干燥方式對不同生長時期秋葵果實營養品質及揮發性風味物質的影響

馬璐瑤，林海峰，王 喆，殷軍藝

（南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室，江西 南昌 330047）

秋葵（Abelmoschus esculentus(Linn.) Moench），學名咖啡黃葵，為錦葵科植物的根、葉、花或種子，亦稱黃秋葵、越南芝麻（湖南）、羊角豆（廣東）等[1]，民間也稱“洋辣椒”，性喜溫暖，具有生長周期短、耐干熱的生長特點[2-3]。秋葵果實風味獨特，營養豐富，含有氨基酸、蛋白質、黃酮、多糖、維生素和礦物質等成分[4]。

秋葵果實含有獨特的風味物質，主要為甲硫醚等化合物。徐康[5]將秋葵果實勻漿后采用固相微萃取法檢測風味物質，主要為甲硫醚、2-甲基呋喃、3-甲基丁醇、2-乙基-5-甲基四氫呋喃、四氫吡喃甲醇、1-己醇、反-2-任烯醛、肉豆蔻醛8 種成分，且在不同時期具有一定的差異。沈麗英等[6]采用二氯甲烷提取秋葵果實及干物質中的風味物質，發現主要包括醛類、酸類、酯類、醇類、酚類、酮類和雜環類風味物質，新鮮秋葵果實中醇類物質比例最大，干燥后酸類物質比例較大。

新鮮果蔬營養豐富、含水量高，但不容易保存，因此常采用干燥技術延長其貨架期，但是其品質與風味在此過程中容易受到影響。如經熱風干燥處理后，葛根全粉香氣成分中的醛類和酮類化合物含量有所增加[7]，荔枝中糠醛化合物含量也有所增加[8]，這可能與期間發生了Maillard反應有關；慈菇風味物質中醇類物質減少、醛類物質增加、醚類物質也有增加，但是熱風干燥對其影響較小[9]。冷凍干燥可促進風味物質3-羥基-2-丁酮的生成[7]，也可更大程度地保留風味物質[10]，經冷凍干燥處理的香蕉風味物質以酯類和酮類為主[11]。

秋葵食用具有季節性，常于高溫季節采摘，由于其果實含水量較高，短時間內會發生品質的改變[12-13]。為延長秋葵果實的食用期限，一般采用凍干、曬干等方式對其進行脫水處理，但會對其品質、風味物質等造成一定影響。雖然對秋葵鮮果的風味物質有相關報道，但缺乏干燥方式對秋葵果實風味物質的研究。本實驗以秋葵果實為研究對象，采用不同干燥方式對其鮮果進行處理，利用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術，探討其風味成分的變化，以期為選擇不同的秋葵干燥處理方式提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秋葵，2018年8月購于江西省萍鄉市福田鎮。

蘆丁標準品（色譜純，純度≥98%） 上海源葉生物科技有限公司；C7～C30飽和烷烴 美國Sigma-Aldrich公司；其他化學試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭美國色譜科公司；GC-MS 7890A-5976C氣相色譜-質譜聯用儀 美國Aglient公司；Varioskan Flash多功能酶標儀美國Thermo Fisher Scientific公司；12 L立式冷凍干燥機美國Labconco公司；DSH-50A-1水分測定儀 上海佑科儀器儀表有限公司；SX2-4-10-II型電阻爐、KSW 4D-11電阻爐溫度控制器 上海新苗醫療器械制造有限公司；AL104電子分析天平 上海梅特勒-托利多儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 果實生長指標、總糖含量、蛋白質含量及脂肪含量測定

隨機選取不同生長時期的果實20 個，分別測定果實的長度、寬度和鮮質量并計算果形指數。

將新鮮果實凍干后采用苯酚-硫酸法測定總糖含量[14]，采用K9860全自動凱氏定氮儀測定蛋白質含量，采用GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》測定脂肪含量。

1.3.2 原料處理

殺青后熱風干燥工藝：鮮秋葵→洗凈→切成2.5 cm小段→殺青（105 ℃，15 min）→熱風干燥（50 ℃，48 h）→粉碎→成品。

熱風干燥工藝：鮮秋葵→洗凈→切成2.5 cm小段→熱風干燥（50 ℃，48 h）→粉碎→成品。

自然干燥：鮮秋葵→洗凈→切成2.5 cm小段→太陽暴曬（3 d）→粉碎→成品。

冷凍干燥：鮮秋葵→洗凈→切成2.5 cm小段→預冷（-80 ℃，2 h）→冷凍干燥（-80 ℃，68 h）→粉碎→成品。

1.3.3 水分、灰分和氨基酸含量分析

水分含量：采用DSH-50A-1水分測定儀測定[15]；灰分含量：采用GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》分析；氨基酸含量：采用GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》分析。

1.3.4 總黃酮含量測定

參考文獻[16]方法，以蘆丁為標準品，NaNO2-Al(NO3)3法測定總黃酮含量。

樣品溶液的制備：準確稱取0.1 g干燥后樣品置于燒杯中，加入40 mL 60%乙醇溶液，于70 ℃水浴2.5 h后過濾至50 mL容量瓶中，用60%乙醇溶液洗滌燒杯和濾紙，合并濾液，冷卻至室溫后定容至刻度，搖勻待用。

標準曲線的建立：準確稱取1.00 mg蘆丁，用少量60%乙醇溶解后定容至10 mL棕色容量瓶中配制成質量濃度為0.1 mg/mL的母液。準確移取0.0、0.1、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0 mL的標準溶液于試管中，加水補齊至1.0 mL，得到質量濃度分別為0、10、20、40、50、60、80、100 μg/mL的標準溶液，移取50 μL蘆丁標準溶液加入10 μL 5%的NaNO2混勻，5 min后加入10 μL 10%的Al(NO3)3溶液混勻反應6 min，再加入50 μL NaOH溶液反應15 min，采用酶標儀在波長為510 nm處測定吸光度并繪制標準曲線。

樣品測定：取50 μL樣品溶液重復上述步驟測定吸光度，根據標準曲線計算樣品中總黃酮含量，結果以每克樣品干質量中蘆丁當量百分比表示。

1.3.5 揮發性風味物質分析

參考文獻[5]的方法，稱取3 g新鮮勻漿或干燥粉末樣品放入25 mL頂空進樣瓶中，于45 ℃加熱箱中保持30 min后，用自動固相微萃取頭萃取40 min，再解吸4 min。

色譜條件：HP-5MS色譜柱（30 m×0.250 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；程序升溫：柱溫起始溫度35 ℃，保持2 min，以6 ℃/min升至120 ℃，以10 ℃/min上升至180 ℃，再以20 ℃/min上升至230 ℃保持5 min；柱流量1 mL/min；分流比10∶1。

質譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；質量掃描范圍45～400 u。

風味物質保留指數（retention index，RI）測定：采用正構烷烴（C7～C30）作為參考計算風味化合物的RI，并按下式計算[17]：

式中：RI（x）為未知化合物的保留指數；RT（x）為未知化合物的保留時間/min；RT（n）為洗脫在未知化合物x之前的正構烷烴保留時間/min；RT（n＋1）為洗脫在未知化合物之后的正構烷烴的保留時間/min；n和n＋1分別為目標化合物x流出前后的正構烷烴所含碳原子的數目。

1.4 數據處理

根據RI文獻值結合NIST數據庫進行檢索定性分析，并運用峰面積歸一化法測得各揮發性風味物質的相對含量。采用Microsoft Excel對原始數據進行初步整理。顯著性差異分析采用SPSS Statistics 22軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同生長時期果實生長情況、總糖含量、蛋白質含量及脂肪含量

根據秋葵果實的生長特點，將其分為I、II、III 3 個時期，即在I期，秋葵果實種粒剛剛開始膨大，果實較小，顏色翠綠，商品價值較低；而進入II期后，果實硬韌，顏色鮮亮，具有很高的商品價值和食用價值；而進入III期后，果實雖然很大，但已經出現了纖維化，果實變硬，失去了鮮食價值。

表 1 不同生長時期果實生長情況（n=20）Table 1 Fruit traits at different growth stages (n= 20)

如表1所示，隨著秋葵果實的不斷發育，其長度、寬度和鮮質量均顯著增加。在生長前期，果實縱徑迅速增加，橫徑增長速度較為緩慢，而在發育后期增長趨勢則相反，果實鮮質量在后期增長快速。果形指數是果實縱徑與橫徑的比值，是商品果實的質量指標之一，縱徑與橫徑比值越大，果形指數增加越為明顯[5]，在生長時期為I～II時，果形指數增幅較大（11.78%），而到III期時，增幅變小（4.55%）。

表 2 不同生長時期果實總糖含量、蛋白質含量及脂肪含量（n= 3）Table 2 Contents of total sugar, protein and fat at different growth stages (n= 3)%

如表2所示，各時期的總糖、蛋白質和脂肪質量分數分別為25%～40%、14%～16%和1%～3%。隨著果實的不斷發育，總糖和蛋白質質量分數逐漸減少，其中II～III期顯著降低，降幅分別為20.34%和4.02%；脂肪質量分數在I～II期顯著增加40.57%后迅速下降，III期時質量分數為1.48%。

2.2 干燥方式對秋葵各生長時期果實灰分含量的影響

圖 1 干燥方式對各生長時期果實灰分含量的影響（n=3）Fig. 1 Effects of different drying methods on ash content of okra fruit harvested at different growth stages (n = 3)

由圖1可知，各個時期的秋葵灰分質量分數處于5%～8%，干燥方式對其有一定的影響，在I期和III期中，熱風干燥處理組灰分質量分數最高，分別為（7.59±0.45）%、（7.21±0.37）%，顯著高于冷凍干燥處理組，與其他干燥方式處理組的灰分含量差異不顯著；在II期中，殺青后熱風干燥組顯著高于其他3 種干燥方式處理組。冷凍干燥后的秋葵中灰分含量相對較低。

2.3 干燥方式對秋葵各生長時期果實水分含量的影響

圖 2 干燥方式對各生長時期果實水分含量的影響（n=3）Fig. 2 Effects of different drying methods on moisture content of okra fruit harvested at different growth stages (n = 3)

如圖2所示，不同時期經4 種干燥方式處理后水分含量相似，其中熱風干燥處理組水分含量最低，其次為殺青后熱風干燥組，經自然干燥和冷凍干燥處理后的樣品水分含量較高。

2.4 干燥方式對秋葵果實各生長時期果實總黃酮含量的影響

圖 3 干燥方式對各生長時期果實總黃酮含量的影響Fig. 3 Effects of different drying methods on the content of total flavonoids in okra fruit harvested at different growth stages

由圖3可知，在I期，經殺青后熱風干燥處理的秋葵果實總黃酮含量顯著低于其他3 種干燥方式，可能是高溫處理會對黃酮類物質造成破壞[18-20]。在II期，自然干燥處理后的樣品中總黃酮含量最低，且顯著低于冷凍干燥處理。在III期，冷凍干燥處理后的秋葵果實總黃酮含量最高，但不具有顯著性。

2.5 干燥方式對秋葵果實各生長時期氨基酸含量的影響

表3～5為采用殺青后熱風干燥、熱風干燥、自然干燥和冷凍干燥對3 個時期果實中氨基酸含量的影響。結果表明，經干燥處理后，各個時期均可檢測出16 種氨基酸，其中必需氨基酸7 種，半必需氨基酸2 種，非必需氨基酸7 種。經干燥后氨基酸含量均很低，總含量處于9～11 mg/100 g之間，天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸為主要氨基酸，Li Wen等[21]研究認為這幾種氨基酸為蘑菇特征風味的非揮發性味覺成分，具有一定程度的鮮味特征，賦予了干燥秋葵果實的獨特風味。不同生長時期氨基酸組成基本相似，且隨著生長時期的延長，不同干燥方式處理過后樣品的氨基酸總量大體呈現出逐漸降低的趨勢。

表 3 干燥方式對I期果實氨基酸含量的影響（n=3）Table 3 Effects of different drying methods on the contents of amino acids in okra fruit harvested at growth stage I (n= 3)

由表3可知，I期果實經自然干燥后總氨基酸含量最高為10.98 mg/100 g，必需氨基酸含量為3.58 mg/100 g。4 種干燥方式處理后，谷氨酸含量均最高，其次為天冬氨酸。自然干燥樣品中的谷氨酸和天冬氨酸含量顯著高于其他3 種干燥方式（P＜0.05），經殺青后處理含量最低。殺青后熱風干燥處理后的丙氨酸含量最高且具有顯著性（P＜0.05），而自然干燥組含量最低。

由表4可知，II期果實經自然干燥后總氨基酸含量最高為10.25 mg/100 g，必需氨基酸含量為3.38 mg/100 g。經4 種干燥方式處理后，谷氨酸含量均最高，其次為天冬氨酸。自然干燥樣品中的天冬氨酸和谷氨酸含量最高，分別為1.66 mg/100 g和2.46 mg/100 g，經殺青后處理含量最低。殺青后熱風干燥處理后的丙氨酸含量最高，而自然干燥組含量最低。

表 4 干燥方式對II期果實氨基酸含量的影響（n=3）Table 4 Effects of different drying methods on the contents of amino acids in okra fruit harvested at growth stage II (n= 3)

表 5 干燥方式對III期果實氨基酸含量的影響（n=3）Table 5 Effects of different drying methods on the contents of amino acids in okra fruit harvested at growth stage III (n= 3)

由表5可知，III期果實經殺青后熱風干燥后總氨基酸含量最高為9.54 mg/100 g，必需氨基酸含量為3.17 mg/100 g。經4 種干燥方式處理后，谷氨酸含量均最高，其次為天冬氨酸。自然干燥樣品中的天冬氨酸含量最高為2.09 mg/100 g。熱風干燥和冷凍干燥樣品中谷氨酸含量最高但不具有顯著性差異，殺青后熱風干燥處理樣品的丙氨酸含量最高。

2.6 干燥方式對各時期秋葵果實揮發性風味物質的影響

表 6 干燥方式對I期秋葵果實揮發性風味物質的影響Table 6 Effects of different drying methods on volatile substances in okra fruit harvested at growth stage I

在I期（表6），新鮮秋葵中檢測出的揮發性風味物質較少，其中相對含量較高的為二甲基硫醚，為主要揮發性物質，有海洋般特殊氣味[22]，相對含量為20.105%。經4 種干燥方式處理后，秋葵果實的揮發性風味物質種類增多，且各種物質含量也有不同程度的增減。經殺青后熱風干燥處理后共檢測出24 種揮發性風味物質，醇類物質總相對含量最高，為32.424%，其中2,3-丁二醇相對含量最高，其具有黏稠、微甜的氣味，且具有焦糊味[23]；其次為醛類物質和酮類物質，總相對含量分別為11.686%和9.490%。經熱風干燥處理后共檢測出揮發性風味物質28 種，其中醛類物質總相對含量最高，為30.200%，己醛相對含量高達23.894%，其具有蘋果和青草香氣[24]，二甲基硫醚相對于新鮮樣品含量也有所增加。對自然干燥處理后的秋葵，其主要揮發性風味物質為醇類化合物，種類有7 種，總相對含量為20.105%，其中相對含量最高的為1-辛烯-3-醇（13.920%，又稱蘑菇醇），具有鈴蘭香氣，為蘑菇特征呈香物質[25-26]，也有研究表明它可能是與氣味有關的微生物產生的揮發性有機物[27]；冷凍干燥處理檢測出醇類2 種，總相對含量為3.446%，醛類4 種總相對含量為10.139%，烴類5 種，相對含量為3.874%，酯類7 種，相對含量為9.193%，酮類1 種，相對含量為0.267%，其中主要揮發性風味物質為二甲基硫醚（11.365%）和己醛（8.584%）。

表 7 干燥方式對II期秋葵果實揮發性風味物質的影響Table 7 Effects of different drying methods on volatile substances in okra fruit harvested at growth stage II

續表7

在II期（表7），新鮮秋葵果實的主要揮發性風味物質為二甲基硫醚（9.704%），以及具有強烈的脂肪和奶油香氣的3-羥基-2-丁酮（19.945%）[28]；經殺青后熱風干燥處理，二甲基硫醚相對含量（11.598%）有所升高，3-羥基-2-丁酮相對含量（6.692%）下降，4-甲基吡嗪為主要揮發性風味物質，相對含量為11.808%，吡嗪類化合物具有濃厚的堅果、巧克力及烘烤香味[29-31]；經熱風干燥處理后主要揮發性風味物質為己醛（26.488%）和二甲基硫醚（27.332%）；經自然干燥處理后檢測出醇類9 種，總相對含量為22.091%，醛類4 種，總相對含量為21.109%，其中己醛相對含量最高為15.535%，其次為1-辛烯-3-醇為13.291%；冷凍干燥檢測出醛類5 種，總相對含量為15.370%，酯類3 種總相對含量為5.239%，其中二甲基硫醚、乙酸和己醛為主要揮發性風味物質。

在III期（表8），經殺青后熱風干燥處理后共檢測出24 種揮發性風味物質，其中主要揮發性風味物質為二甲基硫醚（19.621%）、2,3-丁二醇（23.871%）和4-甲基吡嗪（17.888%）；經熱風干燥處理后進行檢測，其中醛類物質和烷烴類物質總相對含量較高，分別為24.485%和10.882%；經自然干燥處理后檢測出醛類5 種，總相對含量為18.956%；經冷凍干燥處理后檢測出14 種揮發性風味物質，其中醇類2 種、醛類4 種、酮類1 種、烷烴2 種、酯類2 種。

表 8 干燥方式對III期秋葵果實揮發性風味物質的影響Table 8 Effects of different drying methods on volatile substances in okra fruit harvested at growth stage III

3 結 論

不同生長時期新鮮秋葵果實生長指標具有顯著差異，其凍干后總糖、蛋白質及脂肪含量隨著果實的生長發育具有降低趨勢。新鮮秋葵果實具有獨特香氣，但由于其不易貯存，常進行干燥處理。本實驗研究不同生長時期的新鮮秋葵果實分別進行殺青后熱風干燥處理、熱風干燥處理、自然干燥處理和冷凍干燥處理對其品質及揮發性風味物質的影響。發現經干燥后，其水分、灰分、黃酮及氨基酸含量等存在不同程度的差異，經熱風干燥和殺青后熱風干燥處理后含水量更低，比較利于干物質的保存；冷凍干燥處理后，灰分含量相對較低，黃酮物質也相對更好的保留。

不同生長時期新鮮秋葵揮發性風味物質組成基本相似，但它們的相對含量因受到果實成熟度等因素的影響而具有一定差異，其中主要揮發性風味物質為二甲基硫醚，具有海洋般特殊氣味，其相對含量在III期最高。徐康[5]對黃秋葵果實風味物質分析，得出不同采收時期的果實風味物質主要成分基本相同，但相對含量差異較大。

對秋葵果實進行4 種不同干燥方式處理后，主要揮發性風味物質有不同程度的增減，揮發性風味物質種類增多，主要包括醛類、酮類、醇類、烴類和其他物質等。對比4 種干燥方式，二甲基硫醚的相對含量仍占有很大比例。殺青后熱風干燥后醇類物質和醛類物質含量增加，主要有黏稠、微甜氣味的2,3-丁二醇和具有蘋果、青草香的己醛，且由于殺青溫度較高促使了吡嗪化合物的生成[32]，具有濃厚的堅果、巧克力香味。熱風干燥由于提供了合適的低溫及充足的氧氣，可促進果實脂肪的氧化降解產生更多醛類化合物，同時醇類化合物相對含量減少，這與文獻報道的熱風干燥可使醇類化合物減少醛類化合物增多相似[33]。冷凍干燥后主要揮發性風味物質為二甲基硫醚和己醛。綜上所述，經4 種不同干燥方式處理后，新鮮秋葵果實的主要揮發性風味物質都有所保留，同時在此基礎上出現其他不同的揮發性風味物質，這些物質不同的比例賦予不同干燥方式所得秋葵果實特殊香氣。