30±0.00 a2.35±0.04 a热风干燥（60℃）
Hot air drying (60℃)2.48±0.10 c0.48±0.02 d17.17±0.91 b54.70±0.49 a2.91±0.02 d1.70±0.02 c热风干燥（70℃）
Hot air drying (70℃)2.56±0.19 c0.75±0.01 b16.78±0.56 b55.72±0.04 a3.55±0.02 c1.67±0.01 c 注：同列数值不同字母表示差异显著水平达0.05。表4～6同。
Note: Data followed different small letters within column indicate significant different at 0.05 levels. The same as table 4-6. 2.3 不同干燥方式对嘉宝果糖、葡萄糖及蔗糖的影响

4种干燥方式中，仅真空冷冻干燥样品中检测到蔗糖。50℃热风干燥样品中的果糖、葡萄糖含量最低，两种单糖含量随着热风温度的升高而升高，70℃热风干燥样品含量最高。不同干燥处理样品的果糖、葡萄糖含量大小规律一致，均为70℃热风干燥＞60℃热风干燥＞真空冷冻干燥＞50℃热风干燥（表4）。

2.4 不同干燥方式对嘉宝果水分含量、维生素C、硒及总多酚的影响

表5显示，4种干燥方式所得嘉宝果水分含量由大到小依次为：50℃热风干燥＞60℃热风干燥＞70℃热风干燥＞真空冷冻干燥，60℃热风干燥与70℃热风干燥不存在显著差异，但其它处理间均存在显著差异。真空冷冻干燥嘉宝果水分含量5.92%，显著低于热风干燥，脱水较完全。50℃热风干燥水分含量18.66%，脱水效果差。

表 4 不同干燥方式嘉宝果果糖、葡萄糖及蔗糖含量

Table 4. Contents of fructose, glucose, and sucrose of jabuticaba dried by different methods, % dry basis

（单位：%，以干基计）干燥方式 Drying method果糖 Fructose葡萄糖 Glucose蔗糖 Sucrose 真空冷冻干燥 Vacuum freeze drying5.38±0.21 b8.84±0.40 c2.40±0.06热风干燥（50℃）Hot air drying (50℃)1.39±0.02 c2.48±0.04 d—热风干燥（60℃）Hot air drying (60℃)5.44±0.31 b10.43±0.63 b—热风干燥（70℃）Hot air drying (70℃)5.92±0.09 a11.53±0.07 a—

表 5 不同干燥方式嘉宝果水分、维生素C、硒及总多酚含量

Table 5. Content of water, vitamin C, selenium and total polyphenols of jabuticaba dried by different drying methods

（单位以干基计）干燥方式
Drying method水分含量
Water content /%维生素
Vitamin C /（mg·hg−1)硒
Selenium /（mg·kg−1）总多酚
Total polyphenols /（mg·g−1）真空冷冻干燥
Vacuum freeze drying 5.92±0.01 c 105.20±0.83 a 0.014 2±0.000 1 d 86.55±3.76 a 热风干燥（50℃）
Hot air drying (50℃) 18.66±0.01 a 79.12±0.60 b 0.040 7±0.000 7 a 57.24±3.08 b 热风干燥（60℃）
Hot air drying (60℃) 12.74±0.01 b 62.03±0.17 c 0.027 8±0.000 8 b 43.66±2.67 c 热风干燥（70℃）
Hot air drying (70℃) 12.31±0.01 b 52.12±0.32 d 0.020 3±0.000 2 c 37.93±3.24 d

嘉宝果经过不同方式的干燥后，维生素C、硒及总多酚含量均存在显著差异。真空冷冻干燥样品中的维生素C和总多酚含量均显著高于3种热风干燥，随着干燥温度的上升，维生素C和总多酚含量显著下降，70℃热风干燥样品维生素C含量约是真空冷冻干燥的50%，总多酚含量不足真空冷冻干燥的50%。50℃热风干燥样品硒含量最高，显著高于其他3种干燥方式，且随着热风干燥温度的上升显著下降，真空冷冻干燥样品硒含量最低，仅0.014 2 mg·kg−1。

2.5 不同干燥方式对嘉宝果氨基酸组成的影响

表6显示，50℃热风干燥样品氨基酸总量最高，显著高于其它3种干燥方式，真空冷冻干燥次之，60℃热风干燥与70℃热风干燥氨基酸总量无显著差异。50℃热风干燥样品17种氨基酸含量均显著高于60℃和70℃热风干燥，10种氨基酸（缬草氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、胱氨酸、酪氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸）显著高于真空冷冻干燥，7种氨基酸（苏氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸）与真空冷冻干燥无显著差异。从60℃热风干燥到70℃热风干燥，6种氨基酸（异亮氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、组氨酸）含量显著下降，4种氨基酸（亮氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、脯氨酸）含量显著上升。真空冷冻干燥和50℃热风干燥必需氨基酸占氨基酸总量的百分比（EAA/TAA值）均为0.37，虽低于FAO/WHO提出的理想蛋白标准（0.40），但显著优于60℃和70℃热风干燥（0.35，0.35）。50℃热风干燥必需氨基酸与非必需氨基酸之比（EAA/NEAA）为0.60，已达到FAO/WHO的理想模式（0.60），真空冷冻干燥EAA/NEAA为0.59，接近FAO/WHO的理想模式，而60℃和70℃热风干燥的EAA/NEAA均为0.55。

表 6 不同干燥方式嘉宝果氨基酸组成

Table 6. Amino acid composition of jabuticaba dried by different methods

（单位：%，以干基计）氨基酸
Amino acid真空冷冻干燥
Vacuum freeze drying热风干燥（50℃）
Hot air drying (50℃)热风干燥（60℃）
Hot air drying (60℃)热风干燥（70℃）
Hot air drying (70℃) 必需氨基酸 Essential amino acid 苏氨酸 Threonine 0.177±0.004 a 0.181±0.004 a 0.094±0.001 b 0.092±0.002 b 缬草氨酸 Valine 0.207±0.004 b 0.237±0.004 a 0.123±0.001 c 0.125±0.004 c 甲硫氨酸 Methionine 0.040±0.011 b 0.075±0.001 a 0.025±0.004 c 0.023±0.001 c 异亮氨酸 Isoleucine 0.144±0.003 b 0.162±0.005 a 0.097±0.002 c 0.065±0.001 d 亮氨酸 Leucine 0.343±0.058 a 0.296±0.009 a 0.113±0.003 b 0.130±0.002 b 苯丙氨酸 Phenylalanine 0.223±0.006 b 0.247±0.004 a 0.080±0.004 d 0.091±0.003 c 赖氨酸 Lysine 0.292±0.005 b 0.332±0.011 a 0.125±0.006 c 0.116±0.003 c 非必需氨基酸 Nonessential amino acid 天门冬氨酸 Aspartic acid 0.422±0.002 a 0.432±0.006 a 0.221±0.001 b 0.204±0.003 c 丝氨酸 Serine 0.206±0.007 a 0.211±0.004 a 0.096±0.005 b 0.104±0.004 b 谷氨酸 Glutamic acid 0.532±0.022 a 0.514±0.006 a 0.245±0.009 b 0.247±0.006 b 甘氨酸 Glycine 0.218±0.003 a 0.241±0.010 a 0.141±0.002 b 0.112±0.002 c 丙氨酸 Alanine 0.252±0.007 a 0.251±0.004 a 0.165±0.002 b 0.145±0.004 c 胱氨酸 Cystine 0.054±0.005 b 0.076±0.003 a 0.032±0.001 d 0.046±0.003 c 酪氨酸 Tyrosine 0.123±0.006 b 0.152±0.003 a 0.044±0.002 c 0.019±0.002 d 组氨酸 Histidine 0.143±0.003 b 0.157±0.004 a 0.065±0.001 c 0.047±0.002 d 精氨酸 Arginine 0.251±0.004 b 0.287±0.014 a 0.115±0.002 c 0.118±0.003 c 脯氨酸 Proline 0.212±0.007 b 0.233±0.009 a 0.079±0.003 d 0.133±0.005 c 必需氨基酸总量
Essential amino acid，EAA 1.426±0.076 b 1.530±0.015 a 0.657±0.011 c 0.642±0.009 c 非必需氨基酸总量
Nonessential amino acid，NEAA 2.414±0.021 b 2.553±0.011 a 1.202±0.016 c 1.175±0.013 c 氨基酸总量 Total amino acids，TAA 3.840±0.094 b 4.083±0.019 a 1.859±0.027 c 1.817±0.014 c 必需氨基酸/氨基酸总量
（EAA/TAA） 0.37±0.01 a 0.37±0.00 a 0.35±0.00 b 0.35±0.00 b 必需氨基酸/非必需氨基酸总量
（EAA/NEAA） 0.59±0.03 a 0.60±0.01 a 0.55±0.00 b 0.55±0.01 b

3. 讨论与结论

真空冷冻干燥与热风干燥嘉宝果样品在感官品质上差异明显，这与干燥原理、温度、干燥环境氧气含量、时间等均有密切关系。真空冷冻干燥样品的形状和质地优于热风干燥，这与干燥原理息息相关。真空冷冻干燥是在物料水分为固体状态下去除水分，而热风干燥则是在物料水分为液体状态下去除水分。真空冷冻干燥将含水物料冻结后，置于真空之下，并供给一定的热量，使物料中的从冰晶状态下直接升华，升华后的原料冰晶在物料会留下很多空穴，能形成较均匀的多孔结构，果实收缩小，较好保持果实原有形状，质地疏松，口感酥脆，在运输和包装过程中容易形成粉末[26]。热风干燥的过程是由表及里进行的，在干燥过程中存在着湿度梯度和温度梯度，两种梯度的方向相反，故干燥速度较慢、干燥时间长，破坏了产品的组织结构，造成物料内部组织结构塌陷[27]，干燥时表面快速升温，细胞收缩，导致果皮硬化，因而形成表皮起皱、干瘪坚硬等外观现象。

真空冷冻干燥嘉宝果不仅在质地、形状上明显优于热风干燥，在果实的色泽上也具有明显优势。这是由于真空冷冻干燥过程中大部分时间处于低温和缺氧状态，使嘉宝果内部几乎不发生美拉德反应，从而保证了较好的色泽。经热风干燥的产品色泽较暗，这与热风干燥常压状态、时间长、干燥温度高有关，常压下操作时间越长，干燥温度越高，产品的褐变越严重[26]。热风干燥的嘉宝果香味较真空冷冻干燥更浓、甜度更高，可能是因为在加热升温的过程中存在糖分以及香气成分的转化，使还原糖含量升高及香味物质的组成发生了变化。

不同干燥方式下蛋白质含量、氨基酸总量、各氨基酸含量、必需氨基酸占比都存在明显差异，这是由于干燥过程中蛋白质降解、美拉德反应共同作用的结果[28]。蛋白质在低温下不易降解且美拉德反应被抑制，故真空冷冻干燥嘉宝果蛋白质含量最高，显著高于热风干燥。随着热风干燥温度升高，蛋白质降解与美拉德反应速率加快，因而60℃与70℃热风干燥蛋白质含量显著低于50℃热风干燥。50℃热风干燥氨基酸总量最高，一方面可能因蛋白质的降解（与真空冷冻干燥对比而言），另一方面50℃时美拉德反应速率还较低（相对60℃、70℃热风干燥而言），而温度越高（60℃、70℃），美拉德反应速率越高，因而60℃与70℃热风干燥样品的氨基酸远低于50℃热风干燥及真空冷冻干燥。

热风干燥嘉宝果还原糖显著高于真空冷冻干燥，可能是高温有利于淀粉分解为还原糖[29-30]。3种温度的热风干燥淀粉含量随着温度升高而下降，而还原糖含量随着温度的升高而升高，这由于升温过程中淀粉酶活性提高，使淀粉降解为糖[26]。

维生素C性质不稳定，对光、热和空气敏感，易被氧化[31]。本研究结果表明真空冷冻干燥比其它干燥方式更有利于维生素C的保持，与杨梅[32]、西兰花[33]、甘薯[26]研究结果一致。真空冷冻干燥嘉宝果维生素C含量最高，且随着热风干燥温度的升高而降低。说明在干燥过程中氧气和温度是影响维生素C稳定性的主要因素，真空冷冻干燥过程的低氧和低氧环境有利于维生素C的保持[33]。热风干燥属高温和长时间接触空气的干燥，对维生素C的破坏大，因而保留率低。

嘉宝果属于珍稀水果，果实价格昂贵，具有良好的保健功效，嘉宝果多酚类物质可能是其具有显著降血糖、抗氧化功效的重要功能性成分[4]。为充分挖掘嘉宝果功能性成分，为相关功能性食品开发提供特色原料资源，对嘉宝果采后脱水加工是关键环节。本试验结果显示，真空冷冻干燥工艺能最大限度保存果实的功能性成分，总多酚含量达到86.55 mg·g−1，比50℃热风干燥的高1.5倍、比60℃热风干燥的高2倍，是4种干燥方式中最理想的脱水工艺。

综合考虑4种干燥方式干燥产品的感官品质、营养成分和功能成分特性，真空冷冻干燥能够最好地保持色泽、形状、质地、蛋白质、脂肪、维生素C、总多酚，且能达到最好的脱水效果，也能较好地保存粗纤维、淀粉、氨基酸、灰分等营养成分，对于产品品质而言是一种理想的干燥方式。从工业化利用角度考虑，由于真空冷冻干燥设备投入大、加工过程耗时长、能耗大、成本高，对农产品加工来说是明显的缺陷。因此今后有必要进一步探索低温真空脱水、常温热泵脱水等新兴脱水技术在嘉宝果上的应用，综合考虑脱水品质及加工成本，为嘉宝果采后加工提供更加实用的产业化工艺。