不同干燥方法对无核白鸡心葡萄干色泽及次生代谢物质变化的影响

谢辉，张雯，王敏，韩守安，钟海霞，曹雨欣，潘明启，陆胜祖

(1.新疆农业科学院园艺作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学食品科学与药学学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】无核白鸡心又名森田尼无核、世纪无核欧亚种，是一个中早熟鲜食、制干兼用无核葡萄品种，该品种自美国引进，果穗圆锥形，果粒鸡心形，果皮黄绿色，较韧，较整齐，果肉较脆，耐拉、耐压力较强，品质中上，较丰产。由于该品种具有优异的制干特性，新疆将该品种列为主要制干品种在南疆大力发展[1-5]。无核白鸡心葡萄因制干方式不同，葡萄干名称分别为香妃(晾干)和红香妃(晒干)，根据品质市场价格在60～120元/kg，是无核白的2～3倍，具有较高的经济价值和市场竞争力。无核白鸡心葡萄果实单粒重较大，成熟期较无核白稍晚，由此造成葡萄干色泽均一性较差、制干时间较长、内含物质氧化等品质与加工工艺等问题。水分活度是指系统中水分存在的状态，即水分的结合程度(游离程度)。水分活度是对系统中水的能量的测量，水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。水分活度与食品的颜色、味道、维生素、香味等都具有一定的关系。研究新疆主要的干燥方法对无核白鸡心葡萄内含物质的影响对于干燥工艺的改进具有重要意义。【前人研究进展】新疆葡萄干的干制工艺主要分为晾房晾干和晒干两种方式[7]。前人研究发现制干工艺对葡萄干的品质具有一定的影响[8-12]，同时，其他研究表明，干果的颜色、口感、营养成分及香气成分与制干工艺相关的温度、相对湿度等因素密切相关[13-22]。【本研究切入点】前人研究结果表明，加工工艺对干果的品质会产生较大影响。针对新疆葡萄干生产中常见的制干方法进行研究，分析制干方法对葡萄重要次生代谢物质的影响。【拟解决的关键问题】分析制干过程中以上代谢物质的变化规律，为制干工艺的改进奠定理论基础和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

以吐鲁番地区鄯善县葡萄与瓜果研究中心资源圃内种植的无核白鸡心葡萄(香妃葡萄)为试材，树龄14年。采集结果部位、成熟度一致的葡萄，每个处理采集新鲜葡萄样品50 kg备用。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

制干前处理：采用促干剂进行预处理，处理前挑出新鲜葡萄中烂粒、破损粒，采用促干剂乳液处理1 min。运用晒干和晾干两种制干方式：处理1为(对照)晒干方式，将促干剂处理后的葡萄平铺于水泥地上直接在阳光下暴晒制干，整个制干时期内晒干方式制干环境内最高温度在40.8～68℃；最低温度11.2～23.6℃；日平均温度在23.88～40.7℃；光照强度在0～2 123 μmol/(m2·s)。处理2为晾干方式，最高温度在30.7～36.8℃；最低温度在13.1～24.5℃；日平均温度在19.63～31.95℃；光照强度在0～3 μmol/(m2·s)。

2015年8月23日采集成熟无核白鸡心葡萄果实，用促干剂(新疆惠普园艺新技术公司生产每包净重350 g，对水15 kg)分别在鄯善县葡萄瓜果研究中心晒场和晾房进行制干，待葡萄干含水量降低到15%时收集。

样品采集方法：每隔1 d采样一次，每个处理重复3次，每次采集样品500 g以上，留液氮保存备用。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 含水量

取200 g新鲜葡萄果实固定在透气性较好的纱网袋中进行含水率测定，每个处理重复3次，每天采用百分之一天平测定其重量变化，计算葡萄干剩余的含水量。

1.2.2.2 色差值

采用CR-10色差仪进行色差值测定，每次测定15个重复，取平均值。其中色差值用△E表示，表示颜色差别的大小；L表示亮暗，+表示偏亮，-表示偏暗； A表示红绿，+表示偏红，-表示偏绿；B表示黄蓝，+表示偏黄，-表示偏蓝。

△E=(L2+a2+b2)1/2.

1.2.2.3 水分活度

采用AW-2型智能水分活度仪对其进行测定，每次测定5个重复，取平均值。

1.2.2.4 总酚含量

采用福林酚比色法测定，以没食子酸(gallic acid)为标样制作标准曲线[23]。

1.2.2.5 总黄酮

总黄酮得率的测定方法参照贺伟强等[24]的方法。

1.2.3 香气提取及测定

1.2.3.1 葡萄果实游离态香气提取

参考杨晓帆等[25]方法并改进，从-80℃冰箱中取出250 g各采样时期的葡萄果实，分别加入0.5 g D-葡萄糖酸内酯和2 g聚乙烯基聚吡咯烷酮(PVPP)，在液氮保护下打磨成粉末，置于4℃冰箱静置、浸提150 min，然后于4℃下8 000 r/min离心20 min，得到澄清葡萄汁。每个处理进行3次独立的提取，即3个重复。

1.2.3.2 葡萄果实键合态香气提取

采用Cleanert PEP-SPE(150 mg/6 mL)固相萃取柱，首先用甲醇、水对其进行活化，随后加入2 mL澄清葡萄汁样品，用2 mL水洗脱糖、酸等物质，再用5 mL二氯甲烷洗脱大部分游离态香气物质，最后加入20 mL甲醇将糖苷结合态香气洗脱至鸡心瓶中，所得甲醇溶液30℃真空旋转蒸干，加入10 mL柠檬酸/磷酸缓冲液(0.2 mol/L)重新溶解，加入β-葡萄糖苷酶150 μL(100 mg/L)，40℃恒温金属浴14 h。

1.2.3.3 顶空固相微萃取

称取澄清提取液的样品8 mL置于20 mL样品瓶中，加1.4 g NaCl，采用仪器自带CTC自动进样器前处理萃取装置，50℃预热5 min，转速500 r/min，继而将老化好的萃取头插入样品瓶中萃取40 min，转速250 r/min。

1.2.3.4 气相色谱质谱条件(GC/MS)及定性

试验所用仪器bruker436GC/tq，所用毛细管柱HP-INNOWAX 60 m×0.25 mm×0.25 μm，载气为高纯氦气，流速为1 mL/min。固相微萃取采用自动进样方法，不分流模式，插入气相色谱的进样口，进样口温度为250℃，热解析8 min。柱温箱升温程序为，50℃保持工作1 min，以3℃/min升至220℃，保持1 min，以5℃/min升至240℃，保持5 min。电离方式EI，70 eV；质谱接口温度250℃，离子源温度230℃，质量扫描范围35～400 amu；发射电流100 μA，检测电压1.4 kV。

1.2.4 干燥参数的计算[26]

干基含水率(Wt)计算公式为：

式中：Wt代表葡萄果实干基含水率，单位g/g；md代表葡萄干物质的质量，单位为g；mt为任意t时刻葡萄的质量，单位为g。

水分比(MR)公式：

注：MR为水分比，Mt样品任意时刻葡萄果实的干基含水率，单位为g/g，Me葡萄干的平衡干基含水率，单位为g/g；M0葡萄的初始干基含水率，单位为g/g。

干燥速率公式：

式中：Ui为i时刻试验葡萄果实的干燥速率，单位为g·(g/min)，Mi为i时刻试验葡萄果实干基含水率，单位为g/g。

1.3 数据处理

利用随机MS8.0工作站NIST2011谱库，按照设置的条件自动检索各组分质谱数据，按面积归一化法计算各组分百分比，数据统计、作图采用Excel处理。

2 结果与分析

2.1 两种制干方式对葡萄果实干燥特性的影响

研究表明，葡萄果实内水分含量逐渐下降，晒干和晾干的干燥时间分别为8和17 d，晒干方式的干燥速率明显高于晾干方式的干燥速率，主要与晒干方式环境中具有一定的关系。

干燥初期，葡萄果实经促干剂处理后表面蜡质结构被破坏，葡萄果实内水分含量高，两个因素导致干燥速率较高，后期由于内部水分含量下降、糖含量升高等原因，水分比下降趋势缓慢。晒干、晾房两种方式前期干燥速率较高，后期干燥速率较低，晾房的干燥速率低于晒干方式的干燥速率，主要原因一是随着制干的进行，外界温度降低，两种制干环境中的温度均有不同程度的下降；二是葡萄果实表面硬化、葡萄果实内糖含量显著上升，导致水分扩散速率减慢。以干燥速率、干燥时间为标准，晒干方式优于制干方式。图1

图1 两种制干方式下水分比、干燥速率变化
Fig.1 Effect of two drying methods on water ratio and water loss rate

2.2 制干过程中水分活度变化

研究表明，制干过程中两种制干方式条件下葡萄果实的水分活度均呈现出下降的趋势，晒干葡萄果实的水分活度下降速度较快，晾干葡萄果实的水分活度下降速度较慢。推断两种制干环境对葡萄干颜色及其他指标的影响可能与水分活度具有一定的关系。图2

2.3 两种制干方式对葡萄果实颜色变化的影响

研究表明，晒干和晾干两种制干方式的L值变化趋势不一致，晒干葡萄果实L值先上升后下降，晾干葡萄果实的L值则是先降后升再降的趋势，晒干方式葡萄干的L值为4.96，晾干方式葡萄干的L值则为9.52。制干过程中葡萄果实A值的变化趋势为，晒干方式葡萄干的A值直线上升后又下降；晾干方式葡萄干的A值整体呈上升趋势，但是变化趋势较为复杂，呈现出上升-平稳-上升-下降的变化趋势。B值的变化趋势为，其中晒干方式的变化趋势为上升-下降过程，晾干方式的变化趋势为上升-平稳-缓慢下降过程。△E的变化趋势表明，△E的变化趋势与L值的变化趋势一致，晒干方式葡萄干的△E最终为12.01，晾干方式的△E最终为20.92。晾房处理葡萄干代表亮度的L值及代表黄蓝颜色的B值及综合值△E显著大于晒干葡萄干的颜色，L值越大表示颜色越亮，B值越大表示颜色偏黄；根据△E值定义，当△E值大于4.0以上，代表色差非常大。晾房A值显著小于对照处理的A值，根据A值定义晾房葡萄干的颜色偏向于绿色；绿色葡萄干呈现出的绿色不仅与代表红绿值的A值密切相关，与L值、B值均具有显著性关系，葡萄干最终的颜色可能是由L、A、B三个值的综合表型。图3

图2 制干过程中葡萄果实内水分活度变化
Fig.2 Trend of water activity in grape fruit during drying

注：图3A、B、C、D分别为晒干、晾干两种制干方式对制干过程中葡萄色差值L、A、B、△E的影响

Note： Figs. 3A, B, C and D show the effects of sun drying and air drying on the color difference valuesL,A,Band △Eof grapes during the drying process respectively

图3 两种制干方式下葡萄色差值变化趋势
Fig.3 Effect of two drying methods on the change trend of grape color difference

2.4 制干过程中多酚、黄酮类物质变化

研究表明，按照葡萄果实鲜果与葡萄干5∶1的成干比例，制干过程中葡萄果实内的多酚、黄酮类物质为下降的。以两种制干方式对葡萄干总酚、黄酮类物质进行比较发现采用晾干方式进行制干，葡萄干中的总酚、黄酮高于晒干方式加工的葡萄干。晾干方式葡萄干中的总黄酮含量为1.28 mg/g，晒干方式葡萄干中的总黄酮为0.74 mg/g，晾干葡萄干中总黄酮含量为晒干葡萄干中总黄酮的1.73倍；晾干方式葡萄干中总酚含量为1.89 mg/g，晒干方式葡萄干中总酚含量为1.46 mg/g，晾干方式葡萄干中总酚含量为晒干葡萄干总酚含量的1.29倍。图4

图4 两种制干方式下葡萄果实内总黄酮、总酚含量变化
Fig.4 Effect of two drying methods on the change trend of total flavonoids and total phenolic content in grape fruit

2.5 不同制干方式对制干过程中葡萄游离态香气变化规律的影响

经检测新鲜无核白鸡心葡萄共检测出27种香气成分，在制干过程对其香气成分进行检测，晒干方式葡萄干果实分别检测出46、67、87、28种香气成分；晾干分别检测出56、109、50、32、32种香气成分；最终，晒干葡萄干共检出28种香气成分；晾干葡萄干共检测出32种香气成分，香气峰面积分别为1.9、3.0、1.7、0.9、0.48(E+10)。制干过程中不同制干方式对葡萄香气种类和含量具有一定的影响，随着制干的进行葡萄香气种类呈现先增加后减少的规律，晾干环境下葡萄干香气成分种类比晒干环境下葡萄干香气成分种类多，此外香气总量也是先上升后下降的趋势。葡萄制干过程中游离态香气种类和香气总峰面积的趋势一致，其中晾干葡萄干的香气种类、峰面积均高于晒干葡萄干的香气种类和峰面积，制干环境中的温度、光照或者其他某个因素可能影响葡萄干的香气变化规律的关键环境因子。图5

图5 不同制干方式下葡萄果实内游离态香气种类变化
Fig.5 Effect of drying method on the changes of free aroma species in grape fruit

2.6 不同制干方式对制干过程中葡萄键合态香气变化规律的影响

研究表明，晒干方式葡萄果实内键合态香气的变化规律为香气种类由多变少，由43种分别升高到47、52种后，最后成干检测为27种，香气总量逐步减少，由1.25减少到0.9(E+10)；晾干葡萄果实内香气种类变化趋势不明显，不同阶段分别检出33、35、30和34种香气成分，其中香气总量下降由1.18减少到0.69(E+10)。不同处理条件下葡萄果实内键合态的香气总量均下降。两种制干方式中键合态香气的种类和面积均是先上升后下降的趋势，但是与游离态香气总峰面积的变化趋势不同，晒干条件下葡萄果实键合态香气的峰面积大于晾干条件下葡萄果实内香气的峰面积，键合态香气含量与制干环境中的因子有一定的相互关系。图6

图6 不同制干方式下键合态香气总峰面积变化
Fig.6 Effect of different drying methods on the total peak area of bonded aroma

3 讨 论

3.1 制干工艺对干果品质的影响

不同的制干工艺对干果品质具有一定的影响，研究发现不同干制工艺对干果的VC、还原糖、可滴定酸等含量具有一定的影响。不同的研究发现较高的制干环境温度可保持干果的色泽，采用不同干燥工艺对蓝莓进行干燥时发现采用微波、热风联合干燥时温度越高，干果的花青素和抗氧化能力越高，温度较低时制干时间延长，果实中的花青素和抗氧化活性物质含量下降[27]，在葡萄制干时发现当温度超过75℃时，葡萄的制干时间较短和颜色较好[28]。研究得出的结论与以上结论有一定的差异，研究发现采用晾干方式制得的葡萄干颜色、总黄酮、总酚等物质的含量均优于晒干方式葡萄干的物质，而晒干方式制干环境中的温度、光强均显著强于晾干方式制干环境中的温度、光强，因此，有必要对新疆晾房的制干环境进行深入研究。

3.2 制干工艺对干果香气物质变化的影响

郭亚娟等[12]在对不同品种、不同干燥工艺方式对荔枝的加工研究结果表明，不同品种的荔枝干的香气成分不同；采用6种热泵干燥和一种热风干燥工艺加工的荔枝干不仅可滴定酸、复水率、总糖等营养指标不同，其香气成分也不尽相同。蔡长河在进一步的研究中发现新鲜荔枝、不同干燥阶段荔枝的香气种类和含量不同，新鲜荔枝、干燥1、2阶段和成品果干分别检测出36、45、47和45种香气成分，其中烯类物质含量最高，分别为65.77%、63.95%、78.59%和63%，不同阶段荔枝的香气成分区别也较大。研究发现不同制干工艺对不同阶段葡萄果实和葡萄干的香气均有一定的影响，与前人研究结果类似。

4 结 论

经过晒干、晾干两种制干工艺条件下制干过程葡萄果实颜色、 抗氧化活性物质及香气的研究发现：晒干方式葡萄果实的失水速率高于晾干方式；但是，晾干方式对葡萄护色具有显著作用，绿色葡萄干呈现出的绿色不仅与代表红绿值的A值密切相关，与L值、B值均具有显著性关系，葡萄干最终的颜色可能是由L、A、B三个值的综合表型；晾干方式可显著降低制干过程中总酚、总黄酮的降解；同时，晾干方式可降低制干过程中香气物质的损耗。