李莉峰，葉春苗*，韓艷秋

1. 遼寧省農(nóng)業(yè)科學院（沈陽 110161）；2. 遼陽職業(yè)技術學院（遼陽 111000）

蓮藕（Nelumbo nuciferaGaertn）又稱荷藕、蓮菜、芙蓉、水芝、水蕓、玉環(huán)、君子花、六月春等，為睡蓮科多年生植物，富含淀粉、膳食纖維、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、鞣質(zhì)以及棉子糖、水蘇糖、米糖、多酚化合物等，是集營養(yǎng)及保健于一體的藥食同源食品。中國有3 000多年的栽培史，并且栽培面積較為廣泛，有著豐富的蓮藕資源。鮮蓮藕貯藏時極易氧化褐變及腐爛變質(zhì)，不僅影響蓮藕的食用品質(zhì)，也造成巨大經(jīng)濟損失。將蓮藕進行深加工是解決這一問題的有效途徑之一，干燥是食品加工中常用的一種方法，也是保藏食品的一種有效方法。食品的干燥方法通常有自然干燥、熱風干燥、低溫真空油炸脫水等。用干燥法生產(chǎn)的蓮藕制品也已問世，如蓮藕粉、蓮藕脆片、脫水藕片等，但產(chǎn)品出現(xiàn)藕片硬度大、營養(yǎng)損失嚴重等問題。蓮藕干燥方法已取得進展，如李麗娟[1]采用真空微波干燥、氣流膨化干燥蓮藕工藝，但單一干燥方式均具有產(chǎn)量低、成本高等缺點。聯(lián)合干燥可使各種干燥技術揚長補短，達到高效、低能耗、優(yōu)質(zhì)等效果，邢芳等[2]采用真空冷凍-熱風組合干燥蓮藕脆片，但此種聯(lián)合干燥技術出現(xiàn)耗能大的缺點。熱泵干燥是一種回收干燥廢氣中的顯熱和潛熱熱量，并轉化為高溫熱能加熱的裝置，其除濕能耗比可達傳統(tǒng)熱風干燥的10倍，熱泵干燥具有耗能低特點，但是干燥后期速度較慢，微波干燥具有加熱速度快、干燥效率高、殺菌等優(yōu)點，但是單獨使用微波干燥產(chǎn)品硬度大，品質(zhì)下降[3]。因此嘗試將熱泵-微波組合聯(lián)合干燥蓮藕，以期獲得理想的蓮藕干。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮藕（遼陽市首山早市，要求外觀品質(zhì)均一、形態(tài)良好、無病蟲害）；檸檬酸（遼寧農(nóng)科院食品與加工所）。

1.2 儀器設備

WRH-100AB型熱泵干燥機（正旭新能源設備科技有限公司）；G70F20CN1L-DG（S0）微波爐（廣東格蘭仕電器制造有限公司）；WR-10手提式色彩色差儀（福光電科技有限公司）；MA45-000230V1自動水分測定儀（北京賽多利斯儀器有限公司）。

1.3 方法

選取新鮮蓮藕，清洗后去皮，切成1.5～3.0 mm薄片，放入0.2%檸檬酸和NaCl復合護色液中浸泡30 min，以保持產(chǎn)品色澤。護色后撈出藕片瀝干，稱取100 g物料平鋪于微波爐中干燥一定時間，然后進行熱風干燥，每30 min測1次藕片含水量（含水量接近10%時，改為5 min測1次），直至藕片含水量≤8[4]。

1.3.1 微波-熱泵連用制取蓮藕干單因素試驗

1.3.1.1 微波干燥時間對蓮藕干燥品質(zhì)的影響

選取微波干燥功率6.0 W/g，熱泵干燥溫度45℃，分別考察微波干燥時間20，40，60，80，100和120 s對蓮藕干燥品質(zhì)的影響[5]。

1.3.1.2 微波干燥功率對蓮藕干品質(zhì)的影響

選取微波干燥時間100 s，熱泵干燥溫度45℃，分別考察微波干燥功率4.0，4.5，5.0，5.5，6.0和6.5 W/g對蓮藕干燥品質(zhì)的影響[6]。

1.3.1.3 熱泵干燥溫度對蓮藕干燥品質(zhì)的影響

固定微波干燥功率6.0 W/g、微波干燥時間100 s，分別考察熱泵干燥溫度30，35，40，45，50和55℃對蓮藕干燥品質(zhì)的影響[7]。

1.3.2 微波-熱泵聯(lián)用

依據(jù)微波-熱泵單因素試驗的結果，以微波干燥時間、功率和熱泵溫度為自變量，以干燥時間、復水比、色澤、硬度等為相應值，進行三因素三水平正交分析試驗，優(yōu)化微波-熱泵聯(lián)用制取蓮藕干工藝條件，試驗因素及水平設計見表1[8]。

表1 正交試驗因素水平

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 總干燥時間

總干燥時間即水分≤8所用的干燥時間，計算如式（1）[9]。

1.3.3.2 復水比

復水比值反映產(chǎn)品復水性是否良好，取5片蓮藕干稱質(zhì)量，記為W干（g），浸入300 mL常溫蒸餾水中，浸泡1 h后取出，用干凈紙巾擦干表面水分，稱質(zhì)量，記為W復（g）。平行3次，取平均值[10]。

1.3.3.3 色差ΔE*

式中：L*為明度指數(shù)；a*、b*為彩度指數(shù)。每組樣品測定3次，取平均值[11]。

1.3.3.4 硬度

選取形狀、大小接近的蓮藕干測定硬度，硬度采用TA-XTplus型質(zhì)構儀測定，每組重復5次，取平均值[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 18.0軟件進行試驗設計和數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 微波-熱泵聯(lián)用制取蓮藕干單因素試驗

2.1.1 微波干燥時間對蓮藕干燥品質(zhì)的影響

2.1.1.1 微波干燥時間對蓮藕干復水比的影響

2018年，為了更好地將精準配肥技術推廣應用，由玉稼興合作社牽頭，與華南農(nóng)業(yè)大學作物營養(yǎng)與施肥研究室建立了試驗站，并與廣東東莞一翔液體肥料有限公司在馬卜子村建立起鄉(xiāng)村小型智能液體配肥站——鄉(xiāng)喜精準配肥站，通過引進公司的智能液體自動施肥機，為種植戶提供統(tǒng)測、統(tǒng)配、統(tǒng)供、統(tǒng)施的“四統(tǒng)一”精準技術服務。

由圖1可知，不同微波干燥時間對蓮藕干復水比影響差異顯著，隨著微波干燥時間延長，蓮藕干復水比逐漸提高，微波干燥時間100 s時復水比最大，達到7.4，微波干燥時間再延長，復水比開始下降，分析原因可能微波干燥時間長使得制品纖維結構發(fā)生焦糊，復水性隨之下降。

圖1 微波干燥時間對復水比的影響

2.1.1.2 微波干燥時間對蓮藕干色差的影響

由圖2可知，微波干燥時間對蓮藕干色差影響顯著，微波干燥時間100 s時蓮藕干色差最大，分析原因可能是隨著干燥時間延長，蓮藕中酚類物質(zhì)逐漸氧化褐變現(xiàn)象較明顯，微波干燥時間繼續(xù)延長，色差變化不顯著。

圖2 微波干燥時間對蓮藕干色差的影響

2.1.1.3 微波干燥時間對蓮藕干硬度的影響

由圖3可知，微波干燥時間對蓮藕干硬度影響差異顯著，隨著微波干燥時間延長，蓮藕組織水分不斷流失，不斷形成中空網(wǎng)絡結構，使得制品硬度下降，微波干燥時間超過100 s后硬度開始增高，分析原因可能是組織中膠體結合水開始蒸發(fā)，使得制品硬度升高。

2.1.2 微波干燥功率對蓮藕干燥品質(zhì)的影響

由圖4可知，微波干燥功率對蓮藕干復水比影響顯著，隨著干燥功率增加，復水比逐漸下降，微波干燥功率6 W/g時復水比有所提高，之后又開始下降。原因可能是由于微波干燥功率6 W/g使得蓮藕干內(nèi)水分內(nèi)擴散和外擴散達到平衡，產(chǎn)品復水性較好，微波干燥功率繼續(xù)提高，使得制品發(fā)生焦糊，因此復水性下降。

圖3 微波干燥時間對蓮藕干硬度的影響

圖4 微波干燥功率對復水比的影響

2.1.2.2 微波干燥功率對色差的影響

由圖5可知微波干燥功率對蓮藕干色差影響顯著，隨著干燥功率提高色差逐漸增大，微波干燥功率6 W/g時，色差反而下降，微波功率繼續(xù)升高，色差又開始升高。原因可能是微波功率較小時，干燥時間長，蓮藕褐變嚴重，微波功率6 W/g時溫度較高，破壞蓮藕中多酚氧化酶，使得色差變小，微波功率繼續(xù)升高，使得蓮藕干組織發(fā)生焦糊，色差變大。

圖5 微波干燥功率對色差的影響

2.1.2.3 微波干燥功率對硬度的影響

由圖6可知微波干燥功率對蓮藕干硬度影響顯著，隨著微波干燥功率提高蓮藕干硬度逐漸下降，原因可能是蓮藕干燥過程使得組織中水分蒸發(fā)，留下疏松的組織結構使得制品硬度下降。

圖6 微波干燥功率對硬度的影響

2.1.3 熱泵干燥溫度對蓮藕干燥品質(zhì)的影響

2.1.3.1 熱泵干燥溫度對蓮藕復水比的影響

由圖7可知，熱泵干燥溫度對蓮藕干復水比影響差異顯著，熱泵干燥溫度40℃時，蓮藕干復水比最好，原因可能是隨著熱泵溫度提高，蓮藕內(nèi)水分逐漸蒸發(fā)，形成疏松的組織結構，復水性較好，溫度再升高會使蓮藕內(nèi)果膠物質(zhì)流失組織結構變得致密，復水性降低。

圖7 熱泵干燥溫度對蓮藕復水比的影響

2.1.3.2 熱泵干燥溫度對蓮藕色差的影響

由圖8可知，熱泵干燥溫度對蓮藕干色差影響顯著，熱泵溫度低于40℃，蓮藕干色差變化不大，熱泵干燥溫度升到45℃時色差最大，之后開始下降。原因可能是45℃時蓮藕內(nèi)酶促褐變、非酶褐變反應較為迅速，使得蓮藕干色差最大。

圖8 熱泵干燥溫度對蓮藕色差的影響

2.1.3.3 熱泵干燥溫度對蓮藕硬度的影響

由圖9可知，熱泵干燥溫度對蓮藕干硬度影響差異顯著，40～50℃時蓮藕干硬度較大，之后開始下降，原因可能是由于在此溫度下蓮藕干內(nèi)水分蒸發(fā)較為迅速，以及蓮藕內(nèi)膠體物質(zhì)流失較多，使得疏松的蓮藕組織結構塌陷，組織變得致密，硬度提高。

2.2 正交試驗結果

在單因素試驗基礎上，進行L9(34)正交試驗，結果見表2。結果表明，各因素對蓮藕干復水比的影響大小順序是微波干燥時間＞微波干燥功率＞熱泵干燥溫度，最優(yōu)水平組合是B2A2C1。

各因素對蓮藕干燥色差影響大小順序是微波干燥功率＞微波干燥時間＞熱泵干燥溫度，最優(yōu)水平組合是A3B3C3。

各因素對蓮藕干燥硬度影響大小順序是微波干燥時間＞微波干燥功率＞熱泵干燥溫度，最優(yōu)水平組合是B3A1C1。

表2 正交試驗結果

為分析試驗過程和結果測定中必然存在的誤差，對硬度指標進行方差分析，結果見表3。結果表明，微波干燥功率、微波干燥時間、熱泵干燥溫度對硬度影響均為顯著。因此可以確定蓮藕最佳干燥條件為B3A1C1，即微波干燥功率5.5 W/g、微波干燥時間120 s、熱泵干燥溫度40℃。

表3 硬度方差分析表

2.3 最優(yōu)干燥條件驗證

選擇正交試驗得到的最優(yōu)組合條件進行試驗，設置微波干燥功率5.5 W/g、微波干燥時間120 s、熱泵干燥溫度40℃，待干燥結束后測定蓮藕干復水比5.8、色差18.15、硬度8 750，證明最優(yōu)組合對蓮藕干燥品質(zhì)較好。

3 結論

探究微波-熱泵聯(lián)用干燥蓮藕的生產(chǎn)工藝，通過單因素試驗及正交試驗對微波干燥功率、時間及熱泵干燥溫度對蓮藕干復水比、色差及硬度影響的分析，得到制取蓮藕干最佳工藝條件為：微波干燥功率5.5 W/g、微波干燥時間120 s、熱泵干燥溫度40℃。在此條件下得到的蓮藕的品質(zhì)為：復水比5.8、色差18.15、硬度8 750。驗證試驗證明該工藝具有可靠性，可用于生產(chǎn)預測，對今后蓮藕干燥制品生產(chǎn)具有重要意義。