摘要：【目的】從多維度解析不同干燥方式處理的荔浦芋品質(zhì)差異性，為定向篩選荔浦芋的干燥加工方式提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳詶l狀和片狀的荔浦芋為試材，采用熱風干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥和微波干燥4種干燥方式進行處理，對其品質(zhì)特性、流變特性及微觀結構進行測定，比較不同干燥方式的干燥效果差異?！窘Y果】微波干燥處理的條狀荔浦芋多糖含量最高，為1.178%，片狀則表現(xiàn)為真空冷凍干燥處理的多糖含量最高，為0.976%，且真空冷凍干燥方式對不同物料形態(tài)多糖的含量影響?。徊煌稍锓绞教幚砝笃钟髼l、片的含水量和支鏈淀粉含量變化趨勢一致，以真空冷凍干燥處理的芋頭含水量和支鏈淀粉含量最低，其中芋頭片含水量和支鏈淀粉含量分別為4.455%和1.920mg/g，芋頭條分別為3.395%和2.338mg/g。4種干燥方式處理下的荔浦芋體系均表現(xiàn)為典型的剪切稀化行為，同一剪切速率下表觀黏度和剪切應力均區(qū)別明顯，從大到小依次為微波干燥gt;真空冷凍干燥gt;熱泵干燥gt;熱風干燥；條狀芋頭的表觀黏度總體隨多糖含量的增加而增加。真空冷凍干燥處理下的荔浦芋全粉微觀上表現(xiàn)為光滑、完整的球狀顆粒，而其他3種干燥方式處理的全粉在結構上均出現(xiàn)不同程度的破損、塌陷?！窘Y論】真空冷凍干燥處理的荔浦芋含水量和支鏈淀粉含量低，且能最好地維持荔浦芋樣品原始形狀，干燥效果最優(yōu)。

關鍵詞：荔浦芋；干燥方式；品質(zhì)特性；流變特性；微觀結構

中圖分類號：S632.309.2文獻標志碼：A文章編號：2095-1191（2024）01-0199-08

Multi-dimensional analysis of the effects of drying method on Lipu taro quality characteristics

CHEN Jing'2，F(xiàn)ANG Xiao-chun'，LIN Bo'，WU Fei-fei2，ZHENG Feng-jin1*，CHEN Gan-lin1，3.4

（'Institute of Agro-products Processing Science and Technology，Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key Laboratory of Fruits and Vegetables Storage-processing Technology，Nanning，Guangxi530007，China;2Guangxi South Subtropical Agricultural Research Institute，Chongzuo，Guangxi532415，China;'GuangxiSubtropical Crops Research Institute，Nanning，Guangxi530001，China;?Key Laboratory of Quality and Safety Control for Subtropical Fruit and Vegetable，Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangxi Key Laboratory of Quality andSafety Control for Subtropical Fruits，Nanning，Guangxi530001，China）

Abstract：[Objective]To analyze the quality variability of Lipu taro processed by different drying methods from amulti-dimensional perspective，and to provide theoretical basis for the drying and processing methods of Lipu taro in direc-tional sieving order.【Method]Lipu taro was used as atest material in strip and slice forms，and four drying methods，namely，hot-air drying，heat-pump drying，vacuum freeze drying and microwave drying，were used to determine the quality characteristics，rheological properties and microstructure，and to compare the drying effect of different drying methods.[Result]The experimental results showed that microwave drying treatment of Lipu taro in strips had the highest polysaccharide content of1.178%，while the slices showed the highest polysaccharide content of the vacuum freeze drying treatment，which was0.976%，and vacuum freeze dryingmethodhad small effect on the content of polysaccharides in dif-ferent material forms.The water content and amylopectin content of Lipu taro with different drying treatments had the same trend，and the water content and amylopectin content of Lipu taro with vacuum freeze drying treatment were the low-est，in which the water content and amylopectin content of taro slices were4.455%and1.920mg/g，and that of taro strips were3.395%and2.338mg/g，respectively.The Lipu taro systems under the four drying treatments all showed typical shear thinning behavior，and the difference in apparent viscosity and shear stress under the same shear rate was large，with the following order from large to small：microwave dryinggt;vacuum freeze dryinggt;heat-pump dryinggt;hot-air drying.The apparent visco-sity ofLipu taro strips increased with the increase of polysaccharide content.Lipu taro powder under vacuum freeze drying treatment microscopically showed smooth and intact spherical particles，while that in the otherthree drying treatments showed different degrees of breakage and collapse in the structure.【Conclusion]The water content and amylopectin content of Lipu taro treated by vacuum freeze drying are low，and the original shape ofLipu taro samples can be maintained best，and thedrying effect isthe optimal.

Keywords：Liputaro;drying method;quality characteristics;rheological behavior;microstructure

Foundation items：Guangxi Key Research and Development Plan Project（GuikeAB20297041）;Science and Tech-nology Vanguard“Strengthening Agriculture and Richening People”“Six One”Special Action Project（Guinongkemeng202415）;Basic Research Project of GuangxiAcademy of Agricultural Sciences（Guinongke2021YT117）

0引言

【研究意義】荔浦芋是廣西荔浦市的優(yōu)良芋頭品種，因具有營養(yǎng)豐富、肉質(zhì)細膩、風味獨特等優(yōu)點，被譽為芋中極品，以其制備的芋頭產(chǎn)品在持水性、凍融穩(wěn)定性和膨脹率等加工特性方面均優(yōu)于同類芋頭品種（Singla et al.，2020;王偉良，2022;王孟坤，2023）。目前荔浦芋以生鮮速凍為主，但由于水分含量高、代謝持續(xù)、微生物侵襲等原因，導致芋頭變質(zhì)速度較快；且芋頭產(chǎn)品加工方法單一、效率低，其資源利用率與加工技術有待提高（王偉良，2022）。因此，開展荔浦芋的干燥加工研究，對維持鮮芋品質(zhì)和助荔浦芋產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】干燥是芋頭加工常用的保鮮方法，可抑制酶活性，防止微生物腐敗，延緩變質(zhì)（Wei et al.，2018）。熱風干燥是芋頭片較常用的干燥方式，具有操作簡單、投資成本低的優(yōu)點。Ndisya等（2020）考察芋頭的熱風干燥特性，結果表明，最適宜的干燥條件為干燥溫度75℃、切片厚度4mm，未經(jīng)預處理的芋頭品質(zhì)較優(yōu)。但熱風干燥具有耗時長、耗能高、易造成香芋片表面硬化及褐變等缺點（楊玉等，2022）。熱泵干燥也是較常用的一種干燥方式，其干燥品質(zhì)優(yōu)于熱風干燥。樊小靜等（2022）研究紫薯干燥工藝時發(fā)現(xiàn)熱泵干燥中后期干燥速率慢，細胞結構破壞力小，能較完整地保留細胞結構。真空冷凍干燥使物料原有結構和形狀得到最大程度保護，制得產(chǎn)品的品質(zhì)最佳，其感官和營養(yǎng)特性與新鮮產(chǎn)品相似（Hnin et al.，2019）。真空冷凍干燥技術在其他果蔬加工領域已得到廣泛應用，陳瑰等（2023）對比雙孢蘑菇干燥工藝發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥能最好地保持雙孢蘑菇的食用品質(zhì)，較適于雙孢蘑菇高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)加工；邢曉凡等（2023）研究不同干燥方式對黃桃果干品質(zhì)的影響，結果表明經(jīng)真空冷凍干燥處理的黃桃果干在感官及結構完整性上表現(xiàn)最優(yōu)。此外，在黑加侖（Michalska et al.，2017）、山藥（Shi et al.，2017）等果蔬上均有研究。目前鮮見真空冷凍干燥在芋頭加工上的應用，可能是該干燥方式的高能耗和高投資成本缺點限制其實際應用（Jia et al.，2019）。微波干燥以微波輻射為熱源，能深入樣品內(nèi)部，快速蒸發(fā)水分，干燥效率高；相對于冷凍干燥，微波干燥具有能耗小、成本低、干燥時間短及干燥效率高等優(yōu)勢（Wei et al.，2018）。陳文華等（2014）獲得微波干燥處理的芋頭脆片外觀平整，松脆度佳，且較傳統(tǒng)工藝節(jié)能23%?！颈狙芯壳腥朦c】目前關于荔浦芋的研究主要集中在成分提取、加工特性及油炸工藝（王偉良，2022;崔瑩瑩等，2023;王孟坤，2023），而干燥方式對荔浦芋物性品質(zhì)的影響研究甚少。干燥過程會導致營養(yǎng)流失，不同干燥技術由于其原理及加熱方式不同，導致物料脫水速率變化存在差異，影響干燥產(chǎn)品的品質(zhì)（魏秋羽，2016）。因此，從多維度解析干燥方式對荔浦芋品質(zhì)特性的差異性，可定向選擇合適的荔浦芋干燥方法?！緮M解決的關鍵問題】以荔浦芋為試材，對比分析不同形態(tài)荔浦芋在熱風干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥和微波干燥4種干燥方式處理下的品質(zhì)特性、流變特性及微觀結構。通過多維度解析干燥方式對荔浦芋品質(zhì)特性的影響，以期能根據(jù)需求定向選擇荔浦芋的干燥方式，為荔浦芋及其他農(nóng)產(chǎn)品的干燥領域研究提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

新鮮荔浦芋購自廣西南寧市廣百家超市。植物可溶性糖含量測試盒（KT-1-Y）購自蘇州科銘生物技術有限公司，支鏈淀粉含量試劑盒（碘比色法、ADS-F-DF012-48）購自江蘇酶免實業(yè)有限公司；試驗所用試劑均為國產(chǎn)優(yōu)級純，超純水為自制。主要儀器設備：GR-202分析天平（日本Aamp;D公司）、CAHT-50L超純水器（北京中科智恒科技有限公司）、VORTEX GENIUS3渦旋振蕩器（德國IKA公司）、快速水分測定儀（ES-F103，天津市德安特傳感技術有限公司）、Phenom Pro型掃描電鏡（包括濺射儀、微型載物臺等）（荷蘭Phenom World公司）、臺式分光測色儀（CM-3600A，日本柯尼卡美能達公司）、Discovery混合型流變儀（DHR-1，美國TA公司）、全波長酶標儀（EPOCH，美國BioTek公司）、鼓風干燥箱（WGLL-230BE，天津市泰斯特儀器有限公司）、真空冷凍干燥機（Pilot10-15M，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司）、真空微波干燥設備（KL-2D-6ZK，廣州市凱棱工業(yè)用微波設備有限公司）和多功能高速粉碎機（DFT-150，溫州頂歷醫(yī)療器械有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1荔浦芋處理工藝流程新鮮荔浦芋→清洗→去皮→切片/條狀→熱燙→干燥（熱風干燥、熱泵干燥、微波干燥和真空冷凍干燥）→芋頭片/條→取部分破碎（過60目篩網(wǎng)）→保存?zhèn)溆谩鷾y定。

芋頭片狀：長度5～8cm，寬度5cm，厚度0.5cm;芋頭條狀：長度5～8cm，厚度和寬度均為0.5cm。

1.2.2干燥條件熱風干燥：取1kg芋頭片/條狀，單層均勻鋪在網(wǎng)上，置于（60±1）℃的鼓風干燥箱中烘干，干燥24h后取出冷卻，密封保存。

熱泵干燥：取1kg芋頭片/條狀，單層均勻鋪在托盤上，置于（60±1）℃的熱泵干燥設備中烘干，干燥24h后取出冷卻，密封保存。

微波干燥：取1kg芋頭片/條狀，單層均勻鋪在托盤上，置于微波干燥盤中，微波功率2.4kW、真空度0.085MPa，干燥2min后取出冷卻，密封保存。

真空冷凍干燥：取1kg芋頭片/條狀，單層均勻鋪在托盤上，于-18℃預冷凍24h，開真空冷凍機使其壓縮機工作30min后，將物料放入托盤中進行冷凍干燥，真空冷凍干燥冷阱溫度-50℃、真空度10～30Pa。干燥24h后取出冷卻，密封保存。

1.2.3測定項目及方法水分：采用水分測定儀測定。稱取樣品2.500g，均勻平鋪在樣品盤，平行3組進行測定。

多糖：采用植物可溶性糖含量測試盒測定。稱取樣品1.000g，平行3組。使用10mg/mL蔗糖溶液作為標準溶液繪制標準曲線，得到線性回歸方程：y=0.0043x，R2=0.9998。

支鏈淀粉：采用支鏈淀粉含量試劑盒（碘比色法）進行測定。

掃描電子顯微鏡（SEM）：使用臺式掃描電鏡，將樣品制備成2mm×2mm大小顆粒，固定在樣品銅臺上，松散的顆粒粉塵由噴霧器除塵。在真空度1.0×103Pa、濺射電壓1.2kV條件下鍍金5min，鍍金后的樣品送入電鏡觀察，選擇有代表性的區(qū)域進行觀測拍攝。

流變性質(zhì)：將10%（質(zhì)量分數(shù)）的荔浦芋粉加入40℃去離子水中，于200r/min下攪拌30min至完全溶脹，自然冷卻至室溫（約25℃）后放至1h，待測。

穩(wěn)態(tài)剪切流變：測試模具為40mm平行板，測試間隙1.0mm，測試溫度25℃，測試前平衡時間120s，選擇流動掃描模式，剪切速率范圍0.1～100s1，對數(shù)取點，測定各樣品表觀黏度和剪切應力隨剪切速率變化的情況。

1.3統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。采用Excel2016整理數(shù)據(jù)，Origin2021制圖。

2結果與分析

2.1不同干燥方式處理的荔浦芋多糖含量差異分析結果

由圖1可知，不同干燥方式處理的荔浦芋多糖含量存在顯著差異（Plt;0.05，下同），片狀芋頭多糖含量由高到低排序為真空冷凍干燥gt;微波干燥gt;熱泵干燥gt;熱風干燥，條狀芋頭則表現(xiàn)為微波干燥gt;真空冷凍干燥gt;熱風干燥gt;熱泵干燥。經(jīng)真空冷凍干燥處理的片狀芋頭多糖含量為0.976%，顯著高于其他3種干燥方式，熱風干燥處理的片狀芋頭多糖含量僅為0.597%;而條狀芋頭在微波干燥處理后多糖損失最少，含量為1.178%，熱泵干燥處理則損失最嚴重，多糖含量僅為0.590%。表明不同形態(tài)荔浦芋的品質(zhì)在同一干燥方式下影響差異大。經(jīng)綜合分析，真空冷凍干燥方式對不同物料形態(tài)的多糖含量影響小，故以多糖含量和物料形態(tài)作為評價指標確定真空冷凍干燥方式最佳。

2.2荔浦芋支鏈淀粉含量與干燥程度的關聯(lián)分析結果

如圖2所示，不同干燥方式處理的荔浦芋條、片的含水量和支鏈淀粉含量變化趨勢一致。較低的含水量更利于產(chǎn)品的貯藏，因此，以含水量作為評價標準的4種干燥方式優(yōu)劣排序為真空冷凍干燥gt;微波干燥gt;熱風干燥gt;熱泵干燥。以真空冷凍干燥處理的芋頭含水量和支鏈淀粉含量最低，其中，芋頭片含水量和支鏈淀粉含量分別為4.455%和1.920mg/g，芋頭條分別為3.395%和2.338mg/g。熱泵干燥處理的芋頭片含水量略高于熱風干燥，但二者差異不顯著（Pgt;0.05），故推測同等處理條件下（溫度、干燥時間），熱風干燥的干燥效率略優(yōu)。結合2.1結果分析，真空冷凍干燥在較好地保留營養(yǎng)成分的同時實現(xiàn)含水量最低，故確定真空冷凍干燥方式最佳。

2.3不同干燥方式處理的荔浦芋流變特性差異分析結果

如圖3所示，4種干燥方式處理下的荔浦芋體系在低剪切速率下具有較高的表觀黏度，隨后表觀黏度隨著剪切速率的上升呈降低趨勢，剪切應力則隨剪切速率的上升而增強，該現(xiàn)象符合典型的剪切稀化行為。結合Herschel-Bulkley模型擬合參數(shù)（表1）分析，從流變系數(shù)可看出，所有干燥方式處理下的流變系數(shù)均表現(xiàn)出大于1，表明體系符合假塑性流體的特征（王子宇等，2021），且所有流變系數(shù)均大于0.99，表明該模型具備科學性。不同干燥方式處理間黏度系數(shù)的變化與表觀黏度變化趨勢一致，且在同一剪切速率下，不同干燥方式處理的表觀黏度區(qū)別明顯，由大到小依次為微波干燥gt;真空冷凍干燥gt;熱泵干燥gt;熱風干燥。結合多糖（圖4）和支鏈淀粉含量（圖2）分析，條狀荔浦芋的表觀黏度總體上隨多糖含量的增加而增加，但真空冷凍干燥處理的片狀荔浦芋多糖含量略高于微波干燥；支鏈淀粉含量則相反。故推測表觀黏度是多糖和支鏈淀粉共同作用的結果。微波干燥處理的表觀黏度最高，其液態(tài)的攪動阻力、滯留感和稠厚感也相應最高，且在該處理條件下不同物料形態(tài)間黏度系數(shù)差異小，故以表觀黏度作為考察指標則確定微波干燥方式最佳。

2.4不同干燥方式處理的荔浦芋全粉微觀結構差異分析結果

不同干燥方式下的荔浦芋全粉樣品微觀結構如圖5所示，熱風干燥處理的荔浦芋全粉顆粒表面不平整且有明顯的裂痕，顆粒間空隙較大（圖5-A1和圖5-A2）;真空冷凍干燥處理的荔浦芋全粉微觀上表現(xiàn)為光滑、完整的球狀顆粒（圖5-B1和圖5-B2）;熱泵干燥處理的荔浦芋全粉顆粒表面雖有裂痕，但相對熱風干燥樣品破損程度小（圖5-C1和圖5-C2）;微波干燥處理的荔浦芋全粉顆粒膨脹變大且表面塌陷（圖5-D1和圖5-D2）。因此，從物料顆粒結構的完整度考慮，確定真空冷凍干燥方式最佳。

3討論

近年來，隨著荔浦芋品種的不斷培育，其種植產(chǎn)量也大幅度提升，但其加工以生鮮速凍為主，產(chǎn)品加工方法單一、效率低，且運輸中易發(fā)生變質(zhì)，造成資源浪費和經(jīng)濟損失。荔浦芋的加工技術中干燥處理可有效降低芋頭水分，延緩變質(zhì)（Wei et al.，2018）。不同干燥技術由于其原理及加熱方式有所不同，導致物料脫水速率變化存在差異，從而影響干燥產(chǎn)品的品質(zhì)（魏秋羽，2016）。因此，有必要通過多維度解析不同干燥方式（熱風干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥和微波干燥）對荔浦芋品質(zhì)特性、流變特性及微觀結構的影響，以期能根據(jù)需求定向選擇荔浦芋的干燥方式。

多糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、降血糖和降血脂等作用，多糖作為芋頭重要的活性成分，在食品、醫(yī)藥及其他領域有較大的應用潛力（余振宇等，2015;魏秋羽，2016）。本研究結果表明，干燥方式和物料形態(tài)均對荔浦芋多糖保留產(chǎn)生一定的影響，經(jīng)真空冷凍干燥處理的片狀芋頭多糖含量最高，條狀芋頭多糖則在微波干燥中含量最高。多糖含量受溫度的影響較大，微波干燥多糖損失率較熱風和熱泵干燥處理低的原因可能是由于熱風和熱泵干燥處理使荔浦芋在低溫下干燥時間較長，導致糖類成分被氧化降解（陳健凱，2023）。真空冷凍干燥處理使荔浦芋處于低氧環(huán)境中，糖類物質(zhì)無法被氧化，而溫度升高，干燥時間相對較短，糖類物質(zhì)損失較少（陳才軍等，2022）。

本研究中，不同干燥方式處理的荔浦芋條、片的含水量和支鏈淀粉含量變化趨勢一致，推測支鏈淀粉含量可能與含水量呈正相關。但較低的含水量更利于產(chǎn)品貯藏，因此，以含水量作為評價標準的4種干燥方式優(yōu)劣排序依次為真空冷凍干燥gt;微波干燥gt;熱風干燥gt;熱泵干燥。經(jīng)真空冷凍和微波干燥處理的荔浦芋支鏈淀粉含量較低的原因可能是冷凍和加熱處理均會造成部分支鏈淀粉斷裂成為直鏈淀粉，微波干燥產(chǎn)生的瞬間熱量使得物料溫度迅速上升更易熟化，而支鏈淀粉含量對熟化條件敏感（張雪梅等，2020;楊萬進，2021）。熱風和熱泵干燥的溫度較微波干燥低，支鏈淀粉損失率低（王丹麗等，2018）。支鏈淀粉具有高度支化的結構，此類淀粉與芋頭內(nèi)蛋白質(zhì)易形成高度支化、致密、高持水性的三維網(wǎng)絡結構。但在冷凍處理過程中，水形成冰造成樣品體積增大，形成冰的作用力可能使淀粉顆粒破裂，從而致使支鏈斷裂隨水流失（王丹麗等，2018）。在金澤蘭等（2023）對浙貝母干燥處理淀粉變化的研究中也得到類似結果，真空冷凍干燥的支鏈淀粉含量降低使得直支比最高。

4種干燥方式處理下的荔浦芋體系表觀黏度均隨剪切速率的上升呈降低趨勢，表現(xiàn)為典型的剪切稀化行為，體系呈現(xiàn)出假塑性流體特征（流變系數(shù)lt;1）（王子宇等，2021）。Hao等（2018）的研究結果表明繡球菌表觀黏度隨多糖質(zhì)量分數(shù)的增加而增加，本研究不同干燥方式處理下條狀荔浦芋也得到相似的結論。真空冷凍干燥處理的片狀荔浦芋多糖含量高于微波干燥，支鏈淀粉含量則表現(xiàn)為微波干燥高于真空冷凍干燥，經(jīng)微波干燥處理的荔浦芋糊化程度最高，流動性減弱，溶液的黏度增加（唐小閑等，2018）。因此，微波干燥處理的片狀荔浦芋表觀黏度高于真空冷凍干燥。

熱風干燥處理造成荔浦芋全粉顆粒表面不平整、有明顯的裂痕且顆粒間空隙較大，究其原因可能是長時間的熱風干燥過程中荔浦芋結構的溫度和濕度變化形成表面張力過大，在水分不斷由內(nèi)向外遷移的過程中外部高溫促使荔浦芋表面先達干燥點，伴隨結塊、破損（王尤強等，2021;樊小靜等，2022）。熱泵干燥速度較熱風干燥慢，較平緩的溫差使得荔浦芋全粉顆粒表面雖有裂痕，但相對熱風干燥樣品破損程度?。ǚ§o等，2022）。真空冷凍干燥技術將芋頭細胞中的冰晶直接升華，能減少荔浦芋細胞的破損，極大限度地維持樣品原始形狀（曹夢丹等，2021;樊小靜等，2022）。微波干燥是利用電磁波作為加熱源、被干燥物料本身為發(fā)熱體的一種干燥方式，與其他干燥方式不同之處在于其是一種內(nèi)部加熱的方式，電磁能瞬時轉換為熱能，使得物料的干燥速率趨于一致，加熱均勻（王健一等，2021）。本研究觀察到微波干燥處理的荔浦芋全粉顆粒膨脹變大且表面塌陷，可能是水分子在磁場的作用下在物料內(nèi)部劇烈運動所致，并隨著干燥時間的延長，淀粉顆粒表面出現(xiàn)凹陷或皺褶數(shù)量增多（程新峰等，2022）。

4結論

微波干燥條件下荔浦芋多糖及表觀黏度較高，表觀黏度受芋頭多糖和支鏈淀粉共同影響；支鏈淀粉與含水量呈正相關，真空冷凍干燥處理的荔浦芋頭含水量和支鏈淀粉含量最低，且能最好地維持荔浦芋樣品原始形狀。經(jīng)綜合分析，確定真空冷凍干燥方式的干燥效果最優(yōu)。

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（責任編輯 羅麗）