干燥溫度對脫水薄荷品質的影響

張　超,盧江長美,王宇濱,馬　越,趙曉燕

(北京市農林科學院蔬菜研究中心、果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室、農業部華北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室、農業部都市農業(北方)重點實驗室,北京 100097)

?

干燥溫度對脫水薄荷品質的影響

張超,盧江長美,王宇濱,馬越,趙曉燕*

(北京市農林科學院蔬菜研究中心、果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室、農業部華北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室、農業部都市農業(北方)重點實驗室,北京 100097)

研究比較不同干燥溫度(55、65、75、85和95 ℃)對脫水薄荷品質的影響。結果顯示以干燥溫度55和65 ℃將薄荷干燥至水分含量為7%時,脫水薄荷中葉綠素保留率最高,可達到70%,并維持薄荷原有的綠色;以干燥溫度為65 ℃時,脫水薄荷的風味與新鮮薄荷最相近;GC-MS分析顯示新鮮薄荷中共檢出28種揮發性組分,總含量為199 μg/g,而干燥后脫水薄荷中揮發性組分的數量和含量隨干燥溫度的提高而呈現降低趨勢,當干燥溫度為65 ℃時,脫水薄荷中的揮發性組分為24種,總含量降低為52.8 μg/g。綜合上述結果可以發現65 ℃是薄荷的最佳干燥溫度。

脫水薄荷,干燥,溫度,風味,電子鼻

薄荷(MenthahaplocalyxL.),唇形科薄荷屬,多年生宿根性草本植物,多生于山野濕地河旁,根莖橫生地下[1]。薄荷對流行性感冒、頭疼、發熱和咽喉、牙床腫痛等癥均有一定作用,是一種藥食同源的資源[2]。作為食品,部分薄荷用于鮮食,主要是作為涼拌菜中的配料或餐盤的點綴,其口味清涼和顏色明快,被稱為餐桌上的“小清新”;部分薄荷直接作為薄荷精油提取原料,用于添加于各類飲料、糖果等食品中;大部分薄荷是經過高溫干燥,作為薄荷香料或精油提取的原料使用。值得關注的是在干燥過程中,薄荷中的葉綠素發生降解[3]、顏色發生劣變、風味損失[4]。

目前,關于薄荷的研究集中于薄荷精油化學組分[5-6]和功能特性方面[4,7-9],呂爽等[10]比較干燥方法對薄荷中多酚含量和抗氧化能力的影響。但是,關于干燥溫度對薄荷品質影響的研究還鮮有報道。本文評價在常規熱風干燥過程中,干燥溫度(55、65、75、85和95 ℃)對薄荷品質和特征風味物質的影響,以期建立薄荷的干燥工藝,為脫水薄荷產品生產提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與設備

薄荷2014年9月采收于北京市農林科學院通州農場;2-甲基-3-庚酮(色譜純)東莞市喬科化學有限公司;高純氮氣(99.9%)北京南飛工貿有限公司;石油醚(化學純)國藥集團化學試劑有限公司。

GDS-225高低溫濕熱實驗箱北京雅士林環境儀器有限公司;DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱北京雅士林實驗設備有限公司;離心脫水機北京元享蔬菜食品機械廠;北京市FW100高速萬能粉碎機天津市泰斯特儀器有限公司;AL204電子天平瑞士Mettler Toledo公司;Aqua LAB 4TE水分水分活度儀美國培安公司;PEN2電子鼻德國Airsense分析儀器有限公司;Agilent 6890N GC-5973I MS氣質聯用分析儀美國Agilent公司。

1.2干燥方法

將新鮮薄荷葉使用自來水清洗,去除泥土和雜質,然后在沸水浴中漂燙1 min,將葉片撈出,使用離心脫水機在680 r/min的速度下脫水2 min,然后將樣品鋪于高低溫濕熱實驗箱托盤上,分別在溫度為55、65、75、85和95 ℃條件下干燥至水分含量低于7%,期間定時測定樣品的品質。研究以新鮮薄荷作為對照組(Control)。

1.3水分含量的測定

水分含量的測定按照GB/T5009.3-2003[11]方法進行。

1.4水分活度的測定

依據鏡面冷凝露點的原理測定樣品水分活度(AW)。首先將水分活度儀使用水分活度為1.00、0.75和0.50標準溶液進行校正,然后將樣品粉碎后平鋪于樣品盒內,完全覆蓋樣品盒底部,測定樣品AW,當儀器讀數穩定時即是樣品的AW。

1.5葉綠素含量的測定

根據GB/T22182-2008的測定方法[12],用石油醚提取樣品中葉綠素,在室溫下攪拌提取1 h,用分光光度計測定波長為625,665和705 nm的吸光值。葉綠素含量計算見式(1)。

式(1)

1.6電子鼻測定方法

將電子鼻開機預熱30 min,打開計算機,系統自動沖洗180 s;同時,將樣品(1.5 g)剪碎裝入30 mL的玻璃瓶內,將探測針頭插入瓶子內,開始采集,60 s后將針頭拔出,對樣品第48～52 s各個電極的響應值進行主成分分析,以方差最大的主成分1和主成分2為X軸和Y軸制圖,表征各樣品之間風味的差別。

1.7GC-MS測定方法

樣品中揮發性成分使用GC-MS測定,以2-甲基-3-庚酮作為內標。樣品使用吹掃捕集法:以高純氮氣(99.9%)為吹掃氣,吹掃流速為40 mL/min,吹掃時間為11 min,解吸溫度為250 ℃,解吸時間為2 min,解吸流速為300 mL/min,解吸后捕集阱在280 ℃繼續保溫2 min。

GC的條件:DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm),程序升溫:初始溫度,40 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升溫到200 ℃,保持0 min,再以10 ℃/min升溫到230 ℃,保持3 min。總運行時間為41 min。載氣(He),恒定流速為1.2 mL/min,進樣口溫度250 ℃,壓力14.87 Pa,分流比10∶1[9]。

MS的條件:EI離子源,電子能量70 eV,傳輸線溫度280 ℃,離子源溫度為230 ℃,四極桿溫度為150 ℃,質量掃描范圍m/z 55～500。

1.8統計分析

實驗重復3次,結果以3次實驗結果的(平均值±標準偏差)表示。使用Orgin8.0繪制圖像;使用SAS9.1.3(美國SAS公司)對數據進行統計分析,Duncan檢驗進行多重比較,顯著性水平為p<0.05。

2　結果與討論

2.1干燥溫度對薄荷水分含量和水分活度的影響

圖1顯示干燥溫度對薄荷水分含量和AW的影響。為了評價薄荷干燥過程中水分含量變化過程,研究將薄荷干燥至水分含量低于7%。隨著干燥溫度提高,薄荷干燥時間顯著縮短,比如:65 ℃獲得水分含量為7%的脫水薄荷約需要200 min,而當干燥溫度為95 ℃時,僅需要約48 min。Díaz-Maroto等[13]在干燥荷蘭薄荷的過程中也出現與本文類似的結果。

圖1　干燥溫度對薄荷水分含量(A)和水分活度(B)的影響Fig.1　Effect of drying temperature on moisture content(A) and water activity(B)of mints

AW表征食品中水分與食品分子結合程度,AW越高,水分與食品分子結合程度越低。因而,AW也常常被用來表征食品的安全性[14-15]。一般來說,大多數細菌可以生活的AW為0.94～0.99,大多數霉菌為0.80～0.94,耐干燥霉菌和耐高滲透壓酵母為0.60～0.65。當Aw低于0.60時,絕大多數微生物無法生長[16]。圖1顯示AW隨著干燥時間延長而降低;隨著干燥溫度的升高,達到AW0.6的時間縮短,比如:65 ℃獲得AW0.6的產品約需要175 min,而95 ℃約需要42 min。比較水分含量和AW兩條曲線,可以發現在達到食品安全閾值AW0.6時,脫水薄荷的水分含量還高于7%。因而,從食品安全的角度出發可以發現以7%作為脫水薄荷的干燥標準會造成產品的過度干燥,這不僅會影響產品的品質,還引起能源浪費。類似的結果在甘藍干燥的過程中也曾出現[17]。

2.2干燥溫度對薄荷中葉綠素含量的影響

研究比較當薄荷水分含量為7%時,干燥溫度對脫水薄荷中葉綠素含量的影響(圖2)。為了便于比較,葉綠素含量均以鮮重(mg/g鮮重)表示。可以發現在干燥后,脫水薄荷中的葉綠素含量顯著低于Control。值得注意的是當干燥溫度為55和65 ℃時,脫水薄荷中葉綠素含量顯著高于其它溫度干燥產品。研究發現甘藍[17]、獼猴桃[18]、菠菜[19]和小白菜[20]等中葉綠素的降解均符合一級降解動力學模型,因此葉綠素降解反應速率與干燥的絕對溫度呈現冪指數的關系。在干燥溫度為55和65 ℃時,雖然干燥時間分別需要約260和200 min,但由于葉綠素降解反應速率會隨著干燥絕對溫度呈現指數函數的形式下降,因此,葉綠素的保留率還可以達到70%左右。

圖2　干燥溫度對薄荷中葉綠素含量的影響Fig.2　Effect of drying temperature on chlorophyll content of mints

2.3干燥溫度對薄荷風味的影響

電子鼻是依據10對氣體傳感器的響應來識別樣品風味的電子系統,系統采集數據后,使用主成分分析的方法將每個傳感器的響應值重新組合為一組新的相互無關的綜合變量,選擇綜合變量中方差最大的兩個作為主成分1和主成分2,定性表征被處理樣品與對照品是否具有顯著差別[21]。使用電子鼻比較干燥溫度對脫水薄荷風味影響的結果見圖3。可以發現主成分1和主成分2的方差分別達到96.0%和3.84%,合計為99.8%,可以有效表征薄荷的風味。干燥溫度為65 ℃獲得脫水薄荷的風味與Control的風味最相近,而95 ℃脫水薄荷的風味與Control差別最顯著。因而,干燥溫度65 ℃最有效維持了薄荷的原始風味。

圖3　干燥溫度對薄荷風味的影響Fig.3　Effect of drying temperature on flavor of mints

2.4干燥溫度對薄荷中揮發性組分含量的影響

表1顯示采用GC-MS法檢測樣品中的揮發性組分的含量。與電子鼻檢測結果不同,GC-MS可以定量顯示樣品中揮發性組分的構成和含量,明晰影響樣品風味的成分。研究以2-甲基-3-庚酮作為內標,對薄荷中揮發性組分含量進行定量分析。可以發現Control中2-蒈烯、D-檸檬烯、左旋香芹酮等含量比較高,與前期的研究結果較相似[5,9]。但是魏興國[22]研究結果顯示野生薄荷中含量較高的為薄荷酮和檸檬烯。而安秋榮[23]等認為薄荷中主要成分為α-蒎烯、β-蒎烯和檸檬烯等,但是春季和秋季薄荷的主要揮發性物質組成還有所不同。分析文獻報道成分差異的原因,除了樣品前處理方式和測定方法等因素外,薄荷的品種和產地也是造成差異的原因;且不同采收期、存儲方式等因素都會對揮發性成分造成一定影響。

比較干燥溫度對揮發性組分含量的影響,發現α-水芹烯、桉葉油醇、2-蒈烯、2-已烯醛、2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、3-羥基丁酮、3-辛醇、1-辛烯-3-醇、2,3,5,6-四甲基吡嗪、4-萜烯醇、α-松油醇、反式香芹醇和苯乙醇僅在Control中出現,干燥后均未檢出,原因可能在于干燥過程中,樣品中還存在水分,水分子的存在催化上述物質發生降解,或者轉化成為其它化合物[24-26]。

Control中共檢出29種揮發性組分,總含量達到199 μg/g。隨著干燥溫度的升高,揮發性組分的數量和含量具有降低的趨勢。當干燥溫度為65 ℃時,脫水薄荷中揮發性組分為24種,總含量降低為52.8 μg/g。比較加熱溫度對揮發性組分種類的影響,可以發現脫水薄荷中的醇類和酮類物質含量降低,而烷烴類和其它物質含量提高,推測干燥過程可能使新鮮樣品中的醇類和酮類物質轉化為其它物質,類似的結論在前人的文獻中也有報道[24-26]。

表1　干燥溫度對薄荷中揮發性組分含量的影響

注:*表示單一組分占樣品中總揮發性物質的比例;**表示未檢出;***表示包含揮發性組分的數量。

3結論

干燥溫度對薄荷的品質和風味均產生影響,當干燥溫度為55和65 ℃時,脫水薄荷中葉綠素的保留率最高,可以達到70%左右;當干燥溫度為65 ℃時,脫水薄荷的風味與新鮮薄荷風味最相近。GC-MS方法檢出新鮮薄荷中有28種揮發性組分,含量199 μg/g,而干燥后脫水薄荷中揮發性組分的數量和含量隨干燥溫度的提高而呈現降低趨勢,在干燥溫度為65 ℃干燥后,脫水薄荷中的揮發性組分為24種,含量降低為52.8 μg/g。因此,65 ℃是脫水薄荷的最佳干燥溫度。

[1]王小敏,李維林,趙志強,等. 薄荷屬植物的組織培養研究進展[J].江蘇農業科學,2007,4:117-121.

[2]李娟娟,王羽梅.薄荷精油成分和含量的影響因素綜述[J].安徽農業科學,2011,39(26):22313-22316.

[3]田麗波,商桑,黃綿佳,等. 不同貯藏溫度對3 種野生蔬菜主要營養成分及硝酸鹽含量的影響[J]. 廣東農業科學,2008,12:43-46.

[5]葉蘭榮,姚雷,徐勇,等. 四種薄荷植物學性狀和精油成分的比較[J].上海交通大學學報:農業科學版,2006,24(5):435-440.

[6]朱衛紅,許時嬰,江波.微膠囊化薄荷油的制備及其熱穩定性研究[J].食品與機械,2006,22(5):32-35.

[7]劉明學,申秀娟,李瓊芳,等.薄荷浸提液的抑菌效果及豬肉保鮮研究[J].食品科技,2009,36(6):108-112.

[8]謝再黃,王小英,李旭奮,等.速溶薄荷味膜狀食品的研制[J]. 食品工業,2006,1:51-53.

[9]楚遵雷. 薄荷的化學成分和臨床藥理作用[J].齊魯藥事,2009,29(9):545-546.

[10]呂爽,田呈瑞,石慧.不同干燥方法對薄荷多酚、總黃酮及抗氧化性的影響[J].食品與發酵工業,2012,38(5):112-116.

[11]國家標準局信息分類編碼研究所,GB/T 5009.3-2003,中華人民共和國衛生部[S]. 中國標準出版社:北京,2003.

[12]國家標準局信息分類編碼研究所,GB/T 22182-2008,全國糧油標準化技術委員會[S]. 中國標準出版社:北京,2008.

[13]Díaz-Maroto M C,Pérez-Coello M S,Vias M A G,et al. Influence of drying on the flavor quality of spearmint(Mentha spicata L.)[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2003,51(5):1265-1269.

[14]Bin F,Theodore P L. Shelf-life prediction:theory and application[J]. Food Control,1993,4(3):125-133.

[15]Gustavo V B-C,Anthony J F,Shelly J S,et al. Water Activity in Foods:Fundamentals and Applications[M]. Blackwell Publishing and the Institute of Food Technologists,2008.

[16]Wijtes T,McClure P J,Zwietering M H,et al. Modelling bacterial growth of Listeria monocytogenes as a function of water activity,pH and temperature[J]. International Journal of Food Microbiology,1993,18(2):139-149.

[17]王冬梅,馬越,王丹,等.真空干燥過程中甘藍葉綠素降解動力學的研究[J].食品工業科技,2012,33(17):110-113.

[18]張麗華,李順峰,劉興華,等.獼猴桃果漿中葉綠素和顏色的熱降解動力學[J].農業工程學報,2012,28(6):289-292.

[19]刁恩杰,李向陽,丁曉雯.脫水菠菜貯藏過程中顏色變化動力學[J].農業工程學報,2010,26(8):350-355.

[20]喬勇進,張輝,唐堅,等.采后小白菜葉綠體色素含量變化及其葉綠素降解動力學的研究[J].食品安全質量檢測學報,2013,4(6):1693-1699.

[21]Wilson D A,Baietto M. Applications and advances in electronic-nose technologies[J]. Sensors,2009,9(7):5099-5148.

[22]魏興國,董巖,崔慶新.野生薄荷揮發油化學成分的GC-MS分析[J].煙臺師范學院學報:自然科學版,2003,19(2):116-118.

[23]安秋榮,郭志峰.用GC-MS法分析春、秋季薄荷油成分[J].分析測試學報,2000,19(5):64-66.

[24]古喜蘭,鄭康成.光敏化條件對α-蒎烯異構化制備羅勒烯的影響[J].廣東化學,1990(2):38-40.

[25]李凝. 以松節油為原料合成對異丙基甲苯[J].精細化工,2002,8:477-479.

[26]李艷軍,賀紅武. 1,4-桉樹腦衍生物的合成進展[J].合成化學,2004,4:336-339.

Effect of drying temperature on quality of the dehydrated mint

ZHANG Chao,LU Jiangchangmei,WANG Yu-bin,MA Yue,ZHAO Xiao-yan*

(Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences;Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Processing;Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops(North China),Ministry of Agriculture;Key Laboratory of Urban Agriculture(North),Ministry of Agriculture,Beijing 100097,China)

The effect of drying temperature of 55,65,75,85,and 95 ℃ on the quality of the dehydrated mint was evaluated. The drying temperature of 55 and 65 ℃ was effective to hold the chlorophyll content of the dehydrated mints with a residue rate of about 70%,thereby holding the original greenness of the mint. The flavor of the dehydrated mints dried at 65 ℃ was similar to that of the fresh mint. The 28 volatile components that was 199 μg/g were detected in the fresh mint. The content and number of the volatile components of the dehydrated mint decreased when the drying temperature was enhanced. The 24 volatile components that was 52.8 μg/g were detected when being dried at 65 ℃. In summary,the drying temperature of 65 ℃ was the optimum for the dehydrated mint.

dehydrated mint;drying;temperature;flavor;electric nose

2015-05-15

張超(1978-)，男，博士，副研究員，研究方向：農產品深加工，E-mail：zhangchao@nercv.org。

趙曉燕(1969-)，女，博士，研究員，研究方向：果蔬加工，E-mail：zhaoxiaoyan@nercv.org。

現代農業產業技術體系(CARS-26-22 & CARS-25)；北京市農林科學院科技創新能力建設專項新學科培養(KJCX20140204)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000