火龙果为仙人掌科植物,又名红龙果、玉龙果等,可分为红皮白肉、红皮红心和黄皮白心3种,目前国内常见的是红皮白肉和红皮红心2种[1-2]。火龙果风味独特,营养丰富,含有丰富的有机酸、蛋白质、维生素、氨基酸和一般植物少有的植物性白蛋白、水溶性膳食纤维等[3-4],具有润肺通肠、降低血糖、抗癌、抗衰老等功效[5-7]。
近年来,随着火龙果的种植规模逐渐扩大,产量逐年上升,但是新鲜火龙果不耐贮藏,集中采收时常因销路不畅导致果实腐烂变质,小果和残次果利用率较低,浪费严重。因此,研发火龙果的加工技术显得尤为重要。火龙果的精深加工有利于延长产业链,提升火龙果的附加值,目前火龙果的加工产品包括果干[8]、发酵饮品[9]、果酱[10]、果汁及利用其果汁加工的果冻、酸奶等[11]。干制是果蔬加工中常见的加工方式,包括热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、远红外干燥等[12-15],其中热风干制技术操作简单、成本低,是最常用的果蔬干燥方法之一[16-18],但是热风干燥耗时长,干制品质构特性、颜色、营养等品质较差。目前关于火龙果的干燥研究较少,热风干燥火龙果存在果干褐变、形变、黏连、口感软烂等品质劣变的问题。预处理结合干燥技术能够改善产品的品质,一些研究表明,超声波预处理结合干燥技术应用于草莓、胡萝卜、香葱叶等,可以提高其干燥速率,缩短其干燥时间,更有利于得到高品质干制品[19],但是超声波预处理技术应用于火龙果干燥的研究鲜有报道。
本试验采用超声波对火龙果片进行预处理,然后再进行热风干燥,分析超声波预处理对热风干燥火龙果片的干燥特性、体积收缩率、色泽、复水比、质构特性、微观结构、感官指标的影响,以期改善火龙果干片的品质,为火龙果的干制技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
八分熟的越南红心火龙果,购于贵阳市北京华联超市,挑选果型大小、成熟度基本一致、无病虫害、无机械损伤的果实进行加工干制处理。
1.2 仪器与设备
SU-8010扫描电子显微镜,日本日立公司；JE203电子天平,上海浦春计量仪器有限公司；TMS-Pro型物性测定仪,美国FTC公司；NR200便携式电脑色差仪,深圳市三恩时科技有限公司；KQ2200DA超声波清洗机,昆山市超声仪器有限公司；DHG-9053A电热恒温鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司；游标卡尺,上海九量五金工具有限公司。
1.3 火龙果片的干制方法
将新鲜的火龙果清洗后去皮,横切成5 mm左右的薄片,将果片置于超声波清洗机中,以蒸馏水为介质进行超声波处理。超声波处理过程可使果片内部产生微孔结构,但是,超声波处理程度过大则会导致火龙果营养流失,同时也会导致果片碎裂软烂,影响果片的质构特性和完整性,基于实验室前期的研究,预处理条件选用超声波功率200 W,温度30 ℃,处理时间10 min,超声波处理后的果片捞出,以未经超声波预处理的火龙果片作为对照组,摆放烘盘中,置于电热恒温鼓风干燥箱中干燥,干燥温度60 ℃。
1.4 试验方法
1.4.1 干燥速率
火龙果片在热风干燥过程中的干燥曲线采用水分比随干燥时间变化的曲线,按公式(1)计算：
水分比
(1)
式中：M0,物料初始干基含水率,g/g；Mt,物料在t时刻的干基含水率,g/g。
火龙果片干燥速率DR按公式(2)计算[20]:
(2)
式中：DR,干燥过程中t1和t2之间的物料干燥速率,g/(g·h);Mt1、Mt2,分别为干燥过程中时间为t1和t2时物料的干基含水率,g/g。
1.4.2 体积收缩率
将果片视为圆柱体,利用游标卡尺测量果片的直径、厚度，体积收缩率按公式(3)计算:
体积收缩率
(3)
式中：V0,初始时刻的体积,mm3；Vt,t时刻的体积,mm3。
1.4.3 色泽
采用手持色差计测量火龙果片的色泽,用L*、a*、b*、△E表示,平行测定5次。其中L*表示亮度,在0～100变化,0表示黑色,100表示白色；a*表示红绿度,100为红色,-80为绿色；b*表示黄蓝度,100为黄色,-80为蓝色。
1.4.4 质构特性
采用质构仪对不同干制处理的火龙果片进行硬度、黏附性、内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性的测定,每组样品重复测定10次。探头：P0.5,全质构(texture profile analysis,TPA)测定模式,测定条件：测前速度3 mm/s,测试速度1 mm/s,测后速度2 mm/s,测试距离15 mm,触发力1.5 N,压缩比60%。
1.4.5 复水比
取不同干制处理的火龙果片,分别放入盛有500 mL蒸馏水的烧杯中,37 ℃恒温水浴保温,每隔5 min取出火龙果片,用滤纸吸干表面水分,记录质量,重复操作直至果片吸水呈饱和状态,每组样品3次重复,按公式(4)计算复水比：
复水比
式中：mt,复水后沥干样品质量,g；m0,复水前样品质量,g。
1.4.6 微观结构
分别选取不同处理的果干片样品,切取3 mm×3 mm小块,用导电胶粘贴到铜板上,抽真空后应用扫描电子显微镜对果干样品进行微观结构观察、拍照。
1.4.7 感官评价
组织10名有经验的人员进行感官评价,针对火龙果干的色泽、形态、质地、风味等品质进行感官评分,具体见表1。
表1 火龙果干感官评价表
Table 1 Sensory evaluation standard of pitaya
色泽形态质地风味整体可接受度分值颜色呈紫红色,均匀有光泽结构组织饱满、果干干脆平整质地紧实,软硬适中,不黏牙火龙果原有的风味浓郁,口感香甜非常喜欢16～20颜色呈红色,略有光泽表面略皱缩,果干表面略有黏连质地较紧实,偏软,稍微黏牙具有火龙果风味,略有焦味一般10～15颜色偏黑色,几乎无光泽表面皱缩严重,果干间黏连严重质地松散,非常软,黏牙焦味明显不喜欢1～9
1.4.8 数据处理
用SPSS 19.0软件进行数据统计分析、显著性分析和方差分析。用Origin 2018软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 超声波预处理对热风干燥火龙果干燥特性的影响
由图1可知,2组火龙果片的干基水分含量的变化趋势基本相同,随着热风干燥时间的增加,干基水分含量逐渐降低,超声波预处理后的火龙果片的干基水分含量降低的速度略大于对照组。
图1 火龙果片干燥曲线
Fig.1 Drying curve of pitaya
由图2可知,火龙果片在干燥的初期干燥速率最快,随着干基水分含量的减小,干燥速率逐渐降低。在干燥的初期,火龙果片表面的水分快速蒸发,干燥速率逐渐增加;随着干燥的进行,果片内部的水分迁移速度大于表面水分蒸发的速度,2组果片的干燥速率保持平稳,差异不显著;到干燥的后期,进入了降速干燥阶段,果片内部的水分转移速率小于果片表面水分蒸发速率,干燥速率呈下降趋势。
图2 火龙果片干燥速率曲线
Fig.2 Drying rate curve of pitaya
2.2 超声波预处理对火龙果热风干制过程中体积收缩率的影响
由图3可知,在热风干燥过程中,2组火龙果片的体积随着干燥时间的延长呈缩小趋势,超声波预处理后的火龙果片的体积收缩始终低于对照组,直到干燥结束时,超声波预处理组的火龙果片的体积收缩率仍略低于对照组,说明超声波处理可能改变了火龙果片的内部组织结构,果片内部的微孔通道较多,使果片在干燥过程中内部的水分更容易蒸发出来,减小果片在干燥过程中的形态改变。
图3 火龙果片干燥体积收缩率曲线
Fig.3 Volume shrinkage curve of pitaya
2.3 超声波预处理对热风干燥火龙果片色泽和复水比的影响
由表2可知,2组热风干燥的火龙果干片与新鲜的火龙果相比,L*值差别不大,a*值和b*值要低于鲜果,说明鲜果和2组果干片的颜色亮度差异不大,果干片的红绿度和黄蓝度均低于鲜果,而超声波预处理后的火龙果干片的色泽更接近鲜果。超声波处理可在一定程度上抑制果干褐变酶的酶活性,同时,超声波处理也可以改变火龙果果片的内部组织结构,果片内部形成了较多的微孔通道,干燥时水分可以更快速地蒸发出来,有效维持果干原有的颜色。
表2 不同处理对热风干燥火龙果干片色泽和复水比的影响
Table 2 Effect of different processing on colour and rehydration of pitaya
不同处理颜色L*a*b*复水比鲜果22.12±0.24Bb21.21±0.57Aa2.18±0.06Aa-超声波预处理火龙果干片23.42±0.28Aa16.14±0.24Bb1.85±0.05Bb0.50±0.04Aa对照组火龙果干片21.99±0.22Bb14.49±0.44Bc1.36±0.06Cc0.53±0.06Aa
注：同列不同大写字母表示差异达极显著水平,P<0.01；小写字母表示差异达显著水平,P<0.05(下同)
超声波预处理和未处理的热风干燥火龙果片的复水比分别为0.50和0.53,差异未达显著性水平。
2.4 超声波预处理对热风干燥火龙果干片质构特性的影响
由表3可知,超声波预处理对热风干燥的火龙果干片的质构有一定的影响,其中,超声波预处理组火龙果干片的硬度、胶黏性和咀嚼性大于对照组,而对内聚性和弹性几乎无影响。超声波预处理会改变火龙果片的内部结构,热风干燥时,果片内部水分迅速蒸发,组织内的汁液在干燥时加速渗出,果片结构塌陷较快,内部褶皱多,因此,果干的硬度、胶黏性和咀嚼性均大于对照组。
表3 不同处理对热风干燥火龙果干片质构特性的影响
Table 3 Effect of different processing on texture characteristics of pitaya
样品硬度/N内聚性弹性/mm胶黏性/N咀嚼性/mJ超声波预处理164.6±0.91Aa0.35±0.01Aa0.85±0.02Aa64.4±0.78Aa55.4±0.25Aa对照组156.2±0.96Bb0.34±0.01Aa0.85±0.01Aa60.2±2.38Bb50.9±0.46Bb
2.5 超声波预处理对热风干燥火龙果片微观结构的影响
由图4可知,超声波预处理的热风干燥火龙果干片的微观结构和对照组存在较大的差别,超声波预处理组微观结构较为平整,表面较为光滑,而对照组的果干片表面存在不平整的颗粒和坑洼,可能是因为超声波处理时,果片内形成了较多的微孔通道,有利于水分从内部向外部扩散,火龙果片内部的液体发生了流动,在热风干燥时液体快速蒸发,使果干表面较为平整光滑。
a-超声波预处理组；b-对照组
图4 热风干燥火龙果片扫描电镜图
Fig.4 Scanning electron microscopic image
2.6 超声波预处理对热风干燥火龙果片的感官评价
由图5可知,超声波预处理的火龙果在热风干燥后与对照组的差异明显,其中,色泽和形态明显优于对照组,质地稍差于对照组,风味差异不明显,整体可接受度明显优于对照组,结果表明,超声波预处理后的热风干燥火龙果片具有更高的感官评分,超声波预处理能够改善热风干燥火龙果片的品质。
图5 超声波预处理对热风火龙果干片的感官评分的影响
Fig.5 Effect of pre-processing on sensory score of pitaya
3 结论
火龙果的干制技术不仅解决了鲜果集中采收时的滞销问题,同时延长了产业链,提高了产品的附加值,火龙果干片作为一种集营养和口感于一体的休闲食品,深受广大消费者喜爱,热风干燥是一种操作简便、成本低的干燥方式,也是目前广泛应用于果蔬干制的方式,但是产品存在褐变、形变、黏连等问题,严重影响了火龙果干片的品质。
本文通过对火龙果片的色泽、质构、微观结构等进行研究和分析,探讨了超声波预处理对热风干燥火龙果片品质的影响,试验结果表明,超声波预处理能够提高火龙果片的干燥速率,减少干燥过程中火龙果片的体积收缩率,维持果干原有的色泽,对复水比无明显影响,此外,超声波预处理会导致火龙果干片的硬度、胶黏和咀嚼性增大,而对内聚性和弹性几乎无影响。综合感官评价结果,超声波预处理的火龙果干片的感官评分优于对照组,因此,将超声波预处理技术应用于热风干制火龙果片中能够有效提升火龙果干片的品质。
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