薛艾蓮，夏曉霞，寇福兵，冉 歡，雷小娟，趙吉春,2，曾凱芳,2，明 建,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.西南大學(xué)食品貯藏與物流研究中心，重慶 400715）

板栗為殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea）植物，原產(chǎn)于中國(guó)，具有3 000多年的種植歷史，是我國(guó)重要的食用堅(jiān)果和經(jīng)濟(jì)作物資源[1]。板栗口感鮮美，風(fēng)味獨(dú)特，其脂肪和蛋白質(zhì)含量較低，淀粉含量約為70%，富含維生素、膳食纖維及礦物質(zhì)元素（鉀、磷和鎂），素有“木本糧食”“鐵桿莊稼”之美譽(yù)[2]。但新鮮板栗水分含量較高、新陳代謝旺盛，且被致密內(nèi)皮和外殼緊密包裹，在貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中易出現(xiàn)發(fā)芽、霉?fàn)€等現(xiàn)象，不宜久藏，因此需對(duì)新鮮板栗進(jìn)行適度加工處理以保持其較好的品質(zhì)特性[3]。干燥后制粉是一種常見(jiàn)的食品加工處理方式，將板栗干燥處理得到干制板栗片后再粉碎成粉末不僅能延長(zhǎng)板栗的貯藏期，還可以作為原料生產(chǎn)速溶即食板栗粉或作為輔料添加到各種食品中，拓寬了板栗在食品行業(yè)中的應(yīng)用范圍[4-5]。

研究表明，影響板栗粉品質(zhì)特性和微觀結(jié)構(gòu)的主要加工工序可能是熟化和干燥處理。目前常見(jiàn)的板栗熟化處理方式有沸水蒸煮、高壓蒸制、烤制和微波等。研究表明，熟化板栗粉的吸水能力顯著高于未熟化產(chǎn)物[6]。Gon?alves等[7]研究發(fā)現(xiàn)，與烘烤熟化相比，蒸煮熟化處理的板栗粉中脂肪、沒(méi)食子酸和鞣花酸含量均較高。常見(jiàn)的用于干燥板栗的方式有自然風(fēng)干[8]、熱風(fēng)干燥（hot air drying，HAD）[9]、真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）[10]、微波干燥[11]和微波真空干燥[12]等。其中，HAD操作簡(jiǎn)單、成本低，但干燥時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)物料中的營(yíng)養(yǎng)成分破壞較嚴(yán)重；VFD雖能較完整地保留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)品色澤更佳，但也存在工業(yè)成本高等問(wèn)題；氣體射流沖擊干燥（air-impingement jet drying，AJID）、真空射頻干燥（radio frequency-vacuum drying，RFVD）等是近年來(lái)出現(xiàn)的新型干燥技術(shù)。研究表明，AJID的傳熱系數(shù)比HAD高，因此脫水速率更快，且產(chǎn)品具有更高的多酚含量[13]。真空射頻技術(shù)是將射頻能量直接作用于物料內(nèi)部來(lái)進(jìn)行快速加熱，與HAD相比，其加熱均勻性更好且具有顯著的殺蟲(chóng)滅菌效果，已應(yīng)用于獼猴桃的干燥處理[14]。不同干燥方式對(duì)果蔬粉品質(zhì)產(chǎn)生不同影響。

目前，氣體射流沖擊技術(shù)已被應(yīng)用于板栗干燥過(guò)程，但關(guān)于RFVD板栗的研究較為少見(jiàn)，此外，關(guān)于系統(tǒng)比較不同干燥方式聯(lián)合熟化處理對(duì)板栗粉品質(zhì)特性及微觀結(jié)構(gòu)影響的研究也鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)對(duì)新鮮板栗及經(jīng)熟化處理的板栗分別采用熱風(fēng)、真空冷凍、真空射頻和氣體射流沖擊4種干燥方式加工制備板栗粉，分析熟化處理及干燥方式對(duì)板栗粉品質(zhì)特性及微觀組織結(jié)構(gòu)的影響，以期為板栗粉制備提供更多理論參考，為拓寬板栗應(yīng)用范圍、提升板栗加工利用效益提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮板栗由廣州粒上皇食品有限公司提供，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后于溫度（4f1）℃、相對(duì)濕度（85f5）%的冷庫(kù)中貯藏備用。挑選無(wú)霉變、無(wú)蟲(chóng)蛀的完整板栗用于干燥實(shí)驗(yàn)。

沒(méi)食子酸、福林-酚等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；SCIENTZ-20F冷凍干燥機(jī)、XHF-DY高速分散器 寧波新芝生物科技股份有限公司；GJS-3-27-JY射頻真空干燥系統(tǒng) 河北華氏紀(jì)元高頻設(shè)備有限公司；AJID機(jī)由長(zhǎng)江師范學(xué)院食品工藝實(shí)驗(yàn)室制作；多功能粉碎機(jī) 永康市兆申電器有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上海亞榮生化儀器廠；TGL-18MS高速冷凍離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；Mastersizer 3000激光粒度儀英國(guó)馬爾文帕納科公司；Spectrum100傅里葉變換紅外光譜儀、DSC25差示掃描量熱儀 美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

新鮮板栗清洗干凈、去殼去衣后切成5 mm左右的薄片，置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%抗壞血酸溶液中浸泡護(hù)色30 min，清水漂洗后不經(jīng)熟化直接進(jìn)行干燥處理以制備板栗生粉；新鮮板栗清洗干凈，置于沸水中煮制15 min，去殼去衣后切成5 mm左右的薄片，清水漂洗后進(jìn)行干燥處理以制備板栗熟粉。

1.3.2 干燥處理

分別采用HAD、VFD、RFVD和AJID對(duì)未做處理和經(jīng)熟化處理的板栗薄片進(jìn)行干燥。4種干燥方式的條件設(shè)置如下：1）HAD：將板栗薄片置于不銹鋼盤中，于60 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中恒溫干燥至水分含量為10%；2）VFD：將板栗薄片置于不銹鋼盤中，于－40 ℃預(yù)冷凍24 h，置于冷阱溫度為－40 ℃、真空度為50 Pa條件下干燥36 h，之后進(jìn)行升溫，升溫程序?yàn)椋?0 ℃（3 h）、－30 ℃（2 h）、－20 ℃（2 h）、－10 ℃（6 h）、0 ℃（5 h）、10 ℃（6 h）、20 ℃（5 h）、30 ℃（7 h）；3）RFVD：將板栗薄片均勻放置在3 個(gè)帶孔聚丙烯容器內(nèi)，堆疊放置在一起；使用3 kW、27.12 MHz RFVD系統(tǒng)進(jìn)行板栗的干燥實(shí)驗(yàn)，設(shè)置物料溫度為60 ℃，極板間距為110.0 mm、真空罐內(nèi)壓力為0.02 MPa、電場(chǎng)強(qiáng)度為3.84h104V/m；4）AJID：將板栗薄片均勻地單層平鋪于射流干燥室的不銹鋼網(wǎng)盒內(nèi)進(jìn)行干燥，切片厚度為5 mm，設(shè)置AJID溫度為60 ℃，風(fēng)速為8 m/s。

當(dāng)物料的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至10%時(shí)即干燥結(jié)束，每次取等量板栗片置于多功能粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100 目篩后分別得到板栗生粉和熟粉，密封置于干燥器中保存。

1.3.3 主要成分測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)GB 5009.3ü2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[15]中的直接干燥法進(jìn)行測(cè)定；還原糖含量根據(jù)GB 5009.7ü2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》[16]中的直接滴定法進(jìn)行測(cè)定；淀粉含量根據(jù)GB 5009.9ü2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》[17]中的酸水解法進(jìn)行測(cè)定；脂肪含量根據(jù)GB 5009.6ü2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[18]中的索氏抽提法進(jìn)行測(cè)定。以上每組樣品的各項(xiàng)成分指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3 次取平均值。

1.3.4 多酚含量測(cè)定

游離酚和結(jié)合酚提取參考Okarter[19]和Adom[20]等的方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件稍作修改，多酚含量測(cè)定采用福林-酚法[21]。取200?μL多酚提取液，加800?μL蒸餾水，再加200?μL福林-酚試劑，混勻，靜置6 min，再加2 mL 7% Na2CO3和1.6 mL蒸餾水，避光放置90 min，采用酶標(biāo)儀于760 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程：y＝0.002 3x＋0.062 2（R2＝0.999 5），多酚含量以每克干樣品中所含沒(méi)食子酸質(zhì)量表示，單位為mg/g。

1.3.5 堆積密度測(cè)定

堆積密度的測(cè)定參照劉巖龍等[22]的方法并稍作修改，稱取2 g板栗粉置于10 mL量筒中，振實(shí)至量筒內(nèi)的物料體積不再變化，記錄物料體積，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次取平均值，堆積密度采用式（1）計(jì)算。

式中：m為干粉質(zhì)量/g；V為物料體積/mL。

1.3.6 持水性和持油性測(cè)定

持水性、持油性的測(cè)定參照吳興雨等[23]的方法，分別稱取約0.5 g樣品置于100 mL離心管中，加入20 mL蒸餾水，玻璃棒攪拌均勻，在6 000 r/min條件下離心15 min，去除上清液后將離心管倒置2 min，稱量離心管與沉淀的總質(zhì)量；每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次取平均值，持水性采用式（2）計(jì)算。持油性的測(cè)定方法同持水性，將蒸餾水替換為油即可。

式中：m1為干粉樣品質(zhì)量/g；m2為離心管和干粉樣品總質(zhì)量/g；m3為離心去水/油后離心管和樣品總質(zhì)量/g。

1.3.7 色澤測(cè)定

采用CM-5型色差儀分別測(cè)定板栗生粉和熟粉的L*、a*、b*值，ΔE代表被測(cè)粉體的色澤（L*、a*、b*）與標(biāo)準(zhǔn)白板的色差。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次取平均值，采用式（3）計(jì)算ΔE。

式中：L0、a0、b0分別代表標(biāo)準(zhǔn)白板的亮度、紅綠度、黃藍(lán)度；L*、a*、b*分別代表被測(cè)樣品的亮度、紅綠度、黃藍(lán)度。

1.3.8 粒徑及離散度測(cè)定

采用Mastersizer 3000型激光粒度儀測(cè)定板栗粉的粒徑D10（10%的粉體可以通過(guò)的粒徑）、D50（50%的粉體可以通過(guò)的粒徑）、D90（90%的粉體可以通過(guò)的粒徑）和比表面積，并通過(guò)計(jì)算粒徑分布的離散度來(lái)評(píng)價(jià)板栗粉粒徑的大小，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次取平均值。

1.3.9 傅里葉變換紅外光譜測(cè)定

取少量待測(cè)板栗粉樣品置于Spectrum100傅里葉變換紅外光譜儀的樣品臺(tái)上，在掃描波數(shù)為4 000～400 cm－1、光譜分辨率為0.01 cm－1的條件下進(jìn)行掃描。

1.3.10 X射線衍射測(cè)定

將板栗粉樣品在室溫下平衡24 h后，進(jìn)行X射線衍射分析。特征射線為Cu靶，管壓為40 kV，電流40 mA。測(cè)試范圍為10°～80°，步長(zhǎng)為0.02°，掃描速率為2（°）/min。

1.3.11 熱力學(xué)特性測(cè)定

采用差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）測(cè)定板栗粉的熱性質(zhì)。精確稱取3 mg的板栗粉樣品置于DSC專用鋁盒中，加入6?μL純水使樣品質(zhì)量不超過(guò)10 mg，用壓片器壓片密封，以空鋁盒作為參比。測(cè)試程序：掃描溫度以10 ℃/min從30 ℃加熱至150 ℃，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min。

1.3.12 微觀結(jié)構(gòu)觀察

采用SEM對(duì)板栗粉樣品進(jìn)行表觀形貌觀察，取少量板栗粉樣品均勻平鋪于貼有雙面膠的掃描電子顯微鏡專用鋁載物臺(tái)上，吹去多余樣品并進(jìn)行噴金處理，置于掃描電子顯微鏡下觀察板栗生粉和熟粉5 000 倍的微觀結(jié)構(gòu)，拍照保存。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

應(yīng)用Origin 9.5軟件繪制圖表，SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素ANOVA顯著性差異分析，P＜0.05表示差異顯著。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式對(duì)板栗粉主要成分的影響

水分含量作為判定干粉貯藏品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，含量越高表明干粉易結(jié)塊且易發(fā)生霉變[24]。由表1可知，不同干燥方式制備板栗粉的水分含量存在一定的差異，VFD制備的板栗生粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（3.01f0.09）%，顯著低于其他3種干燥方式（P＜0.05）。經(jīng)熟化處理后，VFD制備的板栗熟粉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為（4.29f0.03）%，可能是受熟化過(guò)程中水蒸氣的影響，使得水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較生粉略有變化[25]。上述結(jié)果表明VFD處理的板栗粉水分含量最低，因此有利于干粉貯藏。由表1可知，不同干燥方式處理板栗生粉中還原糖含量差異顯著（P＜0.05），而板栗熟粉間的含量無(wú)顯著差異。VFD制備板栗粉的淀粉含量均較高，表明低溫和真空條件使淀粉得到較好的保留，這與Zhang Le等[10]的研究結(jié)果一致。HAD和VFD制備的板栗熟粉淀粉含量較生粉有所降低，這可能與熟化過(guò)程中淀粉的降解有關(guān)[26]。由表1可知，不同干燥方式制備板栗粉的脂肪含量差異達(dá)到顯著水平，其中VFD制備的板栗生、熟粉脂肪含量均最低。

表1 不同干燥方式制備的板栗粉主要成分Table 1 Major components of chestnut powder prepared by different drying methods

2.2 不同干燥方式對(duì)板栗粉多酚含量的影響

研究表明酚類物質(zhì)在植物中主要以游離態(tài)和結(jié)合態(tài)兩種形式存在[27]。如表2所示，VFD制備的板栗生粉的結(jié)合酚含量顯著高于其他3種干燥方式樣品（P＜0.05），表明低溫和真空條件能有效抑制多酚氧化酶活性，減少多酚物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，降低對(duì)多酚物質(zhì)的破壞程度，這與符群等[28]的研究結(jié)果一致。對(duì)板栗進(jìn)行熟化處理后，VFD制備的板栗熟粉的游離酚含量最高，且其含量較生粉有所增加，推測(cè)可能與酚類物質(zhì)和淀粉等營(yíng)養(yǎng)成分間的相互作用有關(guān)；其他3種干燥方式制備板栗熟粉中的游離酚含量較生粉均降低，這可能是由于多酚類物質(zhì)的熱穩(wěn)定性較差，在蒸煮過(guò)程中易發(fā)生降解從而使多酚提取量降低；熟粉中結(jié)合酚含量增加，這可能是因?yàn)槭旎^(guò)程破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)使得結(jié)合酚釋放量增加[29]。

表2 不同干燥方式制備的板栗粉多酚含量Table 2 Polyphenol contents of chestnut powder prepared by different drying methods

2.3 不同干燥方式對(duì)板栗粉堆積密度的影響

堆積密度是評(píng)價(jià)粉體加工特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，能夠反映物料的多孔性結(jié)構(gòu)[30]。由圖1A可知，AJID處理的板栗生粉的堆積密度顯著高于其他3種干燥方式（P＜0.05），推測(cè)可能是具有較高風(fēng)速的氣體沖擊在物料表面，使得物料部分塌陷，體積收縮，因此其堆積密度較高；VFD制備的生、熟粉堆積密度均最小，在VFD過(guò)程中，干燥溫度較低，脫水效果較好，使得粉體表面呈現(xiàn)疏松多孔結(jié)構(gòu)，堆積時(shí)產(chǎn)生一定空隙，所以堆積密度最低。如圖1B所示，經(jīng)熟化處理后，板栗熟粉的堆積密度較生粉略有升高；其中RFVD處理的板栗熟粉的堆積密度最高，推測(cè)可能是當(dāng)射頻能量穿透進(jìn)入物料時(shí)，使物料溫度快速升高，引起部分板栗發(fā)生碳化，從而使堆積密度變高。堆積密度越高，粉體的包裝和運(yùn)輸成本越低，綜上，熟化處理可提高粉體的堆積密度，使得產(chǎn)品的包裝和運(yùn)輸成本較低，因此具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖1 不同干燥方式對(duì)板栗粉堆積密度的影響Fig. 1 Effects of different drying methods on bulk density of chestnut powder

2.4 不同干燥方式對(duì)板栗粉持水性、持油性的影響

持水性反映了粉體對(duì)水分的束縛能力。由圖2A可知，VFD制備的板栗生粉持水性顯著低于其他3種干燥方式（P＜0.05），可能是由于VFD生粉的粉體粒徑小，因此對(duì)水分的束縛能力較弱。經(jīng)熟化處理后，不同干燥方式制備的板栗熟粉的持水性均增加（圖2B），這與Sanchiz等[31]研究結(jié)果一致。持油性反映了粉體與游離油脂結(jié)合的能力。由圖3A可知，AJID制備的板栗生粉的持油性顯著高于其他3種干燥方式（P＜0.05），表明AJID生粉對(duì)油脂的吸收和保留能力更強(qiáng)；經(jīng)熟化處理后，VFD、RFVD和AJID制備的熟粉的持油性較生粉均降低，這可能是由于熱處理后粉體顆粒體積增大，表面急劇收縮使得空隙通路受阻，且熱處理在一定程度上破壞了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此不利于粉體對(duì)油脂的吸附[32]。

圖2 不同干燥方式對(duì)板栗粉持水性的影響Fig. 2 Effects of different drying methods on water-holding capacity of chestnut powder

圖3 不同干燥方式對(duì)板栗粉持油性的影響Fig. 3 Effects of different drying methods on oil-holding capacity of chestnut powder

2.5 不同干燥方式對(duì)板栗粉色澤的影響

利用色差儀可以更加準(zhǔn)確且客觀地判定粉體的色澤[33]。由表3可知，不同干燥方式處理對(duì)板栗粉色澤的影響具有顯著差異（P＜0.05）。其中VFD處理的板栗粉亮度L*值最高，分別為94.76f0.24和87.24f0.04。不同干燥方式處理的板栗粉a*、b*值均存在顯著差異。ΔE代表粉體的色澤變化，RFVD處理的板栗熟粉ΔE顯著高于其他3種干燥方式（P＜0.05），在射頻干燥過(guò)程中由于內(nèi)部加熱易形成一些局部熱點(diǎn)，可能導(dǎo)致物料局部燒焦，因此粉體色澤變化較大[34]。經(jīng)熟化處理后，板栗粉L*值均減小，b*值均增大，可能是在熱加工過(guò)程中板栗薄片發(fā)生美拉德反應(yīng)生成黑蛋白素或引起了酚類物質(zhì)的自動(dòng)氧化，導(dǎo)致粉體色澤較差且顏色偏黃[7]。上述結(jié)果表明，VFD處理的板栗粉其亮度最大且色澤較白，VFD能夠更好地保持產(chǎn)品原有的色澤。

表3 不同干燥方式對(duì)板栗粉色澤的影響Table 3 Color parameters of chestnut powder prepared by different drying methods

2.6 不同干燥方式對(duì)板栗粉粒徑特性的影響

粒徑大?。―10、D50、D90）、離散度和比表面積是反映粉體粒徑特性的直接指標(biāo)。由表4可知，VFD處理的板栗粉的D90最小且均小于100?μm，表明VFD制備的板栗粉達(dá)到了超微粉級(jí)別[35]。離散度用于表征粉體粒度的分布均勻程度，其數(shù)值越小表明粉體分布越均勻[36]。不同干燥方式處理板栗粉的離散度具有顯著差異，其中RFVD處理的板栗生粉的離散度最小，表明射頻干燥處理后物料中水分分布相對(duì)均勻，因此粉體分布較均勻。比表面積用于表征粉體的粒徑大小，其數(shù)值越大表明粉體顆粒越小[33]。VFD處理板栗粉的比表面積均顯著高于其他3種干燥方式（P＜0.05）。此外，由于HAD和RFVD時(shí)間較長(zhǎng)，引起部分物料表面皺縮硬化，因此粉體粒徑相對(duì)較大。板栗粉經(jīng)熟化處理后的離散度和比表面積均降低。上述結(jié)果表明，VFD處理的板栗生、熟粉的顆粒最小且分布較均勻，熟化處理會(huì)降低粉體的分布均勻程度。

表4 不同干燥方式對(duì)板栗粉粒徑和比表面積的影響Table 4 Effects of different drying methods on particle size and specific surface area of chestnut powder

2.7 不同干燥方式制備的板栗粉的傅里葉變換紅外光譜

特征吸收峰波數(shù)在800 cm－1以下為葡萄糖吡喃環(huán)的骨架振動(dòng)；波數(shù)在1 146 cm－1附近所產(chǎn)生的吸收峰為醇羥基中的CüO、CüC伸縮振動(dòng)；在1 637 cm－1附近存在一個(gè)較強(qiáng)的吸收峰，與淀粉無(wú)定型區(qū)的醛基C＝O伸縮振動(dòng)有關(guān)；在2 924 cm－1附近存在一個(gè)中等強(qiáng)度的吸收峰，代表葡萄糖結(jié)構(gòu)中CH2發(fā)生伸縮振動(dòng)；在3 600～3 000 cm－1范圍內(nèi)觀察到一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰，即3 282 cm－1附近的吸收峰，主要是由于板栗淀粉分子內(nèi)部或分子間發(fā)生OüH結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)而產(chǎn)生[8,37]。綜合圖4和上述結(jié)果分析，不同干燥方式處理的板栗粉在4 000～400 cm－1范圍內(nèi)具有相同的FTIR吸收峰，且沒(méi)有發(fā)生某個(gè)峰消失或出現(xiàn)新的吸收峰，表明熟化處理對(duì)板栗粉中的官能團(tuán)無(wú)影響。

圖4 不同干燥方式制備的板栗粉的傅里葉紅外變換光譜Fig. 4 Fourier transform infrared spectra of chestnut powder prepared by different drying methods

2.8 不同干燥方式制備的板栗粉的X射線衍射圖譜

大多數(shù)研究表明，根據(jù)X射線衍射圖譜可以將淀粉晶型分為A、B、C 3種不同類型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，典型A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)在2θ為15°、17°和23°處有特征衍射峰，B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)在2θ為15°、17°、20°處有特征衍射峰，而C型結(jié)晶結(jié)構(gòu)綜合了A型和B型晶體的部分特征[2,38]。由圖5可知，衍射角2θ為15°、17°、19°和23°處均存在特征衍射峰，表明板栗淀粉呈現(xiàn)典型的C型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且不同干燥方式處理的板栗生、熟粉在衍射角附近均具有相同的特征衍射峰；此外，板栗淀粉經(jīng)熟化處理后仍保持了C型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但由于部分糊化破壞了晶體區(qū)域，導(dǎo)致其特征衍射峰的強(qiáng)度有所減弱[25]。

圖5 不同干燥方式制備的板栗粉的X射線衍射圖譜Fig. 5 X-ray diffraction patterns of chestnut powder prepared by different drying methods

2.9 不同干燥方式對(duì)板栗粉熱特性的影響

DSC可以獲得樣品在加熱糊化過(guò)程中的溫度參數(shù)。由圖6可知，經(jīng)熟化處理后能夠檢測(cè)到糊化峰，且峰值糊化溫度較生粉均有所升高。VFD處理的板栗粉的峰值溫度均最低，可能是由于真空冷凍過(guò)程中物料內(nèi)部的水分由冰直接升華為水蒸氣留下孔隙，使得淀粉顆粒結(jié)合較松散，因此淀粉易發(fā)生糊化。HAD和AJID處理通過(guò)熱力由外向內(nèi)傳輸，并在溫度梯度推動(dòng)下使水分逐漸向物料表面遷移，RFVD處理利用射頻能量在物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量向外傳輸，使水分逐漸向外遷移，在干燥過(guò)程中淀粉分子間結(jié)合更緊密，因此糊化需要較高的溫度[39]。

圖6 不同干燥方式制備的板栗粉的熱力學(xué)曲線Fig. 6 Thermal parameters of chestnut powder prepared by different drying methods

2.10 不同干燥方式對(duì)板栗粉微觀結(jié)構(gòu)的影響

如圖7所示，不同干燥方式對(duì)板栗粉的微觀結(jié)構(gòu)有很大影響，HAD和RFVD處理的板栗生粉顆粒大多呈不規(guī)則圓球形結(jié)構(gòu)，且顆粒的形狀大小不一，周圍還附著有較小的片狀物，HAD處理的板栗生粉顆粒同樣分布不均[33]。VFD處理的板栗生粉呈不規(guī)則大片層狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小分布較均勻，可能是由于物料在低溫狀態(tài)下彼此密切接觸形成冰晶，分子間的靜電、疏水相互作用甚至共價(jià)鍵增強(qiáng)從而導(dǎo)致物料聚集[40]。此外，VFD處理的板栗生粉表面較光滑且有較小的顆粒附著。AJID處理的板栗生粉顆粒部分呈不規(guī)則大塊狀結(jié)構(gòu)，另有部分為片層狀和形狀大小不一的圓球形結(jié)構(gòu)。經(jīng)熟化處理后制備的板栗熟粉顆粒形狀呈不規(guī)則圓球形，粉體顆粒更膨脹，這可能是熱處理后的淀粉顆粒在無(wú)定形區(qū)吸水，使得淀粉顆粒體積增大；同時(shí)板栗熟粉顆粒表面折疊起皺、變得粗糙，其中RFVD處理的板栗熟粉顆粒表面褶皺數(shù)量增加，且有較小的片狀物附著[25]。

圖7 不同干燥方式制備的板栗粉的SEM圖（×5 000）Fig. 7 Scanning electron micrographs of chestnut powder by different drying methods (× 5 000)

3 結(jié) 論

利用熟化處理聯(lián)合不同干燥方式制備板栗生、熟粉，比較粉體理化品質(zhì)、功能特性和結(jié)構(gòu)表征的差異，結(jié)果表明，VFD制備的板栗生、熟粉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低；AJID制備的板栗生粉的還原糖含量最高；VFD制備的板栗生粉的淀粉含量最高；對(duì)板栗進(jìn)行熟化處理后，不同干燥方式制備的板栗熟粉的還原糖含量均明顯降低；不同干燥方式制備的熟粉的堆積密度明顯高于生粉，表明熟粉用于包裝運(yùn)輸?shù)某杀靖汀FD處理的板栗粉亮度最大，色澤較白，顆粒最小且呈大片層狀結(jié)構(gòu)均勻分布；熟化處理降低了粉體的分布均勻程度，且不同干燥方式制備的熟粉顆粒形狀均呈不規(guī)則圓球形，體積發(fā)生膨脹，表面出現(xiàn)折疊或起皺。通過(guò)傅里葉變換紅外光譜圖和X射線衍射圖譜分析可知，經(jīng)熟化處理和不同干燥方式制備的板栗粉主要特征性吸收峰無(wú)顯著差異，C型晶體結(jié)構(gòu)也不會(huì)發(fā)生改變。

綜上所述，熟化處理聯(lián)合不同干燥方式對(duì)板栗粉的品質(zhì)特性和微觀結(jié)構(gòu)均有一定影響，VFD處理可以較好地保持粉體原有的色澤，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的破壞較小，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，VFD耗時(shí)長(zhǎng)且成本較高，不適合大批量生產(chǎn)板栗粉；而AJID和RFVD制備的板栗粉雖色澤不佳，但還原糖含量較高，其中，RFVD板栗生粉的持水性較好且粉體分布較均勻。經(jīng)熟化處理后，不同干燥方式制備的熟粉營(yíng)養(yǎng)成分存在一定程度的破壞，但持水性顯著升高且包裝運(yùn)輸成本更低，因此，具體的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用仍需結(jié)合生產(chǎn)成本和不同的生產(chǎn)需求綜合考慮。