不同高温热泵干燥条件对龙眼干品质的影响

林 羡，邓彩玲，徐玉娟，唐道邦，吴继军，陈于陇，张 岩

（广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东省农产品加工公共实验室，广东 广州 510610）

摘 要：以龙眼为研究对象，考察了不同热泵干燥温度和干燥风速对龙眼干一般理化特性、色泽、质构和活性成分等品质的影响。结果表明：采用高温热泵干燥时，干燥温度越高，龙眼干的总酸含量越高，复水率越低；干燥风速相同时，龙眼干的pH值随着温度的升高而降低；龙眼干燥后总体色泽的变化主要在色泽的变暗及变黄，干燥温度的升高和干燥风速的增加都会导致龙眼色泽变化的增加；总体来说，不同高温热泵干燥条件下，龙眼干的弹性、回复性、硬度以及耐咀性的变化均不显著，干燥风速较低，龙眼干的黏性较大；当干燥温度为60℃时，龙眼干中保留的游离酚含量最高，不同干燥条件下，结合酚含量、多糖含量的差异不显著。

关键词：龙眼干；高温热泵干燥；干燥条件；品质

Effects of Different High Temperature Heat Pump Drying Conditions on the Quality of Dried Longan

LIN Xian, DENG Cai-ling, XU Yu-juan, TANG Dao-bang, WU Ji-jun, CHEN Yu-long, ZHANG Yan

(Guangdong Open Access Laboratory of Agricultural Produce Processing, Sericulture and Agri-Food Research Institute,
Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510610, China)

Abstract: The effects of different drying temperatures and different air velocities of high temperature heat pump drying (HTHPD) on general physicochemical properties, color, texture and active components of dried longan were investigated. Results showed that dried longan exhibited increased total acid content and decreased rehydration rate as the drying temperature increased. The pH value of dried longan decreased as the drying temperature increased at the same air velocity. Generally, the color of dried longan became darker (yellow) depending on both drying temperature and air velocity. The overall changes in springiness, resilience hardness, chewiness and cohesiveness of dried longan were not significant under different drying conditions. Adhesiveness value became higher when the air velocity was lower. The content of free phenolic compounds reached the highest level when the dyring temperature was 60 ℃, while the contents of bound phenolic compounds and polysaccharides were independent of the drying conditions.

Key words: dried longan; high temperature heat pump drying; drying conditions; quality

中图分类号： TS255.42 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）04-0030-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201404007

龙眼（Dimocarpus longan Lour.）俗名桂圆，是典型的亚热带水果，风味独特，龙眼营养丰富，保健功效显著，具有很高的经济价值。然而其极不耐贮藏，生产和销售环节存在诸多问题，因此常将其加工成龙眼干、糖水罐头、龙眼膏、龙眼粉和龙眼酒等传统产品。龙眼干作为主要的加工产品，其干制主要有日晒法、火焙法和热风干燥法。然而这些方法往往存在干燥温度高、能耗高、品质不稳定或营养成分破坏大等问题[1-2]。

热泵干燥是通过特制干燥系统从低温热源吸取热量，在较高温度条件下作为有用热能进行干燥的一种干燥方法，具有“高效节能、环境友好、安全稳定”等优点，同时还适合于热敏性物料的干燥。热泵干燥根据干燥温度的高低可分为低温热泵干燥（18～35 ℃）、中温热泵干燥（35～50 ℃）和高温热泵干燥（50～70 ℃）。其中，高温热泵干燥（high temperature heat pump drying，HTHPD）适合需较高温度干燥的农产品的加工处理[3-4]。该研究针对龙眼干制存在的问题，研究高温热泵干燥条件对龙眼干品质的影响，从而为高温热泵干燥技术在龙眼干制中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

龙眼：品种储良，购于广州市水果市场。采摘后冷藏于泡沫箱快速运至实验室。挑选直径为（2.4±0.2）cm、颜色均一的果实用于热泵干燥实验。

福林酚试剂（1×10-3 mol/L） 上海楷洋生物技术有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH） 美国Sigma公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

GHRH-20型高温热泵干燥系统由广东省农业机械研究所制造。干燥系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，温度可调节范围为50～70 ℃，可调节风速为0、0.4、1.0 m/s。

TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro System公司；UltraScan VIS CIE标准可见光范围色差仪 美国Hunter Lab公司；UV-1800紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；PB-10 pH计 德国赛多利斯公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

鲜果→剪枝→挑选→清洗→干燥→冷却（置于干燥器）→品质指标的测定

1.3.2 热泵干燥

根据热泵设备性能及原料特性，设计2个风速（0.4、1.0 m/s），分别在50、55、60、65 ℃条件下进行热泵干燥，共8个干燥条件。干燥前，机器预热 30 min，达到稳定温度后，将果实平铺于筛网上。干燥过程中，每干燥12 h，停止加热，让果品回软3 h，然后重复加热与回软，直至原料干至含水率为（27±1）%。回软时间不计整体干燥时间内。实验以热风干燥（风速1.0 m/s，60 ℃）的样品作为对照。

1.3.3 理化指标的测定

总酸含量：参照 GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》测定，结果以干基含量表示；总糖含量：采用菲林试剂法，结果以干基含量表示；pH值：采用pH计直接测定；色度：在分光光度计中采用色度软件进行扫描，获得CIE L*、a*、b*指标。并基于CIE L*、a*、b*，计算出△L*、△a*、△b*及总色差△E，每项测试重复6次。△L*＝L*－L*0；△a*＝a*－a*0；△b*＝b*－b*0。

式中：L*0、a*0、b*0为鲜样的L*、a*、b*值。

1.3.4 质构特性的测定

用质构仪对龙眼干的质构特性进行测定，采用直径50mm的平底柱形探头P/50。测定条件为：测前速率1 mm/s；测试速率5 mm/s；测后速率5 mm/s；压缩距离为10mm；两次压缩之间停留时间5s；压缩力度5g，每项测试重复6次。根据质构分析图（图1），由下式计算得到表征龙眼干质构状况的评价参数：硬度、黏性、弹性、内聚性、回复性和咀嚼性。硬度为F1/g；黏性为A5/（g•s）；弹性＝ΔT2/ΔT1；内聚性＝
（A3＋A4）/（A1＋A2）；回复性＝A2/A1；咀嚼性＝硬度×内聚性×弹性。

图 1 龙眼干的质构分析图

Fig.1 Illustration of a texture profile analysis of dried longan

1.3.5 游离酚的提取

参考石骏等[5]的方法称取干质量为20g的龙眼样品，加入100mL已预冷的体积分数80%丙酮，用打浆机打浆3 min冰浴条件下匀浆5 min，5000 r/min离心10 min。保留上清液，沉淀物再次加入100 mL体积分数80%丙酮重复上述步骤提取1次。合并2次离心得到的上清液，45 ℃条件下旋转蒸发至15 mL，重复3次作为平行。

1.3.6 结合酚的提取

参照Wolfe等[6]的方法，于固体残余物加入25 mL
4mol/L的NaOH溶液，充入氮气密封后在常温条件下振荡1 h。所得的水解液用4mol/L HCl调pH值至中性，用100 mL乙酸乙酯萃取6次。合并有机相萃取液，在45 ℃水浴中蒸发至有机相无残留，残余物用蒸馏水定容至10 mL。分装后冻存于－20 ℃冰箱。重复3次作为平行。

1.3.7 总酚含量的测定

采用福林-酚法测定，将制备的多酚提取液用蒸馏水稀释至合适的浓度，取0.5 mL稀释液和0.5 mL福林-酚试剂，混匀。6 min后加入2 mL 75 g/L Na2CO3溶液，混匀。25 ℃暗室静置2 h后，用紫外分光光度计测定其在760nm波长处吸光度。总酚含量以干质量样品的没食子酸为标准物质计，单位为mg GAE/g。

1.3.8 复水率的测定

随机取5颗干果果肉（m1）放入蒸馏水中充分吸水30 min，复水后用滤纸反复吸附表面和四周水分，然后进行准确称质量（m2），复水率＝m2/m1。

1.3.9 多糖的提取及含量的测定

参考Zhong Kui等[7]的方法，取龙眼干果肉，以料液比1∶25加水浸泡；调节pH值为5.0，于600W超声场中作用60 min；60 ℃水浴中继续浸提60 min；抽滤，经真空浓缩后用体积分数75%乙醇沉淀；用蒸馏水复溶沉淀并定容。多糖含量测定采用苯酚-硫酸法，结果以干基含量表示。

1.3.10 数据处理与统计

实验结果以平均值±标准差形式给出。所有数据经SPSS 17.0进行多重比较分析，置信水平为95%。

2 结果与分析

2.1 不同高温热泵干燥条件对龙眼干一般理化特性的影响

表 1 不同高温热泵干燥条件对龙眼干一般理化特性的影响

Table 1 Effects of different drying conditions of HTHPD on general physicochemical properties of dried longan

注：同一指标中数据右肩标不同小写字母，表示处理间差异显著（P＜0.05）。下同。

表1表明，当风速相同时，干燥温度越高，则龙眼干的总酸含量越高。该结果与不同高温热泵干燥条件对荔枝干的影响一致[8]。总糖含量随着高温热泵干燥条件的变化规律不明显，然而均高于热风干燥处理组的。这是因为，干燥过程中伴随着美拉德反应的进行，而糖类是该反应的主要成分。美拉德的机制十分复杂，不仅与参与的糖类等羰基化合物及氨基酸等氨基化合物的种类有关，同时还受到温度、氧气、水分及金属离子等环境因素的影响[8]。与热风干燥相比，热泵干燥的干燥环境密闭可控，因此减少了干燥过程中龙眼与空气中的氧气接触的机会，从而可能一定程度上抑制了美拉德反应，减少了糖类物质的损失。

表1还表明，当干燥风速相同时，龙眼干的pH值随着温度的升高而降低。当干燥温度相同时，风速为0.4 m/s时，龙眼干的pH值较高。复水率是表征干制食品品质的重要指标。结果表明，热风干燥所得龙眼果肉其复水率显著低于各高温热泵干燥条件所得的龙眼果肉，这与杨韦杰[9]和张绪坤[10]的结果一致。而比较不同高温热泵干燥条件所得的龙眼果肉复水率发现，干燥温度越高，复水率越低，该结果与荔枝高温热泵干燥的结果一致[9]。其原因可能是，干燥温度较高，造成龙眼细胞结构的破坏越严重[11]。

2.2 不同高温热泵干燥条件对龙眼干色泽的影响

表 2 不同高温热泵干燥条件对龙眼干色泽的影响

Table 2 Effects of different drying conditions of HTHPD on color parameters of dried longan

食品在干燥过程中常常伴随着褐变反应，从而造成产品色泽的显著变化，龙眼的干燥的也不例外。如表2所示，实验采用L*值、a*值和b*值来表征龙眼干的色泽。其中L*值表示样品的亮度；a*值，正值表示偏红，负值表示偏绿；b*值，正值表示偏黄，负值表示偏蓝。△E是样品L*值、a*值和b*值3者综合变化情况的指标，通常可用来表征加工过程中样品色泽变化的总体情况[12]。

表2表明，龙眼色泽在不同高温热泵干燥条件下，其变化趋势为：当风速相同时，干燥温度升高，△E值逐渐增大，△L*值为负值、其绝对值逐渐增加，△b*值为负值、其绝对值也呈现上升趋势，表明龙眼的色泽随着干燥温度的升高，其色泽逐渐变暗、变黄。而龙眼的△a*值为正值、其随着温度的升高呈现下降趋势，与△E值、△L*值和△b*的变化趋势相反。当干燥温度相同时，干燥风速较大，同样地△E值较大，△L*值为负值、其绝对值较大，△b*值为负值、其绝对值也呈现上升趋势，△a*值为正值、该值逐渐下降。说明干燥过程中，龙眼总体色泽变化度随着干燥温度和风速的增加逐渐增加，且该变化主要来源于L*值和b*值的变化。这与Soponronnarit[13]、Artnaseaw[14]和Guiné[15]等的结果一致。原因一方面可能是因为龙眼干含有一定量的过氧化物酶[16]，当环境温度为70 ℃以内时，有该酶所引起的酶促褐变的反应速率随着温度的升高而增加，所以干燥温度越高，酶促褐变越严重。另一方面，干燥风速的增加，可促进干燥环境内氧气的循环，增加氧气与酶及底物接触的机会，从而也促进了酶促褐变。同时，干燥温度及干燥风速的增加，也促进非酶褐变，加剧龙眼的褐变。

2.3 不同高温热泵干燥条件对龙眼干质构特性的影响

在龙眼干的质构分析图（图1）中，硬度是第1次压缩时的最大峰值；黏性是第1次压缩缺陷达到力量零点时，到第2次压缩曲线开始之间的负面积；弹性是经过压缩以后的变形样品去除变形力后，恢复到变形前的条件下的高度比率；内聚性是测试样品经过第1次压缩变形后所表现出来的第2次压缩的相对抵抗能力，在图中表现为2次压缩所作正功之比；回复性表示样品在第1次压缩过程中回弹的能力；耐咀性表示固体样品咀嚼或吞咽时的稳定状态所需的能力[17]。表3表明，不同高温热泵干燥条件下，龙眼干的弹性和回复性的变化均不显著。除了50 ℃、0.4 m/s的干燥条件外，龙眼干的硬度和耐咀性随干燥条件的变化差异亦不显著。干燥温度为65 ℃时，龙眼干的内聚性显著高于其他处理组。当干燥风速相同时，不同干燥温度下龙眼干的黏性差异不显著，且干燥风速较低，龙眼干的黏性较大。这可能是因为，干燥过程中，风速较小，则龙眼干燥速率较低，其内部水分扩散率较小，从而促进了内部可溶性固形物的向外迁移，导致龙眼干黏性的增加[18]。表3还表明，与热风干燥相比，高温热泵干燥处理所得的龙眼具有回复性较低的特点。

表 3 不同高温热泵干燥条件对龙眼干质构特性的影响

Table 3 Effects of different drying conditions of HTHPD on texture characteristics of dried longan

2.4 不同高温热泵干燥条件对龙眼干活性成分的影响

多酚和多糖是龙眼干中的主要活性成分，对其含量进行测定结果如图2～4所示。图2表明，不同高温热泵干燥温度条件下，龙眼干中游离酚的含量差异显著，当干燥温度为60 ℃时，果肉中保留的游离酚含量最高，当干燥温度为50 ℃时，游离酚含量最少。这可能是因为，干燥过程中，干燥温度和干燥时间共同影响龙眼干中游离酚的含量。干燥温度的升高或干燥时间的延长会加剧龙眼干游离酚含量的减少。而实际上，干燥温度升高的同时，干燥时间则会缩短，因此在干燥温度的选择中会出现最值，如结果所示，该干燥温度为60 ℃，干燥温度和干燥时间最适宜，最能保持龙眼干游离酚的含量[19]。

不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05）。下同。

图 2 不同高温热泵干燥条件对龙眼干游离酚含量的影响

Fig.2 Effects of different drying conditions of HTHPD on the content of free phenolic compounds in dried longan

图 3 不同高温热泵干燥条件对龙眼果肉结合酚含量的影响

Fig.3 Effects of different drying conditions of HTHPD on the content of bound phenolic compounds in dried longan

图 4 不同高温热泵干燥条件对龙眼干多糖含量的影响

Fig.4 Effects of different drying conditions of HTHPD on polysaccharide contents of dried longan

相同干燥温度（60 ℃）条件下，热风干燥处理所得龙眼干其所含游离酚总量显著低于高温热泵干燥处理组，与Yousif等[20]的研究结果一致。这是因为总酚含量的减少量与干燥环境的开放与否具有密切关系。热泵干燥在密闭的干燥环境中进行，而热风干燥的干燥环境则是开放的，因而，干燥室内不断有氧气补充，使热处理与充足的氧气的同时作用，从而促进多酚氧化酶的酶促褐变作用[19,21]。

图3表明，不同高温热泵干燥条件下，龙眼果肉的结合酚含量差异不显著。与热风干燥相比，采用高温热泵干燥条件所得的龙眼果肉其结合酚含量显著较高，说明密闭的热泵干燥环境也有助于龙眼中结合酚的保护。图4表明，龙眼干多糖含量随高温热泵干燥条件的变化差异不显著，这与李忠虎等[22]的结果一致，说明龙眼多糖在中低温干燥条件下具有一定的稳定性。

3 结 论

3.1 干燥温度越高，则龙眼干的总酸含量越高，复水率越低；干燥风速相同时，龙眼干的pH值随着温度的升高而降低；与热风干燥相比，通过高温热泵干燥所获得的龙眼干具有总糖含量较高、复水率较高等特点。

3.2 热泵干燥过程中，干燥温度的升高和干燥风速的增加均会导致龙眼干色泽变暗、变黄的加剧，且总体色泽变化度ΔE的增加主要来源于L*值和b*值变化度的增加。

3.3 总体来说，不同高温热泵干燥条件下，龙眼干的弹性、回复性、硬度以及耐咀性的变化均不显著；黏性则在干燥风速较低时较大。

3.4 龙眼干中游离酚的含量随着热泵干燥温度的升高先增加后减少，当干燥温度为60 ℃时，果肉中保留的游离酚含量最高；结合酚含量及多糖含量随着热泵干燥条件的变化差异不显著；与热风干燥相比，相同干燥温度条件下采用高温热泵干燥条件所得的龙眼果肉的游离酚含量及结合酚含量显著较高。

参考文献：

[1] 潘学文, 曾莲, 李建光, 等. 广东省龙眼产业现状与发展对策[J]. 广东农业科学, 2009(1): 124-127.

[2] 石骏. 干制加工对龙眼品质及抗氧化活性的影响[D]. 武汉: 华中农业大学, 2011.

[3] HIIA C L, LAWA C L, SUZANNAHB S. Drying kinetics of the individual layer of cocoa beans during heat pump drying[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 108(2): 276-282.

[4] 陈坤杰, 李娟玲, 张瑞合. 热泵干燥技术的应用现状与展望[J]. 农业机械学报, 2000, 31(3): 109-111.

[5] 石骏, 廖森泰, 张名位, 等. 干制加工对龙眼果肉多酚组成及抗氧化活性的影响[J]. 华南师范大学学报: 自然科学版, 2011(4): 111-115.

[6] WOLFE K, WU Xianzhou, LIU Ruihai. Antioxidant activity of apple peels[J]. Journal of Agricultural and Food, 2003, 51(3): 609-614.

[7] ZHONG Kui, WANG Qiang. Optimization of ultrasonic extraction of polysaccharides from dried longan pulp using response surface methodology[J]. Carbohydrate Polymers, 2010, 80(1): 19-25.

[8] 阚建全. 食品化学[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2002: 49-60.

[9] 杨韦杰. 荔枝热泵干燥及果干霉变控制技术研究[D]. 南昌: 江西农业大学, 2012.

[10] 张绪坤. 热泵干燥动力学分析及典型物料干燥性能研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2005.

[11] PHOUNGCHANDANG S, SAENTAWEESUK S. Effect of two stage, tray and heat pump assisted-dehumidified drying on drying characteristics and qualities of dried ginger[J]. Food and Bioproducts Processing, 2011, 89(4): 429-437.

[12] YEMI? O, BAKKALBA?I E, ARTIK N. Changes in pigment profile and surface colour of fig (Ficus carica L.) during drying[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2012, 47(8): 1710-1719.

[13] SOPONRONNARIT S, NATHAKARANAKULE A, WETCHACAMA S, et al. Fruit drying using heat pump[J]. RERIC International Journal, 1998, 20(l): 39-53.

[14] ARTNASEAW A, THEERAKULPISUT S, BENJAPIYAPORN C. Development of a vacuum heat pump dryer for drying chilli[J]. Biosystems Engineering, 2010, 105(1): 130-138.

[15] GUINÉ R P F, BARROCA M J. Effect of drying treatments on texture and color of vegetables (pumpkin and green pepper)[J]. Food and Bioproducts Processing, 2012, 90(1): 58-63.

[16] 温靖, 徐玉娟, 肖更生, 等. 不同品种龙眼果实加工特性比较研究[J]. 食品科学, 2010, 31(1): 71-75.

[17] 姜松, 王海鸥. TPA质构分析及测试条件对苹果TPA质构分析的影响[J]. 食品科学, 2004, 25(12): 68-71.

[18] 徐将, 安凤平, 赖彩如. 过热蒸汽膨化干燥番茄及其理化品质[J]. 福建农林大学学报: 自然科学版, 2013, 42(1): 93-99.

[19] MRAD N D, BOUDHRIOUA N, KECHAOU N, et al. Influence of air drying temperature on kinetics, physicochemical properties, total phenolic content and ascorbic acid of pears[J]. Food and Bioproducts Processing, 2012, 90(3): 433-441.

[20] YOUSIF A N, DURANCE T D, SCAMAN D H, et al. Headspace volatiles and physical characteristics of vacuum-microwave, air, and freeze-dried oregano (Lippia berlandieri Schauer)[J]. Journal of Food Science, 2006, 65(6): 926-930.

[21] 阚建全. 食品技术原理[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2002: 251-256.

[22] 李忠虎, 蔺海明, 陈垣, 等. 不同干燥方式对党参多糖含量的影响[J]. 甘肃农业大学学报, 2007, 42(3): 64-67.