荔枝果肉热泵干燥及其储藏特性研究

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是我国南方特色水果，近年来随着种植面积和产量的增加，加上上市期集中，保鲜难度大，丰产年份滞销问题突出，不利于产业的持续健康发展，亟待加工以缓解鲜销压力。目前，荔枝加工产品主要包括果干、罐头、果酒、果醋等，加工量占鲜果比例偏低。其中荔枝整果干制仍是最主要的加工方式，因整果干燥时间长，美拉德反应引起的果肉褐变和风味品质不佳[1]，这在一定程度上限制了荔枝干加工产业的发展。陈桂芬等[2]采用热风干燥法、热风微波耦合干燥法、微波真空干燥法及真空冷冻干燥法对荔枝果肉进行干燥，认为可根据不同的需求选择不同的干燥方法。而对于整果荔枝的干燥研究，主要集中于不同干燥方法或工艺对荔枝品质及干燥模型的影响[3]，以及荔枝果干在储藏过程中色泽和褐变情况的变化规律[4-5]。热泵干燥是一种节能环保的新型干燥方法，运用该干燥方法可获得品质高、色泽好、产品等级高的果干制品[6]。但对荔枝果肉的热泵干燥特性和荔枝果肉干在储藏过程中品质特性变化的研究还鲜有报道。因此，有必要探讨荔枝果肉的热泵干燥特性以及不同水分含量的荔枝果干在常温储藏过程中色泽、营养、质构特性、微生物含量等指标的变化，以期获得一种工艺简单、品质高且耐储藏的荔枝果肉干制产品，有利于荔枝产业的持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

荔枝品种为“怀枝”，产地为广州从化。选择果大、肉厚的新鲜成熟荔枝，挑选去枝后清洗沥干，贮藏于4℃冷库，备用。

糖标准物质：果糖、葡萄糖、蔗糖，Sigma试剂公司产品；乙腈（色谱纯），默克试剂公司产品；生化试剂：营养琼脂、牛肉膏、胰蛋白胨、PDA，广东环凯微生物科技有限公司产品；其他试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

WRH-100TB1型除湿热泵干燥机，购于广东威尔信实业有限公司；500型电动抽（充）气自动包装机，购于温州市凯驰包装机械有限公司；MIR-254-PC型低温恒温培养箱，购于日本松下公司；NR60CP型精密色差仪，购于深圳市三恩时科技有限公司；UVmini-1240型紫外可见光分光光度计，购于日本SHIMADZU公司；LC-20AT型高效液相色谱仪（配示差检测器RID），购于日本岛津公司；NH2P-50 4E型色谱柱，购于日本昭和电工公司；TA.XT2i型质构分析仪，购于英国Stable Micro System公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

鲜果→挑选→剪枝→清洗→去皮去核→果肉装筛→热泵干燥→包装→储藏

去核取肉：采用人工去核工具，将经挑选和清洗干净的鲜荔枝果实去核取得灯笼状果肉。

1.2.2 干燥试验

将荔枝果肉按果蒂向上方式摆放于不锈钢烘筛（55 cm×75 cm）中（5 kg果肉/筛，共5筛），然后放入热泵干燥箱中进行热泵干燥。每筛设置5个取样点，分别为烘筛的中心点和距离4个角15 cm处。每个取样点取5颗果肉（装于疏孔细线的尼龙网袋内）用于测定果肉重量的变化。热泵干燥参数设置温度60℃。干燥终点依样品终水分含量设置干燥时间，每2 h将荔枝果肉样品进行称重并迅速放回，同时每筛以5点取样的方法随机取样，用以测定干燥过程中荔枝果肉的色泽变化。

1.2.3 储藏试验

按“1.2.2”方法，将同一批次的荔枝鲜果去皮去核取果肉，于60℃条件下热泵干燥至平均水分含量达20%、25%、30%和35%作为4个不同处理的样品，分别用PA/PE袋包装并密封。包装后的样品于25℃恒温培养箱中储藏180 d，每60 d测定样品的相关品质指标。

1.2.4 测定项目与方法

1.2.4.1 水分含量

参照GB 5009.3—2016[7]中的直接干燥法测定。干燥过程每隔2 h抽取各筛取样点的荔枝进行称重，利用恒重法测定荔枝果肉的水分含量，以湿基含水率表示。

1.2.4.2 干燥速率

干燥速率为单位时间内每单位面积（物料和干燥介质的接触面积）湿物料汽化的水分质量。当物料与干燥介质的接触面积不易确定时，用干燥强度表示干燥速率，其定义为物料湿含量随时间的变化率，通常用Nd表示，使用干燥强度的公式表示干燥速率，单位为g水/(g绝干物质·h)。计算公式如下：

式中：Nd为干燥速率，g水/(g绝干物质·h)；Mm为干基含水率，%；Md,i为时间为ti时干基含水率，%；Md,i+1为时间为ti+1时干基含水率，%。

1.2.4.3 色泽

以白板为空白对照，随机选取5颗果，测定L*值、a*值、b*值。其中，L*值表示亮度，L*值越大表示果肉亮度越大；a*值的正负表示颜色的红绿程度，正值越大，表示果肉偏红程度越大，反之，负值绝对值越大表示偏绿色的程度越大；b*值正负表示颜色的黄蓝程度，正值越大，表示果肉偏黄程度越大，反之，负值绝对值越大表示偏蓝色程度越大。

1.2.4.4 褐变度

参照Vega-Gálvez等[8]的方法稍作修改。随机称取（5.00±0.05）g荔枝果干放入蒸馏水中，匀浆，用蒸馏水定容至100 mL，过滤取上清液加入等体积无水乙醇，充分混匀后，以3 500 r/min的转速离心20 min，取上清液用石英比色皿测定420 nm处的吸光值。每组平行3次。

1.2.4.5 总酸含量

参照GB/T 12456—2008[9]中的方法进行测定。

1.2.4.6 糖组分含量

参照程永霞等[10]的测定方法，采用高效液相色谱仪（HPLC）测定荔枝果干中的果糖、葡萄糖和蔗糖等糖分组成及各组分含量。选用配有RID示差检测器的岛津LC-20AT高效液相色谱仪，色谱柱为NH2P-504E氨基柱（4.6 mm×250 mm）。测定条件：流动相为乙腈∶水（V∶V）=70∶30，流速为1 mL/min，柱温30℃，进样量10μL。标准曲线：配制系列浓度的果糖、葡萄糖和蔗糖标准溶液，通过液相色谱分析测定，制定标准物浓度与峰面积关系的标准曲线。样品处理：准确称取2 g荔枝果干样品，用80%（体积比）的乙醇研磨匀浆，后续步骤与程永霞等[10]的制备方法一致。

1.2.4.7 质构参数

参照林羡等[11]的测定方法稍作修改，采用TA.XT2i质构分析仪对荔枝果肉干进行质构描述分析（TPA），质构属性指标包括硬度、黏着性、弹性、凝聚性和咀嚼性。测定参数设置为:测前速率为2 mm/s，测试速率为1 mm/s，测后速率为2 mm/s，压缩形变为50%，探头类型为P/5。每项测试重复6次。

1.2.4.8 微生物测定

参照GB 4789.2—2016[12]和GB 4789.15—2016[13]测定储藏期间不同水分含量荔枝果干的菌落总数和霉菌数。

1.2.5 数据处理

采用Excel 2017和SPSS 17.0对试验数据进行处理和分析，显著性水平选定P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 荔枝果肉热泵干燥特性

2.1.1 荔枝果肉热泵干燥水分含量的变化

荔枝果肉在60℃下的热泵干燥箱中干燥，得到水分含量的变化曲线，见图1。由图1可以看出，在干制的前12 h，荔枝果肉的水分含量快速下降，其水分含量由初始值84%降到37%左右，后期趋于缓慢，且在干制18～20 h后果肉平均水分含量降至25%左右。杨韦杰等[14]采用不同热泵干燥条件干制荔枝整果至其中果肉水分含量相近（25%）时所需时间约60 h以上[14]。采用果肉干燥由于没有果壳的包裹、阻隔，荔枝果肉干制所需时间比荔枝整果干制所需时间显著降低。

图1 荔枝果肉热泵干燥曲线
Fig.1 Changes of wet base moisture content of litchi aril by different heat pump drying time

2.1.2 荔枝果肉热泵干燥速率曲线

荔枝果肉在60℃下的热泵干燥箱中干燥得到的干燥速率曲线如图2。由图2可得，荔枝果肉热泵干燥初期因物料水分充足易蒸发，干燥2 h速率升至最大值后进入降速干燥阶段。降速干燥阶段荔枝果肉内部传质速率低于外部传质速率，水分自果肉内部向表面移动的速率不及表面水分蒸发的速率，因此干燥速率逐渐降低，这与苹果热泵干燥[15]的过程相似。但和荔枝整果干燥过程有所差别，荔枝整果在降速期之前还存在一定时间的加速期和恒速期，这可能是由于荔枝整果干燥中果壳的存在使果肉在干燥初期内部传质速率高于外部传质速率，随后两者才达到平衡[16]。而荔枝果肉没有果壳的包裹，其水分表面蒸发速率持续高于内部传递速率，物料表面不能维持全部湿润。

图2 荔枝果肉热泵干燥速率曲线
Fig.2 The curve of heat pump drying rate of litchi aril

2.1.3 热泵干制过程中荔枝果肉色泽变化

荔枝果肉干制过程中色泽的变化如图3。结果显示，荔枝果肉在干制过程中色泽发生显著变化。随着干制的进行，荔枝果肉L*值无显著变化，而a*值和b*值逐渐显著升高，a*值从-1.32增大至9.25，b*值从-1.44增大至15.53。这说明在热泵干燥过程中，荔枝果肉的色泽变化主要来源于a*值和b*值的变化，表现为逐渐变红、变黄。其主要原因是荔枝果肉在干制过程中水分减少，葡萄糖和果糖等美拉德反应底物增加[17]，因而发生褐变，呈现出金黄色。

图3 热泵干制过程中荔枝果肉的色差值（L*，a*，b*）的变化
Fig.3 Changes of L*，a*and b*value of litchi aril by heat pump drying

2.2 不同水分含量的荔枝果肉干储藏特性

2.2.1 色泽变化

不同水分含量的荔枝果肉干在储藏过程中颜色值L*、a*、b*和褐变度值A420的变化如图4所示。在储藏前120天，随着储藏时间的延长，各水分含量荔枝果肉干的L*、a*和b*值均呈下降趋势。而在储藏120～180 d的过程中，L*、a*和b*值下降趋势不明显。不同水分含量荔枝果肉干的色泽存在差异，水分含量较高的样品其L*、a*和b*值较小。这与文献报道的在储藏期间荔枝干及龙眼干的色泽变化趋势相似[4,18-19]。由图4D可知，不同水分含量的荔枝果肉干在储藏过程中褐变度都增大，其中水分含量35%的样品在储藏0 d时褐变度最小，但储藏180 d后其褐变度最大，且显著高于水分含量为25%和30%的样品（P＜0.05）。有研究报道，发生褐变的原因可能是VC降解和美拉德反应[20]，在储藏前期，样品美拉德反应后阶段的缩合反应速率较慢，因此褐变程度小，而在储藏后期美拉德反应程度加速，以及VC无氧分解[21]，导致果肉干的色泽变化和褐变程度较大。

图4 不同水分含量荔枝果肉储藏过程中色泽的变化
Fig.4 Changes of color of dried litchi aril with different moisture content during storage

2.2.2 总酸含量变化

不同水分含量的荔枝果肉干在储藏过程中总酸含量的变化如表1所示。随着储藏时间的延长，水分含量为20%、25%、30%和35%的荔枝果肉样品总酸含量均呈逐渐增加的趋势，表明荔枝果肉干随着储藏时间的增加，其酸味会逐渐增强和突出，这与杏干[22]的储藏特性一致，可能与糖的转化反应生成的中间产物有关。

2.2.3 糖组分变化

以单位干物质含水量计算，荔枝果肉干在储藏过程中糖组分含量的变化结果见表2。结果表明，荔枝果肉干的糖组分主要是果糖、葡萄糖和蔗糖，其中果糖含量高于葡萄糖，蔗糖含量最低。储藏过程中还原糖参与美拉德褐变反应，糖组分表现为减少的趋势。不同水分含量的荔枝果肉样品在储藏0 d时，低水分含量的样品比高水分含量的糖含量低，可能与其在干燥阶段较高温度下经历较长的时间，蔗糖转化分解较多有关。而储藏至60 d后，水分含量为30%和35%的样品的蔗糖含量与储藏起点相比都显著减少。

2.2.4 质构变化

不同水分含量的荔枝果肉干在储藏过程中的质构特性如表3所示。由表3可知，随着储藏时间的延长，不同水分含量的荔枝果肉干的硬度和咀嚼性呈明显升高趋势，弹性和凝聚性小幅提高，黏着性除了35%水分含量的样品外，其他样品变化不显著。当储藏时间相同时，高水分含量的荔枝果干的硬度和咀嚼性明显低于水分含量低的样品，而黏着性和凝聚性差别不明显。对于荔枝果肉干而言，硬度、黏着性和咀嚼性是感官评定中最具有代表性的三个感官物性指标，这些结果表明，储藏时间的延长和水分含量的减少会对荔枝果干的硬度和咀嚼性这两个感官物性产生明显的影响，而对黏着性影响不大。

表1 储藏过程中不同水分含量荔枝果肉干的总酸含量
Table 1 Total acid contents of dried litchi aril with different moisture content during storage 单位：μg/g DW

注：同一列数据后不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

表2 储藏过程中不同水分含量荔枝果肉干的糖含量
Table 2 Sugar content of dried litchi aril with different moisture content during storage 单位：mg/g DW

注：果糖、葡萄糖、蔗糖中同一列数据后不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

表3 储藏过程中不同水分含量荔枝果肉干的质构特性
Table 3 Texture characteristics of dried litchi aril with different moisture contents during storage

注：同一水分含量荔枝果肉同一指标的不同储藏时间之间指标数据后不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

2.2.5 微生物指标

NY/T 709—2003[23]规定荔枝干的菌落总数含量不得超过750 CFU/g，霉菌总数含量不得超过50 CFU/g。本研究中四种水分含量荔枝果肉干在储藏0～180 d期间，其菌落总数在200～500 CFU/g范围内波动，霉菌总数在0～30 CFU/g范围内波动，这表明在0～180 d储藏时间内，不同水分含量的荔枝果肉干样品的微生物含量均未超标，见表4。

表4 储藏过程中不同水分含量荔枝果肉干的微生物含量
Table 4 Microbial contents of dried litchi aril with different moisture contents during storage 单位：CFU/g

3 结论

荔枝果肉在60℃热泵干燥2 h，干燥速率升至最大值后进入降速干燥阶段，干燥过程中，亮度L*值变化不大，a*值和b*值显著增大。干燥18～20 h，样品的水分含量达25%左右、颜色呈金黄色。不同水分含量的荔枝果肉干在储藏过程中，L*值、a*值和b*值下降，发生褐变，尤其水分含量35%的样品储藏180 d时褐变度显著增大。储藏期间各水分含量荔枝果干的总酸含量有升高的趋势，糖组分在储藏前期呈减少的趋势。水分含量30%和35%的样品，储藏初期蔗糖含量较高，但储藏至60 d后显著减少。在质构特性上，荔枝果干的硬度和咀嚼性在储藏后期明显增大，黏着性变化不显著。各水分含量荔枝果干的菌落总数和霉菌总数均达到行业标准的要求。综合考虑，采用热泵干燥荔枝果肉，25%水分含量的样品品质和储藏性较佳。

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