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(湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南長(zhǎng)沙 410125)

藍(lán)莓,屬杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬(Vaccinium),學(xué)名越橘,富含花色素苷、維生素、鞣花酸、類黃酮等藥用保健物質(zhì)[1-3],被譽(yù)為“漿果之王”,被聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織列為人類五大健康食品之一,是一種集營(yíng)養(yǎng)與保健于一身的藍(lán)色漿果[4-6]。由于藍(lán)莓柔軟多汁、易于腐爛,保質(zhì)期相對(duì)較短,從延長(zhǎng)貯藏時(shí)間、提高藍(lán)莓食用的方便性以及豐富食品口味等方面綜合考慮,藍(lán)莓的加工以干制為主[7-9]。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在真空冷凍干燥、熱風(fēng)-微波真空聯(lián)合干燥、流化床干燥等藍(lán)莓干燥方式上取得一定的成果[2-3,10-12]。但在實(shí)際生產(chǎn)中熱風(fēng)干燥仍然是主要技術(shù)方法,其簡(jiǎn)單易行、成本較低。

近年來,核磁共振(NMR,nuclear magnetic resonance)已成為檢測(cè)物料中水分分布較有前景的技術(shù),其突出優(yōu)點(diǎn)是可在不破壞物料結(jié)構(gòu)、不修飾其物理特性情況下完成試驗(yàn),同時(shí),NMR可用來證實(shí)水分遷移和水分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,并建立精準(zhǔn)的水分遷移模型[13]。NMR技術(shù)能通過測(cè)定氫原子核在磁場(chǎng)中的縱向馳豫時(shí)間T1和橫向馳豫時(shí)間T2來分析研究物質(zhì)的含水量、水分分布、遷移以及與之相關(guān)的其他性質(zhì),此外還可得到被底物部分固定的不同部位的水分子流動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)特征[14-16]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)玉米[14]、蘋果[15-16]、牛肉粒[17]、胡蘿卜[18]、冬瓜[19]、小麥[20-21]、稻谷[22-23]、木材[24-25]等物料干燥過程中水分遷移以及水分狀態(tài)的分布和胡蘿卜[27]、土豆[28]、葡萄[29]和洋蔥[30]等干燥中微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了研究,但藍(lán)莓干燥過程中的水分狀態(tài)變化及其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性少有研究報(bào)道。

因此本文以新鮮的藍(lán)莓果實(shí)為原料,熱燙處理后對(duì)其進(jìn)行熱風(fēng)干燥,研究熱風(fēng)溫度對(duì)其干燥過程的影響,同時(shí)利用核磁共振技術(shù)(NMR)橫向馳豫時(shí)間(T2)反演譜,獲取藍(lán)莓果實(shí)在熱風(fēng)干燥過程中的橫向馳豫時(shí)間T2及其信號(hào)幅值,并結(jié)合藍(lán)莓果干內(nèi)果皮的微觀結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖,分析藍(lán)莓果干熱風(fēng)干燥中水分?jǐn)U散特性和微觀組織結(jié)構(gòu)的變化,以期為藍(lán)莓果干干燥過程中水分遷移和組織微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍(lán)莓(品種為“粉藍(lán)”) 2017年6月18日采自貴州麻江,要求形狀均勻、大小一致，采前7 d 停止施水,選取無霉變、無病害、無機(jī)械損傷的果實(shí),小盒單獨(dú)包裝,裝入周圍放有冰塊的泡沫箱,裝入泡沫箱(事先準(zhǔn)備好冰塊),當(dāng)日運(yùn)回冷庫(kù)預(yù)冷24 h待處理。

PQ001核磁共振分析儀 上海紐邁電子科技有限公司;電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Mettler Toledo AL204電子天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司;Carl-Zeiss Evols 10掃描電子顯微鏡 德國(guó)卡爾蔡司公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料處理 剔除藍(lán)莓果實(shí)的雜質(zhì)和破碎的藍(lán)莓粒,在試驗(yàn)前準(zhǔn)確稱取取適量的藍(lán)莓果實(shí)放入恒溫干燥箱,105 ℃烘至恒重,準(zhǔn)確稱量,計(jì)算出成熟藍(lán)莓果實(shí)的平均初始含水率,成熟藍(lán)莓果實(shí)平均初始含水率為79.27%±1.65%。

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果從藍(lán)莓果干的感官和口感等指標(biāo)考慮確定本研究的溫度范圍為50～80 ℃,藍(lán)莓果干水分含量20%±1%。

將采摘的新鮮藍(lán)莓果實(shí)于沸水中熱燙15 s,撈起瀝干,冷卻后均勻鋪于托盤內(nèi),烘箱溫度設(shè)定為50、65和80 ℃,風(fēng)速為2.0 m/s,干燥不同的時(shí)間取出樣品,測(cè)定其質(zhì)量,直到藍(lán)莓的水分含量達(dá)20%±1%。并進(jìn)行低溫核磁和微觀電鏡掃描的測(cè)定。

1.2.2 橫向馳豫時(shí)間反演譜采集 采集方法參考王雪媛等[15]方法,采集信號(hào)前稱取樣品質(zhì)量,然后用核磁共振分析測(cè)量軟件及CPMG序列進(jìn)行橫向馳豫時(shí)間T2采集。試驗(yàn)參數(shù)為主頻18.18 MHz,測(cè)量溫度為32 ℃,90度脈沖時(shí)間6 us,180度脈沖時(shí)間12 us,重復(fù)時(shí)間4000 ms,回波時(shí)間0.15 ms,回波數(shù)16000,累加采樣次數(shù)16。使用核磁共振分析測(cè)量軟件及CPMG序列采集樣品信號(hào),每次采集信號(hào) 3 次,用于觀測(cè)信號(hào)幅值的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)修補(bǔ),最后采用SIRT 100000進(jìn)行反演得到 T2的反演譜,進(jìn)而獲得弛豫組分面積隨干燥溫度、干燥時(shí)間的變化曲線。

l.2.3 微觀結(jié)構(gòu)電鏡觀察 參照劉峰娟等[29]的方法,略有改進(jìn)。將干燥不同時(shí)間的藍(lán)莓內(nèi)果皮用雙刃刀片切成1 mm×1 mm×2 mm 大小的塊狀樣品,用石墨雙面膠粘在樣品臺(tái)上,樣品噴金后通過掃描電子顯微鏡掃描觀察。

1.2.4 含水量和干基含水率的測(cè)定 含水量參考 GB 5009.2-2010 中的直接干燥法。干基含水率Wt(%)的計(jì)算公式如下:

式中:Wt為試樣t 時(shí)刻干基含水率,%;Mt-藍(lán)莓干燥 t 時(shí)刻的質(zhì)量,g;M0-藍(lán)莓初始質(zhì)量,g;W0-藍(lán)莓初始含水率,%;Wt-藍(lán)莓t時(shí)刻的干基含水率,%。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

以上各指標(biāo)測(cè)定均為 3次重復(fù),其平均值,Sigmaplot 12.5作圖并進(jìn)行鄧肯氏差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥溫度對(duì)藍(lán)莓果干中總水分含量的影響

按照“1.2.2干燥處理”的實(shí)驗(yàn)方法,考察熱風(fēng)干燥溫度對(duì)總水分含量的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。隨干燥時(shí)間延長(zhǎng),藍(lán)莓果干含水率降低;干燥溫度越高,干燥曲線越陡,干燥速率越大,水分散失越快,干燥時(shí)間越短,這與干燥玉米[14]、胡蘿卜[18]和蘋果片[15]的干燥特性研究結(jié)果一致。干燥過程主要為降速階段,說明藍(lán)莓在熱風(fēng)干燥過程中,藍(lán)莓果實(shí)內(nèi)部水分?jǐn)U散占主導(dǎo)因素,直接控制藍(lán)莓果干干燥速率變化,這與玉米[14]和胡蘿卜[18]的干燥特性一致。由圖1可知,熱風(fēng)溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系呈負(fù)相關(guān),即熱風(fēng)溫度越高,達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間越短。50、65、80 ℃不同溫度下干燥,水分含量達(dá)20%±1%,干燥時(shí)間分別為50、18和7.5 h。在干燥過程中,物料中水分子從液態(tài)變成氣態(tài)是一個(gè)吸熱的過程,熱風(fēng)溫度越高,熱風(fēng)與藍(lán)莓的溫度差越大,單位時(shí)間內(nèi)水分子吸收的熱量就越多,達(dá)到干燥終點(diǎn)所需時(shí)間就越短。干燥曲線的斜率代表干燥速率,80 ℃的干燥曲線最陡,65 ℃次之,50 ℃最平緩,高溫干燥可明顯提高干燥效率。干燥溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越快,物料表面的熱空氣對(duì)流加快,物料內(nèi)體積熱增加,加速分子運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致水分?jǐn)U散速率加快,這與任廣躍等[14]對(duì)干燥玉米、王雪媛等[15]對(duì)干燥蘋果片和張緒坤等[18]對(duì)胡蘿卜干燥過程中內(nèi)部水分變化的結(jié)果一致。

圖1 不同干燥溫度對(duì)藍(lán)莓濕基含水率的影響Fig.1 Effects of different drying temperature on the moisture content of blueberry

2.2 熱風(fēng)干燥過程中藍(lán)莓果干NMR反演譜信號(hào)幅值變化規(guī)律

2.2.1 干燥溫度對(duì)藍(lán)莓中水狀態(tài)的影響 按照“1.2.3 T2的采集及反演”的試驗(yàn)方法,測(cè)定藍(lán)莓果干干燥過程中水分狀態(tài)變化,分別為獲得不同干燥溫度下藍(lán)莓果粒的橫向馳豫時(shí)間反演圖譜及馳豫組分面積隨干燥溫度的變化,試驗(yàn)結(jié)果如下圖2～圖3所示。T2反演圖譜是以橫向馳豫時(shí)間為橫坐標(biāo),以NMR信號(hào)值為縱坐標(biāo)繪成圖譜,由反演圖譜可得出樣品中不同組分的水分馳豫時(shí)間及各組分的峰面積及其比例[13]。以每個(gè)組分峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為馳豫時(shí)間常數(shù),馳豫時(shí)間常數(shù)的大小反映了水分的自由度,T2值越小,說明水與底物結(jié)合越緊密,T2值越大說明水分越自由。

圖2 不同溫度干燥1 h藍(lán)莓橫向馳豫時(shí)間反演譜圖Fig.2 Distribution of transverse relaxation times of blueberry dried 1 h under different temperature

圖3 不同溫度干燥6 h藍(lán)莓橫向馳豫時(shí)間反演譜圖Fig.3 Distribution of transverse relaxation times of blueberry dried 6 h under different temperature

從圖2～圖6中可以看出每個(gè)橫向馳豫時(shí)間T2圖譜中出現(xiàn)2個(gè)峰:T21和T22,T21表示結(jié)合水,這部分水與其他分子結(jié)合程度最緊密,被認(rèn)為在磁場(chǎng)中是不可轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)合水。T22的馳豫時(shí)間最長(zhǎng),這部分水被定義為自由水,主要為體積水和結(jié)構(gòu)水,認(rèn)為是在液泡、原生質(zhì)和細(xì)胞間隙中的水分,這部分水具有水溶液中水的分子流動(dòng)性。藍(lán)莓干燥過程中伴隨著很多復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng),橫向馳豫時(shí)間T2與水分子流動(dòng)性呈正比。橫向馳豫時(shí)間T2越短,表示水分的自由度越低,水分流動(dòng)性越小,結(jié)合越牢,這部分水通常存在與細(xì)胞質(zhì)中,與細(xì)胞骨架、酶褐高濃度細(xì)胞溶質(zhì)結(jié)合;橫向馳豫時(shí)間T2越長(zhǎng),水分流動(dòng)性越強(qiáng),這部分水通常存在于液泡中,其質(zhì)子的化學(xué)交換介于水和糖類或其他低分子量化合物構(gòu)成的稀溶液中,與胡蘿卜[18]和冬瓜[19]干燥物料中水分的狀態(tài)分布與T2的相關(guān)性的研究結(jié)果一致。

圖4 50 ℃干燥不同時(shí)間藍(lán)莓橫向馳豫時(shí)間反演譜圖Fig.4 Distribution of transverse relaxation times of blueberry dried different time under 50 ℃

圖5 65 ℃干燥不同時(shí)間藍(lán)莓橫向馳豫時(shí)間反演譜圖Fig.5 Distribution of transverse relaxation times of blueberry dried different time under 65 ℃

圖6 80 ℃干燥不同時(shí)間藍(lán)莓橫向馳豫時(shí)間反演譜圖Fig.6 Distribution of transverse relaxation times of blueberry dried different time under 80 ℃

干燥過程中核磁譜圖的馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值發(fā)生了變化,因?yàn)樗{(lán)莓樣品在干燥過程中失水導(dǎo)致樣品結(jié)構(gòu)緊縮,氫質(zhì)子運(yùn)動(dòng)性降低,橫向弛豫時(shí)間縮短。由表1可知,在50、65、80 ℃干燥1 h,總含水率差異不顯著(p>0.05),橫向馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值差異均不顯著(p>0.05)。由圖3可知,50、65、80 ℃干燥6 h后,三組樣品的總含水率差異顯著(p<0.05),橫向馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值差異顯著(p<0.05);80 ℃的藍(lán)莓整體譜線顯著向左遷移,橫向馳豫時(shí)間T2為50 ℃>65 ℃>80 ℃;信號(hào)幅值減少,信號(hào)幅值大小依次為50 ℃>65 ℃>80 ℃。綜合圖1和圖2～圖3可得出在干燥過程中,藍(lán)莓總水分含量降低,果肉中的自由水越來越少,使得整體的譜線向左遷移即橫向馳豫時(shí)間T2縮短,信號(hào)幅值逐漸減小,樣品總水分含量與樣品的核磁共振和水分遷移有一定的相關(guān)性,與玉米[14]、蘋果[15-16]、胡蘿卜[18]、冬瓜[19]等物料干燥過程中水分含量與核磁信號(hào)幅值相關(guān)性的研究結(jié)果一致。

表1 不同干燥溫度條件下藍(lán)莓含水量隨干燥時(shí)間的變化Table 1 Moisture contents change of blueberry with drying time at different temperatures

由核磁共振原理可知,質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境不同,其橫向馳豫時(shí)間(T2)長(zhǎng)短就不一樣[13]。T2的大小反應(yīng)樣品中水分自由度的大小,T2越長(zhǎng),質(zhì)子的自由度越大,說明樣品中水分的結(jié)合度越小,越容易被排出[13-14,18-19]。T2的變化能夠反應(yīng)水分子的流動(dòng)性,可以了解藍(lán)莓干燥過程中水分的遷移。

2.2.2 干燥時(shí)間對(duì)藍(lán)莓中水狀態(tài)的影響 按照“1.2.3 T2的采集及反演”的試驗(yàn)方法,分別獲得不同干燥時(shí)間藍(lán)莓果粒的橫向馳豫時(shí)間反演圖譜及馳豫組分面積隨干燥時(shí)間的變化,試驗(yàn)結(jié)果如下圖4～圖6 所示。從圖4～圖6可知,在相同溫度下干燥,隨著烘干時(shí)間的延長(zhǎng),藍(lán)莓樣品在烘干過程中失水導(dǎo)致樣品結(jié)構(gòu)緊縮,氫質(zhì)子運(yùn)動(dòng)性降低,橫向馳豫時(shí)間T2縮短,譜線整體向左移,信號(hào)幅值減少。80 ℃干燥1 h的馳豫時(shí)間為T 235.43,干燥6 h的馳豫時(shí)間為T 6.37;65 ℃干燥1 h的馳豫時(shí)間為T 204.91,干燥 6 h的馳豫時(shí)間為T 102.34;50 ℃干燥1 h的馳豫時(shí)間為T 357.08,干燥6 h的馳豫時(shí)間為T 178.34;隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng),藍(lán)莓果干中水分含量降低,低溫核磁的峰面積減少,橫向馳豫時(shí)間縮短,譜線左偏移,果干樣品中水分含量與核磁的峰面積有一定的相關(guān)性,與玉米[14]、蘋果片[15-16]、胡蘿卜片[18]、冬瓜片[19]和洋蔥片[30]等物料干燥過程中水分含量的變化與核磁峰面積的相關(guān)性的研究結(jié)果一致。

圖4～圖6可知,干燥初期,藍(lán)莓中含水率高,核磁共振信號(hào)幅值高。隨干燥時(shí)間延長(zhǎng),含水率降低,馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值減小。決定水分子橫向馳豫時(shí)間(T2)主要因素是水分子流動(dòng)性,物料含水率多少是馳豫行為變化的基本原因[15-17]。由圖4～圖6可知,干燥初期自由水含量高,水中的氫質(zhì)子與大分子間的相互作用較小,具有流動(dòng)性,表現(xiàn)出較長(zhǎng)的T2馳豫時(shí)間;干燥時(shí)間的延長(zhǎng),自由水含量降低,樣品中水分的自由度降低,T2反演譜圖向左側(cè)偏移,馳豫時(shí)間縮短;干燥后期,樣品中以結(jié)合水為主,氫質(zhì)子運(yùn)動(dòng)性降低,細(xì)胞結(jié)構(gòu)更加緊密,從而減小了內(nèi)部水分向外遷移的驅(qū)動(dòng)力,橫向弛豫時(shí)間縮短[18-19]。整個(gè)熱風(fēng)干燥過程中水分逐漸由高自由度向低自由度轉(zhuǎn)變,橫向弛豫時(shí)間縮短,橫向馳豫時(shí)間T2可以間接表征出藍(lán)莓熱風(fēng)干燥過程中水分子的動(dòng)力學(xué)特性,與水分?jǐn)U散、流動(dòng)性和溫度等都有密切的聯(lián)系。

從圖2～圖6可知,干燥時(shí)間和干燥溫度兩個(gè)維度影響了藍(lán)莓的脫水效果。相同的溫度下干燥不同的時(shí)間,隨著時(shí)間的延遲,馳豫時(shí)間縮短,信號(hào)幅值減小,整體譜線向左遷移。不同的溫度下烘相同的時(shí)間,高溫干燥樣品的馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值均小于低溫干燥,譜線向左遷移。干燥溫度升高,信號(hào)幅值降低,橫向馳豫時(shí)間減少;隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng),核磁反演譜圖的信號(hào)幅值降低,橫向馳豫時(shí)間減少。干燥時(shí)間對(duì)信號(hào)幅值的影響與干燥溫度的影響趨勢(shì)一致,干燥時(shí)間和干燥溫度是影響干燥過程中內(nèi)部水分向外遷移的2個(gè)重要因素。

從圖2～圖6分析可知,脫水溫度對(duì)脫水時(shí)間有一定的補(bǔ)償作用。在干燥初始階段(1 h以前),干燥溫度對(duì)藍(lán)莓脫水影響差異較小(圖2);在干燥6 h時(shí)50和65 ℃樣品脫水差異小,80 ℃樣品脫水差異較大(圖3);在超過20 h時(shí),50和65 ℃樣品間脫水差異顯著。干燥相同的時(shí)間,低溫干燥的樣品核磁譜線主峰比高溫的偏右(圖3),意味著結(jié)構(gòu)中存在較多的自由水分。為達(dá)到同等干燥效果,低溫干燥需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

2.3 反演譜總信號(hào)幅值與干基含水率關(guān)系分析

按照1.2.3 T2的采集及反演,考察反演譜總信號(hào)幅值與干基含水率的關(guān)系,結(jié)合干基含水率與NMR數(shù)據(jù)分析可知,NMR總信號(hào)幅值與干基含水率之間存在一定的相關(guān)性,并得到擬合曲線(如圖7)。

圖7 NMR總信號(hào)幅值與干基含水率(db)擬合曲線Fig.7 Calibration curve between moisture content(db) and total NMR signal amplitude

由圖7可知,藍(lán)莓果干干燥時(shí)干基含水率與NMR信號(hào)幅值呈明顯的線性關(guān)系,經(jīng)線性回歸分析得到NMR信號(hào)幅值與干基含水率的擬合曲線為y=113.99x+5728.6,擬合得出的決定系數(shù)R2=0.9901,相關(guān)性極顯著(p<0.01),說明干基含水率對(duì)NMR信號(hào)幅值有極顯著的影響,通過線性方程可以利用NMR測(cè)得的水質(zhì)子的信號(hào)幅值計(jì)算出藍(lán)莓果干的干基含水率,進(jìn)而可間接無損快速準(zhǔn)確確定藍(lán)莓果干內(nèi)部的含水量,與任廣躍等[14]對(duì)玉米干燥過程中水分含量的變化、李娜等[19]對(duì)冬瓜真空干燥中水分含量的變化結(jié)果一致。

2.4 熱風(fēng)干燥過程中藍(lán)莓果干微觀結(jié)構(gòu)分析

圖8a～圖8d為干燥前和不同溫度下干燥后藍(lán)莓果干(水分含量20%±1%)果皮超微電鏡掃描結(jié)果。干燥初始,圖8a顯示藍(lán)莓內(nèi)果皮組織結(jié)構(gòu)整齊均勻,有清晰的明暗結(jié)構(gòu),沒有孔洞和溝壑[3],與胡蘿卜[27]、土豆[28]的研究結(jié)果一致。圖8b～圖8d顯示干燥到水分含量20%±1%時(shí),不同溫度干燥后的藍(lán)莓內(nèi)果皮組織微觀結(jié)構(gòu)有一定的差異性,與采用不同的脫水速度干燥葡萄的研究結(jié)果一致[29]。圖8b 50 ℃干燥50 h的藍(lán)莓果干組織結(jié)構(gòu)緊密,細(xì)胞結(jié)構(gòu)變形,組織遭到破壞,對(duì)藍(lán)莓的質(zhì)構(gòu)破壞程度較大,口感干硬,與干燥初始樣結(jié)構(gòu)差異顯著[3]。圖8c顯示65 ℃干燥18 h的藍(lán)莓果肉組織較平滑,結(jié)構(gòu)較緊密,內(nèi)果皮組織超微結(jié)構(gòu)顯示中沒有出現(xiàn)較深孔洞。圖8d顯示80 ℃干燥7.5 h的藍(lán)莓果肉失水快,疊狀塊層結(jié)構(gòu)多,果皮嚴(yán)重皺縮,果肉組織的相互交織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞,細(xì)胞壁緊緊地粘連在一起。綜合干燥溫度和干燥時(shí)間兩個(gè)維度,65 ℃干燥組可更好的延緩藍(lán)莓果肉組織的皺縮干硬,降低皺縮程度,抑制果肉組織均勻的破壞,保持較好的品質(zhì)。65 ℃干燥18 h超微結(jié)構(gòu)優(yōu)于80 ℃干燥7.5 h,優(yōu)于50 ℃干燥50 h。干燥溫度、干燥時(shí)間與果肉組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微結(jié)構(gòu)密切相關(guān),此研究與胡蘿卜[27]、土豆[28]、葡萄[29]、洋蔥[30]的研究結(jié)果一致。不同的熱風(fēng)干燥溫度影響水分的擴(kuò)散速率和果肉組織的微觀結(jié)構(gòu),與采用不同的脫水速度干燥葡萄的研究結(jié)果一致[29]。藍(lán)莓干燥是一個(gè)水分減少的過程,在干燥脫水過程中,組織內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)受到不同程度的損傷,不同溫度干燥不同時(shí)間,果干含水量不同,內(nèi)果皮組織的超微結(jié)構(gòu)不同,此研究與胡蘿卜[27]、土豆[28]、葡萄[29]、洋蔥[30]的研究結(jié)果一致。干燥后的藍(lán)莓果肉組織細(xì)胞壁總體結(jié)構(gòu)破壞、胞壁物質(zhì)皺縮,果肉組織從均勻變分裂,出現(xiàn)許多波形皺褶,微觀上為細(xì)胞壁微絲排列由緊密有序變得松散無序,宏觀上果實(shí)皺縮干癟[3,27-30]。

圖8 不同干燥溫度藍(lán)莓果干的超微結(jié)構(gòu)Fig.8 Effects of different drying temperature on the microstructure of blueberry

3 結(jié)論

本試驗(yàn)應(yīng)用核磁共振(NMR)和掃描電鏡研究熱風(fēng)干燥對(duì)藍(lán)莓果干水分?jǐn)U散特性和微觀組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。

熱風(fēng)干燥曲線從宏觀角度解釋了水分?jǐn)U散特性,水分?jǐn)U散引起水分含量的變化,溫度加速了水分的遷移速度;NMR從微觀角度解釋熱風(fēng)干燥過程中的水分遷移變化,含水率的降低引起細(xì)胞組織間隙的流動(dòng)性降低,水分由高自由度逐漸向低自由度轉(zhuǎn)變,隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng),橫向馳豫時(shí)間和信號(hào)幅值降低。干燥溫度和干燥時(shí)間是影響藍(lán)莓脫水效果的兩個(gè)維度,干燥溫度對(duì)干燥時(shí)間有一定的補(bǔ)償作用,干燥溫度高,干燥時(shí)間短,干燥效率高。NMR信號(hào)幅值與干基含水率之間呈顯著的線性回歸(y=113.99x+5728.6,R2=0.9901,p<0.01),利用NMR的信號(hào)幅值可確定干燥過程中藍(lán)莓果干的干基含水率。

藍(lán)莓在熱風(fēng)干燥過程中,隨水分遷移,物料內(nèi)產(chǎn)生較大的水分梯度變化,引起藍(lán)莓果肉組織產(chǎn)生不規(guī)則收縮變化,果肉組織的相互交織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞,細(xì)胞壁緊緊粘連在一起,果皮出現(xiàn)皺縮萎蔫,組織內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)受到不同程度的損傷。在相同含水率的樣品中,干燥溫度不同,微觀結(jié)構(gòu)不一樣。在高溫干燥時(shí),表面溫度要高于內(nèi)部溫度,藍(lán)莓表面水分迅速遷移并形成一層硬膜。當(dāng)藍(lán)莓內(nèi)部干燥時(shí),又會(huì)呈現(xiàn)出內(nèi)裂空隙的現(xiàn)象,進(jìn)而使熱風(fēng)干燥后的產(chǎn)品干燥,口感堅(jiān)硬。三組溫度下干燥以65 ℃干燥18 h為最佳。