微波辅助泡沫干燥条件对浆果花青素含量影响

　　引言
　　
　　微波辅助泡沫干燥技术具有热量传递快、蒸发面积大、干燥速度快和干燥温度低等优点，适用于热敏性强、黏性大和含糖量高食品物料的快速干燥; 然而微波辅助泡沫干燥浆果过程中花青素等活性成分含量降低，影响干燥后产品抗氧化活性。因此，研究微波辅助泡沫干燥条件对浆果花青素含量影响，明确花青素在微波泡沫干燥过程中降解原因，可为微波泡沫干燥技术的应用提供理论依据。

　　目前，国内外学者在微波干燥条件对活性物质含量和抗氧化性影响方面做了相关的研究，如对荷花花瓣、金银花、紫玉米、草莓、甘薯等物料进行微波干燥，发现微波干燥过程使花青素等活性物质含量及抗氧化活性降低。Nuray Akbudak 等发现微波干燥功率直接影响干燥后香菜抗坏血酸含量。

　　Ghasem Yousefi 等建立了树莓酚类物质含量、花青素含量和抗氧化能力与加工条件的模型; 孙宇等在微波辅助泡沫干燥条件对花青素的影响等方面做了初探，研究证实了微波辅助泡沫干燥过程花青素含量降低; 张宝辉等的研究表明微助泡沫干燥过程中浆果花青素降解符合一级反应动力学规律。关于微波泡沫干燥后温度、含水率对花青素含量影响的研究未见报道。

　　本研究以树莓为研究物料，通过研究微波泡沫干燥过程含水率、温度、花青素含量的变化规律，揭示花青素在微波泡沫干燥过程中降解的原因，为控制微波泡沫干燥产品活性成分降解提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1． 1 试剂与仪器新鲜的树莓采自哈尔滨香坊农场，含水率平均为86． 57% ，采后的树莓鲜果在冷藏、保湿条件下储运。

　　分子蒸馏单甘脂( GMS) ，广州市佳士力食品有限公司; 大豆分离蛋白( SPI) ，哈高科大豆食品有限责任公司; 羧甲基纤维素( CMC) ，东莞新宝精化有限公司;WD800 型 LG 微波炉，乐金电子 ( 天津) 电器有限公司; ST20XB 型红外测温仪，美国 Ｒaytek 公司。

　　1． 2 实验设计
　　
　　1． 2． 1 起泡果浆制备实验样品制备: 选取成熟饱满的树莓果，去杂，用打浆机打浆 6min，直至果浆均匀且细腻。将 6g 分子蒸馏单甘脂和 3g 的大豆分离蛋白溶于 100mL 蒸馏水中，加入 10mL 浓度为 0． 5% 的羧甲基纤维素( CMC)作为稳定剂，搅拌均匀; 70℃ 水浴 30min，同时用搅拌器匀速搅拌，直到树莓果浆泡沫均匀为止; 起泡剂与果浆按 1: 1 的比例混合得到起泡果浆。

　　1． 2． 2 微波干燥过程称取 100g 起泡果浆，均匀平铺于微波容器中; 将微波碗置于微波炉中央，在微波功率为 800W 条件下，分别加热 2、4、6、8min，取干燥样品测定花青素总量。

　　1． 2． 3 指标测定花青素的测定用低浓度香草醛 － 盐酸法，含水率的 测 定 采 用 国 标 GB500932010 中 的 直 接 干 燥法，温度采用红外测温仪直接测定。
　　
　　2 结果与分析

　　2． 1 微波干燥过程中温度和含水率变化不同微波泡沫干燥时间下温度及含水率变化曲线如图 1 所示。【1】
　　

　　图 1( a) 显示了不同微波泡沫干燥时间下样品温度变化。从中可以看出: 在微波干燥前 2min，样品温度由室温升至 77℃，温度上升迅速; 微波干燥 2 ～6min 后，样品温度上升缓慢，在微波干燥 6 ～ 8min 后，样品温度快速上升，8min 时升至101℃。图1( b) 为样品含水率随时间变化曲线。从中可以看出: 在微波干燥前 0 ～4 min，样品含水率下降缓慢; 微波干燥 4 ～6min 后，样品含水率下降较快，由 4min 时的 83． 44%下降至 70． 87% ; 而在微波干燥 6 ～8min 后，样品含水率下降最快，由 6 min 时的 70． 87% 下降至 34． 58% ，大部分的水分在此时间段内去除。

　　分析表明: 在微波干燥前 2min，样品温度迅速上升，含水率基本不变，此时微波能主要转化成热能，使样品温度升高，含水率变化不明显; 微波干燥 2 ～6min后，样品温度缓慢上升，含水率开始下降，说明微波能开始转化为水分的汽化潜热，使含水率降低，少量的微波能转化为热能，使样品温度缓慢上升; 样品经前段时间的干燥含水量减少，在微波干燥 6 ～ 8min 后，微波能继续转化为水分的汽化潜热，使含水率继续下降，同时剩余的微波能转化为热能，使样品温度继续升高。

　　2． 2 含水率和温度对花青素含量影响模型建立表征一种物质对于另外一种物质影响规律的模型，常用微分方程来表达。例如，植物生长过程中表达植物吸收的养料与植物的生长成正比的公式为【2】

　　
　　对试验数据进行处理，验证模型的适用性，确定模型中的常数项。将试验所得到的含水率和温度做比值处理，与花青素保留程度进行拟合，得到花青素变化的规律如图 2 所示。由图 2 可知: 花青素的 lnM/T 与 C/C0有较好的线性关系，线性相关系数为 0． 957 0，模型中的系数 aC0为 11． 25，bC0为 23． 39。含水率和温度对于花青素的降解规律符合模型( 4) ，含水率与温度协同影响活性物质的降解。

　　微波干燥过程中，物料的含水率取值范围为 0 ～90% ，温度的取值范围为 20 ～ 110℃ ，含水率与温度的比值取值范围为 0 ～ 4。利用 MatLab 软件，分析含水率、温度对于花青素的影响规律，如图 3 和图 4 所示。【3-4】

　　
　　由图 3 和图 4 可知: 在微波干燥前期，物料含水率较高，温度有所上升，但维持在较低水平，含水率与温度比值为 0． 8 以上，花青素含量变化曲线较为平缓，花青素有一定的降解，但降解量较少。在微波干燥后期，物料吸收的微波能使起泡剂分子蒸馏单甘脂扰动果浆起泡，物料的表层和深处的果浆不断交替起泡，增大了与外界接触的表面积，水分蒸发较快。物料含水率迅速降低，温度继续升高，含水率与温度比值在 0 ～0． 8 之间，此时花青素含量几乎呈直线下降，降解速率非常快。花青素的降解速率随含水率与温度比值减小而增大。

　　3 结论

　　树莓果浆微波辅助泡沫干燥过程中，物料温度在干燥前期为快速上升阶段，干燥后期为缓慢上升阶段。含水率在干燥前期为缓慢下降阶段，干燥后期为快速下降阶段。同时，建立了花青素含量随温度和含水率变化模型，揭示了花青素降解与温度、含水率有直接关系，为控制干燥过程中活性成分降解提供了理论依据。