干燥方式對太和香椿芽品質的影響

劉艷紅 熊張平 季春艷 李雙芳 劉生杰

(1. 阜陽師范大學信息工程學院，安徽 阜陽 236000；2. 西南林業大學化學工程學院，云南 昆明 650224)

太和香椿芽是安徽省名特產品，因其特色優勢又被稱為“貢椿”[1]。太和香椿芽富含VC、蛋白質、多糖、黃酮類和揮發油等生物活性成分[2-3]，具有抗菌消炎、消除自由基、抗過敏、抗氧化和調節血脂等生理功效[4-5]。太和香椿芽雖然營養豐富，但季節時令性強，易腐爛變質，貯藏時間短[6]。其深加工主要以腌制為主，深加工途徑較單一[7]，沒有市場競爭優勢。

脫水干燥技術可降低香椿芽的含水量，增加香椿芽中可溶物質濃度，降低香椿芽內各種酶活力，從而降低各種微生物的生長、繁殖速度，減緩香椿芽腐爛變質，延長香椿芽在室溫下的貯藏時間，且便于香椿芽在銷售前后的運輸和攜帶。經復水后，香椿芽基本上可以恢復原有新鮮度[8]。趙美香等[9]研究了熱烘干、真空、真空冷凍和微波干燥對香椿芽中葉綠素、VC、氨基酸態氮和蛋白質含量的影響。高海生等[10]研究了熱風和微波干燥方式對香椿芽葉綠素和VC含量、復水比及干燥后葉片表面微觀結構的影響。但各研究對象香椿芽沒有鮮明的地域特性，干燥方式對香椿芽中具有藥用價值的總黃酮含量的影響尚未見報道，對香椿芽干制品的色澤、風味、質地結構和營養成分等因素進行綜合分析評價的研究也鮮見報道。任廣躍等[11]僅對香椿芽干制品的葉綠素含量、VC含量和復水率進行了評價，趙美香等[9]、李湘利等[12]對香椿芽干制品的綜合評價中，未對總黃酮含量進行分析評價。

試驗擬以安徽省太和縣香椿芽為研究對象，研究不同干燥方式對香椿芽中總黃酮及其他有效成分的影響，并將香椿芽干制品的色澤、風味、質地結構等感官品質與活性營養成分等內外品質進行綜合評價。旨在探究太和香椿芽較合理有效的干燥方式，延長和提高太和香椿芽的貯藏時間和市場競爭力，解決太和香椿芽面臨需求旺盛和供給不足的尷尬局面，為太和香椿芽進一步的深加工提供依據。

1 材料與方式

1.1 材料與儀器

新鮮香椿芽：市售；

草酸、偏磷酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛酚鈉、無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、蘆丁標準品、丙酮、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍G-250、磷酸、焦亞硫酸鈉、小蘇打：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

電熱鼓風干燥箱：DGT-P135型，合肥華德利科學器材有限公司；

紫外分光光度計：UV-1950型，北京普析通用儀器有限公司；

臺式凍干機：ALPHA 1-2LD PLUS型，廣州雷得生物技術有限公司；

超速冷凍離心機：3-18KS型，鹽城市凱特實驗儀器有限公司；

高速粉碎機：XJA-100A型，上海標本模型廠；

實驗室旋風式粉碎磨：FS-II型，浙江托普云農科技股份有限公司；

數顯恒溫水浴鍋：HH-4J型，金壇市金瑞爾電器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預處理 剔除香椿不能食用的老葉和木質化的老根，選擇新鮮、無病蟲害、無機械損傷、色澤好的嫩葉嫩芽。用去離子水漂洗干凈，然后將香椿芽放入濃度為0.1%碳酸氫鈉的沸水內燙漂30 s，再將香椿芽放于濃度為0.1%焦亞硫酸鈉溶液中浸泡30 s撈出，瀝干備用。

1.2.2 香椿芽的干燥 將處理好的香椿芽樣品隨機稱量裝盤，每份50.00 g，然后攤成薄層。以香椿芽含水量為評價指標，對3種干燥方式的工藝條件和參數進行設置[13]，見表1。

表1 3種干燥方式的工藝條件和參數

1.2.3 VC含量的測定 采用2，6-二氯酚靛酚法[18]。

1.2.4 葉綠素含量的測定 利用分光光度計進行測定[19]。

1.2.5 總黃酮的測定 精密稱取干燥至恒重的蘆丁對照品10 mg，置于50 mL容量瓶中， 60%乙醇定容， 得濃度為0.2 mg/mL的標準液。精密吸取0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL標準液分別于25 mL容量瓶中，分別加入1 mol/L 的NaOH溶液5 mL，0.1 mol/L的AlCl3溶液3 mL，60%乙醇定容，靜置10 min，搖勻，測定331 nm處吸光值，繪制標準曲線，其方程為y=0.013 9x-0.000 6，R2=0.999 5。用超聲波輔助乙醇溶液浸提香椿葉中黃酮化合物，并用乙酸乙酯進行萃取，測定萃取物中總黃酮含量[20]。

1.2.6 蛋白質含量的測定 參照楊正坤等[21]的方法并修改，測定595 nm處吸光值，并繪制標準曲線，其方程為y=0.032 5x-0.072 5，R2=0.998 8。稱取一定量不同干燥方式的香椿芽樣品，測定其蛋白質含量。

1.2.7 失水率的測定 按GB 5009.3—2016執行。

1.2.8 復水性能的測定 樣品放入裝有一定溫度蒸餾水的燒杯內，將燒杯在相同溫度的水浴鍋內水浴，并不斷攪拌以防止樣品復水不充分，復水結束后，將樣品冷卻并用濾紙吸去表面水分[22]。按式(1)計算復水比[23]。

(1)

式中：

R復——復水比；

G復——產品復水后重量，g；

G干——產品復水前重量，g。

1.2.9 香椿芽干制品品質綜合評價 參照李崇高等[24]的方法并改進，根據香椿芽干制品的色澤、風味、質地結構和營養物質含量等進行綜合打分，評定標準見表2。

表2 香椿芽干制品品質綜合評價標準

1.3 統計分析

每組試驗重復3次，應用SPSS軟件對試驗數據進行顯著性分析，字母不同表示差異顯著(P<0.05)，采用Origin 2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 對VC含量的影響

由圖1可知，自然干燥干制品的VC保留率最低，為18.5 mg/100 g；熱風干燥中，當干燥溫度為55 ℃時，干制品VC損失最少，為52.00 mg/100 g；真空冷凍干燥中，干制品VC保留率最高，為74.00 mg/100 g，是自然干燥的4倍，是55 ℃下熱風干燥的1.4倍。這可能是由于VC極不穩定，遇到光、熱、氧氣和堿性物質等易發生氧化分解[25]。熱風干燥過程中，樣品中VC含量隨溫度的升高先升高后降低，可能是因為在較低溫度范圍內，隨著干燥溫度的上升，VC的氧化降解速率加快，同時，也加快了樣品干燥進程，縮短了樣品受熱干燥的時間，因此，干燥溫度為55 ℃的VC含量高于50 ℃的；而當溫度超過一定范圍時，VC因高溫加速氧化分解而使其含量顯著下降，與袁江蘭等[26]、朱香燕等[27]的研究結果一致。自然干燥過程中，樣品長時間受光照和氧氣的作用而發生氧化分解，VC含量顯著下降。真空冷凍干燥中，由于樣品既不與氧氣接觸，又不受高溫影響，因此樣品中VC被破壞程度小，VC含量下降幅度最小[28]。

圖1 不同方式干燥樣品的VC含量Figure 1 VC content determination results in different drying methods

2.2 對葉綠素含量的影響

由圖2可知，自然干燥干制品葉綠素保留量為11.87 mg/g；熱風干燥中，當干燥溫度為50 ℃時，樣品中葉綠素保留量最高，為12.6 mg/g，高于自然干燥；真空冷凍干燥干制品葉綠素保留量為14.1 mg/g，是自然干燥的1.2倍，是50 ℃熱風干燥的1.1倍，與燙漂處理后葉綠素保留量無顯著性差異。這可能是由于葉綠素性質極不穩定，自然干燥過程中，樣品長時間受光照和氧氣作用，葉綠素被光分解和氧化降解；熱風干燥過程中，由于受熱和氧氣等因素的影響，葉綠素被熱分解和氧化降解為一系列小分子物質，且隨干燥溫度的升高，其降解速率逐漸加快[29]；而真空冷凍干燥避免了光照、高溫和樣品與氧氣的接觸，因此最大限度地保留了樣品的葉綠素含量，與燙漂處理的葉綠素保留率基本一致。

圖2 不同方式干燥樣品的葉綠素含量Figure 2 Determination of chlorophyll content in different drying methods

2.3 對總黃酮含量的影響

由圖3可知，真空冷凍樣品的總黃酮含量損失最少，其保留量為3.50 mg/g，是自然干燥的1.2倍，是50 ℃熱風干燥的1.3倍，可能是因為真空冷凍干燥先在低溫下預凍數小時，且升華干燥在真空低溫下進行，故對黃酮類物質成分影響較小。相比于熱風干燥，自然干燥的總黃酮損失量較小，說明黃酮類物質在有氧且持續加熱的環境中易受熱氧化分解，導致干樣品中黃酮類化合物損失嚴重，可能是由于某些黃酮類物質成分對干燥溫度因素的影響較為敏感，而對空氣因素的影響敏感度較低[30]；也可能是由于干制過程中酶和底物的區域化分布受到破壞，部分黃酮類物質被氧化或發生聚合反應[28]，總黃酮含量降低。熱風干燥的溫度梯度處理中，隨著熱風干燥溫度的升高，總黃酮含量總體呈下降趨勢，但總黃酮含量在熱風干燥溫度梯度中變化差距較小，說明當干燥溫度為50～65 ℃時，干燥溫度對黃酮類物質的氧化速度變化不大，可能是由于此時的黃酮類物質成分對干燥溫度的敏感度較低[31]。

圖3 不同方式干燥樣品的總黃酮含量Figure 3 Determination of total flavonoids in different drying methods

2.4 對蛋白質含量的影響

由圖4可知，真空冷凍干燥干制品的蛋白質含量最高，為8.19 mg/g，是自然干燥的1.4倍，是55 ℃熱風干燥的1.3倍，顯著高于其他干燥方式。熱風干燥過程中，當干燥溫度為55 ℃時，干制品中蛋白質含量最高，為6.44 mg/g，當熱風干燥溫度為65 ℃時，干制品中蛋白質含量低于自然干燥。這可能是熱風干燥過程中，蛋白質受熱氧化，或與樣品中的其他酸性或堿性成分發生反應，蛋白質大量損失[14]；自然干燥過程中，由于干燥時間較長，環境溫度不能迅速抑制酶活，呼吸作用持續較長，有機物質消耗高，且受光照和氧氣等環境因素影響，發生光解或酶促氧化反應，蛋白質含量下降[17]；而真空冷凍干燥過程中，處理溫度低和與氧氣接觸的機會減少，干制品蛋白質保留量最好。

圖4 不同方式干燥樣品的蛋白質含量Figure 4 Determination of protein content in different drying methods

2.5 對干制品失水率的影響

由圖5可知，新鮮太和香椿芽的含水率為87.23%。真空冷凍干燥干制品的失水率最大，為85.70%，即干制品含水量最低，干燥效果最佳。而熱風干燥溫度梯度中，不同溫度獲得的干制品的失水率相差不大，而樣品中水分含量的多少直接影響樣品的貯藏保鮮效果和貯藏期，因此在保證樣品色澤、風味和質地結構的前提下，應最大程度地減少樣品含水量。

圖5 不同方式干燥樣品的失水率Figure 5 Determination of water loss rate in different drying methods

2.6 對干制品復水性能的影響

由圖6可知，隨著復水時水溫的提高，復水性能越來越好，其中真空冷凍干燥的干制品具有最佳的復水性能，當復水溫度為90 ℃時，其復水比為5.7，是自然干燥的1.3倍，是50 ℃熱風干燥的1.1倍，且復水后香椿芽的色澤、形狀和香味與鮮樣相比差距不大；熱風干燥干制品的復水性能次之，且熱風溫度為50 ℃ 時的復水性能較好；自然干燥干制品的復水性能最差，且復水后香椿芽的色澤出現失真，無特征香味等現象。這可能是由于真空冷凍干燥時香椿芽干制品收縮程度小，組織結構破壞程度小，干制品具有疏松多孔的結構，復水時有利于水的進入[32]；熱風干燥時，由于熱風干燥隨著干燥溫度的上升，香椿芽干制品收縮情況越來越大，組織結構破壞嚴重，毛細管吸取水分時遇到的阻礙變得更加困難；自然干燥時，由于受到陽光、空氣等多重因素干擾，樣品表面硬化，又因干燥時間過長，香椿芽的細胞組織結構因被嚴重破壞而降低了其復水性能[33-34]。

圖6 不同方式干燥樣品的復水性能Figure 6 Effect of different drying methods on the rehydration properties of dry products

2.7 干制品品質綜合評價

由圖7可知，真空冷凍干燥干制品的綜合評價得分最高，其次是50 ℃熱風干燥，自然干燥干制品的綜合評價得分最低。綜合分析其原因如下：① 物理特征方面，真空冷凍干燥能較好地保持香椿芽的色澤、風味、質地結構和營養含量，且復水性較好，復水后可較好地恢復香椿芽新鮮時的色澤、風味和質地結構；而部分熱風干燥和自然干燥的產品褐變比較嚴重，不能很好地保持新鮮樣品的色澤，可能是真空冷凍干燥過程中，水直接升華為水汽，逐漸向外擴散轉移，從而組織結構沒有遭到破壞，也不會造成色素物質和營養物質的流失，產品的色澤、風味、質地結構保持良好[17]；同時，由于溫度低、氧氣少，真空冷凍干燥產品發生褐變的程度較低[16]。② 營養價值方面，真空冷凍干燥后香椿芽主要營養物質含量均高于其他干燥方式，熱風干燥和自然干燥干制品在各種營養指標上都表現為損失程度較大，可能是由于相同干燥條件下，真空冷凍干燥技術在低溫、低氧環境下進行，水分以固體狀態直接升華，物料原有結構和形狀得到最大程度的保護[17]。③ 熱風干燥以熱空氣為干燥介質，當干燥溫度升高時，香椿芽表面極易出現溫度過高現象，造成香椿芽表面永久性損傷，出現皺縮龜裂、感官品質大大降低，質地結構、風味、營養成分也損失嚴重，復水性能下降[35-36]。當熱風干燥溫度為50 ℃時，香椿芽干制品的色澤、營養物質成分、質地結構均優于其他熱風溫度，干制品的綜合評價最高，與高海生等[10]的結論一致。

圖7 不同方式干燥樣品的綜合評價得分Figure 7 Comprehensive evaluation scores of different drying methods

3 結論

試驗表明，熱風干燥過程中，當干燥溫度為50 ℃時，香椿芽干制品的綜合評價最高，優于其他較高溫度梯度的熱風干燥方式。真空冷凍干燥香椿芽干制品在色澤、風味、質地結構、營養成分和復水比等方面，均優于其他干燥方式，而50 ℃熱風干燥是僅次于真空冷凍干燥方式的一種干燥方式。因此，在不考慮生產成本且注重香椿干制品內外品質的情況下，真空冷凍干燥是最佳的干燥方式；在考慮生產成本且對香椿干制品內外品質要求一般的情況下，50 ℃熱風干燥是一種值得推廣應用的干燥技術。試驗尚未涉及兩種或兩種以上干燥方式的聯合干燥對干制品品質的影響，尚未涉及不同干燥方式對干制品中具體的黃酮類物質成分的影響，也未涉及不同干燥方式對黃酮類物質的抗氧化和抑菌作用等生理功效的影響，后續可進一步對上述問題進行深入研究，以尋求能保留太和香椿芽最佳品質的干燥保鮮方式。