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干燥技术的应用具有悠久的历史,是贮藏粮食、水果和蔬菜的重要手段,对于人类发展具有重要的意义。新疆葡萄干燥主要采用晾房干燥(晾干)的模式,而世界其他区域的制干则以晒干为主。为探明晾房干燥的科学性及绿色葡萄干的营养及保健价值,本研究以新疆传统制干工艺(晒干、晾干)对葡萄干燥环境、干燥特性、色泽、功能活性物质、抗氧化活性物质、香气及其前体物质变化的影响为主要研究内容,主要研究结果如下:
1、新疆吐哈盆地极度干燥炎热的生态环境条件下,葡萄制干时期晾房内温度维持在15-40℃,日最高温度稳定在35±2℃范围内;能有效隔绝雨水,最大空气湿度维持在35-45%范围内;晾房镂空的墙壁结构既可以保持良好的通风特性,又能形成较暗的制干环境,光照和紫外线强度分别低于3.4和1.4μmol/m2s,为生产绿色葡萄干营造了温度、湿度、光照、通风均衡的特殊干燥环境。
2、葡萄干燥过程中白昼失水速率是夜间的2.00-6.14倍,干燥初期晒干工艺葡萄失水速率是晾干的1.21-3.12倍。葡萄果实干燥模型宜选用Page模型,晒干工艺葡萄果实的有效水分扩散系数达到晾干工艺的3.14倍以上;无核白鸡心葡萄果实的有效水分扩散系数高于无核白葡萄。
3、干燥过程中,晒干工艺下葡萄L、a、b和△E值的变化幅度高于晾干工艺;晾干工艺葡萄果实内的叶绿素a含量显著高于晒干工艺,类胡萝卜素含量和褐变度低于晒干。色差值与葡萄果实水分比和水分活度密切相关,晒干工艺下葡萄果实水分活度在0.80-0.91范围内、水分比约为0.55时为△E、L和b值变化的关键时期,晾干工艺葡萄果实水分活度约为0.95,水分比约为0.85时为△E、b值发生关键变化的转折点;L、a值发生变化的关键时期水分活度为0.77-0.79,水分比为0.55-0.65。最高温度、白昼平均温度、最高空气湿度、紫外线强度和光照强度是影响制干过程中葡萄色泽变化的关键环境因子。
4、绿色葡萄干的酚类、酮类等抗氧化活性物质含量及自由基清除能力、HepG2细胞抗氧化活性显著高于棕褐色葡萄干,绿色葡萄干感官评价结果高于棕褐色葡萄干。通过对营养品质、功能活性物质、抗氧化活性,质构特性和感官品尝等方面的综合评价,绿色葡萄干保健功能和口感优于棕褐色葡萄干。
5、GC-O-MS分析结果表明无核白鸡心葡萄果实的特征香气包含果香、花香型和玫瑰香型。其中果香、花香型物质主要包括乙醇、苯、己醛、2-己烯醛、1-庚醇、3-蒈烯、松油醇和α-紫罗兰酮等物质;玫瑰香型物质主要包括苯乙醇、香叶醇、橙花叔醇、芳樟醇、大马酮和苯乙酸苯乙酯等物质。
6、干燥工艺对葡萄果实香气变化影响较大,晾干葡萄干香气物质含量是晒干葡萄干香气含量的1.41倍。干燥过程中不同制干工艺葡萄果实内香气物质含量均呈先上升-后下降的变化趋势,干燥初期晒干工艺葡萄果实香气物质含量显著上升,后期迅速下降;晾干工艺下葡萄果实的香气变化趋势较平缓。香气合成途径的关键酶及基因的表达研究结果表明干燥初期和中期葡萄果实存在香气合成代谢现象。干燥过程中葡萄果实内的主要香气物质含量与干燥时间、平均湿度、最低温度、平均温度等4个因子呈正相关关系,与最高温度、最低湿度呈负相关关系。最高温度、白昼平均温度、平均湿度、光照强度和紫外线强度是影响葡萄干香气物质含量的关键环境因子。
7、干燥工艺影响葡萄果实内的脂肪酸、氨基酸、类胡萝卜素等香气合成前体物质的含量,干燥过程中晒干工艺葡萄果实内的氨基酸、类胡萝卜素含量较鲜葡萄上升,脂肪酸含量下降,晾干工艺呈现相反的变化规律。不同制干工艺条件下,天冬氨酸、甘氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、丙氨酸、异亮氨酸是影响无核白鸡心葡萄果实氨基酸途径香气合成的主要前体物质;苯乙醇与苏氨酸、精氨酸呈负相关关系;乙酸苯乙酯与天冬氨酸、组氨酸、丙氨酸显著正相关,与精氨酸、苏氨酸显著负相关。豆蔻酸、十五烷酸甲酯等8种物质是无核白鸡心葡萄的主要脂肪酸物质,占脂肪酸总量的98.41%,主要香气物质反-2-己烯醛与油酸、亚油酸和亚麻酸等3种不饱和脂肪酸呈负相关关系。脯氨酸的变化规律说明干燥过程中,果实内存在一系列的抗逆生理生化反应,并非单一的失水浓缩过程。
本研究初步揭示了传统制干工艺对葡萄干燥环境及干燥特性的影响,探明了不同色泽葡萄干的营养品质和保健功能,确定了不同干燥工艺对葡萄干色泽、香气合成前体物质和香气物质形成的影响机制,研究结果能够为葡萄干品质提升、制干工艺优化提供科学依据,为新疆绿色葡萄干产业可持续发展提供理论基础。
1、新疆吐哈盆地极度干燥炎热的生态环境条件下,葡萄制干时期晾房内温度维持在15-40℃,日最高温度稳定在35±2℃范围内;能有效隔绝雨水,最大空气湿度维持在35-45%范围内;晾房镂空的墙壁结构既可以保持良好的通风特性,又能形成较暗的制干环境,光照和紫外线强度分别低于3.4和1.4μmol/m2s,为生产绿色葡萄干营造了温度、湿度、光照、通风均衡的特殊干燥环境。
2、葡萄干燥过程中白昼失水速率是夜间的2.00-6.14倍,干燥初期晒干工艺葡萄失水速率是晾干的1.21-3.12倍。葡萄果实干燥模型宜选用Page模型,晒干工艺葡萄果实的有效水分扩散系数达到晾干工艺的3.14倍以上;无核白鸡心葡萄果实的有效水分扩散系数高于无核白葡萄。
3、干燥过程中,晒干工艺下葡萄L、a、b和△E值的变化幅度高于晾干工艺;晾干工艺葡萄果实内的叶绿素a含量显著高于晒干工艺,类胡萝卜素含量和褐变度低于晒干。色差值与葡萄果实水分比和水分活度密切相关,晒干工艺下葡萄果实水分活度在0.80-0.91范围内、水分比约为0.55时为△E、L和b值变化的关键时期,晾干工艺葡萄果实水分活度约为0.95,水分比约为0.85时为△E、b值发生关键变化的转折点;L、a值发生变化的关键时期水分活度为0.77-0.79,水分比为0.55-0.65。最高温度、白昼平均温度、最高空气湿度、紫外线强度和光照强度是影响制干过程中葡萄色泽变化的关键环境因子。
4、绿色葡萄干的酚类、酮类等抗氧化活性物质含量及自由基清除能力、HepG2细胞抗氧化活性显著高于棕褐色葡萄干,绿色葡萄干感官评价结果高于棕褐色葡萄干。通过对营养品质、功能活性物质、抗氧化活性,质构特性和感官品尝等方面的综合评价,绿色葡萄干保健功能和口感优于棕褐色葡萄干。
5、GC-O-MS分析结果表明无核白鸡心葡萄果实的特征香气包含果香、花香型和玫瑰香型。其中果香、花香型物质主要包括乙醇、苯、己醛、2-己烯醛、1-庚醇、3-蒈烯、松油醇和α-紫罗兰酮等物质;玫瑰香型物质主要包括苯乙醇、香叶醇、橙花叔醇、芳樟醇、大马酮和苯乙酸苯乙酯等物质。
6、干燥工艺对葡萄果实香气变化影响较大,晾干葡萄干香气物质含量是晒干葡萄干香气含量的1.41倍。干燥过程中不同制干工艺葡萄果实内香气物质含量均呈先上升-后下降的变化趋势,干燥初期晒干工艺葡萄果实香气物质含量显著上升,后期迅速下降;晾干工艺下葡萄果实的香气变化趋势较平缓。香气合成途径的关键酶及基因的表达研究结果表明干燥初期和中期葡萄果实存在香气合成代谢现象。干燥过程中葡萄果实内的主要香气物质含量与干燥时间、平均湿度、最低温度、平均温度等4个因子呈正相关关系,与最高温度、最低湿度呈负相关关系。最高温度、白昼平均温度、平均湿度、光照强度和紫外线强度是影响葡萄干香气物质含量的关键环境因子。
7、干燥工艺影响葡萄果实内的脂肪酸、氨基酸、类胡萝卜素等香气合成前体物质的含量,干燥过程中晒干工艺葡萄果实内的氨基酸、类胡萝卜素含量较鲜葡萄上升,脂肪酸含量下降,晾干工艺呈现相反的变化规律。不同制干工艺条件下,天冬氨酸、甘氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、丙氨酸、异亮氨酸是影响无核白鸡心葡萄果实氨基酸途径香气合成的主要前体物质;苯乙醇与苏氨酸、精氨酸呈负相关关系;乙酸苯乙酯与天冬氨酸、组氨酸、丙氨酸显著正相关,与精氨酸、苏氨酸显著负相关。豆蔻酸、十五烷酸甲酯等8种物质是无核白鸡心葡萄的主要脂肪酸物质,占脂肪酸总量的98.41%,主要香气物质反-2-己烯醛与油酸、亚油酸和亚麻酸等3种不饱和脂肪酸呈负相关关系。脯氨酸的变化规律说明干燥过程中,果实内存在一系列的抗逆生理生化反应,并非单一的失水浓缩过程。
本研究初步揭示了传统制干工艺对葡萄干燥环境及干燥特性的影响,探明了不同色泽葡萄干的营养品质和保健功能,确定了不同干燥工艺对葡萄干色泽、香气合成前体物质和香气物质形成的影响机制,研究结果能够为葡萄干品质提升、制干工艺优化提供科学依据,为新疆绿色葡萄干产业可持续发展提供理论基础。