張付杰，陶 歡，易俊潔，李麗霞，胡安琪兒，朱銀龍

（1.昆明理工大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，昆明 650500；2.昆明理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，昆明 650500）

0 引言

辣椒由于其獨(dú)特的辛辣口味和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受到消費(fèi)者的歡迎，被廣泛用于食品工業(yè)和各種美食。脫水干燥是延長(zhǎng)果蔬保質(zhì)期最常用方法之一，也是食品加工中廣泛應(yīng)用的技術(shù)。新鮮辣椒含水量高、易腐爛、貨架期短、不耐貯藏［1］，脫水干燥大大減少了辣椒的體積和重量，降低儲(chǔ)存、包裝和運(yùn)輸?shù)某杀?，延長(zhǎng)辣椒的食用周期。

目前，熱風(fēng)干燥是食品工業(yè)中經(jīng)常使用的干燥方法，通過(guò)控制溫度和風(fēng)速等參數(shù)達(dá)到理想的干燥環(huán)境，但干燥周期長(zhǎng)、能耗嚴(yán)重、有效成分流失嚴(yán)重［2］。微波干燥是一種直接對(duì)物料內(nèi)部加熱的干燥方式，速率高、能耗低，但在干燥后期，易產(chǎn)生“熱點(diǎn)”導(dǎo)致局部過(guò)熱或焦糊的現(xiàn)象［3］。針對(duì)微波干燥后期出現(xiàn)的過(guò)度干燥現(xiàn)象，本文在微波干燥的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入熱風(fēng)進(jìn)行耦合干燥，其具有比單一微波或單一熱風(fēng)更快的干燥速率和更高的干燥品質(zhì)。

國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于果蔬等物料微波熱風(fēng)耦合干燥特性和品質(zhì)變化的研究，有些已成功應(yīng)用并取得顯著成效。李湘利等［4］研究發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥下的雞樅菌干燥速率快且成品無(wú)明顯皺縮和焦糊硬化現(xiàn)象，感官品質(zhì)好；KESBI等［5］比較了微波、對(duì)流和微波對(duì)流聯(lián)合干燥對(duì)檸檬片總色差、色度、色調(diào)角和復(fù)水性的影響，研究發(fā)現(xiàn)微波對(duì)流干燥的質(zhì)量參數(shù)明顯高于其他方法；SZADZI?SKA 等［6］在 30 ℃下用 200 W 微波功率干燥的蘑菇中觀察到最高為83%多酚含量，其干燥時(shí)間明顯縮短，通過(guò)擬合發(fā)現(xiàn)Page和Weibull模型最能逼近試驗(yàn)干燥曲線。但如今利用微波熱風(fēng)耦合對(duì)辣椒進(jìn)行干燥還鮮有報(bào)道。

本文以辣椒為研究對(duì)象，利用微波熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)，探討微波功率、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)辣椒干燥特性的影響，確定適合描述辣椒干燥過(guò)程中水分變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，對(duì)比分析不同干燥參數(shù)下辣椒的品質(zhì)變化，以期為辣椒的工業(yè)化干燥加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用云椒7號(hào)辣椒，挑取顏色均勻、形狀規(guī)則、無(wú)明顯機(jī)械損傷、長(zhǎng)度10～11 cm、直徑1.0～1.2 cm的新鮮辣椒，采摘后用清水清洗，自然風(fēng)干，貯存于（4±1）℃的冷藏室以備用于后續(xù)試驗(yàn)。

試劑：硫酸（分析純，四川西隴科學(xué)有限公司）；重鉻酸鉀（分析純，天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）；硫酸銨鈷，丙酮（分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司）；色譜級(jí)甲醇、甲酸和乙腈（意大利Sigma-Aldrich公司）；天然辣椒堿、二氫辣椒堿（上海阿拉丁生化科技股份有些公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

自主研制試驗(yàn)裝置由微波干燥系統(tǒng)和熱風(fēng)干燥系統(tǒng)2部分組成［7］。微波干燥系統(tǒng)主要部件包括磁控管、變頻電源和微波功率控制器，可通過(guò)調(diào)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)微波功率變化，可調(diào)范圍300～1 200 W。熱風(fēng)干燥系統(tǒng)主要包括離心鼓風(fēng)機(jī)、電熱管，熱風(fēng)溫度可調(diào)范圍0～100 ℃，外腔體頂部有出風(fēng)口，可通過(guò)PM6252B型數(shù)字風(fēng)速儀測(cè)定熱風(fēng)風(fēng)速，其可調(diào)范圍0～3 m/s。

其他儀器設(shè)備：101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（吳江亞邦電熱科技有限公司）；JA5103N型電子分析天平（四川中浪科技有限公司，精度0.000 1 g）；PM6252B型數(shù)字風(fēng)速儀（深圳市新華誼儀表有限公司）；游標(biāo)卡尺（成都成量工具有限公司）；BJ-200型粉碎機(jī)（德清拜杰電器有限公司）；SB-5200DT型超聲波清洗器，（寧波新芝生物科技股份有限公司）；Agilent 1200型高效液相色譜儀（美國(guó)Agilent公司）；UV-2202型紫外分光光度計(jì)（美國(guó)Varian有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)的參考［8-9］，結(jié)合干燥裝備自身特點(diǎn)，選取不同的微波功率、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行單因素試驗(yàn)，具體操作如下：固定熱風(fēng)溫度50 ℃，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s，將微波功率依次設(shè)置為 300，350，400，450，500 W；固定微波功率350 W，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s，將熱風(fēng)溫度依次設(shè)置為40，45，50，55，60 ℃；固定微波功率350 W，熱風(fēng)溫度50 ℃，將熱風(fēng)風(fēng)速依次設(shè)置為0.8，1.2，1.6，2.0，2.4 m/s。

用電子天平稱取（100±0.5）g辣椒放置于干燥參數(shù)穩(wěn)定的干燥箱內(nèi)，每10 min稱量1次辣椒質(zhì)量。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.4 干燥參數(shù)的計(jì)算方法

1.4.1 水分比

水分比計(jì)算公式：

式中 M0——初始干基含水率，g/g；

Mt——t時(shí)刻干基含水率，g/g。

1.4.2 干燥速率

干燥速率計(jì)算公式：

式中 M1，M2—— t1，t2時(shí)刻樣品的干基含水率，g/g。

1.4.3 水分有效擴(kuò)散系數(shù)

水分有效擴(kuò)散系數(shù)（Deff）作為衡量物料脫水能力的指標(biāo)，描述物料固有的水分遷移特性，對(duì)分析內(nèi)部水分?jǐn)U散有重要的意義。當(dāng)干燥過(guò)程主要由內(nèi)部傳質(zhì)控制時(shí)，基于Fick第二定律，通過(guò)擴(kuò)散方程對(duì)干燥過(guò)程進(jìn)行描述［10］，其Deff滿足下式。

式中 Deff——水分有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；

L ——物料的半厚度，m；

t ——干燥時(shí)間，s。

對(duì)式（3）的曲線進(jìn)行線性擬合，設(shè)其斜率為r1，則 Deff可以表示：

1.5 模型的選取、評(píng)價(jià)與驗(yàn)證

干燥動(dòng)力學(xué)模型通過(guò)測(cè)量樣品在干燥過(guò)程中的質(zhì)量損失進(jìn)行計(jì)算，并表示為隨時(shí)間變化的水分比降低，已廣泛有效地應(yīng)用于不同果蔬產(chǎn)品干燥過(guò)程的分析。本文采用8個(gè)常用干燥動(dòng)力學(xué)模型擬合辣椒的干燥曲線，見表1。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸擬合分析，決定系數(shù)（R2）、離差平方和（χ2）及均方根誤差（RMSE）被用作對(duì)模型進(jìn)行選擇和優(yōu)劣判斷的標(biāo)準(zhǔn)［12］，描述樣品干燥特性最佳模型的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則為具有最高R2、最低χ2和RMSE。

R2、χ2和RMSE分別按式（5）-（7）計(jì)算：

式中 MRexp，i——第i個(gè)試驗(yàn)測(cè)得水分比；

MRpre，i——第 i個(gè)預(yù)測(cè)的水分比；

N ——觀察量個(gè)數(shù)；

n ——模型參數(shù)的個(gè)數(shù)。

1.6 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

（1）色澤。采用色彩色差儀對(duì)辣椒的色澤進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)干制品重復(fù)3次，取平均值。以新鮮辣椒的色澤值為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，按下式計(jì)算總色差 ΔE*：

式中 L*、a*、b*，L0、a0、b0—— 干制和新鮮辣椒的色澤值。

（2）辣椒紅素。辣椒紅素含量的測(cè)量參照VEGA-GáLVEZ等［13］的方法并稍作改動(dòng)。稱取0.030 g重鉻酸鉀和3.496 g硫酸銨鈷，用1.8 mol/L硫酸溶液定容至100 mL作為標(biāo)準(zhǔn)比色液。稱取0.100 g 樣品，加入10 mL丙酮，搖床（強(qiáng)度160）振蕩1 h，室溫避光靜置16 h后，吸取1 mL上清液定容至10 mL，采用丙酮作空白，460 nm處測(cè)吸光值，同時(shí)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)比色液在460 nm處的吸光值。

（3）辣椒堿類物質(zhì)。辣椒堿類物質(zhì)含量的測(cè)定參照GIUFFRIDA等［14］的方法并略作修改。稱取1.000 0 g干燥樣品與4 mL甲醇混合，利用超聲輔助提取辣椒堿。超聲處理?xiàng)l件：溫度50 ℃；輸出振幅65%（200 W）；提取時(shí)間30 min。提取液過(guò)濾后過(guò)0.45 μm濾膜，進(jìn)樣分析。

使用高效液相色譜儀（HPLC）于280 nm波長(zhǎng)下，采用外標(biāo)法測(cè)定樣品中辣椒堿和二氫辣椒堿的含量，以2者之和除以折算系數(shù)0.9得到辣椒堿類化合物的含量，結(jié)果表示為mg/g。色譜柱為TC-C18（4.6×250 mm，5 μm），流動(dòng)相分別為0.1%（體積分?jǐn)?shù)）甲酸-水（流動(dòng)相A）和乙腈（流動(dòng)相 B），VA：VB=55：45。進(jìn)樣量為 30 μL，流速為1.0 mL/min，柱溫為 30 ℃，洗脫時(shí)間為 30 min。

1.7 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及繪制圖形，利用 Matlab 2019 軟件對(duì)表1中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合分析，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性分析和標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥條件對(duì)辣椒水分比的影響

在不同干燥條件下，辣椒水分比變化曲線如圖1所示。

圖1 不同干燥條件下辣椒水分比變化曲線Fig.1 Moisture ratio variation curves of pepper under different drying conditions

辣椒水分比的變化趨勢(shì)基本一致，且干燥參數(shù)越高，下降趨勢(shì)越明顯［15］。微波功率的提高，致使辣椒內(nèi)部極性分子間的碰撞和摩擦加劇，產(chǎn)生的熱量變多，加速辣椒水分的蒸發(fā)，干燥水分比曲線的變化趨勢(shì)也變大。但微波功率的提高也使得水分的內(nèi)擴(kuò)散作用大于外擴(kuò)散作用，物料的熱量吸收受到影響，造成相鄰微波功率干燥時(shí)間差從44 min縮短至14 min，總體呈依次縮短的現(xiàn)象。在微波功率350 W，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s條件下，干燥至安全含水率，40 ℃需要210 min，而60 ℃僅75 min，時(shí)間相差3倍左右，這是因?yàn)闇囟仍礁?，傳熱速率越大，物料表面?duì)流傳質(zhì)加快，導(dǎo)致水分遷移、擴(kuò)散及蒸發(fā)增強(qiáng)，大大縮短干燥時(shí)間。熱風(fēng)風(fēng)速為 0.8，1.2，1.6，2.0，2.4 m/s時(shí)，干燥周期分別為 134，110，126，133，140 min，由此可見，辣椒干燥至安全含水率的時(shí)間隨著熱風(fēng)風(fēng)速的升高先增大后減小。產(chǎn)生這種干燥時(shí)間上下波動(dòng)的主要原因：微波熱風(fēng)耦合干燥過(guò)程中，熱風(fēng)不僅促進(jìn)辣椒表面水分?jǐn)U散至空氣中，同時(shí)風(fēng)速過(guò)大反而起到降低辣椒表面溫度的作用，減少辣椒表面水分的蒸發(fā)，降低干燥速度，使干燥時(shí)間增加［16］。

2.2 干燥條件對(duì)辣椒干燥速率的影響

在不同干燥條件下，辣椒干燥速率曲線如圖2所示。

圖2 不同干燥條件下辣椒的干燥速率曲線Fig.2 Drying rate curves of pepper under different drying conditions

在不同干燥條件下，干燥參數(shù)越高，物料干燥過(guò)程中所能達(dá)到的最高干燥速率越大［17］，所有干燥條件下，干燥速率最高可達(dá)5.65 g/（g·h）。干燥過(guò)程分為加速階段和降速階段。加速階段自干燥初始至干燥速率達(dá)到峰值，隨后保持長(zhǎng)時(shí)間的降速干燥階段。這主要是由于干燥初期有大量游離水存在，水分汽化速度快，干燥速率加快，而在干燥后期，辣椒中的水分主要以結(jié)合水為主，再者干燥前期汽化過(guò)快，致使辣椒表皮出現(xiàn)硬化現(xiàn)象，增加熱質(zhì)傳遞阻力，阻礙水分的持續(xù)蒸發(fā)，最終導(dǎo)致干燥速率迅速降低［18］，降速階段由此形成。加速階段，各干燥速率曲線均未在初始觀測(cè)點(diǎn)達(dá)到峰值。這是因?yàn)楦稍锍跗?，物料的溫度低于干燥介質(zhì)的溫度，需要一定時(shí)間和熱量，通過(guò)傳熱傳質(zhì)的方式使物料溫度逐漸升高后開始蒸發(fā)水分，這使得干燥速率達(dá)到峰值的時(shí)間得以延遲至下一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。降速階段，隨干基含水率的減少，干燥速率不斷下降，沒有明顯的恒速階段。這說(shuō)明內(nèi)部水分?jǐn)U散是辣椒脫水干燥的主導(dǎo)因素，內(nèi)部水分?jǐn)U散速度的快慢決定整個(gè)干燥過(guò)程的干燥速率［19］。在其他果蔬微波熱風(fēng)耦合干燥過(guò)程也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)論，如山藥［20］、香蕉片［21］等。當(dāng)干基含水率從1 g/g降至安全含水率，各熱風(fēng)風(fēng)速下干燥速率差異不大，表明此范圍內(nèi)風(fēng)速對(duì)干燥速率幾乎無(wú)影響，風(fēng)速已不是影響干燥速率的主要因素。

2.3 水分有效擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算結(jié)果

不同干燥條件下，辣椒Deff如表2所示。辣椒的 Deff介于（3.160 25～9.875 79）×10-9m2/s，并且其相關(guān)系數(shù)R2在0.908 19～0.979 41變化，說(shuō)明線性回歸得到的結(jié)果較好。當(dāng)熱風(fēng)風(fēng)速固定時(shí)，Deff均隨著微波功率及熱風(fēng)溫度的提高而增大；當(dāng)微波功率350 W，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s時(shí)，辣椒在60 ℃干燥條件下的Deff約是40 ℃的3倍；當(dāng)微波功率及熱風(fēng)溫度條件固定時(shí)，Deff隨著熱風(fēng)風(fēng)速的提高先增大后減小，最大為9.349 08×10-9m2/s，最小為 3.160 25×10-9m2/s。

表2 不同干燥條件下辣椒有效水分?jǐn)U散系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.2 Statistical results of effective water diffusion coefficient of pepper under different drying conditions

2.4 數(shù)學(xué)模型的建立

2.4.1 干燥數(shù)學(xué)模型擬合結(jié)果

辣椒水分比變化曲線數(shù)據(jù)非線性擬合8種數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。各干燥模型擬合R2在0.966～0.999，平均值均在0.98以上，其中Modified page模型有著最大的R2（0.994）、最小的χ2（0.608×10-3）和 RMSE（0.023），因此最終確定Modified page模型為最適合描述辣椒微波熱風(fēng)耦合干燥過(guò)程水分變化的模型，其模型參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表3 辣椒干燥數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.3 Statistical results of mathematical models for pepper drying

表4 不同干燥條件下Modified page模型參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.4 Statistical results of Modified page model parameters under different drying conditions

2.4.2 Modifiedpage模型的求解

以微波功率、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)風(fēng)速為變量，根據(jù)表3所示的參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，利用回歸分析法建立干燥模型參數(shù)（k和n）與干燥條件之間的一次多項(xiàng)式，根據(jù)R2和P值對(duì)方程進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終其回歸方程如式（9）和式（10）。

式中 P ——微波功率，W；

T ——熱風(fēng)溫度，℃；

V ——熱風(fēng)速率，m/s。

2.4.3 模型的驗(yàn)證

在微波功率350 W，熱風(fēng)溫度50 ℃，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s試驗(yàn)條件下，模型預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值結(jié)果如圖3所示。試驗(yàn)值與模型預(yù)測(cè)值的擬合度較高，相關(guān)系數(shù)R2=0.989，說(shuō)明Modified page模型能夠較好地反映辣椒干燥過(guò)程中水分的變化規(guī)律。

圖3 相同干燥條件下的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值Fig.3 Experimental values and predicted values under the same drying conditions

2.5 微波熱風(fēng)耦合干燥對(duì)辣椒品質(zhì)的影響

2.5.1 干燥條件對(duì)色澤的影響

果蔬干制過(guò)程中，外觀色澤是影響消費(fèi)者感知、選擇和購(gòu)買行為最重要的質(zhì)量屬性之一。不同干燥條件對(duì)辣椒色澤的影響如表5所示，除單一熱風(fēng)溫度對(duì)b*值影響不顯著性（P＞0.05）外，微波功率、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)色澤均有顯著影響（P＜0.05）。以總色差ΔE*來(lái)表征物料干燥過(guò)程中的色澤變化，ΔE*越小表明干燥后的辣椒越接近新鮮辣椒的色澤。可感知色澤的差異在分析上可分為非常明顯（ΔE*＞3），明顯（1.5＜ΔE*＜3）和小差異（1.5＜ΔE*）［22］。由表 5可知，新鮮辣椒的表面顏色在干燥過(guò)程中都發(fā)生非常明顯的變化。ΔE*隨熱風(fēng)溫度的增加而變大，60 ℃時(shí)的ΔE*相較于40 ℃增加114%，可能是高溫環(huán)境下辣椒內(nèi)部發(fā)生美拉德反應(yīng)［23］，即辣椒中氨基酸游離基和糖的醛基作用生成復(fù)雜的褐變絡(luò)合物，溫度越高，反應(yīng)越強(qiáng)烈，生成棕褐色物質(zhì)越多，辣椒顏色褐變?cè)絿?yán)重。而微波功率對(duì)ΔE*的影響與上述因素類似，微波能量的連續(xù)應(yīng)用往往會(huì)導(dǎo)致物料溫度升高并導(dǎo)致熱敏材料的質(zhì)量下降。微波功率越高，辣椒內(nèi)部溫度也就隨之升高，生成的棕色色素越多，ΔE*越大。在單一熱風(fēng)風(fēng)速試驗(yàn)條件下，隨熱風(fēng)風(fēng)速提高，ΔE*呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，熱風(fēng)風(fēng)速在0.8～1.2 m/s 時(shí)逐漸減小，說(shuō)明適當(dāng)?shù)靥岣邿犸L(fēng)風(fēng)速有利于干燥后色澤的保持；當(dāng)漸增至1.6 m/s時(shí)，ΔE*顯著增大，而當(dāng)熱風(fēng)風(fēng)速繼續(xù)增加至2.4 m/s時(shí)，ΔE*繼續(xù)上升至12.36，辣椒的褐變程度進(jìn)一步大幅提升。

2.5.2 干燥條件對(duì)辣椒紅素含量的影響

辣椒的顏色主要來(lái)源于果實(shí)在成熟過(guò)程中形成的內(nèi)源性天然色素，而辣椒紅素是辣椒中天然色素的主要成分，占類胡蘿卜素總量的56%［24］。由表5-7可知，微波功率、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)辣椒的辣椒紅素含量的影響均為極顯著（P＜0.01）。不同干燥條件下辣椒紅素含量在51.41～100.97 mg/kg。辣椒紅素貯存在辣椒果實(shí)完整細(xì)胞組織中，與傳統(tǒng)干燥方式相比，微波干燥極易造成物料產(chǎn)生一種稱為“膨化”的多孔結(jié)構(gòu)［25］，辣椒果實(shí)內(nèi)部的生物保護(hù)機(jī)制（如細(xì)胞膜）可能會(huì)遭到破壞，辣椒紅素在高溫有氧環(huán)境下產(chǎn)生自氧化反應(yīng)，使之氧化降解而褪色。微波功率越高，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞越嚴(yán)重，辣椒紅素降解越嚴(yán)重。辣椒紅素作為一種熱敏性的天然色素，由于其高度不飽和性，熱風(fēng)溫度的升高會(huì)促進(jìn)氧化反應(yīng)的發(fā)生［26］，使之發(fā)生降解，溫度越高褪色降解越嚴(yán)重。有研究表明類胡蘿卜素的損失可歸因于較長(zhǎng)的干燥周期使得辣椒長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫空氣中而導(dǎo)致的高度氧化。隨著熱風(fēng)風(fēng)速?gòu)?.2 m/s升高至2.4m/s，干燥周期從110 min延長(zhǎng)至140 min，辣椒在干燥箱中被氧化的時(shí)間加長(zhǎng)，辣椒紅素?fù)p失嚴(yán)重。

表5 不同微波功率對(duì)辣椒色澤和辣椒紅素含量的影響Tab.5 Effects of different microwave power on pepper color and capsaicin content

表6 不同熱風(fēng)溫度對(duì)辣椒色澤和辣椒紅素含量的影響Tab.6 Effects of different hot air temperatures on color and capsaicin content of pepper

表7 不同熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)辣椒色澤和辣椒紅素含量的影響Tab.7 Effects of different hot air speeds on pepper color and capsaicin content

2.5.3 干燥條件對(duì)辣椒堿類物質(zhì)含量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，二氫辣椒堿與辣椒堿總和占辣椒堿類化合物總量的比例幾乎保持不變，約91%～92%。在微波功率350 W，熱風(fēng)風(fēng)速1.6 m/s的條件下，熱風(fēng)溫度對(duì)二氫辣椒堿、辣椒堿和辣椒堿類化合物的影響如圖4所示。熱風(fēng)溫度對(duì)3種辣椒堿類物質(zhì)含量均有顯著性影響（＜0.05），3者的含量隨著溫度的升高而增加，且在60 ℃時(shí)達(dá)到最高，分別為 1.57，5.79，8.81 mg/g。這是因?yàn)楦稍餃囟仍降?，干燥周期越長(zhǎng)，辣椒堿類化合物作為辣椒中重要的抗氧化活性物質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫和氧氣中可能會(huì)導(dǎo)致生物活性化合物及其抗氧化活性的顯著降低［27］，干燥時(shí)間越長(zhǎng)，損失越嚴(yán)重；反之干燥溫度的提高，縮短干燥周期，更加有利于堿類物質(zhì)的保留。

圖4 不同溫度條件對(duì)辣椒堿類物質(zhì)含量的影響Fig.4 Effects of different temperature conditions on the content of capsaicinoids

3 結(jié)語(yǔ)

（1）在不同微波功率、熱風(fēng)溫度及熱風(fēng)風(fēng)速下，辣椒微波熱風(fēng)耦合干燥曲線呈現(xiàn)基本相同的變化趨勢(shì)。微波功率、熱風(fēng)溫度及熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)辣椒干燥速率均有影響，干燥初始階段有短暫的加速階段，整個(gè)過(guò)程主要表現(xiàn)為降速干燥，未觀察到明顯的恒速干燥階段。

（2）由Fick第二定律計(jì)算得來(lái)的水分有效擴(kuò)散系數(shù)為（4.213 67～9.875 79）×10-9m2/s，其隨微波功率及熱風(fēng)溫度的升高而增大，隨熱風(fēng)風(fēng)速升高先增大后減小。在干燥數(shù)學(xué)模型擬合中，確定Modified page模型為最適合描述辣椒微波熱風(fēng)耦合干燥過(guò)程水分變化的模型。

（3）在后期的品質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，辣椒品質(zhì)的變化與干燥速率息息相關(guān)，一定范圍內(nèi)干燥速率越快，辣椒顏色劣變?cè)絿?yán)重，ΔE*越大；同時(shí)辣椒紅素分解越嚴(yán)重，其含量越低；但辣椒堿類化合物含量卻與之恰恰相反，干燥速率越快，越有利于辣椒堿類物質(zhì)的保留。