不同干燥方式對香芋片品質特性的影響

楊玉,肖婷,孫雪,劉云宏,2,3*

1(河南科技大學 食品與生物工程學院,河南 洛陽,471000)2(食品綠色加工與質量安全控制河南省國際聯(lián)合實驗室,河南 洛陽,471000) 3(食品微生物河南省工程技術研究中心,河南 洛陽,471000)

香芋,天南星科芋屬,肉質細嫩,風味特殊且營養(yǎng)豐富,塊莖中含有豐富的淀粉,蛋白質、粗纖維、多糖等物質[1],具有很高的食療價值和保健效果。我國具有多種香芋品種,但由于地域性和季節(jié)性較強,運輸過程中易出現(xiàn)失水、霉爛和發(fā)芽等現(xiàn)象,導致香芋的供應期較短,銷售面較窄,影響香芋的發(fā)展。因此,對香芋進行干燥是較為常用的加工方式之一。

目前,香芋片干燥較多使用熱風干燥(hot air drying, HAD),其具有操作簡單、設備投資少等優(yōu)點[2]。但這種干燥方式時間久、能耗高、易引起表面硬化、褐變等缺點,不能滿足優(yōu)質香芋片的生產要求。冷凍干燥(freeze drying,FD)是一種獲得高質量干燥產品的現(xiàn)代方法,它可以生產出質量好、營養(yǎng)保留率高的香芋干片[3]。但由于脫水周期長、能耗大、成本高等缺點,限制了該方法在香芋干燥中的實際應用。遠紅外輻射干燥(far-infrared radiation drying,FIRD)是一種新型、高效、節(jié)能的干燥技術[4]。已有研究證實,FIRD所發(fā)射的輻射能量能夠穿入物料內部1～3 mm實現(xiàn)內部加熱,進而實現(xiàn)果蔬的快速干燥[5-6]。超聲波干燥可以降低物料內部水分與管壁之間的結合力,降低水的擴散阻力,加速傳質過程[7]。一些研究表明,在果蔬干燥過程中施加直觸超聲(contact ultrasonic,CU),可以在改善傳質和保護品質方面產生顯著的積極作用[7-8]。聯(lián)合干燥由于能夠結合2種或以上干燥方式的優(yōu)點,進而實現(xiàn)更好、更快的干燥加工,在食品干燥領域中的應用日趨廣泛。因此,若在HAD中采用適當?shù)膹娀胧┮詫崿F(xiàn)聯(lián)合干燥,則可達到既能保留HAD的優(yōu)勢、又能促進HAD熱濕傳遞的目的。

FIRD可以改善傳熱,CU可以促進傳質,但這2種方法對提高脫水率和保護食品品質產生何種影響尚難判斷。此外,將CU與FIRD相結合,是否能很好地實現(xiàn)優(yōu)勢互補,從而實現(xiàn)比單一CU或FIRD更好的產品品質,這一問題需要進行深入探討。因此,本研究采用HAD、FIRD、CU-HAD、CU-FIRD和FD等5種干燥方式對香芋片進行干燥,探討5種干燥方式對香芋切片微觀結構、硬度、復水性和色澤等物理特性的影響,并對香芋片的多糖、黃酮、多酚和抗氧化性能等品質指標進行分析,以期為揭示單一CU、單一FIRD、CU聯(lián)合FIRD處理對香芋片干燥品質的影響提供依據(jù),也為探討合適的香芋片干燥技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售優(yōu)質荔浦香芋,選擇整體完整,無霉變蟲蛀的新鮮香芋。使用105 ℃烘箱法測得鮮香芋初始干基含水率為(244.8±3)%。

Folin-Ciocalteu試劑、蘆丁(純度≥98%)、無水葡萄糖(純度≥98%)、DPPH(純度≥97%)、沒食子酸(純度≥98%),上海源葉生物科技有限公司;無水乙醇、亞硝酸鈉、檸檬酸、碳酸鈉、硝酸鋁,天津市德恩化學試劑有限公司;硫酸,洛陽昊華化學試劑有限公司;蒽酮,天津市科密歐化學試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

101-3ES熱風干燥機,北京市永光明醫(yī)療儀器廠;遠紅外輻射干燥設備、直觸超聲裝置、超聲強化遠紅外輻射干燥裝置,河南科技大學自制;DW-86L486超低溫冰箱,中國海爾集團;LGJ-10D真空冷凍干燥機,北京四環(huán)起航科技有限公司;Scout SE型電子天平,美國OHAUS公司;ALC-210.3型電子天平,賽多利斯艾科勒公司;TM3030Plus型掃描電鏡,日本日立高新技術公司;TA.XT EXPRESS型質構儀,英國SMS公司;Color i5型色差儀,美國X-Rite公司;UV-4800型紫外-可見分光光度計,尤尼柯上海儀器有限公司;TG16-WS型高速離心機,湘儀離心機儀器有限公司;KQ-500DE型超聲波清洗機,昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 干燥試驗

香芋去皮清洗后,用食品切片機切成3 mm的薄片,再使用模具制成直徑為(26±2) mm的圓形香芋片。將切好的香芋片置于0.2%(質量分數(shù))的檸檬酸溶液中護色8 min;將護色后的香芋片置于沸水浴中漂燙90 s;取預處理后的香芋片(55±3) g用于干燥試驗,采用5種不同的干燥方式對香芋進行干燥。

HAD 試驗是將香芋片鋪在托盤上,將其放入熱風干燥機中脫水。根據(jù)前期實驗結果,溫度過高或過低均不利于干燥進行,因此,本研究中空氣溫度和風速分別設定為45 ℃和1.5 m/s[6-7]。

FIRD是指將一套自制FIR系統(tǒng)放置在熱風干燥(hot air drying,HAD)裝置中,通過施加紅外輻射以增強傳熱,詳細的試驗裝置信息見參考文獻[6]。試驗中,輻射距離、輻射溫度和空氣流速分別設定為10 cm、180 ℃和1.5 m/s。

CU-HAD是在HAD裝置中安放一套CU系統(tǒng),利用超聲以強化物料內部傳質,詳細的試驗裝置介紹見參考文獻[9]。將香芋樣品置于超聲輻射板上,使超聲波能直接傳遞到樣品中。前期研究表明,系統(tǒng)的超聲功率和頻率分別為36 W和28 kHz時,能夠取得良好的強化效果,因此,本研究中采用上述超聲參數(shù)。其他干燥參數(shù)與上述相同。

CU-FIRD試驗是在FIRD試驗中加入CU裝置,即同時使用CU和FIR對香芋干燥進行強化。為保障較好的對比性,CU-FIRD與CU、FIRD的相同干燥參數(shù)均保持一致。

FD:在干燥前將香芋片放入-40 ℃的低溫冰箱中預凍6 h,然后放入冷凍干燥機。冷阱溫度為-60 ℃,真空壓力為30 Pa。

在HAD、FIRD、CU和CU-FIRD過程中,每隔30 min 使用數(shù)字天平測量香芋的質量變化,在FD過程中,每隔1 h使用數(shù)字天平稱其重量,直至恒重。

干燥后將部分香芋片打粉過80目篩備用。

香芋在干燥過程中的含水量計算如公式(1)所示:

(1)

式中:M,材料的含水量,%;W,樣品質量,g;Wd,絕干物質的質量,g。

1.3.2 微觀結構

將香芋片切成小塊,用導電膠帶固定在樣品臺上,采用掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)對其放大180倍進行觀察。

1.3.3 復水率

香芋干片浸泡在(40±2) ℃的蒸餾水中2 h,用濾紙除去表面水分,記錄香芋片質量。所有復水試驗重復3次。復水率(reconstitution rate,RR)計算如公式(2)所示:

(2)

式中:Mf,吸水后樣品的質量,g;M0,干燥樣品的質量,g。

1.3.4 硬度

使用質構分析儀測定了香芋片的硬度[10]。用P/2探針以0.5 mm/s的測試速度刺穿香芋片,設置測試前速度2 mm/s,測試中速度0.5 mm/s,測試后速度5 mm/s,壓縮距離為1 mm。對用不同干燥方式獲得的樣品進行10次測量,并記錄平均值。

1.3.5 色差

用色差儀測定不同方法干燥的香芋粉顏色。顏色值表示為L*(亮度/黑暗度)、a*(紅色/綠色)和b*(黃色/藍色)。對用不同干燥方式獲得的樣品進行5次測量,并記錄其平均值?？偵?ΔE)計算如公式(3)所示:

(3)

式中:L0*、a0*、b0*,新鮮香芋漿的顏色值;L*、a*、b*,香芋干粉的顏色值。

1.3.6 多糖測定

采用蒽酮-硫酸法測量干燥后香芋的多糖含量[11]。準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,加入40 mL蒸餾水混勻,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,以10 000 r/min的速度離心20 min,取上清液作為多糖提取液。

先將1 mL多糖提取液稀釋40倍制得多糖待測液,后準確吸取1 mL待測液于10 mL離心管中,加入5 mL 質量分數(shù)為0.5%的蒽酮-硫酸溶液,90 ℃水浴15 min,在620 nm處測定吸光度。未添加多糖提取液作為空白對照。以無水葡萄糖為標準品制備標準曲線。

1.3.7 黃酮測定

采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法[12],準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,料液比為1∶30,加入70%(體積分數(shù))乙醇溶液,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,重復提取3次。用布氏漏斗過濾并離心。上清液作為黃酮提取物。

先將1 mL黃酮提取物置于容量瓶中,加入9 mL體積分數(shù)為30%的乙醇溶液和0.7 mL質量分數(shù)為5%的亞硝酸鈉溶液,靜置6 min,然后加入質量分數(shù)為10%的硝酸鋁溶液0.7 mL,靜置6 min,再加入5.5 mL質量分數(shù)為4%的氫氧化鈉溶液,用30%的乙醇定容至25 mL,混勻靜置15 min,在510 nm處測定吸光度。未添加黃酮提取物作為空白對照。以蘆丁為標準品制備標準曲線。

1.3.8 多酚測定

準確稱取1.00 g香芋粉置于錐形瓶中,按照料液比1∶20加入60%(體積分數(shù))乙醇溶液,在50 ℃、300 W的功率下超聲30 min,重復提取3次。用布氏漏斗過濾,上清液通過旋轉蒸發(fā)儀濃縮至10 mL作為多酚提取物。

準確吸取0.5 mL多酚提取物于10 mL容量瓶中,加入0.5 mL福林-酚(1∶2體積比稀釋),振蕩搖勻,然后加入2.5 mL質量分數(shù)為10%的碳酸鈉溶液,用蒸餾水定容至10 mL,室溫下黑暗反應60 min,在765 nm處測定吸光度[13]。未添加多酚提取物作為空白對照。以沒食子酸為標準品制備標準曲線。

1.3.9 DPPH自由基清除率

將多酚提取液配制成質量濃度為20、40、60、80和100 μg/mL的多酚待測液,然后準確吸取0.2 mL于試管中,加入5 mL的DPPH乙醇(0.1 mmol/L)溶液。在黑暗中反應30 min 后,在517 nm 處測定吸光度[13]。DPPH自由基清除率計算如公式(4)所示:

(4)

式中:A0,空白組的吸光度;A1,樣品與DPPH溶液的吸光度;A2,樣品的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Origin 2021軟件進行數(shù)據(jù)分析與作圖,SPSS 20.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 干燥曲線

HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD、FD干燥香芋片的含水率變化曲線如圖1所示。HAD、CU-HAD、FIRD和CU-FIRD所需干燥時間分別為570、420、300、210 min。FD的干燥時間最長(1 440 min),CU- HAD、FIRD和CU-FIRD所需干燥時間分別比FD縮短70.83%、79.16%和85.42%,表明由于FD是水先凍結成冰后再由固體升華成蒸氣,導致其干燥速率過慢,不利于香芋片的高效干燥,而其他干燥方式均是由水直接蒸發(fā)為蒸氣,從而能夠實現(xiàn)比FD更高的脫水效率。

與單一HAD相比,增加超聲后的CU-HAD能縮短干燥時間26.32%左右,表明CU對提高香芋片的干燥速率有明顯的強化效應。高頻超聲可導致材料快速、反復擠壓和膨脹[9]。這種機械效應可以增強材料中水的湍流,從而加快水的擴散速度[14]。

FIRD干燥時間比單一HAD縮短47.37%,表明在HAD過程中施加了FIR加熱,的確能夠改善傳熱以實現(xiàn)提高干燥速率的目的。FIR板的輻射能通過干燥介質傳遞到物料中,導致水分子在物料中的運動加劇,增大水分子以平衡位置為中心的運動幅度[14]。這種現(xiàn)象導致內能的增加和能級的轉換,從而產生顯著的熱效應,促進水的蒸發(fā)和擴散,實現(xiàn)快速干燥。

與單一HAD相比,CU-FIRD可縮短約63.16%的干燥時間;與FIRD和CU-HAD相比,CU-FIRD分別縮短30%和50%的干燥時間。以上現(xiàn)象表明,將CU和FIR聯(lián)合應用,能夠實現(xiàn)比單一CU和單一FIR更好的干燥強化效果。在干燥過程中,CU-FIRD可以實現(xiàn)傳質和傳熱過程的同時強化和改善,進而能夠更有效地促進內部水分擴散、加快脫水進程。

圖1 不同干燥方式下香芋片的干燥曲線Fig.1 Drying curves of taro slices in different drying modes

2.2 微觀結構

干燥過程中物料組織結構的差異對水分擴散特性有重要影響[15]。圖2為不同干燥方式下香芋片表面的微觀結構。從圖2-a可以看出,HAD干燥的香芋片的微觀結構較致密,僅有幾個微孔道,這種現(xiàn)象主要是由于HAD中香芋片的收縮所致。這種致密的結構會增加水分擴散的阻力,不利于水分的遷移。

CU-HAD處理香芋片表面的微觀結構如圖2-b所示。與HAD干燥的香芋相比,在HAD中使用CU后,組織疏松,微孔道增多。超聲的空化效應和機械效應不僅可以強化香芋片中水的湍動,還可通過微氣泡爆炸和高頻振蕩來減弱組織的收縮及改善微孔道,有利于干燥過程中水分的遷移[7-8]。

從圖2-c可以看出,與單一HAD相比,FIRD干燥香芋的微觀結構變得疏松,微孔道增大。FIR處理后物料水分快速轉變?yōu)闅鈶B(tài),體積迅速膨脹,導致物料表面流動管道的擴張和增加[4]。與CU-HAD相比,FIRD干燥物料的微孔更大,但小微孔數(shù)目相對較少,表明FIRD更有利于擴張物料表面微細管道,而這些微孔的擴大進而能促進干燥過程中水分的擴散和蒸發(fā),從而提高脫水速率。

CU-FIRD處理的香芋片F(xiàn)IRD輻射表面和CU處理表面的掃描電鏡照片分別如圖2-d和圖2-e所示。與HAD、CU-HAD和FIRD等相比,使用CU-FIRD的香芋上下表面的結構都較疏松,微孔道增多且更大。這一現(xiàn)象表明,CU-FIRD比單一的CU或FIRD對微觀結構的影響更大,可減少物料收縮,增加微孔道數(shù)量,從而有利于促進傳質。

圖2-f顯示了FD干燥香芋片的微觀結構。結果表明,在5種干燥方式中,FD可以產生最疏松的微觀結構和最大的微孔道,而不會產生明顯的生物體收縮。在FD過程中,材料中的水分直接從冰晶狀態(tài)升華,材料的結構和形狀不會受到很大影響[3],呈現(xiàn)出松散有序的結構和較好的產品形態(tài)。

a-HAD;b-CU-HAD;c-FIRD;d-CU-FIRD的FIR面;e-CU-FIRD的CU面;f-FD圖2 不同干燥方式下香芋片表面的SEM圖Fig.2 SEM diagram of taro slices under different drying methods

2.3 復水率

復水率可以反映干燥引起的物料結構的變化。一般來說,復水率在一定程度上可以代表細胞和組織的微觀結構狀態(tài)和損傷程度[16-17]。圖3列出了5種不同方法干燥的香芋片復水率。結果表明,RR由小到大依次為HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD。方差分析結果表明,不同干燥方式對RR有顯著性差異(P<0.05)。

香芋片HAD后的RR值最低。在HAD過程中,香芋細胞和毛細血管收縮變形嚴重,同時在加熱作用下,蛋白質、果膠等親水性成分變化,失去吸水能力,導致復水率降低。FD生產香芋干片的RR值最高,是因為在FD過程中,物料中的水凍結形成冰晶,在低溫高真空條件下直接升華為蒸氣[18],形成疏松的多孔結構。因此FD干燥產物具有良好的復水性。

用FIRD和CU-HAD干燥的香芋片的RR值優(yōu)于HAD干燥的香芋片。結合圖2中的SEM照片可以看出,與單一HAD相比,FIRD或CU-HAD干燥的香芋切片的微觀結構更疏松,微孔道更大。FIRD和CU都能縮短干燥時間和加熱時間,降低蛋白質、果膠等親水性成分的變性,有利于提高RR。CU-HAD干燥的香芋片RR值較FIRD相比更高,這是由于FIRD的加熱溫度更高,導致物料中一些組分的吸水能力有所降低。此外,CU-FIRD干燥香芋片的RR值僅比FD低13.25%,優(yōu)于FIRD或CU-HAD,說明CU-FIRD可以減輕組織的收縮和細胞組織的損傷,從而提高RR值。

圖3 不同干燥方式下香芋片的復水率Fig.3 The rate of rehydration of taro flakes under different drying methods注:不同字母代表差異顯著(P<0.05)(下同)

2.4 硬度

香芋在不同干燥方式下的硬度如圖4所示。方差分析結果表明,5種干燥方式對香芋片硬度的影響有顯著性差異(P<0.05)。用HAD干燥的樣品硬度最高,FD干燥的樣品硬度最低。經CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD干燥的香芋片硬度值分別比HAD干燥低20.25%、31.42%、37.97%和58.78%。

果蔬質構與細胞壁成分的完整性密切相關[19]。結合圖2的SEM照片可以看出,由于冰在香芋樣品中的直接升華作用,FD能產生最疏松的微觀結構,因此香芋的組織結構得到了很好的保護,沒有明顯的收縮,硬度最低。而其他干燥方式由于水直接蒸發(fā),會導致組織結構在干燥過程中有一定的收縮,從而使其硬度有所上升。與HAD相比,CU-HAD內部微孔增加;CU-FIRD較CU-HAD、FIRD相比,香芋干片內部產生了更多的微孔和疏松的組織,硬度值明顯降低,這可能是由于CU-FIRD對香芋組織和結構的影響比單一的CU或FIRD更強,從而實現(xiàn)較低的硬度值。

2.5 色差

色差是果蔬最重要的性質之一[20]。不同方法干燥的香芋片L*、a*、b*和ΔE值如表1所示。方差分析結果表明,不同干燥方式對顏色參數(shù)有顯著性差異(P<0.05)。

圖4 不同干燥方式下香芋片的硬度Fig.4 The hardness of the taro slices in different drying modes

香芋干粉的色差ΔE由小到大順序為:FD、CU- FIRD、FIRD、CU-HAD和HAD。FD所得香芋片的ΔE值最小,說明低溫低壓FD能有效抑制香芋片的色澤劣化。經HAD干燥所得香芋的ΔE值最高。施加超聲后的CU-HAD所得香芋的ΔE比HAD所得ΔE小12.67%,說明CU-HAD可以在不升溫的情況下縮短干燥時間,進而減少褐變時間及降低色變程度;CU-FIRD的ΔE值分別比CU-HAD和FIRD低39.86%和9.23%,僅比FD的ΔE值高出10.26%,說明采用CU-FIRD干燥的香芋片色澤優(yōu)于CU-HAD、FIRD干燥的香芋片的色澤,接近FD。香芋含有豐富的酚類物質和多酚氧化酶,在酶的氧化作用下容易褐變。在HAD過程中,由于干燥時間較長,酚類化合物與氧氣接觸時間相應較長,不可避免地會發(fā)生酶促褐變反應。CU-HAD能縮短加熱時間和酚類化合物的氧化時間,進而減少酶促氧化褐變。此外,FIRD干燥過程中的加熱在一定程度上對酶失活有積極作用,這也有助于保護顏色[21]。CU-FIRD過程中,CU和FIRD的優(yōu)點相結合,可以進一步縮短脫水時間和加熱時間,從而更好地保護香芋干片的色澤。

表1 不同干燥方式下香芋片的顏色值Table 1 Color parameters of taro slices in different drying modes

2.6 多糖

多羥基化合物多糖是香芋的主要營養(yǎng)成分之一,在高溫有氧的條件下多糖會與氧氣結合發(fā)生氧化,破壞其活性[22]。不同方法干燥的香芋片的多糖含量如圖5所示,方差分析結果表明不同干燥方式引起的多糖含量差異顯著(P<0.05)。在5種干燥方式中,HAD法干燥的香芋片多糖含量最低,原因是干燥時間長,多糖與氧氣結合,活性遭到破壞。FD干燥的香芋多糖含量最高,說明低溫低壓的FD能夠很好地保護香芋所含多糖。用CU-HAD法干燥香芋片的多糖含量比單一HAD法高6.86%,說明在HAD中應用CU可以在不增加溫度的情況下加速脫水,縮短干燥時間,減少多糖降解反應時間,有利于多糖的保留。雖然FIRD在干燥過程中加熱可以在一定程度上提高樣品的溫度,進而加速多糖的氧化降解速度,但FIRD提供的能量也可以使香芋水分含量迅速下降,大大提高了干燥速度,縮短了加熱和氧化時間,從而提高了多糖的保存率。CU-FIRD處理香芋的多糖值比CU-HAD和FIRD分別高65.02%、16.01%,比FD法低24.30%。結果表明,與單一CU和FIRD相比,CU-FIRD能夠有效地減少多糖的降解和損失。

圖5 不同干燥方式下香芋片的多糖含量Fig.5 Polysaccharide content of taro slices under different drying methods

2.7 黃酮

黃酮能夠有效去除體內的氧自由基,在受熱時易發(fā)生氧化反應[23]。不同干燥方式對香芋片黃酮含量的影響結果如圖6所示。由圖6可以清楚地看出,黃酮含量從高到低的順序如下:FD、CU-FIRD、FIRD、CU- HAD、HAD。方差分析結果表明,不同干燥方式引起的黃酮含量差異顯著(P<0.05)。FD由于在低溫低壓下進行干燥,黃酮活性明顯降低,也難以和氧氣發(fā)生反應,從而得到最高的黃酮保留量。香芋片在HAD過程中,由于長時間受熱,導致黃酮與氧氣反應,氧化嚴重,造成較大損失,致使其黃酮含量最低。經CU-HAD處理的香芋片黃酮含量比HAD高12.77%,這是因為CU-HAD可以促進傳質,加快水分擴散,在不增加溫度的情況下縮短干燥時間。經FIRD干燥的香芋片黃酮含量比HAD高14.60%,這是由于FIRD可以將能量直接輻射到物料內部,大幅縮短干燥時間,減少黃酮與氧氣發(fā)生反應,降低香芋片中黃酮的損失。CU-FIRD的黃酮含量比CU-HAD和FIRD干燥香芋片的黃酮含量高6.47%、4.78%,比單一HAD干燥的香芋片的黃酮含量高20.07%,說明在干燥過程中CU-FIRD可以更快地達到干燥終點,減少黃酮的氧化損失,也表明和單一采用CU或FIR相比,聯(lián)合應用CU和FIR可以很好地保護香芋片中的黃酮物質。

圖6 不同干燥方式下香芋片的黃酮含量Fig.6 Flavonoid content of taro flakes under different drying methods

2.8 多酚

香芋具有良好的抗氧化活性,其發(fā)揮作用的主要成分是酚類化合物[24]。不同方法干燥所得香芋片的多酚含量如圖所示。方差分析結果表明,不同干燥方式引起的多酚含量差異顯著(P<0.05)。酚類化合物具有很高的活性,在干燥過程中很容易被氧化[25]。FD所得多酚含量最高,說明低溫低壓的干燥環(huán)境能較好地阻止酚類物質的氧化降解。在HAD過程中,香芋中的酚類化合物長時間與氧氣接觸,氧化嚴重,多酚損失大。經CU-HAD處理的香芋片干燥時間縮短,多酚氧化程度有所緩解,其多酚含量比HAD高12.08%。FIRD能縮短干燥時間,抑制酶的活性,降低香芋中酚類物質的氧化損失,經FIRD干燥的香芋片多酚含量比HAD高13.53%。CU-FIRD干燥香芋片的多酚含量雖然低于FD,但高于CU-HAD和FIRD,說明與單一的應用CU或FIRD相比,在干燥過程中使用CU-FIRD可以更好地減弱氧化反應,保護香芋中的酚類物質,獲得較高的營養(yǎng)保留率。

圖7 不同干燥方式下香芋片的多酚含量Fig.7 Polyphenol content of taro tablets under different drying methods

2.9 DPPH自由基清除率

圖8 給出了不同干燥方式中香芋片多酚提取物在不同質量濃度下的DPPH自由基清除率。由圖8中可以看出,FD的多酚提取物對DPPH自由基的清除活性最強,后依次是CU-FIRD、FIRD、CU-HAD,HAD干燥的香芋片多酚提取物DPPH自由基清除率最低。方差分析結果表明,不同干燥方式對香芋的抗氧化活性有顯著性差異(P<0.05)。CU-FIRD對香芋DPPH自由基的清除活性最接近FD,高于CU- HAD和FIRD,遠高于傳統(tǒng)HAD,表明采用CU-FIRD可以有效提高香芋片的抗氧化活性。

圖8 不同干燥方式下香芋片的DPPH自由基清除率Fig.8 DPPH free radical removal rate of taro chips in different drying modes

3 結論與討論

本研究對比了HAD、CU-HAD、FIRD、CU-FIRD和FD 5種干燥方式對香芋片物理和營養(yǎng)品質的影響。FD的品質特性最好,但所需干燥時間最長;在HAD過程中施加CU或FIR均能夠提高脫水速率、縮短干燥時間,而同時采用CU和FIRD的CU-FIRD這一聯(lián)合干燥方式可以實現(xiàn)更快的干燥速率。香芋片在HAD后細胞收縮嚴重,結構致密,施加CU或FIR后均有利于微細孔道的擴張。在CU-FIRD過程后,氣孔擴大,形成許多新的微孔道,微觀結構更加疏松,表明將CU和FIR相結合更有利于保護多孔結構。用CU-HAD或FIRD干燥的香芋,其色差值明顯小于單一HAD,但高于CU-FIRD。在5種干燥方式中,CU-FIRD處理香芋的多糖、黃酮及多酚含量均高于CU-HAD和FIRD,接近FD,HAD營養(yǎng)成分含量最低。FD對DPPH自由基的清除率最強,其次是CU-FIRD,CU-HAD和FIRD進一步降低,HAD抗氧化活性最差。干燥速率評價順序為:CU-FIRD>FIRD>CU- HAD>HAD>FD;產品品質評價順序為:FD>CU-FIRD>FIRD>CU-HAD>HAD。

綜上所述,在干燥過程中應用CU-FIRD可以明顯提高脫水率,提高產品品質,與單一采用CU或FIR相比能夠實現(xiàn)更好的干燥強化效果。FD和CU-FIRD都能很好地保護產品品質。與FD生產周期長、能耗高相比,CU-FIRD脫水速度快、操作方便,更適合香芋干制品的生產加工。