展宗冰 ，宋娟，康三江，張海燕，張芳

1. 甘肅省農(nóng)學會（蘭州 730030）；2. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學院（蘭州 730070）；3. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所（蘭州 730070）

圣女果（Lycopersivon esculentumMill），又名櫻桃番茄、小西紅柿，外型美觀、酸甜可口，具有抗壞血酸、煙酸、番茄堿、谷胱甘肽和礦物質(zhì)等功能性成分，具有防癌、抗癌、抗老等多種保健作用，是聯(lián)合國推廣的“四大水果”之一[1]。隨著果蔬干燥技術(shù)迅速崛起，“非油炸”圣女果具有口感酥脆、營養(yǎng)豐富、風味獨特、綠色天然無公害、方便攜帶、貨架期長等特點，被廣泛應用在旅游、地質(zhì)和邊防等部門的方便食品、快餐食品和家庭調(diào)味品中。常見的圣女果干燥方法一般包括熱風干燥、微波干燥、真空干燥等。

目前，諸多研究主要集中在比較多種干燥處理對圣女果理化性質(zhì)的影響。徐鑫等[2]研究發(fā)現(xiàn)，60 ℃熱風干燥的櫻桃番茄營養(yǎng)物質(zhì)保留較好，優(yōu)于微波干燥和真空干燥；Gümü?ay等[3]和Rizzo等[4]研究發(fā)現(xiàn)日曬干燥、烘箱干燥、真空干燥和冷凍干燥使番茄的硫醇、總酚、抗壞血酸和銅離子還原能力均顯著降低，其中冷凍干燥番茄的抗氧化性能最好。溫建榮[5]研究發(fā)現(xiàn)，與真空冷凍和熱風干燥相比，微波真空干燥VC的保留率為82%，番茄紅素的保留率為65.2%，SOD為631.37 U/g，是櫻桃番茄最適宜的脫水方法。Das Purkayastha等[6]研究發(fā)現(xiàn)50 ℃和60 ℃熱風干燥番茄切片的總糖、番茄紅素、糖酸比、L值和a值均較高，其中50 ℃干燥樣品的抗壞血酸、糖酸比和紅色色調(diào)保持最佳，而更高溫度（65 ℃和70 ℃）干燥樣品的營養(yǎng)物質(zhì)和顏色明顯下降。Tan等[7]研究表明冷凍干燥對番茄切片的物理結(jié)構(gòu)和多酚含量的保持效果較好，熱風干燥對番茄紅素的保留效果較好，而2種干燥處理對其抗氧化活性無顯著差異。Shi等[8]研究發(fā)現(xiàn)熱風干燥的加熱過程中番茄紅素可以異構(gòu)化為單或多順式，氧化后番茄紅素分子分裂，使番茄紅素失去顏色和異味。然而，針對不同干燥處理對圣女果的抗氧化性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響，國內(nèi)外尚缺乏系統(tǒng)的研究報道。

試驗以新鮮的圣女果為試材，采用熱風干燥、太陽能干燥和真空冷凍干燥，以抗氧化性能作為檢測指標，通過掃描電鏡（SEM）分析不同干燥處理圣女果的組織結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，系統(tǒng)研究3種干燥處理對圣女果抗氧化性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響，探討適合圣女果營養(yǎng)保持的干燥方法，為高品質(zhì)圣女果的工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

圣女果“千禧”，產(chǎn)自甘肅劉家峽，挑選紅色圓形、無病蟲害的鮮樣，去蒂切分，預處理后進行不同干燥處理制備樣品，試驗每組樣品量1 000 g，每組3次平行。

食品級碳酸氫鈉（河南華悅化工產(chǎn)品有限公司）；乙醇、鹽酸、醋酸、氯化鋁、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、碳酸鈉、水楊酸、六水氯化鐵、過氧化氫（天津市富宇精細化工有限公司）；Trolox、2，6-二氯靛酚、TPTZ（美國Sigma生物科技有限公司）。

1.2 試驗儀器與設備

DHG-9145A型電熱干燥箱（上海恒一科學儀器有限公司）；太陽能干燥設備（自行研發(fā)）；Scientz-10ND原位普通型真空冷凍干燥機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；SC69-02C型水分測定儀（上海精密科學儀器有限公司）；CR-400型色差計（日本柯尼卡公司）；UV2400紫外可見分光光度計（上海舜宇恒平科學儀器）；TGL-16LM冷凍離心機（湖南星科科學儀器有限公司）；BL-2200H電子天平（日本島津公司）；JSM-6701F冷場發(fā)射型掃描電鏡（日本電子光學公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料→分選→清洗→切分→熱燙處理→0.2%碳酸氫鈉溶液護色→冷卻瀝水→熱風/太陽能/真空冷凍干燥→樣品

1.3.2 干燥條件

1.3.2.1 熱風干燥

烘箱溫度設定50 ℃，水分每隔30 min測定1次，使物料干基水分低于8%。

1.3.2.2 太陽能干燥

在自建的太陽能干燥車間進行晝夜連續(xù)干燥，溫度20～50 ℃，風速1 m/s，水分每隔30 min測定1次，使物料干基水分低于8%。

1.3.2.3 真空冷凍干燥

采用Scientz-10ND原位普通型真空冷凍干燥機，冷阱溫度-60.8～-59.3 ℃，真空度1.0 Pa，使物料干基水分低于8%。

1.3.3 測定方法

1.3.3.1 色澤的測定

參考黃娟等[9]的方法，檢測樣品L*、a*和b*，平行測定5次。按式（1）計算色差ΔE值

式中：L*、a*和b*為干燥樣品的色澤值；L0、a0和b0為鮮樣色澤值。

1.3.3.2 抗壞血酸保留率的測定[10]

稱取2 g鮮樣或1 g干制品，用5 mL 2%草酸溶液研磨，定容25 mL，離心（4 ℃、10 000 r/min、15 min），吸20 mL上清液，用2，6-二氯靛酚溶液滴定至不退色。通過公式（2）計算抗壞血酸保留率。

1.3.3.3 總抗氧化能力的測定[11]

吸取20 μL稀釋后的提取液（120 mg/L）、1 mL去離子水和1.8 mL FRAP溶液，于37 ℃孵化10 min，檢測593 nm處的吸光度，重復3次；以Trolox為標樣制作標曲計算。

1.3.3.4 羥自由基清除率的測定[12]

吸取1.5 mL樣液、1 mL硫酸亞鐵、1 mL水楊酸-乙醇溶液、1 mL H2O2和10.5 mL蒸餾水，于37 ℃水浴30 min，測定510 nm處的吸光度。通過公式（3）計算羥自由基清除率。

式中：Ax為加樣品的吸光度；A0為空白組的吸光度；Ax0為不加H2O2的吸光度。

1.3.3.5 超氧陰離子清除率的檢測[13]

吸取4.5 mL Tris-HCl緩沖液和4.2 mL蒸餾水，于25 ℃水浴20 min后，加入0.3 mL鄰苯三酚，混勻，每隔30 s，測定325 nm處的吸光度。通過公式（4）計算超氧陰離子清除率。

式中：A0為鄰苯三酚的自氧化速率；A為加入總酚樣液后鄰苯三酚的氧化速率。

1.3.3.6 微觀結(jié)構(gòu)

采用掃描電子顯微鏡觀察不同干燥處理圣女果的組織形態(tài)（×200倍）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010、SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析，以及Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥處理對圣女果理化品質(zhì)的影響

2.1.1 干燥處理對圣女果色澤的影響

從圖1可以看出，真空冷凍干燥與熱風干燥和太陽能干燥的樣品間色澤值差異顯著（p＜0.05），而熱風干燥與太陽能干燥處理的樣品間色澤值差異不顯著（p＞0.05）。其中，真空冷凍干燥的圣女果的色澤L*值最高為52.53±0.37，a*值最高為30.78±0.52，b*值最高為18.27±0.29，ΔE值最高為21.89±0.48，表明了其色澤變淺，顏色偏向橙黃，而經(jīng)熱風干燥和太陽能干燥的圣女果L*、a*、b*、ΔE明顯低于真空冷凍干燥的樣品，ΔE最低為9.16±0.69，表明了其色澤呈紅褐色，與新鮮圣女果的色澤最為接近。這可能是因為熱風干燥和太陽能干燥后圣女果表面的蠟質(zhì)層更加致密，色澤鮮紅，而真空冷凍干燥在真空和低溫條件下冰晶增大了蠟質(zhì)層的通透性，樣品色澤更接近果肉的橙黃[14]。

圖1 干燥處理對圣女果色澤的影響

2.1.2 干燥處理對圣女果抗壞血酸保留率的影響

從圖2可以看出，真空冷凍干燥與太陽能干燥、熱風干燥樣品的抗壞血酸保留率差異顯著（p＜0.05），而熱風干燥與太陽能干燥樣品的抗壞血酸保留率差異不顯著（p＞0.05）。真空冷凍干燥的圣女果的抗壞血酸保留率最高為85.10%±0.44%，熱風干燥圣女果的類胡蘿卜素保留率次之，為54.50%±0.73%，太陽能干燥的圣女果類胡蘿卜素保留率最低，為52.67%± 0.58%。這可能是原料在真空條件下組織間的氣體被排出，減少抗壞血酸與氧氣接觸的機會，降低抗壞血酸損失，提高抗壞血酸保留率，而熱風干燥和太陽能干燥的原料在高溫中暴露的時間越長，加速氧化作用，導致抗壞血酸損失越多，使得抗壞血酸保留率越低。結(jié)果表明，真空冷凍干燥對圣女果的抗壞血酸保留效果最好。

圖2 干燥處理對圣女果抗壞血酸保留率的影響

2.2 干燥處理對圣女果抗氧化性能的影響

2.2.1 干燥處理對圣女果總抗氧化能力的影響

由圖3可知，相對于鮮樣，不同干燥處理均會使圣女果的總抗氧化能力顯著降低（p＜0.05）。3種干燥處理對圣女果的總抗氧化能力由大到小為真空冷凍干燥（18.11±0.74）＞熱風干燥（13.20±0.82）＞太陽能干燥（12.01±0.45）。與鮮樣相比，經(jīng)熱風干燥、太陽能干燥和真空冷凍干燥處理樣品的總抗氧化能力分別損失了46.39%，51.27%和26.46%，且真空冷凍干燥與太陽能干燥處理樣品的總抗氧化能力差異顯著（p＜0.05）。這可能是因為真空冷凍干燥是在真空和低溫條件減緩了氧化反應，使得總抗氧化能力損失較??；而熱風干燥和太陽能干燥過程中高溫使得原料中黃酮、多酚等熱敏性物質(zhì)損失比較嚴重，降低樣品的總抗氧化能力[15]。

圖3 干燥處理對圣女果總抗氧化能力的影響

2.2.2 干燥處理對圣女果羥自由基清除率的影響

由圖4可知，相對于鮮樣，不同干燥處理均會使圣女果的羥自由基清除率顯著降低（p＜0.05）。3種干燥處理羥自由基清除率由大到小為真空冷凍干燥（7.66±0.67）＞熱風干燥（2.69±0.50）＞太陽能干燥（1.67±0.42）。與鮮樣相比，不同干燥處理樣品的羥自由基清除率分別損失了42.35%，46.27%和15.58%。其中，真空冷凍干燥與熱風和太陽能干燥樣品的羥自由基清除率差異顯著（p＜0.05）。這可能是因為在真空和低溫條件下氧化反應減緩，使得羥自由基清除率損失較??；而熱風干燥和太陽能干燥由于高溫促進了抗氧化物質(zhì)的降解，在一定程度上降低了羥自由基清除率[16]。

圖4 干燥處理對圣女果羥自由基清除率的影響

2.2.3 干燥處理對圣女果超氧陰離子清除率的影響

由圖5可知，相對于鮮樣，不同干燥處理均會使圣女果的超氧陰離子清除率顯著降低（p＜0.05）。3種干燥處理的超氧陰離子清除率由大到小為真空冷凍干燥（76.01±0.56）＞熱風干燥（49.33±0.75）＞太陽能干燥（45.31±0.63）。與鮮樣相比，3種干燥處理樣品的超氧陰離子清除率分別損失了7.84%，8.96%和3.73%。其中，真空冷凍干燥和熱風干燥、太陽能干燥處理樣品的超氧陰離子清除率差異顯著（p＜ 0.05）。這可能是由于真空冷凍干燥隔絕氧氣，減少氧化反應，使得超氧陰離子清除率損失較?。粺犸L干燥與太陽能干燥由于高溫促進抗氧化物質(zhì)的降解，在一定程度上降低了超氧陰離子清除率[17]。

圖5 干燥處理對圣女果超氧陰離子清除率的影響

2.3 干燥處理對圣女果微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖6可知，不同干燥處理對圣女果細胞結(jié)構(gòu)（×200倍）的影響較大。新鮮圣女果組織中的細胞結(jié)構(gòu)緊密排列，而經(jīng)過不同干燥處理的圣女果組織逐漸出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)形變。其中，經(jīng)過熱風干燥和太陽能干燥的圣女果細胞和細胞壁出現(xiàn)不同程度的折疊，整體結(jié)構(gòu)塌陷，使得干制品結(jié)構(gòu)更加緊密，導致產(chǎn)品酥脆口感不強，但硬度較好；然而，圣女果在真空和低溫條件下，引起圣女果緊密排列的原有細胞結(jié)構(gòu)雖然有一定程度的破裂與收縮，但是整體結(jié)構(gòu)飽滿，組織內(nèi)部形成蓬松飽滿的多孔構(gòu)造，樣品的酥脆口感更佳[18]。

圖6 干燥處理對圣女果微觀結(jié)構(gòu)的影響

3 結(jié)論

與新鮮圣女果相比，經(jīng)過熱風干燥、太陽能干燥和真空冷凍干燥處理樣品的色澤、抗壞血酸以及抗氧化性能均有所下降。結(jié)果表明：經(jīng)過真空冷凍干燥的樣品色澤變淺，偏向橙黃，偏離原色，而經(jīng)過熱風干燥和太陽能干燥樣品接近原色；真空冷凍干燥對樣品的抗壞血酸保留率最佳；3種干燥處理對圣女果抗氧化性能的影響顯著，其中，經(jīng)過真空冷凍干燥樣品的抗氧化活性最高，經(jīng)過熱風干燥和太陽能干燥樣品的抗氧化活性較低；經(jīng)過真空冷凍干燥圣女果的細胞呈多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，收縮現(xiàn)象明顯較小，樣品酥脆口感更佳，是較適于酥脆口感的圣女果產(chǎn)品生產(chǎn)的一種干燥方式。但是，這種干燥方式的設備成本高，能耗高。如何處理產(chǎn)品的品質(zhì)和成本之間的關(guān)系成為干燥產(chǎn)業(yè)的一大難題，因此，真空冷凍聯(lián)合干燥是后續(xù)研究的關(guān)鍵技術(shù)，以期為圣女果的精深加工及高品質(zhì)產(chǎn)品的開發(fā)提供科學依據(jù)。