變溫干燥對紫花苜蓿營養成分的影響研究

錢珊珠， 田偉娜， 錢丹珠， 楊海旺， 王 萌， 陳繼洋， 崔艷偉

（1.內蒙古農業大學機電工程學院，內蒙古呼和浩特010018；2通遼職業學院藥品食品系，內蒙古通遼028000；3中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特010020）

紫花苜蓿（Alfalfa）屬于多年生豆科類牧草，因其營養價值高、年可刈割3～4茬、產量高被譽為“牧草之王”（王鑫等，2003）。苜蓿的根部可生長至土壤內部約30英尺（九公尺）深處，與其他植物相比，可吸收更多的微量元素，且能保護水土，在降雨量較少的地區，耐旱能力極強（楊紅旗等，2006；張國芳等，2003）。影響紫花苜蓿干草產品營養價值的因素有苜蓿品種、刈割期、茬次、干燥方法、氣候條件、降水量、生長狀況、病蟲害、土壤環境條件等（陳述明等，2017）。在試制苜蓿干草產品過程中干燥工藝、干燥方法是影響苜蓿營養的主要因素，其中，干燥溫度是影響營養成分極為重要的因素（劉哲等，2017；王文明等，2015；張曉娜，2013）。

變溫干燥工藝已經被廣泛應用于農產品、水產品、水果、蔬菜干燥等方面（姚斌等，2015；Sreekumar，2010），研究成果顯著，但在牧草干燥方面還尚處于起步階段（張悅，2018）。本試驗采用變溫干燥法對苜蓿進行干燥，分析比較不同起始干燥溫度對苜蓿干草主要營養成分的影響，尋求不同營養成分所需要的最佳干燥溫度。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地點、時間及材料 試驗地點為內蒙古呼和浩特市中國農業科學院草原研究所農牧交錯區試驗示范基地；試驗時間為2018年6月20～24日；試驗材料為紫花苜蓿，品種為中草3號；茬次為第二茬，刈割時間為2018年6月21日和23日。

1.2 試驗儀器 DHG-9240A鼓風干燥箱、YP5002電子天平、保鮮箱、保鮮柜（電冰柜）、樣品袋等。

1.3 苜蓿試驗樣品的獲取與處理 將刈割后的紫花苜蓿剔除干黃、枯萎的部分，切成100 mm長段，花、葉、莖混合均勻，分裝在網狀的樣品袋中，每份樣品凈重100 g，共42份樣品，放入電冰柜中進行恒溫保鮮。

1.4 試驗方法 試驗分為階梯降溫干燥試驗和階梯升溫干燥試驗，兩種試驗各有21份試驗樣品。

1.4.1 階梯降溫干燥試驗 試驗樣品編號與組別如表1所示。試驗初始溫度從70℃開始，每隔60 min將烘干溫度下調5℃；第一組至第六組樣品分別在溫度為70、65、60、55、50、45℃時放入烘干箱。每隔60 min從各組試驗樣品中分別取出一個樣品；從烘干箱取出來的樣品及時放入電冰柜內保鮮，以備測試營養成分。每組剩余一個樣品不再取出，直至試驗結束。圖1為降溫試驗樣品放入烘干箱及取出烘干箱的流程示意圖。

表1 階梯降溫試驗樣品編號與組別

圖1 階梯降溫試驗采樣圖

1.4.2 階梯升溫干燥試驗 試驗樣品編號與組別如表2所示。試驗方法及具體步驟與降溫干燥試驗類似，唯一的區別是試驗初始溫度從45℃開始，每隔60 min將烘干溫度上調5℃。圖2為升溫試驗樣品放入烘干箱及取出烘干箱的流程示意圖。

表2 階梯升溫干燥試驗樣品編號與組別

圖2 階梯升溫試驗采樣圖

1.5 測定項目與方法 將苜蓿鮮草樣品H0和兩種變溫試驗的所有樣品送至具有檢測資質的機構進行粗蛋白質、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量的測定。

2 試驗結果與分析

2.1 降溫干燥對紫花苜蓿營養成分的影響

2.1.1 降溫干燥對紫花苜蓿粗蛋白質的影響 圖3為本試驗中樣品H7、H9、H14、H16、H19、H21及鮮草樣品H0的粗蛋白質含量及損失量柱狀條形圖。

由圖3可知，降溫干燥中起始干燥溫度對苜蓿粗蛋白質的含量有影響。變溫干燥試驗樣品粗蛋白質含量順序為：H14（60℃）6.2263%>H16（55℃）6.1728%>H19（50℃）6.1074%>H9（65℃）5.4275%>H21（45℃）5.3742%>H7（70℃）5.2925%。與鮮草樣品H0的粗蛋白質含量相比起始溫度高于65℃和低于50℃時，苜蓿粗蛋白質損失較大。其中70℃時的損失最大。此外，與低溫恒溫干燥樣品H21（45℃）相比，在一定的起始干燥溫度下，變溫干燥中苜蓿粗蛋白質損失較小。

圖3 降溫干燥粗蛋白質含量及損失量對比圖

試驗結果表明，降溫干燥的起始溫度不宜過高，溫度在50～60℃對保留苜蓿粗蛋白質有利。

2.1.2 降溫干燥對紫花苜蓿中性洗滌纖維的影響圖4為樣品H0、H7、H9、H14、H16、H19、H21中性洗滌纖維的含量及損失量柱狀條形圖。

由圖4可知，降溫干燥的起始溫度對苜蓿中性洗滌纖維有影響。干燥樣品中性洗滌纖維含量順序為：H14（60℃）12.257%>H7（70℃）12.225%>H21（45℃）11.726%>H9（65℃）10.675%>H16（55℃）10.416%>H19（50℃）9.932%。干燥初始溫度在60～70℃內的效果好于溫度在50～55℃的情況；此外低溫恒溫干燥效果較好。

圖4 降溫干燥中性洗滌纖維含量及損失量對比圖

2.1.3 降溫干燥對紫花苜蓿酸性洗滌纖維的影響圖5為樣品H0、H7、H9、H14、H16、H19、H21酸性洗滌纖維的含量及損失量柱狀條形圖。

由圖5可知，從圖中可知降溫干燥的起始溫度對酸性洗滌纖維的含量影響與中性洗滌纖維的情況類似。干燥樣品酸性洗滌纖維含量順序為：H7（70℃）8.9%>H21（45℃）8.788%>H14（60℃）8.41%>H9（65℃）8.075%>H19（50℃）6.942%>H16（55℃）6.408%。變溫干燥起始溫度高于60℃時酸性洗滌纖維的損失小于起始溫度低于60℃的情況；與低溫（45℃）恒溫干燥相比降溫干燥中只有70℃降溫干燥效果好于恒溫干燥。

圖5 降溫干燥酸性洗滌纖維含量及損失量對比圖

2.2 升溫干燥對紫花苜蓿營養成分的影響

2.2.1 升溫干燥對紫花苜蓿粗蛋白質的影響 圖6為樣品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42粗蛋白質的含量及損失量柱狀條形圖。

由圖6可知，隨著干燥起始溫度的升高，苜蓿粗蛋白質含量變化大小不一。樣品粗蛋白質含量順序為：H37（60℃）6.3106%>H30（50℃）6.2475%>H35（55℃）6.065%>H42（70℃）5.532%>H40（65℃）4.9224%>H28（45℃）4.2575%。其中，樣品H42屬于恒溫干燥。試驗結果表明，升溫干燥起始溫度對苜蓿蛋白質含量變化有影響，溫度過低或過高都會引起蛋白質的損失增大，且初始溫度在50～60℃內為最佳。

圖6 升溫干燥粗蛋白質含量及損失量對比圖

2.2.2 升溫干燥對紫花苜蓿中性洗滌纖維的影響圖7為樣品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42中性洗滌纖維的含量及損失量柱狀條形圖。

由圖7可知，干燥起始溫度對中性洗滌纖維最終含量有影響。干燥樣品的中性洗滌纖維含量順序為：H40（65℃）11.496%>H37（60℃）11.136%>H30（50℃）10.8%>H42（70℃）10.752%>H28（45℃）10.175%>H35（55℃）9.1%。與恒溫干燥樣品H42（70℃）及鮮草樣品H0的結果相比，變溫干燥的起始溫度對中性洗滌纖維損失率有影響；起始干燥溫度在低于60℃時，苜蓿中性洗滌纖維損失大于干燥溫度高于60℃的情況；70℃的恒溫干燥與干燥初始溫度為60～70℃的變溫干燥相比，中性洗滌纖維損失略大，但是與起始溫度低于60℃相比，中性洗滌纖維損失要小。

圖7 升溫干燥中性洗滌纖維含量及損失量對比圖

試驗結果表明，升溫干燥起始溫度不宜過低或過高，干燥溫度在60～65℃時中性洗滌纖維的損失量較小。

2.2.3 升溫干燥對紫花苜蓿酸性洗滌纖維的影響圖8為樣品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42酸性洗滌纖維的含量及損失量柱狀條形圖。

由圖8可知，升溫干燥的初始溫度對苜蓿酸性洗滌纖維的含量有影響，起始溫度不同時苜蓿酸性洗滌纖維損失也不同。干燥樣品酸性洗滌纖維含量順序為：H37（60℃）8.671%>H40（65℃）8.544%>H28（45℃）7.435%>H42（70℃）7.032%>H30（50℃）6.575%>H35（55℃）6.225%。

圖8 升溫干燥酸性洗滌纖維含量及損失量對比圖

試驗結果表明，變溫干燥過程的起始溫度不宜過低，也不宜過高，溫度在高于60℃低于70℃時，酸性洗滌纖維損失相對較小。

2.3 兩種干燥方式各營養成分的損失對比 為了進一步研究起始溫度相同情況下，兩種變溫干燥方式中各營養成分的損失情況，根據試驗數據對起始溫度相同的降溫和升溫試驗做了損失對比圖（圖9）。

由圖9可知，各營養成分在不同干燥溫度及干燥方式下損失明顯不一樣。粗蛋白質在高起始溫度情況下無論是升溫還是降溫損失都很大；而中性洗滌纖維和酸洗洗滌纖維為兩種干燥方式下，起始溫度低則損失率較大。

圖9 降溫、升溫干燥方式下營養成分損失對比圖

4 結論

4.1 與高溫恒溫干燥相比較，紫花苜蓿在低溫干燥條件下采用變溫干燥可降低其粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的損失。

4.2 降溫試驗中，干燥初始溫度對粗蛋白質和兩種洗滌纖維的影響不同。初始溫度高會導致粗蛋白質的損失增大，而對兩種洗滌纖維的影響不大；初始溫度低對兩種洗滌纖維的損失相對增大，但對保留粗蛋白質有利。

4.3 升溫干燥初始溫度低對紫花苜蓿三種營養成分的保留都不利；當干燥初始溫度逐漸升高時三種營養成分的損失開始減少，但是溫度范圍不同。隨著初始溫度不斷升高，營養成分的損失逐漸增大。

4.4 降溫試驗和升溫試驗結果表明，60℃左右的溫度是保留紫花苜蓿粗蛋白質、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的最佳初始溫度條件。

4.5 對比降溫、升溫及恒溫試驗結果可知，若以降低能耗作為先決條件，則采用降溫干燥工藝更符合節能減排的要求，同時還可以最大限度地保留苜蓿草的營養成分。