不同功率及溫度條件下微波干燥法對辣木葉片硒含量及營養(yǎng)品質的影響

2021-08-23 03:35:48方良材劉夢姣吳釗龍黃衛(wèi)萍黃春秋

西南農業(yè)學報 2021年7期

方良材，劉夢姣，吳釗龍，黃衛(wèi)萍，黃春秋*，黃浩

(1.廣西農業(yè)職業(yè)技術學院，廣西南寧 530007；2.廣西科學院，廣西南寧 530007；3.廣西藥用植物園，廣西南寧 530023)

【研究意義】辣木(MoringaoleiferaLam.)是十字花目白花菜亞目辣木科辣木屬喬木[1]，原產于印度，廣泛種植在各熱帶區(qū)域。辣木的葉片、根、花和果實均含有豐富的營養(yǎng)(尤其是硒營養(yǎng))，具有食療保健、抗氧化和增強免疫力等功能，有“奇跡之樹”、“生命之樹”、“素食黃金”等美稱[2-5]。廣西擁有大面積富硒土壤，為富硒辣木產業(yè)發(fā)展提供了得天獨厚的土壤環(huán)境資源[6]。硒元素作為人類膳食和動物生長發(fā)育的必需微量元素，不僅能平衡人和動物體內氧化還原反應，提高機體免疫水平[7-8]，同時還具有很多重要的生物功能[9]。但辣木葉片含大量水分，采后容易腐爛變質，不利于貯藏。干燥是物料脫除水分而限制微生物活動和化學反應常用的保存和加工方式，能有效解決水果貯藏期過短而造成浪費等問題[10]。微波干燥是利用電磁波作為加熱源、被干燥物料為發(fā)熱體的一種干燥方式，具有干燥速率大、節(jié)能、生產效率高、干燥均勻、清潔生產、易實現自動化控制和提高產品質量等優(yōu)點[11]。因此，探究不同功率及溫度條件下微波干燥對辣木葉片硒含量及營養(yǎng)品質的影響，對改善其微波干燥加工工藝及推動富硒辣木產業(yè)健康發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】馬李一等[12]研究表明，采用微波、冷凍、烘干、紅外線、陰干和和曬干等方法干燥辣木葉片對其蛋白、粗脂肪和礦物質元素含量的影響較小，其中微波干燥和紅外線干燥對其維生素C(Vc)、Vb及Ve的破壞最小。林羨等[13]研究認為，在綜合考慮辣木葉片品質和干燥效率的情況下，真空微波干燥法是最適合辣木葉片干燥的方法。杜麗娟等[14]研究發(fā)現，辣木各器官中的總硒、有機態(tài)和無機態(tài)硒含量均高于大多數農產品，在辣木不同器官中硒含量的排序為葉片>根>枝=干=果莢殼>皮。周丹蓉等[15]利用凱氏定氮法測定辣木嫩葉、成熟葉和老葉的蛋白含量分別為39.37%、38.82%和25.55%，測定嫩葉的氨基酸含量為28.53%，與花生(28.50%)相當，成熟葉的氨基酸含量為30.67%。楊勝遠等[16]測定鮮辣木葉片的總游離氨基酸含量為27.72 mg/g，且游離γ-氨基丁酸和L-谷氨酸(合成γ-氨基丁酸的重要前體)含量分別為2.07和3.65 mg/g，表明辣木葉可開發(fā)為富含γ-氨基丁酸的功能性食品。Shih等[17]對比辣木不同部位的抗氧化性，發(fā)現其葉片的抗氧化活性最強。Liu等[18]研究顯示，辣木葉提取物可減緩H2O2對大鼠成骨的抑制作用，激活PI3K/AKT/FoxO1通路，改善其骨髓間充質干細胞的過氧化損傷。汪芳等[19]先采用水提醇沉得到辣木葉粗多糖，再經層析分離得到2個主要多糖組分，發(fā)現這2個組分均能顯著增加胰島素抵抗HepG2細胞的葡萄糖消耗量。鐘英英等[20]研究發(fā)現，辣木葉粗提物可抑制胰脂肪酶活性(抑制率為79.15%)，減少機體對脂質的吸收量，且這種抑制是非競爭性抑制?！颈狙芯壳腥朦c】已有研究表明，適宜辣木葉片干燥加工的方法為微波干燥法[12-13]，但目前關于不同微波干燥條件對辣木葉片硒含量及營養(yǎng)品質影響的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】探討不同功率和溫度條件下微波干燥法對辣木葉片樣品硒含量及營養(yǎng)品質的影響，篩選適宜辣木葉片微波干燥加工的工藝指標，為推動富硒辣木產業(yè)健康發(fā)展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用辣木葉片均采自位于廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)的廣西習緣辣木有限公司富硒辣木栽培基地，將當天采摘的同一批鮮樣置于設置的功率和溫度條件下進行微波干燥，得到辣木葉片干樣后用作檢測樣品。

主要儀器設備：全數字化變頻工業(yè)微波爐(WeboX-A6，株洲市微朗科技有限公司)、電子水分測定儀(DHS-20A，力辰科技寧波有限公司)、50 g手提式高速粉碎機(DFT-50A，溫嶺市林大機械有限公司)及熒光分光光度計、高速冷凍離心機、電子秤、數碼真空包裝機、鼓風干燥箱和色差計(Color Reader CR-10)等。

1.2 試驗方法

1.2.1 辣木葉片微波干燥條件優(yōu)化篩選第一步：利用電子水分測定儀測定辣木葉片鮮樣的水含量，3次重復，取平均值；第二步：通過預試驗確定每次干燥辣木葉片的重量約為120.00 g，適宜的中心溫度為60～80 ℃，功率范圍為2000～4000 W；第三步：利用正交試驗方法設定辣木葉片微波干燥每個處理(F1～F9處理)的功率和中心溫度(表1)，稱取辣木葉片鮮樣120.00 g，測定其濕基水含率(74.08%)后干燥至水含率在7.00%以下(GH/T 1142—2017《中華人民共和國供銷合作行業(yè)標準辣木葉質量等級》中辣木葉片質量等級要求水分含量≤7.00%)，計算干燥后的重量為33.45 g，同時記錄每次干燥時間t(min)和能耗Q(kWh)，每處理重復3次，取平均值。第四步：以80 ℃熱風干燥水含率≤7.00%的辣木葉片樣品為對照(CK)，將F1～F9處理干樣及CK用粉碎機磨成粉末，真空包裝保存。

表1 辣木葉片樣品微波干燥功率及中心溫度設定

1.2.2 測定項目及方法檢測F1～F9處理干樣和CK的總硒、有機硒、總灰分、蛋白、Vc和多糖含量，以及抗氧化活性和色澤等指標，重復3次，取平均值。其中，總硒和有機硒含量參照杜麗娟等[14]的方法進行測定，并計算有機硒含量在總硒含量中的占比；采用GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》的方法測定總灰分含量；采用GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法測定總氮含量后，通過公式計算粗蛋白含量(粗蛋白含量=總氮含量×6.25)；參照Wang等[21]的植物Vc含量測定法測定辣木葉片Vc含量；參照林羨等[13]的方法測定多糖含量；參考Lin等[22]的方法測定自由基清除率(DPPH)，并以其表示抗氧化活性；采用CR-400型手持色差儀的L*、a*和b*表征色澤，其中，L*表示樣品的白度；a*表示樣品的綠度，正值表示偏紅，負值表示偏綠，其絕對值越大表明顏色越綠；b*表示樣品的黃度，正值表示偏黃，負值表示偏藍，其絕對值越大表明顏色越藍。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2013對試驗數據進行匯總和圖表制作，以SPSS 20.0對辣木葉片硒含量及蛋白、Vc和多糖含量等指標進行單因素隨機區(qū)組方差分析，并

通過Duncan，s新復極差法分析各處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同微波干燥處理條件對辣木葉片干燥能耗的影響

由表2可知，每組樣品的濕基水含率均在7.00%以下，符合GH/T 1142—2017《中華人民共和國供銷合作行業(yè)標準辣木葉質量等級》的辣木葉片干樣質量標準，且各樣品間無顯著差異(P>0.05，下同)；將120.00 g鮮樣干燥至符合干樣標準，其中CK所消耗的能量和時間最多，分別為0.95 kWh和37 min，均顯著多于其他處理(P<0.05，下同)；F4、F1、F2、F6和F9處理的能耗較多，分別為0.82、0.80、0.75、0.68和0.40 kWh，耗時分別為20、35、15、8和5 min；在所有處理中，F9處理的能耗較少，耗時最少，其中能耗除與F8處理(0.35 kWh)、F3處理和F7處理(0.52 kWh)差異不顯著外，顯著低于其他處理，耗時均顯著少于其他處理，說明4000 W、70 ℃和4000 W、80 ℃是較佳的辣木葉片微波干燥條件。可見，辣木葉片微波干燥過程消耗的能量與干燥時間有一定聯系，但不完全由干燥時間決定，各處理的微波功率和中心溫度對耗能也產生一定影響。

表2 不同微波干燥處理辣木葉片的干基水含率、能耗及耗時統(tǒng)計

2.2 不同微波干燥處理條件對辣木葉片總硒、有機硒和無機硒含量的影響

由表3可知，總硒含量最高的是F9處理，為0.430 mg/kg，是CK的1.08倍，顯著高于CK；其次

表3 不同微波干燥處理對辣木葉片總硒及有機硒和無機硒含量的影響

分別為F3和F5處理，其總硒含量均為0.410 mg/kg，高于CK但差異不顯著；F2、F1和F7處理的總硒含量較低，三者均顯著低于CK，尤其以F7處理最低，僅0.340 mg/kg。有機硒含量方面，F9處理最高，為0.411 mg/kg，且顯著高于其他處理；F3、F6、F5、F8和F2處理的有機硒含量較高，分別為0.386、0.382、0.370、0.367和0.361 mg/kg，且均顯著高于CK；F1、F4和F7處理的有機硒含量與CK相近，相互間無顯著差異；有機硒含量占比也以F9處理最高，達95.58%，而CK的有機硒含量占比最低，僅86.50%。說明F9處理的硒損失相對較少，更有利于硒的保存。可見，不同微波干燥處理條件對辣木葉片硒留存率的影響存在差異，其中以4000 W 80 ℃的微波干燥條件對辣木硒元素的保存效果最佳。

2.3 不同微波干燥處理條件對辣木葉片品質指標的影響

由表4可知，各微波干燥處理的總灰分含量均顯著低于CK，其中，最低的是F4處理，為10.14%，其次分別是F8、F5和F1處理，分別為10.22%、10.22%和10.29%，而F7處理的總灰分含量最高，但僅為11.00%，F2和F9處理較高，均為10.63%；蛋白含量方面，各微波干燥處理均顯著低于CK，但參照GH/T 1142—2017《中華人民共和國供銷合作行業(yè)標準辣木葉質量等級》的要求，除F6和F3處理不達標外，其余處理均符合標準，其中F2、F5和F9處理較高，分別為24.91%、24.81%和25.02%；Vc含量方面，僅F6處理(93.01 mg/100 g)顯著高于CK，F4處理低于CK但差異不顯著，其余微波干燥處理均顯著低于CK，尤其以F1處理最低，僅76.12 mg/100 g；多糖含量方面，各微波干燥處理均顯著低于CK，但F1和F9處理相對較高，分別為8.48和8.51 mg/g，最低的為F7處理，僅4.95 mg/g?？梢姡⒉ǜ稍镉欣诶蹦救~片總灰分含量降低，但也顯著降低其蛋白、Vc(除F4和F6處理外)和多糖等品質指標含量。

表4 不同微波干燥處理對辣木葉片品質指標含量的影響

2.4 不同微波干燥處理條件對辣木葉片抗氧化活性的影響

從圖1可看出，所有處理辣木葉片的DPPH均大于80.00%。其中，DPPH最高的是F9處理，為94.59%，其次依次為F8(94.12%)、F3(93.38%)、

F2(93.28%)、F6(93.00%)和F5(92.82%)處理，均顯著高于CK；F7處理的DPPH與CK相近，二者無顯著差異；DPPH較低的是F1和F4處理，分別為83.49%和89.27%，且均顯著低于CK。說明微波干燥法總體上較熱風干燥法更能保持辣木葉片的抗氧化活性，尤其在4000 W 80 ℃的微波干燥條件下辣木葉片的抗氧化活性更高。

2.5 不同微波干燥處理條件對辣木葉片色澤的影響

由表5可知，CK的L*均顯著大于各微波干燥處理，即各微波干燥處理辣木葉片的白度均較CK差；各處理的a*均為負值，其中F9處理的a*絕對值最大，但與CK的a*絕對值差異不顯著，而其他微波干燥處理的a*絕對值均小于CK，說明F9處理的葉綠素含量損失最少，綠亮度最佳；各處理的b*均為正值，其中CK的b*為18.87，顯著大于各微波干燥處理，說明CK變黃最嚴重，色澤品質相對較差?？梢?，在4000 W 80 ℃微波干燥條件下辣木葉片能更好地保持良好色澤。

表5 不同微波干燥處理對辣木葉片色澤的影響

3 討論

膳食中適量攝取硒能降低金屬毒性[23]，而缺硒會引起大骨節(jié)病和克山病，嚴重影響人體健康[9]。硒可分為有機硒和無機硒兩種形態(tài)，人體攝食植物源硒的利用率高于動物源硒，且安全有效[24]。本研究結果表明，微波干燥處理辣木葉片干樣的總硒含量、有機硒含量和有機硒占比均顯著高于熱風干燥處理，尤其在4000 W 80 ℃微波干燥條件下處理的效果更佳，與畢振舉等[25]對魔芋、張慜等[26]對富硒蔬菜的研究結果相似，表明微波干燥法處理的辣木葉片總硒和有機硒保存率較高，硒損失較輕微。

本研究中，所有微波干燥處理下辣木葉片的蛋白和多糖含量均顯著低于CK，表明熱風干燥法干燥辣木葉片的蛋白和多糖保存率較微波干燥法高，但在所有微波干燥處理中F9處理的蛋白和多糖含量最高，與徐康等[27]研究冷凍干燥、曬干、熱風干燥及微波干燥等對黃秋葵蛋白和多糖含量影響的研究結果一致。此外，F4處理的多糖含量雖相對較低，但總灰分含量最低，蛋白和Vc含量相對較高；F6的Vc含量顯著高于CK，其他微波干燥處理(F4處理除外)的Vc含量均顯著低于CK。說明微波干燥法比熱風干燥法能有效降低辣木葉片的總灰分含量，更好地保存辣木葉片的Vc。但也有研究發(fā)現熱風干燥法干燥甘藍的Vc損失比例大于微波干燥法[28]，應與Vc是熱敏性很高物質，加上熱風干燥所需時間長有關，而微波干燥時間短，且只在局部造成溫度過高，所以保留Vc能力相對較強。

抗氧化活性是評價作物活性成分體外抗氧化活性的重要指標，通常以DPPH表示[29]，干燥加工會導致活性物質降解和氧化，抗氧化能力相應降低。本研究中，F9處理辣木葉片的DPPH最高，其次依次為F8、F3、F2、F6和F5處理，且均顯著高于CK，僅F1和F4處理低于CK，說明總體上微波干燥法干燥比熱風干燥法能更好地保持辣木葉片的抗氧化活性，與王紅利和郁志芳[28]的研究結果一致，說明微波干燥法處理的辣木葉片對自由基的清除能力強于熱風干燥法，可能與熱風干燥處理時間過長有關；微波干燥法干燥辣木葉片的白度和黃度較CK均有所下降，與林羨等[13]的研究結果一致，但其中4000 W 80 ℃微波干燥條件下干燥的辣木葉片綠度最大，表現最綠亮，是較適宜進行辣木葉片干燥的條件。