豆腐柴叶微波真空干燥工艺优化

2022-12-30李兴武章黎黎

食品安全导刊 2022年34期

李兴武，章黎黎

（1.重庆旅游职业学院，重庆 409000；2.武陵山非遗饮食传承创新中心，重庆 409000）

豆腐柴（Premna microphyllaTurcz）是马鞭草科多年生的小型灌木，又名臭黄荆、豆腐木等。叶片中含有丰富的果胶，在重庆、贵州等西南地区广泛用于制作“绿豆腐”“绿凉粉”“豆腐柴茶叶”等，是具有巨大开发潜力的一种野生植物资源[1-3]。但豆腐柴叶随着季节变化，叶片果胶含量也会发生较大变化，特别立秋以后叶片果胶含量逐渐减少，严重影响豆腐柴叶的品质及果胶提取。同时为了解决豆腐柴叶品质稳定、果胶含量等问题，国内学者对豆腐柴叶中果胶的凝胶特性、深加工工艺等开展了很多基础研究[4-6]。微波干燥是利用微波直接将热能传递到物料的内部，然后逐渐由内向外扩散热能，直至物料被干燥[7]。微波干燥加工不仅能有效保留原料的色泽和营养成分，还有很好的杀菌效果。目前，微波干燥应用到多种食品原料的干燥工艺研究。例如，吴钊龙等[8]以黄精为对象，研究微波间歇干燥技术对黄精片的干燥效果；沈素晴等[9]以青香蕉为对象，研究青香蕉微波干燥过程中的水分扩散特性；何方健等[10]以山楂为原料研究微波干燥对山楂含水率的影响。

但目前对豆腐柴微波干燥的研究比较少见，因此本文拟探讨微波干燥工艺中各种因素对豆腐柴含水量和色泽的影响，利用正交试验确定最佳工艺参数，以期获得高品质的豆腐柴干叶，为干燥豆腐柴叶提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料预处理

2022年6月3日在重庆市黔江区小南海镇新建村采摘新鲜无虫害、无损伤的新鲜豆腐柴叶，洗掉叶面上的灰尘，放入90 ℃的恒温热水中烫漂1 min，立即捞出沥干水分，置于竹筛上吹干表面水分备用。

1.2 仪器设备

JJ124BC 型电子分析天平，常熟市双杰测试仪器厂；HWHS-500 智能恒温恒水浴锅，常州市仪都仪器有限公司；ZSD-1 全自动卡尔费休水分测定仪，上海市安亭电子仪表厂；HSWZ 微波真空干燥箱，南京冠鑫机械设备有限公司；NR110 型色差计，深圳市三恩驰科技有限公司。

1.3 干燥操作要点

选取叶片大小及成熟度一致的豆腐柴叶片，堆叠一层放在塑料网盘上，放入微波干燥机内干燥处理，设定不同的微波功率、微波时间、真空度，以干燥后的水分含量为判断依据。每次试验重复3 次，取平均值。在单因素试验的基础上，以干燥后叶片的综合评分为指标设计正交试验并确定最佳工艺。

1.4 含水率的测定

参考《食品安全国家标准食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）中的直接干燥法测定豆腐柴叶片含水量。精确称取10 g 微波真空干燥后的豆腐柴干叶，放入110 ℃热风恒温干燥箱中，经过3 h 干燥后取出，放入玻璃干燥器冷却后称量，在相同的条件下继续干燥1 h，取出再称量，直至恒重（每组试验均重复3 次）。计算公式为

式中：W为含水量，%；m为样品微波真空干燥后的质量，g；m1为样品在恒温干燥箱烘干至恒重后的质量，g。

1.5 色差的测定

采用UltraScan PRO 型全自动色差仪测定叶片干燥后的L*、a*、b*值，计算得到总色差值（ΔE）。

1.6 综合评分

综合评分邀请专家及同行对评价指标加权评分。豆腐柴叶的含水量要求较高，占总权重的70%，微波真空干燥后叶片肉眼判断色差变化不大，色差变化占总权重的30%。因此，加权综合评分计算公式为

式中：G为综合评分值；G1为含水量换算后得分；G2为色差换算后得分。

1.7 单因素试验

分别以不同的微波功率、微波时间、真空度为单因素进行试验，考察各单因素对微波干燥后豆腐柴叶含水量及色差的影响。设定微波时间9 min、真空度80 kPa，考察微波功率在200 W、400 W、600 W、800 W 和1 000 W 对豆腐柴叶含水量及色差的影响；设定微波功率600 W、真空度80 kPa，考察微波时间在3 min、6 min、9 min、12 min 和15 min 对豆腐柴叶含水量及色差的影响；设定微波时间9 min、微波功率600 W，考察真空度在20 kPa、40 kPa、60 kPa、80 kPa 和100 kPa 对豆腐柴叶含水量及色差的影响。

1.8 正交试验

微波真空干燥过程中微波功率、微波时间、真空度对豆腐柴干叶的影响十分显著。因此，本试验在已有研究和单因素试验的基础上，以豆腐柴干叶含水量、色差及综合评分为指标，根据不同的微波功率、微波时间、真空度设计L9(34)的正交试验。因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表

1.9 数据处理

采用Excel 软件进行统计处理，正交试验采用Design-Expert 8.0.5 设计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 微波功率对豆腐柴叶含水量及色差的影响

由图1可知，随着微波功率的增加，豆腐柴叶含水量呈现先快速减少后缓慢减少的趋势。微波功率在200 W 时，豆腐柴叶含水量最高，可能因功率过低所致。当微波功率大于800 W 时，可能因功率过高，豆腐柴叶含水量下降缓慢，且在1 000 W 时，豆腐柴叶会部分发生焦糊现象，影响豆腐柴叶的商品品质。因此，选择微波功率800 W 左右最合适。

图1 微波功率对豆腐柴叶含水量的影响图

由图2可知，随着微波功率的增加，豆腐柴叶色差变化呈现增加趋势。微波功率在400 W 以下，豆腐柴叶色差变化还较小，800 W 以上的微波功率色差变化较大。这说明在低功率下，可较好地保护豆腐柴叶的色泽，尽可能保持豆腐柴叶的天然颜色，而微波功率过高较难控制豆腐柴叶的色差变化，并且若长时间保持高功率的微波干燥会使豆腐柴叶的色泽变化较大。

图2 微波功率对豆腐柴叶色差的影响图

2.1.2 微波时间对豆腐柴叶含水量及色差的影响

由图3可知，随着微波时间的增加，豆腐柴叶含水量显著降低。干燥时间持续9 min 以后，豆腐柴叶含水量下降减缓，可能在开始干燥时自由水快速蒸发，随着干燥时间延长自由水大部分蒸发，结合水则不容易蒸发出去，会使豆腐柴叶含水量在干燥9 min 以后下降减缓。从经济角度考虑，干燥时间越短，能源消耗越低，因此选择干燥9 min 以下较为合适。

图3 微波时间对豆腐柴叶含水量的影响图

由图4可知，随着微波时间的增加，豆腐柴叶色差在逐渐扩大，其中彩色指数b*值增加显著，b*值越大表示豆腐柴叶颜色越往黄色迁移。这可能是干燥时间延长，对豆腐柴叶的叶绿素破坏较大，导致叶片发黄或褐色的叶片增多。

图4 微波时间对豆腐柴叶色差的影响图

2.1.3 真空度对豆腐柴叶含水量及色差的影响

由图5可知，随着真空度的增加，与对照组相比，豆腐柴叶含水量快速下降。真空度越高，豆腐柴叶含水量下降越快，但80 kPa 和100 kPa 真空度相比，含水量变化不明显。这可能是提高真空度能降低叶片的蒸发沸点，缩短加热时间，但当真空度大于80 kPa 后，增大压力梯度对干燥速率的影响越来越不明显。

图5 真空度对豆腐柴叶含水量的影响图

由图6可知，随着真空度的增加，豆腐柴叶色差在逐渐减小，且真空度较小时有时叶片会有气泡产生，提高真空度后的叶片颜色更均匀，色差变化也越小。这可能是真空少氧条件下，酶促褐变的程度小，能更好地保护豆腐柴叶固有的色泽，商品化程度也会更高。

图6 真空度对豆腐柴叶色差的影响图

2.2 微波真空干燥豆腐柴叶的正交试验结果

由表2可知，极差值的大小顺序为RA＞RC＞RB，极差大小表示不同因素对综合评分值的影响大小，极差越大影响越大，故微波真空干燥综合效果的影响大小依次为A＞C＞B，即微波功率＞真空度＞微波时间，根据k值，较优的方案为A2B3C3，即豆腐柴叶的较优微波真空干燥工艺条件为微波功率750 W，微波时间10 min，真空度80 kPa。但此正交试验的最高综合评分90.42 对应的工艺条件为A2B2C3，因此需进一步做验证实验。