三種干燥方式下蘋果脆片干燥特性及品質的比較

黃妍，林俊錦

（1.福建省閩北職業技術學院食品系，福建南平 353000）

（2.福建中鷺金草生物技術有限公司，福建南平 353000）

蘋果是薔薇科蘋果亞科蘋果屬植物，其樹木為落葉喬木[1]。蘋果的營養價值極高，富含礦物質和維生素，含鈣量豐富。蘋果酸還可以代謝熱量，防止下半身的肥胖[2]。蘋果作為一種低熱量的食物，其營養成分可溶性較大，易被人體所吸收，因此被稱之為“活水”[3]。其有利于溶解硫元素，使得皮膚潤滑柔嫩。我國作為蘋果大國，產量約占蘋果總產量的65%，其主要品種有陜西洛川富士、陜西延川富士、山東紅星等等。蘋果的品種很多，可分為酒用品種、烹調品種、鮮食品種3 大類，其3 類品種的大小、顏色、香味、脆性等特點均有所差別[4,5]。

蘋果脆片是在真空狀態或者負壓狀態下，通過油炸或者其他的方法，隨后將蘋果內的水分蒸發掉，外形以及顏色不發生變化的情況下得到含水量大約5%左右的制品，其不含色素，也無防腐劑，是一種純天然的休閑食品[6,7]。近年來，蘋果脆片迅速的擠入膨化產品的行列之中，其具有酥脆、香氣濃郁等特點，深得現代年輕人的喜愛[8,9]。

隨著社會的進步發展，消費者對產品的質量越來越高，需要的產品樣式多樣化。因此，生產者在提供新鮮的食品的同時還要維持產品的質量和營養價值。對此，在對食品加工中的結構等組成物質的檢測和控制、提高產品的質量至關重要。

1 材料與方法

1.1 材料

蘋果：富士蘋果，產自陜西延川，購買至北京市錦繡大地，直徑大約80 mm 左右，水分含量86%以上。將所購買蘋果放置在0.5 ℃的冷庫或者冰柜進行保存代用。

主要儀器設備：切片機（型號：RY-311-1），廣州市祥九瑞盈機械設備有限公司；熱電偶，上海自動化儀表集團有限公司；食品體積測定儀，山東競道電光科技有限公司；物性分析儀，湘潭湘儀儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱、電熱恒溫鼓風干燥箱，上海丙林電子科技有限公司；中短波紅外干燥箱，蘇州德沃斯制造有限公司；閃蒸干燥機，江蘇宇通干燥工程有限公司；水分活度儀，華科儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 不同干燥技術蘋果樣品制備

熱風干燥蘋果片樣品制備：將購買代用的蘋果取出放置常溫下，隨后進行去皮、去核、切片，切片的厚度為5 mm，切片后在進行切塊，取得大小一致的扇形，使用電子秤稱取300 g 蘋果片均勻平鋪與托盤之上，使用電熱鼓風干燥箱對其進行干燥處理，調整熱風干燥溫度為50 ℃、70 ℃、90 ℃，根據不同濕度條件下的速率轉換點和水分比變化情況，在120 min時取樣進行指標測定。

中短波紅外干燥蘋果片樣品制備：將購買代用的蘋果取出放置到常溫下，隨后對其進行剝皮、去核、切片，切片厚度為5 mm，切片后在進行切塊，取得大小一致的扇形，使用電子秤稱取300 g 蘋果均勻的平鋪在托盤之上，放置于中短波紅外干燥箱對其進行干燥處理，其輻射功率為1350 W，輻射距離為12 cm，根據不同的濕度條件下，速率轉換點和水分比變化情況，在120 min 時取樣對其進行指標的測定。

脈動壓差閃蒸蘋果片樣品制備：將購買代用的蘋果取出直接去皮、去核、切片，切片的厚度為5 mm，切片后在進行切塊，取得大小一致的扇形。將蘋果片平鋪在鋼絲網盤之上，放置于電熱恒溫鼓風干燥箱內進行加工，在70 ℃的條件下進行預干燥處理，取出后放置到85 ℃、95 ℃、105 ℃果蔬脈動壓差閃蒸干燥機進行閃蒸，閃蒸室的壓力設置為0.2 MPa，多次脈動壓差閃蒸，脈動壓差閃蒸后進行抽空干燥，在閃蒸10次后對其產品進行指標檢測。

1.2.2 內部溫度檢測

使用熱點偶對蘋果脆片內部溫度進行檢測并記錄：使用量尺檢測出樣品的中心位置進行標記，隨后使用熱電偶插入其中，插入后放置于熱風干燥箱內，開啟熱風干燥箱后，隨時觀測在不同溫度下蘋果脆片內部溫度的變化。

1.2.3 體積檢測

使用食品體積測定儀對進行樣品體積的測定，食品體積測定儀在使用前需要提前開機30 min 進行預熱，隨后啟動軟件程序，對蘋果片樣品的體積進行檢測，進測時采取多次檢測法，多次檢測后隨機選取3次檢測記錄，計算其平均值并記錄。

1.2.4 水分比檢測

使用電阻率成像法檢測樣品的水分比：通過一次性布極、自動變換電極距離，來實現多尺度的斷面數據采集，其能夠通過核心表面制成的電阻測量惠州內部的電阻率圖，以便于觀測產品中的水異動情況。水分比計算公式如下：

式中，MR 為式樣t 時刻水分比；M1為t 時刻干基水分含量，g/g；M0為初始干基水分含量，g/g；Me 為平衡干基水分含量，g/g。

1.2.5 蘋果脆片色澤檢測

將干燥過后的蘋果脆片磨成粉之后，使用色差儀對其色澤進行檢測，用L*、a*、b*值進行統計處理。L*表示顏色黑白，即亮暗。當L*值=0 時為黑色；L*值=100 時為白色。L*值越大說明產品的顏色越好。a*值表示紅綠色，b*值代表黃藍色。色差綜合評定分計算公式如下：

1.2.6 蘋果脆片品質和復水比檢測

使用物性分析儀對蘋果脆片的脆度、硬度進行檢測。樣品選擇形狀大小一致，進行壓縮試驗，每組樣品多次重復，重復次數不得少于10 次，取其平均值進行分析。參數條件：選擇P/0.25 s 探頭、測定前速度設定為2.0 mm/s，測定后速度設定為2.0 mm/s，測試速度設定為1.0 mm/s，破裂測試距離為5.0 mm；100 g為測試力度。應力變化曲線，通過儀器自帶軟件分析得出脆度及硬度數值。復水比計算公式如下：

式中，RR為復水比；Ww 為復水后蘋果脆片的質量，g；Wb為復水前蘋果脆片的質量，g。

1.2.7 Vc 含量的測定

采用2,6-二氯靛酚滴定法對Vc 含量進行測定[10]。

1.3 統計學處理

采用SPSS 21.0 統計軟件進行分析，計量資料采用（±s）進行描述，多組間比較采用F值檢驗，兩組間比較采用實施獨立樣本t檢驗，p<0.05 則說明差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 不同干燥技術在不同的溫度下對蘋果脆片內部溫度檢測對比

表1 不同干燥技術在不同溫度下對蘋果脆片內部溫度檢測對比Table 1 Comparison of internal temperature detection of apple chips by different drying technologies at different temperatures(±s, ℃)

表1 不同干燥技術在不同溫度下對蘋果脆片內部溫度檢測對比Table 1 Comparison of internal temperature detection of apple chips by different drying technologies at different temperatures(±s, ℃)

注：同列數據右肩字母不同表示差異性顯著，p<0.05，下同。

干燥技術 50 ℃ 70 ℃ 90 ℃熱風干燥 39.59±4.59a 50.34±6.01a 81.26±8.56a中短波紅外干燥 30.28±3.87b 40.26±5.13b 76.65±7.21b脈動壓差閃蒸 35.26±4.01c 45.36±5.26c 71.61±7.00c

熱風干燥又被稱為“瞬間干燥”，是一種在烘箱或者在烘干室內吹入熱風使得空氣流動加快的現代干燥方法之一。熱風干燥是以熱空氣作為干燥介質，自然或者強制的對流循環的方式和食品進行交換。中短波紅外干燥技術是一種高效節能、低污染的干燥技術，其是通過紅外輻射對物料進行撞擊，從而滲透后再將輻射能量轉化為熱量的一種干燥技術。脈動壓差閃蒸是一種是目前果蔬加工的新技術[11]。如表1 所示，熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為50 ℃時，蘋果脆片的內部溫度為39.59、30.28、35.26 ℃（p<0.05）；當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為70 ℃時，蘋果脆片的的內部溫度為50.34、40.26、45.36 ℃（p<0.05）；當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為90 ℃時，蘋果脆片的溫度為81.26、76.65、71.61 ℃（p<0.05）；由此可見，熱風干燥技術在不同溫度下干燥，蘋果脆片的內部溫度要高于中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術。

2.2 不同干燥技術在不同溫度下對蘋果脆片體積變化比較

如表2 所示，在不同的溫度下，不同干燥技術對蘋果脆片進行干燥，其體積會隨之變化。熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為50 ℃時，蘋果脆片的體積為5.36、3.02、3.17（p<0.05）；當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為70 ℃時，蘋果脆片的體積為3.24、1.95、2.59（p<0.05）；當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為90 ℃時，蘋果脆片的體積為1.26、1.24、1.26（p>0.05）。表明當溫度在50 ℃時，三種干燥技術對蘋果脆片進行干燥，熱風干燥的體積最大，其次是中短波紅外干燥紅外干燥、最后為脈動壓差閃蒸，說明當溫度在50 ℃時，使用中短波紅外干燥技術最為適宜，當70 ℃時，體積最小的為中短波紅外干燥，其次是脈動壓差閃蒸，最后是熱風干燥，說明當溫度為70 ℃，中短波紅外干燥技術最為適宜。

表2 不同干燥技術在不同溫度下對蘋果脆片體積變化比較Table 2 Comparison of volume changes of apple chips with different drying techniques at different temperatures (±s,cm3)

表2 不同干燥技術在不同溫度下對蘋果脆片體積變化比較Table 2 Comparison of volume changes of apple chips with different drying techniques at different temperatures (±s,cm3)

干燥技術 50 ℃ 70 ℃ 90 ℃熱風干燥 5.36±1.21a 3.24±0.95a 1.26±0.41a中短波紅外干燥 3.02±0.18b 1.95±0.08b 1.24±0.04a脈動壓差閃蒸 3.17±0.19b 2.59±0.11c 1.26±0.08a

2.3 不同干燥技術在不同溫度下蘋果脆片的水分比變化比較

大量研究顯示，水分比變化在蘋果脆片的干燥中有著密切的聯系。畢金峰[12]等在研究中表示，不同干燥方式對蘋果脆片水分比有著一定的影響，其中脈動壓差干燥方式對蘋果脆片的水分比變化有一定影響，對蘋果脆片進行脈動壓差閃蒸，蘋果脆片內的水分比散失較快，脈動壓差的次數增多，蘋果脆片內的水分比逐漸下降，其最終的蘋果脆片水分比為0.19%以下。

表3 不同干燥技術在不同溫度下蘋果脆片水分比變化Table 3 Changes of moisture ratio of apple chips with different drying techniques at different temperatures (±s, %)

表3 不同干燥技術在不同溫度下蘋果脆片水分比變化Table 3 Changes of moisture ratio of apple chips with different drying techniques at different temperatures (±s, %)

干燥技術 50 ℃ 70 ℃ 90 ℃熱風干燥 0.84±0.21a 0.41±0.09a 0.28±0.04a中短波紅外干燥 0.46±0.05b 0.25±0.04b 0.08±0.04b脈動壓差閃蒸 0.56±0.05c 0.34±0.02c 0.17±0.01c

如表3 所示，隨著干燥過程的進行，蘋果脆片的水分比逐步下降，內部溫度上升，體積下降，與上述一致。當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為50 ℃時，蘋果脆片的水分比為0.84%、0.46%、0.56%（p<0.05）；當熱風干燥技術、中短波紅外干燥、脈動壓差閃蒸技術的溫度為70 ℃時，蘋果脆片的水分比為0.41%、0.25%、0.34%（p<0.05）；當壓差閃蒸技術的溫度為90 ℃時，蘋果脆片的水分比為0.28%、0.08%、0.17%（p<0.05）。本文研究中和王雪媛等研究結果相差無幾。大量臨床研究表明，當干燥的溫度過低時，蘋果脆片的顏色會變得暗淡，水分抽空不足，不利于蘋果脆片的保存，當溫度過高時，會嚴重導致蘋果脆片的褐變，其脆度變高，硬度也會隨之增高，不僅在運輸上不方便，還會影響消費者的口感。

2.4 三種干燥技術對蘋果脆片色澤的影響對比

大量研究顯示，不同干燥技術對蘋果色澤具有一定的關聯。巨浩羽[13]等在研究中表示，使用中短紅外干燥技術對蘋果脆片進行干燥，對蘋果脆片的色澤具有一定的影響。本文研究中不僅使用中短紅外干燥技術對蘋果干燥技術進行干燥，且還用熱風干燥和脈動壓差閃蒸對蘋果脆片進行干燥，探究其對蘋果脆片色澤的影響是否與上述一致。

表4 不同干燥技術對蘋果脆片色澤參數對比Table 4 Comparison of color parameters of apple chips by different drying techniques (±s)

表4 不同干燥技術對蘋果脆片色澤參數對比Table 4 Comparison of color parameters of apple chips by different drying techniques (±s)

注：L*表示亮度；a*表示紅色至綠色的范圍；b*表示藍色至黃色的范圍。

干燥技術 L* a* b* 色差綜合評定未干燥 70.75±0.07a 9.04±1.05a 23.17±0.05a 0.00±0.00a熱風干燥 85.69±0.15b 10.12±1.14b 14.59±0.01b 20.35±0.14b中短紅外干燥 93.58±0.08c 12.00±2.14c 14.38±0.07 b 24.52±0.13c脈動壓差閃蒸 81.45±0.05b 13.98±2.15d 18.59±0.04c 17.53±0.32d

如表4 所示，本文研究熱風干燥、中短紅外干燥、脈動壓差閃蒸干燥三種不同的干燥技術對蘋果脆片色澤的影響。表4 中顯示，熱風干燥、中短紅外干燥、脈動壓差閃蒸的L*值為85.69、93.58、81.45，未干燥時的蘋果脆片L*值為70.75，相對比較下，干燥后的L*值有所上升，說明此3 種干燥技術對蘋果脆片的亮度均有所影響，增加蘋果脆片的亮度。a*值有所上升，b*值有所下降，說明此三種干燥技術能夠降解蘋果脆片中的葉綠素和美拉德，從而增加a*值、減少b*值。由表4 可得，熱風干燥和中短紅外干燥技術的a*、b*值無差異（p>0.05），而脈動壓差閃蒸干燥技術的a*、b*值與熱風干燥和中短紅外干燥技術相比（p<0.05），說明脈動壓差閃蒸能夠較好的隔絕氧氣，抵制氧化等不良反應的產生[14-16]。由表4 的色差綜合評分可知，各種的干燥處理方式均具有一定的差異（p<0.05），說明此3 種方式對蘋果脆片干燥后色差均有所效果。此結論與巨浩羽等[13]的研究結果一致。

2.5 不同干燥技術對蘋果脆片品質的影響

表5 不同干燥技術對蘋果脆片品質的影響Table 5 Effects of different drying techniques on the quality of apple chips (±s)

表5 不同干燥技術對蘋果脆片品質的影響Table 5 Effects of different drying techniques on the quality of apple chips (±s)

干燥技術 Vc 含量/% 復水比/% 脆度/N未干燥 5.91±0.32a - -熱風干燥 2.71±0.10b 4.05±0.10a 8.64±0.32a中短紅外干燥 2.98±0.14c 4.31±0.07b 9.05±0.24b脈動壓差閃蒸 3.26±0.14d 4.98±0.20c 10.59±0.51c

Vc 是體內多種酶反應途徑的重要輔助因子，其主要的膳食來源是新鮮的蔬菜和水果，其中蘋果內就含有大量的Vc。Vc 及其不穩定，容易受到水分的含量、氧氣和溫度等因素的影響而降解，因此Vc 的保存情況常常被作為一種營養評分的評價指標[17-19]。如表5所示，使用不同的干燥技術對蘋果脆片進行干燥，與未干燥的蘋果脆片相比，Vc 含量均有所下降（p<0.05），脈動壓差閃蒸技術對Vc 的保存較高，其原因是脈動干燥時，大部分時間在真空低氧的情況瞎進行，從而減少了產品的氧化程度，對Vc 的保存具有較好的效果。脆度是消費者選擇產品的一種重要的因素，脆度越好，其口感度越好，消費者便會更加容易接受[20-22]。如表5 所示，脈動壓差閃蒸的脆度值最高，說明脈動壓差閃蒸方式干燥可能是因為脈動壓差閃蒸在產生膨化作用，使孔道進行擴充，質地更加的酥脆。

2.6 各種干燥技術對蘋果脆片微觀結構的影響

使用50 倍放大電鏡掃描對各種干燥技術后蘋果脆片微觀結構進行檢測發現，未干燥蘋果脆片蘋果薄壁組織細胞大小均勻，薄壁組織細胞以網狀的模式松散排列在蘋果結構中。熱風干燥后蘋果脆片薄壁組織分散變形，且有空洞的出現。中短紅外干燥技術對蘋果脆片進行干燥后蘋果薄壁組織出現收縮現象，開始出現大小不同的空腔。脈動壓差閃蒸之后蘋果脆片薄壁組織收縮，有空腔的出現，且呈蜂窩狀呈現，部分的區域形成響度緊密的結構。

圖1 各種干燥技術后電鏡下蘋果脆片微觀結構比較（電鏡×200）Fig.1 Comparison of microstructure of apple chips under electron microscope after various drying techniques

3 結論

3.1 熱風干燥技術在90 ℃時，對蘋果脆片的色澤、體積、水分比和蘋果脆片品質的影響最大，所以熱風干燥技術最適合的溫度為90 ℃；中短紅外干燥技術在70 ℃時，蘋果脆片的色澤、體積和品質影響最大，所以中短紅外干燥技術最合適的溫度為70 ℃；脈動壓差閃蒸技術在70 ℃時，對蘋果脆片的色澤、體積和品質影響最大，所以脈動壓差閃蒸技術最合適的溫度為70 ℃。

3.2 熱風干燥技術能夠通過熱空氣在廣泛區域內的流動來實現物料表面水分的去除，該設備操作簡單，能夠進行連續的加工。中短紅外干燥技術是一種高效節能、低污染的干燥技術，紅外能量能夠極大的縮短時間，能源效率較高。脈動壓差干燥技術雖然時間較長，但其對脆片膨化的效果最好。熱風干燥技術、中短紅外干燥技術、脈動壓差閃蒸技術相比較，其脆度評分分別為8.64、9.05、10.59，由此可見，脈動壓差閃蒸技術對蘋果脆度的膨化效果最好。但是脈動壓閃蒸方式的時間較長，干燥技術仍需進一步的改善。

3.3 三種干燥方式對蘋果脆片色澤均有所影響，對色澤影響最大的為中短紅外干燥方式，雖然中短紅外干燥技術能源效率較高，但該方式有著操作復雜的短板，其干燥技術仍需進一步改善。