干燥方式對沙棗花品質和揮發性風味成分的影響

趙金梅，孫 蕊，鞏麗莉，龔鈺雯，焦 揚，李彩霞，頡引引，后愛林

（河西學院生命科學與工程學院，甘肅 張掖 734000）

沙棗花為胡頹子科胡頹子屬植物沙棗（Elaeagnus angustifoliaL.）的花，沙棗生長于海拔1 000～1 500 m的沙漠地區，是我國西北地區天然野生的防風固沙植物，其花呈淡黃色，5～6月份開花，氣味濃郁宜人，有“飄香沙漠的桂花”之稱[1]。《中國沙漠地區藥用植物》記載沙棗花具有止咳平喘的功能，可用于治療慢性氣管炎、關節炎等疾病[2]，在民間已有很長的應用歷史，是維吾爾族醫常用藥材。沙棗花中芳香油占比為0.2%～0.4%，除藥用外也可用于提取高級香精油，同時還富含黃酮等多酚類功能性成分以及礦物質元素，有研究報道，沙棗花醇提物還能夠抑制自由基誘導的肝臟脂質過氧化損傷作用，提高機體清除氧自由基能力[3-5]。沙棗花作為一種西北特色沙生植物資源亟待合理開發利用，近年來沙棗花作為原輔料也更多的出現在一些加工食品的研發專利中，如沙棗花茶、沙棗花粉養生茶、山楂片、餅干、面包以及冰激凌等[6-10]。

在沙棗花的相關產品開發與研究中，原料以新鮮花序為主[1,4-5]，但沙棗花花期短且新鮮花序難以貯存，采后易發生各種生理形態變化，大大降低了其商品價值和食用價值。通過干燥保存并對其進行加工利用可以提高其附加值，但在干燥過程中，營養成分及揮發性風味物質易發生變化從而影響品質[11-12]，且不同干燥方式對產品品質影響差異較大。徐曉飛等[13]研究發現真空干燥對香菇的品質影響最小。盛金鳳等[14]研究發現60 ℃熱泵干燥綜合品質較好，適合大批量干燥火龍果花。高琦等[15]發現冷凍干燥山藥脆片的綜合得分最高，其香氣品質最佳。郭剛軍等[16]研究發現60 ℃熱風干燥對辣木葉營養、功能成分與氨基酸影響最小。揮發性風味是決定沙棗花品質和大眾接受度的重要因素，研究表明[17]不同加工方式對風味成分種類和相對含量也有影響。電子鼻可以快速準確地檢測出不同揮發性風味成分的類型，對樣品間揮發性風味成分差異的研究也非常有效[18]。

目前關于沙棗花干燥的研究鮮有報道，更缺少綜合比較不同干燥方式對沙棗花營養成分、氨基酸組成、揮發性成分影響的研究報道。為了最大程度保留沙棗花的營養成分與揮發性風味物質，優選干燥模式，本實驗選擇真空冷凍干燥、熱風干燥和自然陰干3 種方式，分析其對沙棗花營養成分、氨基酸組成的影響，采用電子鼻分析其對揮發性風味成分的影響，以期為沙棗花資源的合理開發和綜合利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮沙棗花花序采自甘肅省酒泉市瓜州縣鎖陽城鎮周邊，挑選整理后進行干燥，之后裝入密封袋置于4 ℃冰箱貯存。干燥前沙棗花初始含水量為（61.16±0.42）%，3 種干燥方式制得樣品水分均控制在10%以下。

硫酸鉀、硫酸銅、氫氧化鈉、氯化鈉、石油醚、硼酸、氫氧化鈉、乙酸鋅、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、無水碳酸鈉、無水乙醇等，均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

PEN3電子鼻 德國Airsense公司；WGL-230B電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；L-8800型全自動氨基酸分析儀 日本日立公司；722型紫外-可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；HD-200型萬能粉碎機 上海比朗儀器有限公司；SCIENTZ-100F真空冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 干燥方法

真空冷凍干燥：新鮮沙棗花均勻鋪散在托盤上，冷凍溫度－30 ℃，冷凍時間4 h，真空13 Pa，冷阱溫度－60 ℃，總運行時間24 h。

熱風干燥：將盛有新鮮沙棗花的物料盤放入恒溫鼓風箱，干燥溫度60 ℃，干燥時間1 h。

自然陰干：將盛有新鮮沙棗花的物料盤置于通風室內，室內溫度（24±2）℃，空氣相對濕度（40±2）%，自然陰干48 h。

1.3.2 相關指標測定

蛋白質含量測定參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》，采用凱氏定氮法；氨基酸含量測定參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》，用氨基酸分析儀定性、定量分析其中17 種氨基酸；還原糖含量測定參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》，采用直接滴定法；脂肪含量測定參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》，采用索氏抽提法。

1.3.3 總酚的提取與含量測定[19-20]

采用福林-肖卡法測定沙棗花中的總酚含量。

酚類物質的提取：稱取0.5 g樣品粉末，加入20 mL提取溶劑（70%乙醇溶液）超聲浸提1 h，3 000 r/min離心10 min，取上清液，殘渣重復上述方法再提取1 次，合并上清液，定容至50 mL容量瓶中，轉入50 mL試劑瓶中得酚類物質提取物，置于4 ℃條件下保存。

總酚含量的測定：稱取0.1 g沒食子酸，用蒸餾水溶解，定容至100 mL，吸取上述溶液1 mL，定容至50 mL，使溶液質量濃度為0.02 mg/mL。分別取0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 mL和1.8 mL沒食子酸標準液，加入10 mL容量瓶中，加6 mL水，搖勻，再加0.5 mL福林-酚試劑，充分搖勻，1 min之后，加入20%碳酸鈉溶液1.5 mL，混勻，加蒸餾水補足體積至10 mL，避光反應60 min后，于765 nm波長處比色，測定吸光度，結果以沒食子酸表示，以沒食子酸質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，制作標準曲線，得到回歸方程為y=0.118 4x＋0.006 6（R2=0.999 1）。

取待測樣品酚類提取物0.5 mL，按照制作標準曲線方法測定，在標準曲線上計算出總多酚含量，換算為每克干燥沙棗花中含有的總多酚量（mg）。

1.3.4 DPPH自由基清除能力測定[21]

稱取12.5 mg 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）溶解到無水甲醇溶液中，定容到100 mL，使用時再稀釋到25 mg/L，并現配現用。取1.3.3節酚類物質提取物100 μL樣品加到3.9 mL DPPH-甲醇溶液中，避光反應30 min后于517 nm波長處測定吸光度，對照以相同體積的提取溶劑代替樣品提取液，按下式計算DPPH自由基清除率：

式中：Ax為加入樣品溶液后的吸光度；Ax0為樣品溶液本底的吸光度；A0為空白對照液的吸光度。

1.3.5 電子鼻分析檢測

準確稱取粉碎的各干燥粉末樣品1.00 g，粉碎的新鮮沙棗花花序2.32 g，分別置于40 mL頂空瓶中加蓋密封，35 ℃水浴靜置15 min，使樣品香氣達到平衡。用電子鼻對其進行測定，每個樣品平行測定3 次。

電子鼻參數設置：樣品間隔1 s，樣品準備時間5 s，測試時間60 s，傳感器清洗時間100 s，自動調零時間10 s、自動稀釋0、內部流量400 mL/min、進樣流量400 mL/min。傳感信號在40 s后基本穩定，選定信號采集時間為50～53 s。

1.4 數據處理

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，顯著水平（P＜0.05）。用OriginLab 8.0軟件作圖。

電子鼻數據分析：運用Winmuster軟件對數據進行主成分分析（principal component analysis，PCA）與傳感器貢獻率分析。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對沙棗花營養成分的影響

表1 不同干燥方式沙棗花營養成分Table 1 Contents of major nutritional components of E. angustifolia flowers dried using different drying methods

對比3 種干燥方式下沙棗花中主要營養成分變化，由表1可知，各樣品中蛋白質、總氨基酸和還原糖含量均為真空冷凍干燥＞自然陰干＞熱風干燥，其中熱風干燥顯著低于其他2 種干燥方式（P＜0.05）；總酚含量與DPPH自由基清除率為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然陰干；3 種干燥方式對粗脂肪含量的影響無顯著差異（P＞0.05）。

從粗脂肪含量變化幅度看，干燥方式對其影響較小。蛋白質、總氨基酸和還原糖量變化原因在于不同干燥方式致使沙棗花中各組分產生相互轉化以及分解[14]，可能與干燥過程中蛋白質降解和美拉德反應有關。真空冷凍干燥使沙棗花總酚及DPPH自由基清除率顯著高于其他2 種干燥方式，這是由于真空冷凍干燥處理溫度低，有利于多酚類、黃酮類化合物的保存，而熱風干燥則會在一定程度上破壞多酚、黃酮的分子結構以致其含量降低，此結果與劉露等[22]研究結果一致。總體來說，真空冷凍干燥對沙棗花各營養成分的保持最好，自然陰干次之。

2.2 干燥方式對沙棗花氨基酸含量與組成的影響

2.2.1 不同干燥方式沙棗花氨基酸含量與組成分析

由表2可知，不同干燥方式沙棗花中均含有常見的17 種氨基酸，且必需氨基酸種類齊全。各類游離氨基酸中含量最高的為天冬氨酸，其次為谷氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸，半胱氨酸和蛋氨酸含量較少。對比不同干燥方式沙棗花中各類游離氨基酸、總氨基酸、總必需氨基酸含量依次為真空冷凍干燥＞自然陰干＞熱風干燥，不同干燥方式之間差異顯著（P＜0.05）。其中熱風干燥處理對其損耗最大，熱風干燥總氨基酸含量只有真空冷凍干燥的49.74%。故干燥處理雖然沒有明顯改變氨基酸組成，但使各類氨基酸含量發生了變化，總體來說，真空冷凍干燥對沙棗花中氨基酸的影響最小。

表2 不同干燥方式沙棗花氨基酸含量與組成Table 2 Amino acid composition of E. angustifolia flowers dried using different drying methods

2.2.2 不同干燥方式沙棗花呈味氨基酸組成分析

根據氨基酸呈味特性不同，將其分為鮮味、甜味、芳香族氨基酸等。谷氨酸與天冬氨酸呈現很強的鮮味，甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸和脯氨酸表現出純厚的甜味，芳香族氨基酸為包括苯丙氨酸和酪氨酸[23-24]。對不同干燥方式沙棗花呈味氨基酸組成進行分析，結果見表3。

表3 不同干燥方式沙棗花呈味氨基酸組成Table 3 Flavor amino acid composition of E. angustifolia flowers dried using different drying methods

由表3可知，沙棗花中含有豐富的鮮味氨基酸和甜味氨基酸以及少量的芳香族氨基酸，其中呈現鮮味的天冬氨酸、谷氨酸，呈現甜味的丙氨酸、脯氨酸含量均較高，這些呈味氨基酸共同組成了沙棗花特有的鮮甜味。沙棗花中鮮味氨基酸與甜味氨基酸平均相對含量分別達到31.20%和25.05%，且平均呈味氨基酸總量占氨基酸總量的64.79%，表明沙棗花中呈味氨基酸相對占比較大，沙棗花氨基酸含量的變化將會對其風味產生一定影響。同時，研究發現不同干燥處理沙棗花的各呈味氨基酸含量差異較大，分別為真空冷凍干燥＞自然陰干＞熱風干燥，熱風干燥對沙棗花呈味氨基酸損耗最大，使其鮮甜味變淡，其鮮味氨基酸含量只有真空冷凍干燥的45.44%，真空冷凍干燥對沙棗花中呈味氨基酸的影響較小，沙棗花風味保持最好。

2.2.3 不同干燥方式沙棗花中必需氨基酸組成評價

食物蛋白質營養價值的優劣主要取決于其所含必需氨基酸的種類、數量和組成比例，其組成比例越接近人體需要氨基酸的比例，則質量越優，營養價值越高[25]。根據不同干燥方式沙棗花中各氨基酸含量，計算得出必需氨基酸占總氨基酸的質量分數，并與WHO/FAO標準模式譜[16,26]進行比較，結果見表4。

表4 不同干燥方式沙棗花中人體必需氨基酸占總氨基酸的質量分數與WO/FAO標準模式譜比較Table 4 Ratios of essential amino acids to total amino acids in E. angustifolia flowers dried using different drying methods in comparison with WO/FAO recommended pattern

表4 不同干燥方式沙棗花中人體必需氨基酸占總氨基酸的質量分數與WO/FAO標準模式譜比較Table 4 Ratios of essential amino acids to total amino acids in E. angustifolia flowers dried using different drying methods in comparison with WO/FAO recommended pattern

必需氨基酸 必需氨基酸占總氨基酸質量分數/% WHO/FAO標準模式譜真空冷凍干燥 自然陰干 熱風干燥異亮氨酸 5.03 5.00 5.16 4.0亮氨酸 8.47 8.55 8.42 7.0賴氨酸 3.74 3.68 3.69 5.5蛋氨酸＋半胱氨酸 1.71 1.74 2.02 3.5酪氨酸＋苯丙氨酸 7.49 7.80 8.53 6.0蘇氨酸 4.92 4.79 5.07 4.0纈氨酸 5.73 5.79 6.33 5.0合計 37.09 37.34 39.21 35

由表4可以看出，真空冷凍干燥和自然陰干沙棗花占總氨基酸質量分數最高的是亮氨酸，分別為8.47%和8.55%，其次是酪氨酸＋苯丙氨酸，質量分數分別為7.49%和7.80%。在熱風干燥沙棗花中酪氨酸＋苯丙氨酸相對含量最高（8.53%），其次是亮氨酸（8.42%）。3 種干燥方式沙棗花中除賴氨酸與蛋氨酸＋胱氨酸以外其他氨基酸含量以及必需氨基酸占比均高于標準模式譜。說明不同干燥方式沙棗花與推薦的人體必需氨基酸相比，必需氨基酸含量豐富且組成比例均較接近人體必需氨基酸的比例，具有一定的營養價值。

2.2.4 氨基酸比值系數法對不同干燥方式沙棗花中蛋白質營養價值的評價

為了更好地闡述沙棗花的營養價值，對比不同干燥方式對其營養價值的影響，采用WHO/FAO提出的評價蛋白質營養價值的必需氨基酸模式，計算樣品中必需氨基酸的氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系數（ratio coefficient of amino acid，RC）和比值系數分（score of ratio coefficient of amino acid，SRC），從而對沙棗花氨基酸進一步分析[27-28]。

表5 不同干燥方式沙棗花必需氨基酸的RAA、RC、SRCTable 5 Analysis of RAA, RC and SRC in E. angustifolia flowers dried using different drying methods

由表5可以看出，不同干燥方式沙棗花各種必需氨基酸中，RC最小者為蛋氨酸＋半胱氨酸，即第1限制氨基酸均為蛋氨酸＋半胱氨酸，第2限制性氨基酸為賴氨酸。不同干燥方式沙棗花必需氨基酸的SRC為69.26～69.76，超過薏苡仁（41.25～53.62）[28]、辣木葉（63.88～67.58）[16]，與大米SRC（70.5）[29]非常接近。總體來說不同干燥方式沙棗花中各種必需氨基酸的含量較均衡，營養價值較高。

2.3 干燥方式對沙棗花揮發性風味成分的影響

2.3.1 電子鼻對沙棗花芳香特征的響應

圖1 傳感器對自然陰干處理的沙棗花揮發性風味成分感應電阻比變化的響應圖Fig. 1 Sensor responses to changes in resistance ratio of volatile aroma components of E. angustifolia flowers naturally dried in the shade

從圖1可知，剛開始時相對電阻比較低，隨著芳香氣體不斷吸入，該比值迅速增大并達到最大值，隨后逐漸趨于平緩，達到穩定的狀態。樣品在50～53 s之間信號曲線較為平穩，本實驗采用穩定狀態下50～53 s處的信號作為分析的時間點。由圖1可知，電子鼻對沙棗花的揮發性風味成分有明顯的響應，并且各傳感器對沙棗花的響應各不相同，其中傳感器9、7較其他傳感器有更高的相對電阻比值。這表明利用電子鼻PEN3系統檢測沙棗花的揮發性風味成分可行。

2.3.2 PCA結果

PCA累計貢獻率越大，越能反映樣品的信息，樣品間坐標上距離越大，則差異越大[30]。通過PCA圖可以判定電子鼻是否能區分不同干燥方式處理下沙棗花的香氣。從圖2可以看出，第1主成分貢獻率為94.28%，第2主成分貢獻率為4.28%，總貢獻率為98.56%，表明2 個主成分能夠反映原始數據的信息。且不同樣品在PCA圖中的分布呈現明顯區別，其中新鮮花序與各干燥樣品在橫軸坐標上均有差異性，說明干燥處理改變了沙棗花揮發性風味物質。真空冷凍干燥與新鮮花序在第1主成分上距離最近，自然陰干與新鮮花序在第2主成分上距離最近，說明真空冷凍干燥和自然陰干的揮發性風味成分與新鮮花序更為接近。而熱風干燥與其他干燥處理的樣品在第1主成分上距離較大，說明熱風干燥樣品的揮發性物質與新鮮花序及其他干燥處理的樣品差異較大。自然陰干與真空冷凍干燥樣品雖然在第1主成分上距離較近，但在第2主成分上則完全可以分開。總體來看，利用PCA使新鮮花序及各干樣均能被較好地區分開，可以達到區分不同沙棗花樣品的目的。

圖2 不同干燥方式沙棗花樣品的PCA圖Fig. 2 PCA analysis of E. angustifolia flowers dried using different drying methods

2.3.3 傳感器貢獻率分析

圖3 不同干燥方式下沙棗花樣品的傳感器貢獻率分析圖Fig. 3 LA analysis of E. angustifolia flowers dried using different drying methods

傳感器貢獻率分析可以幫助區分當前模式下傳感器的相對重要性，如果傳感器貢獻率越高，則該傳感器的識別能力越強[31]。由圖3可知，第1主成分和第2主成分總貢獻率為98.56%，表明利用此分析方法可以區分10 種傳感器對不同干燥方式沙棗花揮發性風味物質的敏感程度。結果表明：9號傳感器對第1主成分貢獻率最大，7號、6號次之；7號傳感器對第2主成分貢獻率最大，9號、2號次之；其中9號和7號傳感器在第1、2主成分上貢獻率都很大，是區別不同干燥方式下沙棗花揮發性物質的主要傳感器。傳感器9（W2W）對芳香成分，有機硫化物敏感，傳感器7（W1W）對萜烯類、無機硫化物敏感，傳感器6（W1S）主要對甲烷類等短鏈烷烴靈敏，傳感器8（W2S）對醇醚醛酮類靈敏。由此說明4 種沙棗花的風味差異主要表現在芳香成分、有機硫類、萜烯類和無機硫化物上，在短鏈烷烴和醇醚醛酮類上也存在一定差異。

3 結 論

真空冷凍干燥、自然陰干和熱風干燥后沙棗花中的總酚、DPPH自由基清除率、蛋白質和還原糖含量存在顯著差異，粗脂肪含量差異不顯著。對比不同干燥方式，沙棗花品質以真空冷凍干燥最佳，自然陰干次之。不同干燥方式對沙棗花氨基酸含量有較大影響，對必需氨基酸組成比例的影響不大。真空冷凍干燥樣品的各類游離氨基酸、總氨基酸、總必需氨基酸和呈味氨基酸含量均最高。不同干燥方式沙棗花必需氨基酸含量豐富且組成比例均較接近人體必需氨基酸的比例，營養價值較高。電子鼻檢測發現不同干燥方式下沙棗花揮發性風味成分存在差異，PCA可以良好區分不同干燥方式。由傳感器貢獻率分析得出不同干燥方式沙棗花的風味差異主要表現在芳香成分、有機硫類、萜烯類和無機硫化物上，在短鏈烷烴和醇醚醛酮類上也存在一定差異。

綜合表明，沙棗花品質和風味以真空冷凍干燥最佳，但真空冷凍干燥能耗大，處理量少，而自然陰干沙棗花品質和風味整體較好，且設備要求低，處理量大，也可以作為一種較理想的干燥方式。干燥后的沙棗花風味較好，且富含蛋白質、氨基酸和酚類物質，具有較高開發利用價值。