周夢(mèng)琪，陳昌琳，呂遠(yuǎn)平,3*

（1.四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610065；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物育種栽培研究所，四川成都 610300；3.四川大學(xué)健康食品科學(xué)評(píng)價(jià)體系研究中心，四川 成都 610065）

0 引言

【研究意義】獼猴桃（Kiwifruit）營(yíng)養(yǎng)豐富，果干是其重要的加工方向[1-3]。目前興起的冷凍干燥技術(shù)干燥時(shí)間長(zhǎng)、能耗大，造成產(chǎn)品成本較高，在一定程度上制約了冷凍干燥獼猴桃干市場(chǎng)的發(fā)展[4]。為了縮短冷凍干燥時(shí)間，調(diào)整產(chǎn)品口味，常在凍干前對(duì)獼猴桃進(jìn)行滲糖處理。自然滲糖脫水工藝具有樣品水分?jǐn)U散速度慢，滲糖效率低，耗時(shí)長(zhǎng)等問題[5]。為進(jìn)一步提高滲糖脫水效率，前期滲糖過程可采用超聲輔助滲糖脫水[6]。采用超聲輔助滲糖脫水工藝處理獼猴桃片，有助于縮短獼猴桃干冷凍干燥時(shí)間，為生產(chǎn)實(shí)踐中提高獼猴桃果干加工效率、降低生產(chǎn)成本提供理論參考?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在一定壓強(qiáng)下，向液體輻射聲波時(shí)，液體中出現(xiàn)的微小氣泡隨著聲壓的變化而脈動(dòng)、振蕩，或伴隨著生長(zhǎng)、收縮以致破滅的現(xiàn)象稱為空化效應(yīng)[7]。超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)可引起固液界面湍流的產(chǎn)生，使水分遷移阻力減小，有利于提高傳質(zhì)效率，加快物料脫水[8-9]。同時(shí)，超聲波可產(chǎn)生周期性壓縮和膨脹作用，令細(xì)胞組織排列雜亂，破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。經(jīng)過超聲處理后，物料水分含量減少，同時(shí)內(nèi)部形成疏松結(jié)構(gòu)，有利于凍結(jié)過程中生成升華通道，從而縮短冷凍干燥時(shí)間[5,10,11]。近年來采用超聲對(duì)各類水果進(jìn)行滲糖脫水處理的研究報(bào)道日益增多。PRITHANI R 等通過Weibull 模型擬合發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理可使水分加速流失，從而導(dǎo)致脫水速度加快。超聲預(yù)處理后的獼猴桃片與未處理樣品相比有效水分?jǐn)U散率和溶質(zhì)擴(kuò)散率均有所提高[12]。BOZKIR 等[13]探究了柿子對(duì)流干燥前超聲和滲透脫水預(yù)處理的效果，發(fā)現(xiàn)超聲輔助滲透脫水顯著縮短了干燥時(shí)間，提高了干燥速率，在30分鐘內(nèi)有效水?dāng)U散率增加了21%。FONG-IN等[14]對(duì)冷凍前的荔枝進(jìn)行超聲輔助滲糖脫水預(yù)處理。結(jié)果表明，超聲預(yù)處理可有效增加荔枝的水分損失（28.73%）。SANTACATALINA等[15]發(fā)現(xiàn)，超聲滲糖脫水可有效縮短蘋果的低溫干燥時(shí)間。在10 ℃和-10 ℃兩種溫度下，超聲波功率越高，干燥時(shí)間越短，干燥時(shí)間的最多縮短了 80.3%。【本研究切入點(diǎn)】不同超聲滲糖處理?xiàng)l件對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間的影響鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)超聲滲糖工藝進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，旨在改進(jìn)獼猴桃深加工工藝，縮短獼猴桃冷凍干燥時(shí)間，降低凍干獼猴桃干生產(chǎn)成本，為超聲滲糖脫水處理技術(shù)應(yīng)用于獼猴桃深加工產(chǎn)品提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與儀器

材料：國產(chǎn)徐香綠心獼猴桃，購于四川省成都市青石橋水果批發(fā)市場(chǎng)；氫氧化鈉、鹽酸、濃硫酸、蒽酮、L（+）-抗壞血酸，均為分析純，購于四川省成都市科隆化學(xué)品有限公司；無水檸檬酸，購于河南萬邦化工有限公司；果葡糖漿（質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%），購于中糧融氏生物科技有限公司。

儀器：SQP型電子天平（感量 0.001 g）（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；QH-139切片機(jī)（德國坤展廚具用品有限公司）；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）；SCIENTZ-10N冷凍干燥機(jī)（寧波新芝生物科技有限公司）；BCD-520WDPD型冰箱（海爾智家股份有限公司）；UV-1800BPC紫外可見分光光度計(jì)（上海美普達(dá)儀器有限公司）；TA.XT.plus物性測(cè)試儀（英國SMS公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 獼猴桃干生產(chǎn)工藝 獼猴桃→篩選→去皮切片→護(hù)色液浸泡→漂燙處理→冷卻瀝干→超聲滲糖→預(yù)凍→真空冷凍干燥→成品

篩選：挑選大小相近，成熟度一致，無病蟲害和機(jī)械損傷的獼猴桃。

去皮切片：取約300 g去皮后的獼猴桃，用切片機(jī)切為厚度5 mm，直徑約50 mm的獼猴桃片。

護(hù)色液浸泡：采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的檸檬酸護(hù)色液500 mL浸泡30 min。

漂燙：將獼猴桃片在60 ℃熱水中漂燙60 s，然后用15 ℃冷水冷卻，取出瀝水。

超聲滲糖：將獼猴桃片放入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的糖液中，采用不同超聲條件進(jìn)行處理。

預(yù)凍：將滲糖處理后的獼猴桃片撈出，瀝除多余糖液，裝袋，放置于-20 ℃冷凍24 h。

真空冷凍干燥：迅速將預(yù)凍好的獼猴桃片放入凍干機(jī)。設(shè)置冷阱溫度為-45 ℃，真空度10 Pa，待凍干機(jī)操作界面顯示樣品溫度達(dá)到恒定即為干燥結(jié)束，此時(shí)取出，真空包裝。

1.2.2 單因素試驗(yàn) 試驗(yàn)組經(jīng)不同超聲條件（超聲溫度、超聲功率、糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間）處理后，測(cè)定其超聲滲糖后失重率、冷凍干燥時(shí)間。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，具體參數(shù)如下：

超聲溫度的影響：在超聲功率160 W，超聲時(shí)間30 min，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%的條件下，調(diào)節(jié)超聲溫度分別為 20、30、40、50、60 ℃。

超聲功率的影響：在超聲溫度20 ℃，超聲時(shí)間30 min，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%的條件下，調(diào)節(jié)超聲功率分別為0、80、120、160、200 W。

糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響：在超聲功率200 W，超聲溫度20 ℃，超聲處理時(shí)間30 min的條件下，調(diào)節(jié)糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、15%、30%、45%、60%。

超聲時(shí)間的影響：在超聲功率200 W，超聲溫度20 ℃，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%的條件下，調(diào)節(jié)超聲時(shí)間分別為 0、15、30、45、60 min。

1.2.3 失重率測(cè)定 超聲滲糖處理后，將獼猴桃片撈出，擦干表面糖液，稱重。獼猴桃片失重率可依據(jù)式（1）計(jì)算：

式中：m0為獼猴桃片初始質(zhì)量（g）；m為超聲滲糖后獼猴桃片質(zhì)量（g）。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定超聲滲糖工藝的各項(xiàng)參數(shù)范圍，以超聲時(shí)間（A）、超聲功率（B）、超聲溫度（C）和糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）為考察因素，冷凍干燥時(shí)間為響應(yīng)值，利用Box-Behnken原理設(shè)計(jì)并進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

1.2.5 總酸測(cè)定 采用GB12456-2021相關(guān)方法測(cè)定獼猴桃干總酸含量。

1.2.6 維生素C含量測(cè)定 采用紫外分光光度法[16]，測(cè)定獼猴桃干維生素C含量。

1.2.7 總糖測(cè)定 采用蒽酮比色法[17]對(duì)獼猴桃干的總糖含量進(jìn)行測(cè)定。

1.2.8 糖酸比的計(jì)算 糖酸比可采用式（2）進(jìn)行計(jì)算：

1.2.9 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 采用TA.XT.plus物性測(cè)試儀，選用P/36R探頭，選擇TPA模式，進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，測(cè)前速率2.00 mm·s-1，測(cè)中速率1.0 mm·s-1，測(cè)后速率5.0 mm·s-1，得到質(zhì)構(gòu)特征曲線。取最高峰值F記為硬度，T1、T2取值如圖1所示。采用式（3）計(jì)算咀嚼性：

1.2.10 感官評(píng)定 組織10名經(jīng)過培訓(xùn)的感官分析員評(píng)價(jià)獼猴桃干的色澤、滋味及氣味、組織形態(tài)、口感等品質(zhì)，并按照感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)打分。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)參照表1。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards

1.2.11 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 每組試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以 “平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式給出，并采用IBM SPSS statistics 26進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析，顯著性差異P＜0.05，利用Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲溫度對(duì)產(chǎn)品失重率與凍干時(shí)間的影響

圖2顯示超聲溫度改變，失重率略有增加，但總體穩(wěn)定在20%～25%。當(dāng)超聲溫度為20 ℃時(shí)，失重率最低。當(dāng)超聲溫度升高至30 ℃和40 ℃時(shí)，失重率顯著提高，當(dāng)超聲溫度升高至50 ℃和60 ℃時(shí)，失重率繼續(xù)顯著升高。超聲溫度在30 ℃時(shí)，冷凍干燥所需時(shí)間最短，為45.23 h。超聲溫度在20～40 ℃時(shí)，干燥時(shí)間無顯著性差異，超聲溫度超過40 ℃，出現(xiàn)顯著性差異，干燥時(shí)間明顯增長(zhǎng)，溫度為60 ℃時(shí)，冷凍干燥時(shí)間為50.77 h。這可能是由于溫度過高，獼猴桃片受熱，組織結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致糖液滲進(jìn)獼猴桃片內(nèi)部，與其內(nèi)部水分結(jié)合，不利于凍干時(shí)水分逸出。同時(shí)，超聲溫度超過40 ℃，獼猴桃干出現(xiàn)一定程度的黃褐色，對(duì)其色澤產(chǎn)生較大影響。超聲溫度過高會(huì)使得蛋白質(zhì)變性，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，損壞獼猴桃內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。同時(shí)高溫使色素遭到破壞，影響產(chǎn)品的色澤和口感。因此為有效縮短干燥時(shí)間，同時(shí)較好保持獼猴桃色澤，超聲溫度應(yīng)保持在20～40 ℃。

2.1.2 超聲功率對(duì)產(chǎn)品失重率與凍干時(shí)間的影響

由圖3可知，隨著超聲功率從0升高至150 W，失重率顯著增加，滲糖脫水效率提高， 150 W后提升超聲功率，失重率無顯著性差異。超聲功率是影響超聲滲糖脫水的重要因素。超聲功率越大，其所產(chǎn)生的空化效應(yīng)越強(qiáng)，聲沖擊流越強(qiáng)，使得固液界面的擴(kuò)散邊界層變薄，同時(shí)減小固液界面質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度差，減小傳質(zhì)阻力，擴(kuò)大微擾效應(yīng)，強(qiáng)化微孔擴(kuò)散，提高失重率[18]。超聲功率200 W時(shí)失重率最高，為20.86%。起初隨著超聲功率升高，獼猴桃冷凍干燥時(shí)間逐漸縮短，超聲功率達(dá)到120 W后，超聲功率提高，失重率雖提高，但冷凍干燥時(shí)間已呈現(xiàn)逐漸穩(wěn)定的趨勢(shì)，各組均存在顯著性差異。200 W時(shí)所需干燥時(shí)間最短，為44.07 h，相較未經(jīng)超聲處理的獼猴桃凍干時(shí)間縮短31.99%。因此從節(jié)能方面考慮，為提高滲糖脫水效率，同時(shí)較好地縮短冷凍干燥時(shí)間，超聲功率范圍應(yīng)在120～200 W。

2.1.3 糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)產(chǎn)品失重率與凍干時(shí)間的影響由圖4可知，隨著糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，失重率呈升高趨勢(shì)，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%，失重率最低。糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高至15%，失重率顯著提高。糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至30%，失重率無顯著性差異，繼續(xù)提升糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)至45%和60%，失重率顯著升高。加大糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，會(huì)擴(kuò)大質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度差，增大滲透壓差，提高水分?jǐn)U散速率，提升脫水效率，從而使獼猴桃失重率升高[19]。糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，干燥時(shí)間先縮短后趨于穩(wěn)定，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0升高至45%，干燥時(shí)間顯著縮短，45%后提升糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，干燥時(shí)間無顯著性差異。糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%時(shí)，干燥時(shí)間最短，為44.07 h。糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，滲糖脫水效率提高，使得失重率升高，獼猴桃在凍干階段的初始含水量下降，凍干時(shí)間縮短。但隨著糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)升高，滲透進(jìn)獼猴桃內(nèi)部與水分結(jié)合的糖分子增多，不利于干燥。同時(shí)糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高會(huì)增大糖液黏度，使獼猴桃外表變黏，冷凍干燥時(shí)傳質(zhì)阻力增大，影響干燥速率。由此得出，適宜糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為30%～60%。

2.1.4 超聲時(shí)間對(duì)產(chǎn)品失重率與凍干時(shí)間的影響由圖5可知，超聲時(shí)間增長(zhǎng)，失重率逐漸升高，各組均存在顯著性差異。60 min時(shí)失重率最高，為29.93%。超聲時(shí)間增長(zhǎng)，冷凍干燥所需時(shí)間縮短，各組也均存在顯著性差異。超聲30 min可使凍干時(shí)間縮短為44.45 h。超聲時(shí)間超過30 min，凍干時(shí)間略有增長(zhǎng)。這可能是由于適當(dāng)時(shí)間的超聲處理可增強(qiáng)滲糖脫水效果，縮短干燥時(shí)間。超聲時(shí)間的延長(zhǎng)使得聲波的壓縮膨脹效應(yīng)、空化效應(yīng)等充分作用于獼猴桃，減弱水分與獼猴桃組分間的作用力，利于改變物料內(nèi)部細(xì)胞間結(jié)構(gòu)，打通微孔道，加快水分的遷移擴(kuò)散[7]。同時(shí)在滲糖初始階段，滲透壓差大，因此水分?jǐn)U散速率快，利于失重率的提升。但隨著滲糖過程的持續(xù)，獼猴桃中的水分進(jìn)入糖液中，使?jié)B透壓差減小，水分?jǐn)U散速率減慢，失重率變化減緩[18]。超聲時(shí)間過短，超聲產(chǎn)生的各類效應(yīng)來不及作用于獼猴桃內(nèi)部，滲糖脫水效果差，獼猴桃凍干前的含水量高，凍干時(shí)間長(zhǎng)。超聲時(shí)間過長(zhǎng)，由于聲波產(chǎn)生的周期性壓縮和膨脹作用使得獼猴桃內(nèi)部介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不斷交替受到壓縮和拉伸，使獼猴桃細(xì)胞發(fā)生容積和運(yùn)動(dòng)的變化，使細(xì)胞組織排列雜亂，破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，閉塞已形成的微孔道，不利于凍干時(shí)水分逸出[20]。為有效縮短冷凍干燥時(shí)間，超聲時(shí)間范圍應(yīng)在30～60 min。

2.2 響應(yīng)面結(jié)果分析

2.2.1 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果 由單因素試驗(yàn)可知，失重率雖能反映出滲糖脫水效率，但并不能完全說明超聲處理?xiàng)l件對(duì)于冷凍干燥時(shí)間的影響。因此，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，使用Design-Expert10.0.7軟件進(jìn)行四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以超聲時(shí)間（A）、超聲功率（B）、超聲溫度（C）和糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）作為考察因素，冷凍干燥時(shí)間作為響應(yīng)值，共設(shè)計(jì)27組試驗(yàn)，表2為試驗(yàn)因素水平，表3為試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken experiment

試驗(yàn)結(jié)果采用Design Expert 10.0.7軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合，得到二次多元回歸模型為：

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiment

冷凍干燥時(shí)間=43.97-0.60A-1.48B+0.07C-0.05D-0.23AB-0.10AC-0.08AD+0.30BC-0.13BD+0.05CD+1.15A2+0.68B2+0.13C2+2.03D2

表4所示的是冷凍干燥時(shí)間的方差分析結(jié)果。

由表4可看出，回歸模型結(jié)果高度顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），回歸方程能夠很好地解釋超聲時(shí)間（A）、超聲功率（B）、超聲溫度（C）和糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）與冷凍干燥時(shí)間之間的關(guān)系。由調(diào)整系數(shù)可知，利用此模型可以解釋響應(yīng)曲面中92.44%的可變性，預(yù)測(cè)值與真實(shí)值間有較高關(guān)聯(lián)性。通過比較F值，各因素對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間的影響順序?yàn)锽＞A＞C＞D。超聲功率對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間影響高度顯著（P＜0.000 1）；超聲時(shí)間對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間影響顯著（P＜0.05）。A2、D2對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間影響高度顯著，B2對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間影響顯著。

表4 回歸模型的方差分析結(jié)果及顯著性檢驗(yàn)Table 4 Analysis of variance and significance test

2.2.2 預(yù)測(cè)最佳工藝條件的驗(yàn)證性試驗(yàn) 通過軟件預(yù)測(cè)可得，超聲滲糖工藝的最佳條件：超聲時(shí)間50.21 min，超聲功率192.76 W，超聲溫度23.95 ℃，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)44.97%，在此條件下預(yù)測(cè)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間為42.95 h。為便于操作，提高操作可控性，修正工藝參數(shù)的最佳條件：超聲時(shí)間50 min，超聲功率200 W，超聲溫度24 ℃，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%。利用此參數(shù)條件，進(jìn)行3次平行驗(yàn)證，測(cè)得的獼猴桃冷凍干燥時(shí)間均值為43.07 h，和理論預(yù)測(cè)值42.95 h相比較，誤差僅為0.12 h，證明回歸方程及模型對(duì)獼猴桃超聲滲糖工藝的實(shí)際情況的擬合較好，預(yù)測(cè)較真實(shí)，對(duì)獼猴桃冷凍干燥時(shí)間進(jìn)行了可靠的分析以及預(yù)測(cè)。

2.3 超聲滲糖優(yōu)化凍干獼猴桃與糖漬凍干獼猴桃品質(zhì)比較

采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的糖液浸漬且不經(jīng)超聲處理的樣品作為空白對(duì)照，與超聲滲糖優(yōu)化樣品的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)及感官評(píng)定結(jié)果進(jìn)行比較。優(yōu)化組與空白對(duì)照組的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)見表5。

表5 響應(yīng)面優(yōu)化前后獼猴桃干品質(zhì)指標(biāo)Table 5 Quality indicators of kiwifruits freeze-dried with and without process optimization

由表5可知，兩組樣品水分含量相差不大，但經(jīng)超聲滲糖優(yōu)化后的試驗(yàn)組冷凍干燥時(shí)間顯著縮短。數(shù)值顯示，該處理組維生素C含量較糖漬樣品（對(duì)照組）升高0.06%，這是由于冷凍干燥時(shí)間縮短，減少了維生素C的損失?？偺呛繛?2.82%，較糖漬樣品顯著降低了5.75%。水果產(chǎn)品的甜酸口感滋味是總糖和總酸共同作用的綜合結(jié)果，可通過糖酸比表示水果產(chǎn)品的甜度。適當(dāng)?shù)乃嵛犊墒顾a(chǎn)品口感更豐富，使產(chǎn)品達(dá)到更好的風(fēng)味[21]。糖漬樣品與超聲滲糖樣品相比糖酸比更大，即口感偏甜。因此超聲滲糖樣品對(duì)于甜酸的調(diào)和平衡更好，口感酸甜適中、更為可口。

超聲滲糖工藝得到的獼猴桃干硬度為14 616.01 g，咀嚼性7 795.61 mJ，相比糖漬樣品均有下降。超聲處理可破壞獼猴桃表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增大細(xì)胞孔隙，使內(nèi)部形成更為疏松的結(jié)構(gòu)，因此，超聲滲糖工藝得到的冷凍干燥獼猴桃干，硬度較糖漬冷凍干燥獼猴桃干小，細(xì)胞間結(jié)合力較小，對(duì)咀嚼的抵抗力小，適口性更好。

在感官評(píng)定方面，優(yōu)化后獼猴桃干感官評(píng)分提高，這可能是因?yàn)閮?yōu)化后改善了原本僅糖漬工藝得到的獼猴桃干過甜的滋味，同時(shí)超聲處理使得獼猴桃內(nèi)部產(chǎn)生微通道，形成更加疏松的結(jié)構(gòu)，使其口感更加酥脆。

3 討論與結(jié)論

干燥速率與傳質(zhì)阻力、物料含水量、物料結(jié)構(gòu)性質(zhì)等方面有關(guān)。通過前期對(duì)物料進(jìn)行超聲滲糖，可減少物料含水量、改變物料結(jié)構(gòu)性質(zhì)，達(dá)到提高干燥速率，降低干燥能耗的效果。宋悅等[22]經(jīng)過超聲輔助滲透處理后，桃鮮樣孔隙增大，細(xì)胞壁扭曲，進(jìn)而造成其水分狀態(tài)的變化，自由水弛豫時(shí)間從357.07 ms縮短到310.78 ms，有利于后期干燥。曾祥媛等[23]采用超聲滲糖工藝，提高了氣體射流沖擊干燥速率，使單位能耗由22 kJ·g-1下降至13 kJ·g-1。王忠合等[24]采用超聲波對(duì)檸檬片進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)干燥檸檬片的干燥速率增加，干燥所需時(shí)間至少縮短 20%，熱風(fēng)干燥階段耗能量明顯降低。

滲糖過程中，糖分子從高質(zhì)量分?jǐn)?shù)處向低質(zhì)量分?jǐn)?shù)處擴(kuò)散，同時(shí)獼猴桃中的水分向溶液擴(kuò)散，從而使獼猴桃損失部分水分，降低其含水量。超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)在局部會(huì)產(chǎn)生高溫高壓和強(qiáng)剪切力，使物料組分對(duì)水分子的束縛力減弱，形成內(nèi)部擠水滲流，同時(shí)改變物料內(nèi)部細(xì)胞間結(jié)構(gòu)，形成微小的孔道，加快水分?jǐn)U散速率，提高滲糖脫水效果[5]。不同的超聲條件可對(duì)物料產(chǎn)生不同程度的影響，進(jìn)而影響后期冷凍干燥速率。

在選擇超聲條件時(shí)，應(yīng)注意超聲溫度、超聲功率、超聲時(shí)間和糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的范圍。升高超聲溫度可提高擴(kuò)散速度，從而提高失重率，有利于縮短后期冷凍干燥時(shí)間。然而超聲溫度過高會(huì)破壞獼猴桃內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響后期凍干速率和產(chǎn)品的色澤和口感。提高超聲功率，可使超聲所產(chǎn)生的空化效應(yīng)更強(qiáng)，同時(shí)擴(kuò)大微擾效應(yīng)，提高擴(kuò)散效率，從而提高失重率，縮短后期凍干時(shí)間。加大糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可增大滲透壓差，提高脫水效率，但隨著糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增高，滲透進(jìn)獼猴桃內(nèi)部與水分結(jié)合的糖分子增多，導(dǎo)致獼猴桃外表變黏，冷凍干燥時(shí)傳質(zhì)阻力增大，不利于干燥。超聲時(shí)間的延長(zhǎng)可使超聲充分作用于獼猴桃，減弱水分與獼猴桃組分間的作用力，利于改變物料內(nèi)部細(xì)胞間結(jié)構(gòu)，打通微孔道，加快水分的遷移擴(kuò)散。超聲時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，由于聲波持續(xù)作用，獼猴桃細(xì)胞呈現(xiàn)雜亂排列，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，閉塞已形成的微孔道，不利于凍干時(shí)水分逸出，影響后期凍干。

本研究在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法對(duì)凍干獼猴桃的超聲滲糖工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳工藝條件為：超聲時(shí)間50 min，超聲功率200 W，超聲溫度24 ℃，糖液質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%，在該條件下得到的獼猴桃干冷凍干燥時(shí)間為43.07 h，較糖漬凍干樣品冷凍干燥時(shí)間縮短20.93 h，縮短凍干時(shí)間的效果明顯。維生素C含量為0.19%，相較糖漬樣品含量提高了0.06%，較好地減少了維生素C的損失。同時(shí)，優(yōu)化后總糖降低5.75%，改善了優(yōu)化前獼猴桃干偏甜的滋味。優(yōu)化后樣品硬度為14 616.01 g，咀嚼性為7 795.61 mJ，相較糖漬凍干樣品分別提高了3 034.28 g和1 055.79 mJ，擁有更酥脆的口感。優(yōu)化后樣品感官評(píng)定得分為8.29，相比優(yōu)化前提高了0.23。研究結(jié)果可為獼猴桃深加工工藝的改良提供參考依據(jù)，有利于獼猴桃深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。