干燥方式對滁菊抗氧化、抑菌活性和揮發性風味物質的影響

詹 歌 孫艷輝 嚴佳慧 王金濤 孫夢媛 龍 門

(1. 滁州學院生物與食品工程學院，安徽 滁州 239000；2. 安徽省熱敏性物料加工工程技術中心，安徽 滁州 239000)

滁菊屬菊目菊科植物，又名“白菊”“甘菊”，產于安徽滁州，屬藥、茶兩用佳品。滁菊入藥時可治療高血壓、冠心病等病癥；做茶飲時，可以清風散熱、舒筋活血和排毒養顏。此外，滁菊還可作枕明目、治療目赤腫痛和頭痛弦暈，其藥用價值名列中國四大藥菊(滁菊、杭菊、懷菊、亳菊)之首[1]。滁菊含有黃酮類化合物、氨基酸、揮發油和微量元素等有效成分[2]，具有很好的抗氧化、抑菌、抗衰老、抗病毒和抗炎功效[3-4]。

鮮菊花水分含量較高，不易貯藏保鮮，因此通常采用殺青后直接干燥的加工方法進行貯藏。而不同的干燥方式各有優缺點，對菊花品質的影響也有差異。Yuan等[5]考察了陰干、曬干、直接烘干對小白菊品質的影響；結果顯示陰干小白菊中的酚類物質含量最高，具有最強的抗氧化活性；Kim等[6]研究顯示遠紅外干燥野菊花中總酚含量、總黃酮含量和抗腫瘤活性顯著高于陰干野菊花。目前針對滁菊的研究主要集中在藥理作用、化學成分等方面[7-9]，而關于干燥方式對滁菊品質影響的研究較少，僅徐建[10]就5種傳統干燥方式滁菊中綠原酸、木犀草苷、二咖啡酰基奎寧酸的含量進行了分析和比較，缺乏新型干燥方式對滁菊生物活性及風味影響的研究。

本研究擬以滁菊為研究對象，分別通過真空冷凍、熱泵、熱風干燥3種干燥方式對其進行處理，并比較分析不同干燥方式對滁菊的抗氧化和抑菌性能、香氣成分以及感官特性的影響，以期確定滁菊干燥工藝，為滁菊的穩定加工提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮滁菊：滁州市滁菊研究所；

金黃色葡萄球菌(NCTC 6538)、大腸桿菌(ATC25922)：北京陸橋技術有限公司；

DPPH、ABTS、TBA、BHT、VC、亞油酸、卵黃脂蛋白等生化試劑：國藥集團試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電子天平：JA2003B型，上海越平科學儀器有限公司；

紫外可見分光光度計：T6新世紀型，北京普析通用儀器有限責任公司；

冷凍干燥機：SCIENTZ-10ND型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

生化培養箱：LRH-250A型，韶關市泰宏醫療器械有限公司；

電熱鼓風干燥箱：GZX-9240 MBE型，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；

臺式低速離心機：L530型，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；

旋轉蒸發器：YRE-301型，鞏義市予華儀器有限責任公司；

CAR/PDMS萃取頭：75 μm，美國Supelco公司；

氣相色譜—質譜聯用儀：7890A/5975C型，美國安捷倫公司；

數控超聲波清洗器：KQ3200DA型，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備方法 選擇沒有蟲害和病斑的新鮮滁菊，100 ℃ 殺青5 min，瀝干冷卻，分別采用如下工藝對滁菊進行干燥處理：

(1) 真空冷凍干燥工藝(T1)：將平鋪一層滁菊的料盤置于干燥倉隔板上，設置隔板溫度-30 ℃，常壓下冷凍4 h；然后擱板溫度30 ℃、真空度8 Pa條件下將樣品干燥至含水率為10%左右時停止干燥，密封保存備用并記錄干燥時間。

(2) 熱泵干燥工藝(T2)：將平鋪一層滁菊的料盤置于冷風干燥室中，然后在溫度為40 ℃、風速為2.5 m/s、相對濕度40%的條件下將樣品干燥至含水率為10%左右時停止干燥，密封保存備用并記錄干燥時間。

(3) 熱風干燥工藝(T3)：將平鋪一層滁菊的料盤置于鼓風干燥箱中，然后在60 ℃條件下將樣品干燥至含水率為10%左右時停止干燥，密封保存備用并記錄干燥時間。

1.3.2 滁菊水提物制備 稱取100 g干燥滁菊，按料水比為1∶7.5 (g/mL)加入沸水浸提3次，每次浸提10 min，合并濾液并通過真空濃縮、冷凍干燥得到滁菊水提物。

1.3.3 抗氧化能力測定

(1) DPPH自由基和ABTS自由基清除能力：參照Zhan等[11]的測定方法。分析3種干燥方式滁菊水提物在添加量分別為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 mg/mL時對兩種自由基的清除能力，同時以VC為陽性對照(n=3)。

(2) 脂質過氧化抑制能力：分別參照And等[12]和陳彩薇等[13]的測定方法。分析3種不同的滁菊水提物在添加量為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 mg/mL時對亞油酸及卵黃脂蛋白的抑制能力，同時以BHT為陽性對照(n=3)。

1.3.4 抑菌活性測定 參考Edziri等[14]的方法測定最低抑菌濃度(MIC)及最低殺菌濃度(MBC)。將滁菊水提物用Muller-Hinton broth(MHB)液體培養基調節為不同濃度梯度。取95 μL 樣品溶液與5 μL菌液(106CFU/mL)在96微孔板中混勻，置于37 ℃恒溫箱中培養24 h。MIC是指完全抑制細菌的生長所需樣品的最低濃度。吸取澄清孔中培養液涂布在Muller-Hinton agar(MHA)固體培養基平皿上，于37 ℃培養24 h，將無菌生長的最小樣品濃度定義為MBC。

1.3.5 揮發性風味物質測定 取滁菊4 g放于100 mL燒杯中，錫箔紙密封后在60 ℃平衡10 min，再將萃取頭(75 μm CAR/PDMS)置于滁菊上方吸附30 min，立即插入氣相色譜—質譜聯用儀(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)進樣，解析時間2 min。

色譜條件：HP-5毛細管柱(30 m×250 μm，0.25 μm)；進樣口采用不分流模式；溫度250 ℃；載氣(He)流量為1.2 mL/min；升溫程序：起始柱溫40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min 升到160 ℃，保持2 min，然后以8 ℃/min升至220 ℃，保持3 min。

質譜條件：離子源EI，接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃。電子能量70 eV，質量掃描范圍(m/z)40～450 amu。

揮發性風味化合物分析：將分離出的化合物的質譜數據與計算機檢索標準譜圖庫進行對比確認揮發性物質的組成；采用峰面積歸一法確定揮發性風味物質的相對含量[15]。

1.3.6 感官評定方法 參照GB/T 19692—2008和黃風格等[16]的方法對不同干燥方式的滁菊干花及沖泡后滁菊茶進行感官評定，具體評分標準見表1。

1.3.7 數據統計分析 所有數據利用Microsoft Excel 2010進行統計處理，用SAS 9.2進行ANOVA分析，不同平均值之間利用LSD(Least-Significant Difference)法進行差異顯著性檢驗(X±SDV，n=3)。

2 結果與分析

2.1 對滁菊抗氧化性能的影響

2.1.1 自由基清除能力 圖1對不同干燥方式的滁菊水提物對DPPH自由基及ABTS自由基的清除作用進行了比較。測試樣品均有不同程度的清除作用，且在相應的濃度范圍內，清除率和樣品濃度呈現較好的量效關系。其中，真空冷凍干燥后的滁菊水提物(T1)對2種自由基的清除作用最強，顯著(P<0.05)高于其他處理組；其次為熱泵干燥處理組(T2)；而熱風干燥的滁菊水提物(T3)自由基清除能力相對較差。此外，與VC處理組相比，當不同水提物添加量分別超過4，3 mg/mL 時，其對DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力均超過同量VC的。

表1 滁菊感官評分標準

圖1 干燥方式對滁菊自由基清除能力的影響

2.1.2 脂質過氧化抑制能力 不同處理組滁菊水提物的亞油酸和卵黃脂質過氧化抑制能力結果見圖2。從圖2可以看出，滁菊水提物能顯著(P<0.05)抑制亞油酸及卵黃脂的氧化，并呈濃度依賴關系。其中，真空冷凍干燥處理組(T1)對2種脂質的氧化抑制率最大，在添加量為6 mg/mL時，對亞油酸和卵黃脂的氧化抑制率分別為59.52%和54.53%；其次為熱泵干燥處理組(T2)，最后為熱風處理組(T3)。3個處理組對脂質氧化的抑制率均顯著(P<0.05)低于等量BHT的。

綜上，不同干燥方式滁菊水提物的抗氧化活性均隨著添加量的增加而提高，并且表現為T1>T2>T3。這主要是因為菊花中有較多的黃酮、多酚、揮發油等抗氧化物質[17-19]，而較高溫度的熱風干燥會加速這些物質的分解[20]。

2.2 對滁菊抑菌性能的影響

MIC和MBC值是用來定量分析抑菌物質的抑菌效力，表現為MIC和MBC值越小抑菌能力越強[21]。由表2可看出，真空冷凍干燥處理組(T1)對2種供試菌具有最小的MIC值，即抑制效果最好，分別為40(金黃色葡萄球菌)，35(大腸桿菌)mg/mL；而熱泵干燥處理組(T2)和熱風處理組(T3)對2種致病菌具有相同的抑制效力，且明顯弱于T1，MIC值均為45(金黃色葡萄球菌)，40(大腸桿菌) mg/mL；但3種不同干燥方式的滁菊水提物對2種供試菌具有相同的MBC(60 mg/mL)。此外，不同處理組對金黃色葡萄球菌作用的MIC均大于大腸桿菌，表明滁菊水提物對大腸桿菌的殺菌作用效果更明顯。這主要是因為金黃色葡萄球菌為革蘭氏陽性菌，其細胞壁對細胞膜及其內容物有較強的保護作用[22]。

圖2 干燥方式對滁菊脂質過氧化抑制能力的影響

表2 干燥方式對滁菊抑菌能力的影響

菊花中富含豐富的有機酸、黃酮類、萜類、甾體類等有效成分，其中含有大量的還原基團，對致病菌具有抑制作用[23]。而真空冷凍干燥能夠較好地保留滁菊中原有組分，因此該方式處理的滁菊具有更明顯的抑菌效果。

2.3 對揮發性風味物質影響

由表3可知，從干制滁菊中共檢測到121種揮發性風味物質，包括31種烴類、48種萜烯類、10種酮類、6種醛類、9種醇類、5種酯類、4種含氮化合物、3種酚類、3種酸類、異丙基乙烯基醚和白菖油萜環氧化物。T1、T2、T3組中分別檢測到71，88，56種揮發性風味物質。

從表3還可以看出，萜烯類是干制滁菊最主要的風味物質，含量分別為59.74%(T1)，46.70%(T2)，63.28%(T3)，種類也均為最多。其中β-瑟林烯和月桂烯在3種干制滁菊中占有比例較高(>8%)，它們具有強烈持久辛香、藥草香氣，常被用于調配香水、化妝品、香皂香精，具有抗病毒、抗生育、抗潰蕩等多種活性[24-25]；而α-長葉蒎烯是熱風干燥滁菊中(T3)特有的萜烯類香氣成分，含量達到14.34%。其他種類的萜烯類物質在不同產品中的種類和含量也存在一定的差異，但對滁菊的香味也有一定的貢獻，如β-欖香烯是菊花辛辣氣味的主要風味成分[26]；別羅勒烯和羅勒烯具有草香、花香并伴有橙花油氣息[27]。

在3種干制滁菊中烴類物質的種類和含量僅次于萜烯類，其中姜黃烯含量最為豐富，是T2(17.89%)和T3(18.61%)中含量最高的揮發性物質，在T1中的含量也僅次于β-瑟林烯(22.02%)，達到12.38%，對滁菊的風味起到重要作用。姜黃烯是姜制品中常見的風味物質，具有獨特的芳香風味和辛辣口感，同時顯示出良好的生理活性[28]。其他烴類物質風味閾值普遍較高且含量較低，對原料整體風味變化影響不大。

酮類化合物貢獻的花果香味具有優異持久的特點。其中3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3,5-戊二烯-2-酮和3-甲基苯乙酮為3種滁菊共有物質；2-茨酮、3,3-二氯樟腦僅存在于T1、T2中，它們賦予滁菊清涼的草藥香味。

表3 干燥方式對滁菊揮發性成分的影響?

續表3

? “-”表示未檢出。

3種方式干燥滁菊的醛類、醇類和酯類呈香物質主要包括正己醛、苯甲醛、2-茨醇、乙酸冰片酯、乙酸薰衣草酯，其中正己醛具有青草味[29]；苯甲醛具有特殊的杏仁氣味[30]；2-茨醇和乙酸冰片酯具有樟腦香氣[31]；乙酸薰衣草酯帶有薰衣草的香韻[32]。而含氮化合物、酚類、酸類、異丙基乙烯基醚和白菖油萜環氧化物等風味物質在干制滁菊中檢測到的含量較少。

綜上可以看出，在不同干燥處理的滁菊中，揮發性風味物質的種類和含量均存在一定的差異。這可能是滁菊在不同方式干燥過程中發生了多種反應造成的，如美拉德反應、脂肪酸氧化、聚合及降解等[33]。

2.4 感官評價結果

表4為不同干燥處理滁菊的感官評分結果。從表4中可以看出，T1組滁菊有最高的感官評分為84.33，其次為T2組(79.00)，評分最低組為T3組(64.00)，顯著(P<0.05)低于其他2組。并且在外形、顏色、氣味、滋味方面，T1及T2的評分結果均顯著(P<0.05)高于T3的，即真空冷凍干燥處理工藝及熱泵干燥均能更有效地完成對采后滁菊的脫水干燥處理，并且干燥后的滁菊有相對較高的感官品質。

表4 干燥方式對滁菊感官評價的影響?

? 同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.5 干燥工藝耗時分析

3種干燥工藝耗時測試結果如圖3所示，其中真空冷凍干燥方式(T1)凍結時間為3 h，干燥時間為16.5 h，總干燥工藝耗時為19.5 h；熱泵干燥工藝(T2，18 h)耗時顯著低于T1(P<0.05)，是熱風干燥(T3，7.5 h)耗時的2倍以上。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

3 結論

經3種干燥方法制備的滁菊都具有一定的抗氧化和抑菌能力，表現為T1>T2>T3。萜烯類是3種干制滁菊的主要揮發性風味物質，相對含量均達到45%以上。其他風味物質在不同產品中的種類和含量均存在一定的差異，它們共同對滁菊的風味做出貢獻。感官評價結果顯示真空冷凍干燥(T1)能夠較好地保持新鮮滁菊的外形和色澤，沖泡后具有滁菊特有的香氣和滋味。綜上，真空冷凍干燥適用于高品質、高附加值滁菊干制品加工，值得進一步推廣應用，但由于該方法干制時間相對較長，后期還需進一步對干燥工藝進行優化，縮短干制時間，以適應滁菊干制品的大規模生產。