冷冻干燥和批量式窗口折射率干燥对芒果皮革质量特性的影响

《Cogent Food & Agriculture》：Effect of freeze drying and batch type window refractance drying on the quality characteristics of mango leather

芒果皮革在冷冻干燥和窗式折射干燥两种方法下的质量特性研究表明，冷冻干燥在多数指标（水分、蛋白质、膳食纤维等）上更优，而窗式干燥（BTWRD）耗时仅2.33小时且能较好保留营养和颜色。

　　本研究围绕芒果皮革的加工工艺展开，重点探讨了冷冻干燥与批次式窗口折射干燥（BTWRD）两种方法对芒果皮革品质特性的影响。芒果皮革作为一种营养丰富、保质期长的休闲食品，不仅能够有效减少采后损失，还能为芒果的高附加值加工提供重要支持。随着全球对热带水果加工需求的不断增长，芒果皮革因其独特的质地和良好的营养价值，逐渐成为食品加工领域的重要研究对象。

在原料选择方面，研究采用了来自埃塞俄比亚Melkassa农业研究中心的成熟、新鲜且无缺陷的芒果作为实验材料。该研究中心位于Addis Ababa东南方向117公里处，地理坐标为8°24′ N，39°12′ E，海拔1,550米。所有样品经过清洗、去皮和切片处理，随后通过搅拌机将芒果果肉制成均匀的果泥。为了确保实验的准确性，果泥被分别使用冷冻干燥机和批次式窗口折射干燥装置进行干燥处理，直至水分含量降至安全储存水平（<10%湿基）。在干燥过程中，果泥被均匀地铺展在干燥盘或Mylar薄膜上，厚度控制在1毫米左右，并通过不锈钢刀具进行精确调整。冷冻干燥的温度设定为-30°C用于初级干燥，20°C用于次级干燥，真空度保持在25帕。相比之下，BTWRD的干燥温度为75°C，整个干燥过程仅需约2.33小时，大大缩短了加工时间，提高了生产效率。

从实验结果来看，两种干燥方法对芒果皮革的物理化学特性、生物活性成分、颜色属性和质地特征产生了显著影响（p < 0.05）。在水分含量方面，冷冻干燥的样品表现出更低的水分含量，这有助于延长产品的保质期并减少微生物污染的风险。而BTWRD虽然水分含量略高，但其干燥时间明显缩短，这为大规模生产提供了便利。蛋白质、脂肪、纤维、灰分和碳水化合物等主要营养成分的含量也呈现出不同的变化趋势。其中，冷冻干燥的样品在蛋白质、脂肪、纤维和灰分含量方面表现更优，而BTWRD样品则在碳水化合物含量上具有优势。这些差异表明，不同的干燥方式对芒果中各类营养物质的保留能力存在显著差异。

在生物活性成分方面，总类胡萝卜素、酚类物质、黄酮类化合物和维生素C的保留情况成为研究的重点。实验数据显示，总类胡萝卜素含量在522.87至543.82 μg/g之间波动，冷冻干燥的样品表现出最高的类胡萝卜素保留率。这可能与冷冻干燥过程中低温环境减少了热敏性成分的降解有关。酚类物质和黄酮类化合物的含量同样受到干燥方法的影响，范围在0.62至0.97 mg GAE/g和1.25至1.97 mg QE/g之间。尽管这些数值与之前的研究结果存在一定差异，但可以确定的是，不同的干燥方式对这些抗氧化成分的保留效果存在显著差异。维生素C的含量范围为65.64至127.34 mg/100g，其中冷冻干燥样品的维生素C含量最高，显示出其在保留营养成分方面的独特优势。

颜色属性方面，研究通过Hunter Lab色差计对芒果皮革的L*（亮度）、a*（红度）和b*（黄度）进行了测量。实验结果显示，冷冻干燥样品的L*和b*值较高，表明其颜色更加明亮、富有活力，呈现出更接近新鲜芒果的色泽，这对于消费者而言具有重要吸引力。相比之下，BTWRD样品的a*值较高，显示出更明显的红色调，这可能与较高的干燥温度促进了某些色素的形成或发生了美拉德反应有关。这些颜色变化不仅影响产品的外观，还可能反映内部成分的变化，如类胡萝卜素和酚类物质的损失。实验还计算了色差值（ΔE）和色度（ΔC），结果显示冷冻干燥样品的总色差值较低，说明其颜色变化更为轻微，而BTWRD样品则表现出更大的颜色差异，这可能与高温处理导致的部分成分降解有关。

在质地分析方面，研究采用了TA-XT2质构分析仪，通过双循环压缩模式评估了芒果皮革的硬度、内聚性和粘附性。实验发现，BTWRD样品的硬度和粘附性显著高于冷冻干燥样品，这表明其质地更为紧实，具有更好的口感。然而，内聚性在两种干燥方法之间没有显著差异，说明无论采用哪种干燥方式，芒果皮革的内部结构保持相对稳定。硬度和粘附性作为质地的重要指标，直接影响产品的食用体验和市场接受度。因此，选择合适的干燥方法对于提升芒果皮革的品质和市场竞争力至关重要。

此外，研究还对pH值、可滴定酸度、总可溶性固形物（TSS）和水分活度（a_w）等指标进行了测定。结果显示，冷冻干燥样品的pH值、TSS和水分活度较高，而BTWRD样品的可滴定酸度则显著增加。这些指标的变化可能与干燥过程中水分的去除速度和温度控制有关。pH值是衡量食品酸碱度的重要参数，直接影响产品的风味和安全性。可滴定酸度则反映了食品中酸性物质的总量，对于判断果实成熟度和风味特性具有重要意义。总可溶性固形物含量与糖分浓度密切相关，是评价食品甜度的重要依据。水分活度则影响食品的微生物生长和稳定性，较低的水分活度有助于延长保质期。

本研究的结果表明，冷冻干燥在保留营养成分和生物活性物质方面具有明显优势，但其高能耗和长处理时间限制了其在大规模生产中的应用。相比之下，BTWRD虽然在某些营养成分的保留上略逊一筹，但其显著缩短的干燥时间和较低的能耗，使其成为一种更具经济性和实用性的替代方案。特别是在资源有限的地区，如埃塞俄比亚，BTWRD的高效性和经济性可能为芒果的高附加值加工提供新的可能性。此外，BTWRD在颜色和质地方面的表现也较为理想，能够满足消费者对产品外观和口感的要求。

综合来看，本研究不仅揭示了不同干燥方法对芒果皮革品质的影响，还为芒果加工技术的优化提供了科学依据。冷冻干燥虽然在营养保留方面表现优异，但其高昂的成本和复杂的操作流程限制了其在实际生产中的推广。而BTWRD则在保持良好品质的同时，降低了生产成本和能耗，更适合在发展中国家推广。未来的研究可以进一步探索其他干燥方法，如微波干燥、太阳能干燥等，以寻找更经济、环保且高效的加工方案。同时，结合不同干燥方法的优点，开发复合干燥技术，可能会在保留营养成分和提升产品质量方面取得更好的效果。此外，还可以研究干燥过程中不同参数对品质的影响，如温度、时间、湿度等，以优化干燥工艺，提高芒果皮革的市场竞争力。