1、超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿品質(zhì)的影響菠蘿又稱鳳梨，是膾炙人口的熱帶水果，嶺南四大名果之一。菠蘿風(fēng)味獨(dú)特，果肉多汁味美，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的青睞。菠蘿經(jīng)過干燥等方式處理后仍能高度還原鮮果口感，因此被廣泛用于水果加工。但是我國對菠蘿干制品的開發(fā)程度不高，深加工技術(shù)匱乏，會造成一定的資源浪費(fèi)。干燥是用來延長食品儲藏時間的重要的方法之一。目前，菠蘿干燥的主要方法有：真空冷凍干燥、熱泵干燥、微波干燥等技術(shù)1-4。其中，熱泵干燥技術(shù)具有成本低、能耗小、適用范圍廣、干燥效果好和環(huán)境污染小等特點(diǎn)，可用于糧食、水果等農(nóng)產(chǎn)品的干燥5-7。但是熱泵干燥耗時長，得到的干制品存在褐變、質(zhì)地變硬等品質(zhì)劣變問題。現(xiàn)有研究表明，

2、預(yù)處理結(jié)合干燥技術(shù)能夠改善產(chǎn)品的品質(zhì)，在熱泵干燥前進(jìn)行預(yù)處理可以解決干燥過程中物料發(fā)生褐變、營養(yǎng)成分流失以及干燥時間長等問題。預(yù)處理技術(shù)現(xiàn)已用于提高鮮切菠蘿的貯藏品質(zhì)，部分研究人員針對不同預(yù)處理方式對菠蘿貯藏品質(zhì)的影響展開了深入研究。方宗壯等8用200 mg/L NaClO和20 mg/L ClO2進(jìn)行浸泡處理，發(fā)現(xiàn)可以將鮮切菠蘿的貯藏期延長至10 d和8 d；用60 的水進(jìn)行漂燙預(yù)處理，可使貯藏期延長至7 d。2種預(yù)處理方式都能有效地抑制多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、過氧化物酶(peroxidase，POD)的活性，防止褐變的發(fā)生，更好地保持鮮切菠蘿的感官品質(zhì)。

3、覃海元等9發(fā)現(xiàn)將菠蘿進(jìn)行冷凍處理、用異抗壞血酸鈉和菠蘿酸進(jìn)行浸泡預(yù)處理都會對鮮切菠蘿的質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，其中冷凍處理會明顯影響菠蘿質(zhì)量。邵遠(yuǎn)志等10發(fā)現(xiàn)04 貯藏能夠使菠蘿的鮮切產(chǎn)品的品質(zhì)劣變得到抑制，并大大延長貯藏時間。以上預(yù)處理方式提升了菠蘿的色澤、改善了菠蘿的感官評分，但是并不能提高菠蘿的熱泵干燥速率，也不能使菠蘿更快達(dá)到需要的干基含水率。一些研究表明，超聲波預(yù)處理11-13結(jié)合干燥技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品中不僅可以提高干燥速率，縮短干燥時間，更有利于得到高品質(zhì)干制品14。林平等15發(fā)現(xiàn)經(jīng)過功率為250 W的超聲波處理10 min后的胡蘿卜，復(fù)水比均在5.1以上，復(fù)水性較好，感官性狀也較好。周頔

4、等16發(fā)現(xiàn)經(jīng)過功率為200 W的超聲波，超聲溫度35 處理10 min后，蘋果的真空冷凍干燥總時間縮短22%，干制品維生素C保留量更高、顏色更加潔白。楊菊芳等17發(fā)現(xiàn)酸奶經(jīng)過功率為55%的超聲波(總功率為900 W)處理1.5 h后，干燥時間縮短了15.75 h，減少49.2%。GAMBOA-SANTOS等18發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同功率的超聲波預(yù)處理后的草莓，干燥時間比空白對照組減少13%44%不等。孫悅等19發(fā)現(xiàn)紫薯經(jīng)超聲波預(yù)處理后，總酚和總黃酮含量提高，隨超聲波功率及干燥溫度的提高，干燥時間呈現(xiàn)下降趨勢。OSCAR等20發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過功率為90 W的超聲波預(yù)處理，蘋果的熱泵干燥時間最多可減少53.8%。

5、在熱泵干燥前進(jìn)行超聲預(yù)處理可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，但超聲預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用于菠蘿干燥方面的研究鮮有報道。本實(shí)驗采用不同溫度的超聲波對不同厚度的菠蘿片進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行熱泵干燥，分析超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿片的干燥速率、色澤、質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)、感官評價的影響，以期改善菠蘿片的品質(zhì)，為菠蘿的干制技術(shù)提供理論依據(jù)。1 材料與方法1.1 實(shí)驗材料實(shí)驗樣品選用果型大小適中、無機(jī)械損傷、無病蟲害的新鮮菠蘿進(jìn)行加工干制處理。1.2 儀器與設(shè)備JSM-7001F場發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本電子株式會社；CG-05HA型空氣能熱泵箱式一體節(jié)能烘干機(jī)，廣東創(chuàng)陸制冷科技有限公司；TA.TOUCH型質(zhì)構(gòu)儀，上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)

6、展有限公司；YS3060型分光測色儀，深圳市三恩時科技有限公司；多功能切菜機(jī)，中山市百客思電器有限公司；020型超聲波清洗機(jī)，深圳市超潔科技實(shí)業(yè)有限公司；ES500精密電子天平，天津市德安特傳感技術(shù)有限公司。1.3 菠蘿片的干制方法將新鮮的菠蘿清洗后去皮，分別橫切成6、7、8、9 mm 左右的薄片，將果片分別置于超聲清洗機(jī)中，以蒸餾水為介質(zhì)進(jìn)行超聲處理。基于前期文獻(xiàn)的查閱與研究，預(yù)處理時設(shè)置4個實(shí)驗組，超聲預(yù)處理溫度分別為30、40、50、60 、超聲處理時間為10 min，超聲功率為200 W，將超聲處理后的果片撈出，以未經(jīng)超聲預(yù)處理的菠蘿片作為對照組，一并擺放于烘盤中，置于空氣能熱泵箱式一

7、體節(jié)能烘干機(jī)中干燥，干燥溫度為60 ，干燥時間為10 h。1.4 實(shí)驗方法1.4.1 干基含水率干基含水率計算如公式(1)所示：(1)式中：Wt為t時刻的干基含水率；mt為t時刻菠蘿質(zhì)量；md為菠蘿的絕干質(zhì)量。1.4.2 微觀結(jié)構(gòu)選取經(jīng)過不同超聲溫度處理的菠蘿片樣品，切取1 mm1 mm小塊，粘貼到銅板上，抽真空后應(yīng)用JSM-7001F場發(fā)射掃描電子顯微鏡對果干樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察、拍照。1.4.3 質(zhì)構(gòu)特性采用質(zhì)構(gòu)儀對不同干制處理的菠蘿片進(jìn)行硬度、彈性和膠著性的測定，每組樣品重復(fù)測定5次。探頭：P0.5，全質(zhì)構(gòu)測定(texture profile analysis，TPA)模式，測定條件：測

8、試速度1 mm/s，測前速度3 mm/s，測后速度2 mm/s，觸發(fā)力1.5 N，測試距離15 mm，壓縮比60%。1.4.4 色澤使用手持分光測色儀進(jìn)行測定，每種樣品取2次樣，取2次讀數(shù)的平均值。總體顏色變化用色差值E表示，計算如公式(2)所示：(2)式中：L0*/L*為白度，表示鮮果/樣品由暗到亮的趨勢；a0*/a*為紅綠度，表示鮮果/樣品從紅到綠的趨勢；b0*/b*為黃藍(lán)度，表示鮮果/樣品從黃色到藍(lán)色的趨勢。1.4.5 感官評價組織20名有經(jīng)驗的人員進(jìn)行感官評價，參考文獻(xiàn)21制定菠蘿干感官評價表，針對菠蘿干的色澤、形態(tài)、質(zhì)地、風(fēng)味等品質(zhì)進(jìn)行感官評分。表1 菠蘿感官評價表Table 1 S

9、ensory evaluation of pineapple2 結(jié)果與分析2.1 超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿干基含水率的影響圖1為不同切片厚度的菠蘿熱泵干燥過程干基含水率的變化圖。由圖1可知，5組菠蘿片干基含水率的變化趨勢基本相同，隨著干燥時間的延長，干基含水率逐漸降低。其中，6 mm、7 mm的實(shí)驗組經(jīng)過50 超聲預(yù)處理后干燥時間縮短35%左右，8 mm、9 mm 的實(shí)驗組經(jīng)過60 超聲預(yù)處理后干燥時間縮短30%左右。由此可見，合適溫度的超聲預(yù)處理可以提高干燥速率，讓菠蘿更快地達(dá)到干燥標(biāo)準(zhǔn)。主要原因在于超聲預(yù)處理能夠改變菠蘿片的表面微觀結(jié)構(gòu)，增加了熱質(zhì)遷移通道，減少了水分遷移阻力，加快水分散失

10、速率。a-6 mm；b-7 mm；c-8 mm；d-9 mm圖1 不同厚度的菠蘿片干基含水率變化圖Fig.1 Dry basis moisture content change of different thickness pineapple diagram圖2為熱泵干燥菠蘿片的掃描電鏡圖。由圖2可知，超聲預(yù)處理后的熱泵干燥菠蘿片的微觀結(jié)構(gòu)和對照組存在較大的差別，菠蘿片在經(jīng)過超聲預(yù)處理后微觀結(jié)構(gòu)變化明顯，表面不平整，有孔洞出現(xiàn)，而對照組的微觀表面平整，較為光滑。經(jīng)過超聲波處理后，菠蘿片由于受到反復(fù)的拉伸和壓縮，不斷收縮和膨脹，內(nèi)部形成較多微孔通道，表面變得凹凸不平，最終形成海綿狀結(jié)構(gòu)22。該結(jié)

11、構(gòu)效應(yīng)的作用力大于物料內(nèi)部微孔通道中水分的吸附作用力時，水分就容易從通道中遷移出來。超聲波作用于液體時，液體局部形成低壓強(qiáng)高流速的狀態(tài)，氣體過飽和從而逸出成為小氣泡，在液體壓強(qiáng)小于飽和蒸氣壓時，氣泡會不斷膨脹直至破裂，超聲波帶來的強(qiáng)大拉應(yīng)力仿佛把液體“撕開”成為空洞，又稱空化作用23-24。該作用會引發(fā)菠蘿片內(nèi)部的理化反應(yīng)，有助于脫去果片內(nèi)部的結(jié)合水。a-實(shí)驗組；b-對照組圖2 菠蘿片的掃描電鏡圖Fig.2 Scanning electron microscopy of pineapple image2.2 超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿片質(zhì)構(gòu)特性的影響硬度是一項可以直接反映口感的重要指標(biāo)，并且會對

12、咀嚼性及膠著性造成一定影響；彈性是指食物在發(fā)生形變后可以恢復(fù)的高度；咀嚼性主要用于描述食品的口感，定義為咀嚼固體食物所需的能量；膠著性被定義為硬度與凝聚力的乘積，這項指標(biāo)多用于描述固體或半固體的口感25。由表2可知，菠蘿片經(jīng)過超聲預(yù)處理后，硬度、膠著性和咀嚼性明顯提高，普遍大于對照組，而彈性變化不明顯。超聲預(yù)處理會改變菠蘿片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熱泵干燥時，菠蘿片內(nèi)部微孔通道內(nèi)的水分迅速蒸發(fā)26，毛細(xì)孔隙的尺寸增大，造成果片結(jié)構(gòu)塌陷，質(zhì)地變硬。因此，果干的硬度、膠著性和咀嚼性均大于對照組。2.3 超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿片色澤的影響新鮮樣品的顏色值白度L0*=65.76，紅綠度a0*=-1.82，黃藍(lán)度

13、b0*=45.32。由表3可以看出，不同厚度下，30、40、50 超聲預(yù)處理后菠蘿片的白度值要明顯小于鮮果。經(jīng)過60 超聲預(yù)處理的7、8、9 mm實(shí)驗組菠蘿片的白度值更接近鮮果，實(shí)驗組菠蘿片的紅綠度均高于鮮果，絕大多數(shù)實(shí)驗組菠蘿片的黃藍(lán)度要低于鮮果。綜合數(shù)據(jù)可知，從色澤的角度分析，經(jīng)過60 超聲預(yù)處理的7、8、9 mm實(shí)驗組色澤差異不大，明顯優(yōu)于其他組，其中厚度為8 mm實(shí)驗組的色差最小。表2 不同切片厚度下預(yù)處理溫度對菠蘿片質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of different pretreatment on texture characteristics of pineapp

14、le slices with different thickness2.4 超聲預(yù)處理對熱泵干燥菠蘿片的感官評價圖3為不同厚度的菠蘿干感官評價圖。由圖3可知，經(jīng)過超聲預(yù)處理的菠蘿在熱泵干燥后與對照組的感官評分差距明顯。隨著切片厚度的增加，所有實(shí)驗組的得分均有所提高，切片厚度為9 mm的5個實(shí)驗組得分最高。7、8、9 mm 3種厚度的15組菠蘿片中經(jīng)過超聲預(yù)處理的實(shí)驗組色澤、形態(tài)和整體可接受度的感官評價均明顯優(yōu)于對照組，風(fēng)味差異不明顯，質(zhì)地稍差于對照組。綜合分析5個感官評價指標(biāo)可以得出，經(jīng)過60 超聲預(yù)處理的9 mm菠蘿片品質(zhì)最佳。表3 不同切片厚度下預(yù)處理溫度對菠蘿片色澤的影響Table 3 Effect of pretreatment temperature on the color of pineapple slices with different thicknessa-6 mm；b-7 mm；c-8 mm；d-9 mm圖3 不同厚度的菠蘿片感官評價圖Fig.3 Sensory evaluation of pineapple slices with different thickness3 結(jié)論本文以厚度和不同超聲預(yù)處理