油柑（Phyllanthus emblica L.）是一种药食同源的岭南特色果品，风味独特、营养丰富，备受消费者青睐[1]。油柑鲜果水分含量高，采后易被微生物污染，在自然条件下贮藏易脱水、褐变和腐败[2]。干燥作为果蔬加工的重要手段，既能大量、快速消耗原料、延长产品的货架期，又能赋予产品特殊的感官品质[3]。
真空冷冻干燥（冻干）是目前生产高品质干制品的最佳干燥方式，果蔬在低温低压的传热传质过程中进行脱水，可最大程度地保持其原有的外观、风味和质地[4]。然而，真空冷冻干燥存在干燥时间长、能耗高等问题[5]。预脱水处理可以缩短冷冻干燥时间，同时还能改善产品口感、色泽等状态。例如，Jakubczyk 等[6]研究发现，使用一定浓度的糖液处理果蔬，能有效降低果蔬含水量从而缩短冻干时间，同时减轻了果蔬干燥后的褐变情况。袁越锦等[7]研究发现，采用热风预处理菠萝切片能有效缩短冻干时间，使产品有更好的复水性能。林平等[8]研究发现，通过热风与微波预脱处理能有效缩短干燥时间，节能20%，并且微波预脱水的产品颜色与感官评价较好。Guedes 等[9]研究发现，乙醇预处理马铃薯能改变其细胞结构与组织状态，提高复水能力。然而，目前关于采用预脱水联合真空冷冻干燥加工油柑干制品的研究鲜见，亟待进一步研究。
因此，本文将新鲜油柑进行热风、微波和乙醇预脱水处理，随后真空冷冻干燥，研究不同预脱水处理对冻干油柑出品率、复水比、色泽、微观结构、风味、总酚含量和抗氧化能力的影响，以期为开发高品质冻干油柑提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
“晚九号”油柑：饶平县汇众果蔬有限公司；福林酚、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2，2′-联氨-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）[2，2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS]、总抗氧化能力检测试剂盒：上海碧云天生物技术有限公司；2，4，6-三吡啶基三嗪[2，4，6-tris（2-pyridyl）-s-triazine，TPTZ]：上海源叶生物科技有限公司；甲醇、乙醇、过硫酸钾、三氯化铁（均为纯试剂）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
XO-SM50 超声波微波协同反应工作站：南京先欧仪器制造有限公司；BCD-510WP9CZX 冰箱：长虹美菱股份有限公司；DHG-9240A 鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；LG-03 真空冷冻干燥机：北京松源华兴科技发展有限公司；ME104E 电子天平：美国梅特勒-托利多仪器有限公司；Infinite 200 Pro 酶标仪：奥地利Tecan 公司；CR-400 型色差仪：南京多塔电子科技有限公司；S4800 型扫描电子显微镜：日本Hitachi 公司；TA.XT 2i/50 型质构仪：英国SMS 公司；PEN3.5 电子鼻分析仪：德国AIRSENSE 公司；SC7620 溅射镀膜仪：英国Quorum 科技有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 方法
选择新鲜、无损伤的油柑，去核器去核。对照组不做处理，另外3 组按以下方法进行预脱水。乙醇预脱水：将油柑在15% 乙醇溶液中浸泡30 min，取出后擦干表面水分；热风预脱水：将油柑在60 ℃热风下干燥1 h；微波预脱水：将油柑在700 W 微波下脱水1 min。所有油柑样品放置于-20 ℃冰箱冷冻12 h，再进行冷冻干燥（37 Pa，-49 ℃）。
1.3.2 脱水率测定
采用油柑预脱水前后的质量变化来评价不同预脱水处理对油柑的影响，每组样品平行测定3 次，并计算平均值。脱水率按式（1）计算。
式中：Y 为脱水率，%；m1 为油柑预脱水前的质量，g；m0 为油柑预脱水后的质量，g。
1.3.3 出品率测定
参考张馨月等[10]的方法，出品率为干燥前后样品质量之比，每组样品平行测定3 次，并计算平均值。出品率按式（2）计算。
式中：W 为出品率，%；W1 为油柑冻干前的质量，g；W2 为油柑冻干后的质量，g。
1.3.4 复水比测定
参考Deng 等[11]的方法，将干燥后的油柑进行称量并记录，40 ℃水浴加热20 min 后取出，用滤纸吸除表面水分并称重记录。复水比按式（3）计算。
式中：R 为复水比，g/g；m1 为冻干油柑复水后的质量，g；m2 为冻干油柑复水前的质量，g。
1.3.5 色泽测定
参考Guclu 等[12]的方法，采用色差仪分析冻干油柑的色泽。色差ΔE 按式（4）计算。
式中：L0*、a0*、b0*分别为对照组冻干油柑的亮度、红绿度和黄蓝度，L*、a*、b*分别为不同预脱水处理后冻干油柑的亮度、红绿度和黄蓝度。
1.3.6 扫描电子显微镜观察
参考Lyu 等[13]的方法稍作修改。切取冻干油柑断面进行微观结构观察。取油柑样品用镊子粘到导电胶上，缓慢放入溅射镀膜仪喷金90 s，设置加速电压为10 kV，放大100 倍观察样品颗粒的表面形态和结构，进行拍照保存。
1.3.7 质构测定
参考Feng 等[14]的方法并适当修改，采用P/0.25 型号探头测定冻干油柑的硬度与脆性。测试前速度2 mm/s，测试中速度0.5 mm/s，测试后速度10 mm/s，触发力度为10 g，测试距离为10 mm。
1.3.8 电子鼻分析
参考Shen 等[15]的方法并适当修改。取1 g 油柑粉于进样瓶中，密封后置于60 ℃鼓风干燥箱中加热1 h，使样品中的待挥发性物质充满进样瓶。采用电子鼻分析仪对样品进行风味测定，传感器清晰时间为240 s，测试时间为120 s，采样时间为1 s。
1.3.9 总酚含量测定
称量0.3 g 油柑粉末，量取20 mL 体积分数为80%的甲醇溶液混合均匀，于-4 ℃冰箱避光密封保存过夜，制得样品溶液，使用前4 000 r/min 离心10 min，取上清液，采用福林酚法测定总酚含量[16]。
1.3.10 抗氧化能力的测定
参考Peng 等[17]方法测定DPPH 自由基和ABTS+自由基清除能力。DPPH 自由基清除率测定：适当稀释1.3.8 中的样品，取5 μL 稀释样品与DPPH 溶液（195 μL，60 μmol/L）于96 孔板中振荡混匀，避光放置30 min 后，于波长515 nm 处测定吸光值。ABTS+自由基清除率测定：取10 μL 稀释样品和190 μL ABTS 工作液于96 孔板中振荡混匀，避光放置10 min 后，于波长734 nm 处测定吸光值。DPPH/ABTS+自由基清除率按式（5）计算。
式中：X 为DPPH 自由基、ABTS+自由基清除率，%；A0 为DPPH 溶液、ABTS 溶液吸光值；A1 为样品溶液吸光值。
Fe3+还原能力测定参照Wang 等[18]的方法。采用10 mmol/L TPTZ 溶液（溶解于40 mmol/L 盐酸）、20 mmol/L 三氯化铁溶液和醋酸缓冲液（pH3.6）按1∶1∶10（体积比）配制铁离子还原（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）工作溶液。取10 μL 稀释样品以及30 μL 去离子水，加入FRAP 试剂（150 μL）放于96 孔板中，室温下避光混合15 min，于593 nm 波长处测定吸光值。
1.4 数据分析及处理
借助GraphPad Prism 9.0 软件绘图，运用SPSS 20.0 软件分析数据显著性，以Tukey 法进行显著性检验（P＜0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同预脱水处理对新鲜油柑脱水率的影响
不同预脱水处理对新鲜油柑脱水率的影响如图1所示。
图1 不同预脱水方式对新鲜油柑脱水率的影响
Fig.1 Effects of different predehydration treatments on the dehydration rate of fresh fruits of Phyllanthus emblica
由图1 可知，不同预脱水方式对新鲜油柑脱水程度的影响存在差异。热风、乙醇、微波预脱水处理后新鲜油柑的脱水率分别为27.98%、7.59%和18.19%。这说明热风干燥的预脱水效果最好，其次是微波干燥和乙醇脱水。林平等[8]研究热风和微波预脱水对胡萝卜真空冷冻干燥效果，同样发现50 ℃热风预脱水处理1 h，可缩短冷冻干燥时间2 h；800 W 微波预脱水处理50 s，可缩短冷冻干燥时间3 h。因此，热风和微波预脱水处理可有效缩短油柑的冷冻干燥时间，节省能耗。
2.2 不同预脱水处理对冻干油柑出品率的影响
出品率为样品干燥前后的质量之比，直接影响产品经济效益。不同预脱水处理对冻干油柑出品率的影响如图2 所示。
图2 不同预脱水方式对冻干油柑出品率的影响
Fig.2 Effects of different predehydration treatments on the yield of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图2 可知，与对照组相比，热风处理组和微波处理组出品率无显著性变化（P＞0.05），乙醇处理组的出品率显著降低（P＜0.05）。这可能是由于乙醇预处理会提高细胞壁的通透性[19]，促使胞内物质溶出。直接冷冻干燥、经热风、微波预脱水后冷冻干燥，仅去除油柑中的水分，原有固溶物损失较少，因此出品率较高。
2.3 不同预脱水处理对冻干油柑复水比的影响
复水性是指果蔬干制品吸水恢复到初始新鲜度的能力，复水比越大即复水性越强[20]。不同预脱水方式对冻干油柑复水比的影响如图3 所示。
图3 不同预脱水方式对冻干油柑复水比的影响
Fig.3 Effects of different predehydration treatments on the rehydration ratio of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图3 可知，不同预脱水处理后冻干油柑复水比差异显著（P＜0.05），顺序为微波处理组（5.05 g/g）＞乙醇处理组（3.88 g/g）＞对照组（2.79 g/g）＞热风处理组（1.58 g/g）。干制品的复水能力主要得益于其多孔结构，孔隙越大，结构越疏松，则复水性越好[21]。微波能量可使物料产生细胞间隙[22]，而乙醇处理可使细胞壁变薄、通透性增加[10]，因此，这两种处理均有助于提高油柑的复水性。热风处理组的高温干燥可能引起油柑果肉皱变，失去疏松的胞间结构，导致其复水性变差[23]。
2.4 不同预脱水处理对冻干油柑色泽的影响
色泽是评价产品加工外观品质的重要指标。不同预脱水处理对冻干油柑色泽的影响如表1 所示。
表1 不同预脱水方式对冻干油柑色泽的影响
Table 1 Effects of different predehydration treatments on the color of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
组别对照热风乙醇微波L*值64.57±1.05c 67.39±1.25b 70.32±0.58a 76.53±2.10a a*值3.02±0.10a 1.03±0.28c 1.31±0.19bc 1.68±0.14b b*值14.68±0.47b 15.66±0.52b 15.65±0.06b 16.68±0.28a ΔE 值3.63±1.72b 6.08±1.38b 12.20±1.79a
由表1 可知，与对照组相比，3 种预脱水处理后冻干油柑的L*值均显著提高（P＜0.05），即亮度显著提高，其中乙醇和微波处理组的L*值显著大于热风处理组（P＜0.05）；当a*值为正值代表样品偏红，负值代表样品偏绿，不同预脱水处理均显著降低了冻干油柑的a*值（P＜0.05），这说明预脱水处理后冻干油柑更接近绿色。当b*值为正值代表样品偏黄，负值代表样品偏蓝，相比对照组（14.68），微波处理组（16.68）的冻干油柑b*值显著提高（P＜0.05），即更接近黄色，其他处理组的b*值无显著变化（P＞0.05）。ΔE 值越小，处理组与对照组的冻干油柑颜色越接近，结果显示不同处理组的ΔE 的大小顺序为微波处理组（12.20）＞乙醇处理组（6.08）＞热风处理组（3.63）。Huang 等[24]比较微波和热风预脱水处理的冻干猕猴桃片的色差，发现微波处理组的色差（ΔE=25.98）显著大于热风处理组（ΔE=13.93），这与本文研究结果类似。由此可见，热风和乙醇预脱水处理可以较好地保持冻干油柑的色泽。
2.5 不同预脱水处理对冻干油柑风味的影响
感受器W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W 和W3S 分别对芳香成分、氮氧化合物、氨水/芳香成分、氢气、烷烃芳香成分、甲烷、硫化物、乙醇、有机硫化物和烷烃敏感[25]。不同预脱水处理对冻干油柑风味的影响如图4 所示。
图4 不同预脱水处理对冻干油柑风味的影响
Fig.4 Effects of different predehydration treatments on the flavor of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图4 可知，对照组和不同预脱水处理的冻干油柑主要风味成分都是甲烷、硫化物、有机硫化物和乙醇；不同预脱水处理后的冻干油柑风味强弱顺序为乙醇处理组＞微波处理组＞热风处理组＞对照组。相比对照组，不同预脱水处理后感受器W1C、W3C 和W5C 的响应值降低，即芳香成分、烷烃芳香成分和氨水/芳香成分含量下降，不同预脱水处理后的冻干油柑芳香成分强弱顺序为对照组＞热风处理组＞微波处理组＞乙醇处理组。综上，预脱水处理后冻干油柑的风味更加浓郁，但各种芳香成分略有损失。
2.6 不同预脱水处理对冻干油柑质构的影响
不同预脱水处理对冻干油柑质构的影响如图5所示。
图5 不同预脱水处理对冻干油柑质构特性的影响
Fig.5 Effects of different predehydration treatments on the texture properties of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图5 可知，与对照组相比，乙醇处理组的冻干油柑硬度显著增大（P＜0.05），而其他处理组的冻干油柑硬度无显著变化（P＞0.05）。Niu 等[26]将乙醇预脱水后马铃薯进行CO2 膨化干燥，结果发现相比未预处理组，马铃薯经乙醇预脱水处理后再膨化干燥，其硬度显著增大。与对照组相比，乙醇和微波处理组的冻干油柑脆度显著减小（P＜0.05），分别降低了11.02%和21.36%。
2.7 不同预脱水处理对冻干油柑微观结构的影响
为进一步解释不同预脱水处理影响冻干油柑复水比和质构特性的作用机制，本研究借助扫描电子显微镜分析了不同预脱水处理对冻干油柑微观结构的影响，结果如图6 所示。
图6 不同预脱水方式对冻干油柑微观结构的影响
Fig.6 Effects of different predehydration treatments on the microstructure of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图6 可知，相比对照组，经不同预脱水处理后的冻干油柑微观形貌均出现不同程度破坏。经微波预脱水处理的冻干油柑，其孔隙增大、结构破损明显，这可能是其复水性强的内在原因。经乙醇预脱水处理后的冻干油柑孔隙最小、密度最大，因此对应的硬度也最大[27]。微波预脱水处理的冻干油柑微观结构崩溃、破裂，这可能是其脆度降低的内在原因。
2.8 不同预脱水处理对冻干油柑总酚含量以及抗氧化能力的影响
不同预脱水处理对冻干油柑总酚含量以及抗氧化能力的影响如图7 所示。
图7 不同预脱水处理对冻干油柑总酚含量和抗氧化活性的影响
Fig.7 Effects of different predehydration treatments on the total phenol content and antioxidant activities of freeze-dried fruits of Phyllanthus emblica
由图7（a）可知，与对照组相比，热风处理组的冻干油柑总酚含量显著降低（P＜0.05），这可能是由于热风干燥过程中长时间高温会导致油柑中多酚降解[28]；乙醇处理油柑时多酚溶出，微波处理组的总酚含量无显著影响（P＞0.05）。这表明微波预脱水-冷冻干燥工艺可较好地保留冻干油柑的总酚。由图7（b）可知，与对照组相比，热风处理组的DPPH 自由基清除率显著降低（P＜0.05），清除率分别为为40.13%和38.67%；微波处理组的DPPH 自由基抑制率无显著变化（P＞0.05）。由图7（c）可知，对照组和不同处理组清除ABTS+自由基与其清除DPPH 自由基的规律一致。由图7（d）可知，与对照组（2.03）相比，热风和乙醇处理组的FRAP值显著减小（P＜0.05），且乙醇处理组的FRAP 值显著大于热风处理组（P＜0.05）；微波处理组的FRAP 值无显著变化（P＞0.05）。Feng 等[29]研究预脱水结合变温压差膨化干燥苹果时发现了类似的规律，与热风预脱水处理相比，微波预脱水处理可更好地保留苹果中的总酚，提高其DPPH 自由基、OH 自由基清除能力。综上，微波预脱水处理可更好地保留冻干油柑的总酚和体外抗氧化活性。
3 结论
热风干燥对新鲜油柑的预脱水效果最好，其次是微波干燥和乙醇脱水。与对照组相比，热风处理组和微波处理组的出品率无显著变化（P＞0.05），乙醇处理组的出品率显著降低。不同预脱水处理后冻干油柑复水比差异显著（P＜0.05），顺序为微波处理组（5.05 g/g）＞乙醇处理组（3.88 g/g）＞对照组（2.79 g/g）＞热风处理组（1.58 g/g）。不同处理组的ΔE 顺序为微波处理组（12.20）＞乙醇处理组（6.08）＞热风处理组（3.63）。不同预脱水处理后冻干油柑的风味更加浓郁，风味强弱顺序为乙醇处理组＞微波处理组＞热风处理组＞对照组，但各种芳香成分略有损失。与对照组相比，乙醇处理组的冻干油柑硬度显著增大（P＜0.05），其他处理组的冻干油柑硬度无显著变化（P＞0.05）；与对照组相比，乙醇和微波处理组的冻干油柑脆度显著减小（P＜0.05），分别降低了11.02%和21.36%。微波预脱水处理可更好地保留冻干油柑的总酚和抗氧化活性。综上，乙醇预脱水处理的冻干油柑色泽好、风味强、脆度高，可将乙醇预脱水开发为高品质冻干油柑冷冻干燥的前处理方式。
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