張彥軍等

摘 要 通過研究4種不同工藝條件真空冷凍干燥梯度降溫模式對(duì)菠蘿蜜凍干片含水率、復(fù)水率、色澤、氨基酸含量和抗氧化性的影響，探索提供一種外形、顏色保持良好，復(fù)水性高、營(yíng)養(yǎng)成分損失少且能夠提高干燥效率的菠蘿蜜果肉真空冷凍干燥方法。結(jié)果表明，隨凍干溫度的升高，菠蘿蜜果肉凍干片的復(fù)水率由2.90%降為2.39%、氨基酸總量5.12%降為2.57%、DPPH自由基清除率隨著干燥溫度的升高而呈降低的趨勢(shì)，然而隨著溫度的升高色差值△E*由18.86增加到27.13。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)工藝條件1是菠蘿蜜果肉最佳凍干工藝，為-20 ℃冷庫預(yù)凍24 h，真空度為20～60 Pa，冷肼溫度（-40±2）℃，加熱板溫度50～40 ℃，干燥時(shí)間16 h。在最佳凍干條件下菠蘿蜜果干具有最大的復(fù)水率2.90%，與新鮮菠蘿蜜果肉相比具有最小的色差值18.86，氨基酸總含量最高為5.12%，具有最高的抗氧化能力。

關(guān)鍵詞 菠蘿蜜果肉；真空冷凍干燥；復(fù)水率；色差；抗氧化性

中圖分類號(hào) TS255 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Optimization of Vacuum Freeze-drying Process of

Jackfruit （Artocarpus heterophyllus Lam.） Fruit

Pulp and Its Physicochemical Properties

ZHANG Yanjun1， ZHU Kexue1， HE Shuzhen1， TAN Lehe1*， FU Lili2

1 Spice and Beverage Research Institute，CATAS，Wanning， Hainan 571533， China

2 Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology，CATAS，Haikou， Hainan 571101， China

Abstract In order to provide a vacuum freeze-drying method of jackfruit fruit pulp which can keep the color， good rehydration properties， low loss of nutrition and high efficiency of drying， it was investigated that four different process conditions of vacuum freeze-drying on the physicochemical properties including moisture content， rehydration rate， amounts of amino acids and antioxidant capacity. The results showed that with the temperature increased， the rehydration rate and amounts of amino acids decreased from 2.90%， 5.12% to 2.39%， 2.57%， respectively. The DPPH radical scavenging activity also decreased while the values of △E*increased from 18.86 to 27.13 with the temperature increased， indicating the optimum conditions of vacuum freeze-drying process of jackfruit fruit pulp （the process condition 1） were that fruit pulp samples were pre-freeze at -20 ℃ for 24 hours， then maintaining the vacuum pressure between 20-60 Pa， temperature of cold trap between -38 ℃ and -42 ℃， and heated plate temperature between 50 ℃ and 40 ℃ for 16 hours. Under these optimal conditions， freezing dried jackfruit pulp slice showed the biggest rehydration rate of 2.90%， the lowest chromatic aberration of 18.86， the highest amino acids amounts of 5.12% and antioxidation properties.

Key words Jackfruit fruit pulp；Vacuum freeze-drying；Rehydration rate；Chromatic aberration；Antioxidation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.09.020

菠蘿蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）為?？颇静ぬ}屬常綠喬木，又稱“木菠蘿”、“樹菠蘿”，是集水果、木本糧食、藥用及珍貴木材于一身的熱帶樹種，享有“熱帶珍果”、“熱帶水果皇后”等美譽(yù)[1]。菠蘿蜜原產(chǎn)于印度，目前在中國(guó)、泰國(guó)、緬甸、斯里蘭卡和印度尼西亞等國(guó)家均有栽培[2]。菠蘿蜜果肉肥厚柔軟、口感酸甜、香味濃郁，且含有豐富的糖類化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、多酚、脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，具有非常高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]；Chowdhury等[4]測(cè)定了孟加拉首都達(dá)卡市售菠蘿蜜不同部位所含的總糖、游離脂肪酸含量；Baliga等[5]通過分析發(fā)現(xiàn)菠蘿蜜果肉中含碳水化合物16.0%～25.4%，蛋白質(zhì)1.2%～1.9%，脂肪0.1%～0.4%，礦物質(zhì)0.87%～0.90%；具有抗氧化、提高免疫、降血糖、抗腫瘤、促進(jìn)傷口愈合等功效[6]。

目前，中國(guó)海南省菠蘿蜜種植和產(chǎn)量呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。由于菠蘿蜜成熟期大多集中在高溫的夏季，采果以后生理活動(dòng)旺盛，同時(shí)也易受各種微生物侵染，所以果實(shí)采后易變質(zhì)腐爛，喪失原來的色、香、味，給貯運(yùn)、保鮮帶來很大的困難。當(dāng)前的菠蘿蜜產(chǎn)品以鮮果及初加工產(chǎn)品為主，市售菠蘿蜜脆片硬度大，風(fēng)味不明顯，復(fù)水率差，極大的限制了菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7]。目前凍干菠蘿蜜的產(chǎn)品和相關(guān)研究較少，而真空冷凍干燥產(chǎn)品能夠保持鮮果的色、香、味，復(fù)水性好，且產(chǎn)品易于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售，易被消費(fèi)者接受[8]，對(duì)菠蘿蜜進(jìn)行真空冷凍干燥的研究和應(yīng)用，對(duì)提高其在熱帶水果產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義。本實(shí)驗(yàn)擬通過優(yōu)化菠蘿蜜果肉真空冷凍干燥工藝，開發(fā)出一種能夠保持菠蘿蜜果肉的色、香、味，并具有復(fù)水性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)成分高、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)的菠蘿蜜果肉凍干片，為促進(jìn)中國(guó)菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料 菠蘿蜜為馬來西亞1號(hào)品種，由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所提供。挑選優(yōu)質(zhì)成熟的菠蘿蜜，切開果皮，剔除果絲和去掉種子。將所選取的新鮮菠蘿蜜果肉剖開，并用清水進(jìn)行沖洗清洗，再使用50～100 μg/mL濃度的次氯酸鈉消毒液進(jìn)行浸泡消毒殺菌，浸泡完成后取出，使用清水進(jìn)行沖洗，直至其表面無殘留消毒液、瀝水。

1.1.2 試劑與實(shí)驗(yàn)設(shè)備 次氯酸鈉消毒液為食品級(jí)，檸檬酸三鈉、檸檬酸、硼酸、乙醇、HCl和辛酸均為分析純?cè)噭?。JDG-0.2T型凍干機(jī)，蘭州科近真空凍干技術(shù)有限公司；冷柜，海爾集團(tuán)；MB45快速水分測(cè)定儀，美國(guó)奧豪斯； S-433D氨基酸分析儀，德國(guó)sykam（賽卡姆）；x-rite SP62分光測(cè)色儀，美國(guó)Xrite公司。

1.2 方法

1.2.1 凍干工藝優(yōu)化 經(jīng)消毒處理后的菠蘿蜜果肉一部分放入真空冷凍干燥機(jī)的預(yù)凍室進(jìn)行冷凍處理，至水果內(nèi)部溫度達(dá)到-20～30 ℃，保持2 h，然后在溫度為80 ℃條件下干燥1 h，溫度為70 ℃條件下干燥10 h，溫度為60 ℃條件下干燥2 h，溫度為50 ℃條件下干燥3 h（工藝3）。菠蘿蜜新鮮果肉預(yù)凍至果內(nèi)部溫度-20～30 ℃，保持2 h，按照專利方法[9]按程序3凍干（工藝4）。余下的處理后的菠蘿蜜果肉放入-20 ℃冷庫預(yù)凍24 h再凍干，分別在溫度為50 ℃條件下干燥9 h，溫度為45 ℃條件下干燥5 h，溫度為40 ℃條件下干燥1 h（工藝1）。在溫度為80 ℃條件下干燥1 h，溫度為70 ℃條件下干燥10 h，溫度為60 ℃條件下干燥2 h，溫度為50 ℃條件下干燥3 h（工藝2）。真空冷凍干燥參數(shù)詳見表1。

1.2.2 水分測(cè)定 稱取1.0 g左右各凍干程序制備的菠蘿蜜果肉凍干片置于物料盤中，采用MB45快速水分測(cè)定儀進(jìn)行水分測(cè)定，105 ℃維持90 s即為樣品含水量。

1.2.3 復(fù)水率分析 參照Sumnu等[10]實(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品復(fù)水率進(jìn)行測(cè)定：準(zhǔn)確稱取菠蘿蜜果肉凍干片5～6 g，50 ℃水浴浸泡50 min，充分復(fù)水后，取出瀝干，濾紙吸干表面水分，稱重，按如下公式計(jì)算復(fù)水率：

復(fù)水率=mf/mg

式中，mf—菠蘿蜜果肉凍干片復(fù)水后瀝干的重量/g；

mg—菠蘿蜜果肉凍干片復(fù)水前的重量/g。

1.2.4 色澤分析 采用x-rite SP62分光測(cè)色儀對(duì)菠蘿蜜果肉凍干樣品進(jìn)行色澤分析，按照使用程序說明對(duì)儀器進(jìn)行校正，消除測(cè)量誤差。再對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量，記錄所測(cè)量顏色的亮度、紅度和黃度值，并按下列公式計(jì)算色差△E，每個(gè)樣品平行測(cè)3次。

△E=

式中，L*代表亮度，a*代表紅度，b*代表黃度，為所測(cè)菠蘿蜜凍干片測(cè)量值；L0*、a0*、b0*為菠蘿蜜鮮果測(cè)量值。

1.2.5 氨基酸檢測(cè) 稱取100 mg左右樣品（準(zhǔn)確至0.1 mg）于20 mL厭氧管中，加6 mol/L鹽酸10 mL，然后充入高純氮?dú)?，在充氮?dú)鉅顟B(tài)下封口或擰緊螺絲蓋。將封口的水解管放在110 ℃的恒溫干燥箱內(nèi)水解22 h。水解完成后，冷卻，混勻，開管，過濾；取適量（0.2 mL左右）濾液于玻璃試管中，氮吹儀蒸發(fā)至干，加入3～5 mL樣品稀釋液，使氨基酸濃度達(dá)到50～250 nmol/mL。震蕩混勻，用0.22 μm濾膜過濾后，用德國(guó)Sykam（賽卡姆）S-433D型氨基酸分析儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6 清除DPPH自由基能力的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取5.0 g不同凍干工藝制備的菠蘿蜜果肉凍干片，按1 ∶ 30的料液比加入蒸餾水，90 ℃水浴提取2 h，趁熱抽濾，減壓濃縮，將濃縮液凍干。將凍干樣品和抗壞血酸分別配制成0.375、0.625、1.250、2.500、5.000 mg/mL溶液，參照陳奕等[11]方法，吸取2.0 mL待測(cè)液和0.25 mL DPPH無水乙醇溶液（0.2 mmol/L），搖勻后室溫避光靜置30 min，517 nm波長(zhǎng)測(cè)定各反應(yīng)液的吸光值A(chǔ)i，無水乙醇作試劑空白。以抗壞血酸作為陽性對(duì)照。樣品對(duì)DPPH自由基的清除率用以下公式計(jì)算：

清除率/%=（1-）×100

其中，Ai為0.2 mmol/L DPPH反應(yīng)液與待測(cè)液的吸光值；Ac為0.2 mmol/L DPPH反應(yīng)液與等體積無水乙醇的吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

組間差異采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS Statistics 17.0 作單因素ANOVA處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以 表示，以p<0.05時(shí)，組間差異判斷為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍干工藝曲線

從圖1物重曲線可看出，菠蘿蜜果肉經(jīng)-20 ℃冷庫預(yù)凍24 h后，采用梯度降溫模式進(jìn)行干燥（程序1和程序2），干燥12 h物重基本達(dá)到平衡；菠蘿蜜鮮果采用工藝3和工藝4干燥，其物重平衡時(shí)間分別為15和9 h。同時(shí)，圖1凍干工藝曲線顯示菠蘿蜜果肉凍干的冷阱溫度、真空度和物料溫度變化，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

2.2 含水率和復(fù)水率分析

產(chǎn)品含水率分析結(jié)果顯示，4種工藝獲得的菠蘿蜜果肉凍干片的含水率分別為3.73%、3.35%、3.52%和3.25%，表明試驗(yàn)所選用的干燥程序均能很好的降低產(chǎn)品含水率。對(duì)不同凍干程序制備菠蘿蜜果肉凍干片的復(fù)水率分析可知，4種工藝中復(fù)水率由高到低為工藝1>工藝2>工藝3>工藝4，表明干燥溫度對(duì)復(fù)水率的影響較大，隨溫度的升高菠蘿蜜果肉凍干片的復(fù)水率降低（表2）。

2.3 色澤評(píng)價(jià)

L*為亮度，a*值為紅度，b*值為黃度是色澤分析主要參數(shù)。從表3中可看出，隨著干燥溫度的升高，亮度和紅度均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，而黃度呈下降趨勢(shì)。凍干片色差值△E*也隨著溫度的升高而增加，因此，干燥工藝中的干燥溫度是影響物料色變的主要因素。

2.4 氨基酸含量檢測(cè)

菠蘿蜜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值特別高，尤其果肉中含有較高含量的氨基酸[3]。檢測(cè)菠蘿蜜果肉凍干片中氨基酸種類及含量結(jié)果顯示，菠蘿蜜果肉中含有天冬氨酸（Asp）、蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、組氨酸（His）、賴氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）和脯氨酸（Pro）16種氨基酸，且氨基酸總量隨著干燥溫度的升高而呈降低的趨勢(shì)（工藝1>工藝2>工藝3>工藝4）。

表4結(jié)果還顯示，天冬氨酸、谷氨酸及另外7種人體必需氨基酸（Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys）加熱易破壞，因此在菠蘿蜜果肉干燥過程中應(yīng)嚴(yán)格控制干燥溫度。

2.5 清除DPPH自由基能力

由表5可看出，菠蘿蜜凍干片水提物和抗壞血酸均具有清除DPPH自由基的能力，均呈現(xiàn)濃度依賴性。菠蘿蜜凍干片水提物中含有多糖、多酚、黃酮和類胡蘿卜素等多種活性物質(zhì)，因此，其清除DPPH自由基能力可能是由上述物質(zhì)作用產(chǎn)生。隨著凍干溫度的升高，DPPH自由基清除能力降低，這可能與多酚、黃酮類物質(zhì)隨著溫度升高損失增加有關(guān)。

3 討論與結(jié)論

真空冷凍干燥技術(shù)是干燥領(lǐng)域中科技含量高，在果蔬加工中應(yīng)用廣泛的一門技術(shù)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，真空冷凍干燥能夠降低產(chǎn)品的含水率，保持菠蘿蜜果肉的色、香、味，具有復(fù)水性好、營(yíng)養(yǎng)成分高、成色好等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品含水率是影響產(chǎn)品的質(zhì)量和保存時(shí)間的一個(gè)重要因素，因此控制產(chǎn)品含水率是生產(chǎn)工藝流程中極為重要的一環(huán)[13]。成熟的菠蘿蜜果肉的含水率為72%甚至更高[14]，且其采收期為氣溫高、濕度大的夏季，使得鮮果貯藏保鮮更為困難，腐爛嚴(yán)重。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用真空冷凍干燥工藝制備的菠蘿蜜果肉凍干片含水率均小于5%，因此對(duì)菠蘿蜜鮮果進(jìn)行干燥以延長(zhǎng)其貨架期具有廣闊的市場(chǎng)前景。

復(fù)水率與產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)，干制品復(fù)水后恢復(fù)原來新鮮狀態(tài)的程度是衡量干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，干制品重新吸收水分后在重量、大小和形狀、質(zhì)地、顏色、風(fēng)味、成分、結(jié)構(gòu)等可觀方面應(yīng)該類似新鮮或脫水干燥前的狀態(tài)，因此復(fù)水率越高代表越接近新鮮狀態(tài)，品質(zhì)就越好[15]。色澤是農(nóng)產(chǎn)品極為重要的品質(zhì)特性之一，給消費(fèi)者以產(chǎn)品好或壞的印象，直接影響到產(chǎn)品的銷售[16]。杜志龍等[17]研究發(fā)現(xiàn)，干燥溫度對(duì)胡蘿卜的復(fù)水特性和色澤的影響較大，隨著溫度的升高，復(fù)水率降低、色差值△E增大。本試驗(yàn)研究結(jié)果同樣表明，菠蘿蜜果肉的復(fù)水率隨著加熱板溫度的升高而降低，但色差隨著加熱板溫度的升高而升高。由此可以看出，降低真空冷凍干燥溫度，不僅能很好地控制菠蘿蜜果肉凍干片的口感、品質(zhì)和色澤，還可降低能耗和加工成本。

此外，干燥溫度對(duì)其產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分影響較大，高溫使干燥制品中糖、氨基酸、淀粉、多酚和黃酮等營(yíng)養(yǎng)素有較大程度的破壞[18]。為評(píng)價(jià)各工藝對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的影響，本試驗(yàn)選用熱敏性成分氨基酸含量及抗氧化性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)加熱板溫度低于100 ℃，且采用梯度降溫的干燥方式能夠較好的保持菠蘿蜜果肉中氨基酸含量。同時(shí)，隨著干燥溫度的升高，產(chǎn)品的DPPH自由基清除能力下降。

綜上所述，采用工藝1的條件：菠蘿蜜果肉經(jīng)

-20 ℃冷庫預(yù)凍24 h，控制真空度為20～60 Pa，冷肼溫度（-40±2） ℃，加熱板溫度50～40 ℃，干燥時(shí)間10～20 h，制備的菠蘿蜜凍干片具有外形、顏色保持良好，營(yíng)養(yǎng)成分損失少等優(yōu)點(diǎn)。

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