干燥方式對水竹筍營養成分的影響

湯滌洛，陳學玲，涂修亮，王少華，丁坤明，何建軍

（1.咸寧市農業科學院 湖北咸寧 437100； 2.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所 武漢 430064）

竹是重要的森林資源之一，全世界竹子種類1300 多種，我國竹子種類有500 余種[1]。竹子能夠產出竹筍和竹材2 種主要產品[2]，其中竹筍是竹鞭或稈基上的芽萌發分化而成的膨大的芽或分化的莖[3]。竹筍營養豐富，含有膳食纖維、多糖、礦物質、蛋白質及氨基酸等多種營養成分，具有減肥、防腸癌、降血脂、抗衰老等多種保健功能，是一種傳統的保健型蔬菜[4-6]。水竹（Phyllostachys heteroclada）是竹子中的一種，其筍呈棒狀，形細長，先端漸尖，肉黃白色或黃綠色，肉質鮮嫩松脆，味美可口[7]。水竹筍采收期短，只有40 d 左右，采收后不耐貯藏。為了便于貯藏和延長其貨架期，通過干燥將采后水竹筍制成水竹筍干是水竹筍貯藏和初加工的一個重要手段。

干燥是一種延長果蔬保質期的重要技術，常用的果蔬干燥方法有傳統自然晾曬、熱風干燥、真空冷凍干燥等。研究發現，不同干燥方法對果蔬營養品質的影響存在較大差異[8-9]。但目前鮮有研究不同干燥方法對水竹筍營養品質的影響，現有水竹筍研究主要集中在物理性狀、簡單的營養成分分析[4]、栽培管理方法方面[10]。為此，筆者以新鮮的水竹筍為原料，采用真空冷凍干燥、自然晾曬和熱風干燥3種干燥方法對其進行干燥處理，系統分析了不同干燥方式對營養成分、礦質元素與氨基酸組成的影響，并應用氨基酸比值系數法，以聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織（Food and Agriculture Organi‐zation of the United Nations/World Health Organiza‐tion，FAO/WHO）氨基酸參考模式為評價標準，對氨基酸的組成進行了評價，最終篩選出最佳保留水竹筍營養價值的干燥方法，以期為水竹筍開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2021 年5 月8 日至8 月31 日在湖北省咸寧市農業科學院進行。供試水竹筍采于湖北省咸寧市咸安區白云山，采摘4 h 之內帶回實驗室，選擇新鮮、大小相對一致、無損傷的水竹筍，清洗干凈；去除筍籜（筍皮），沸水漂燙30 s，冷卻，將水竹筍切成長3～4 cm 小段。

1.2 方法

1.2.1 水竹筍干燥工藝 （1）真空冷凍干燥：將切段的水竹筍單層均勻平鋪于不銹鋼托盤內，-40 ℃預凍12 h，冷阱溫度-50 ℃，真空度60 Pa，干燥20 h后取出稱質量，至2 次稱得的質量差小于0.002 g后取出，真空冷凍干燥后水分含量為3.21%。（2）自然晾曬：將切段的水竹筍單層均勻平鋪于晾曬網內，將晾曬網掛在無任何遮擋物且陽光充足的地方，每天日曬8 h（9：30—16：30），8 h 自然晾曬之外的時間將樣品收進室內貯藏在干燥器中，干燥8 d后稱質量，再晾曬1 d 后稱質量，至2 次質量差小于0.002 g，自然晾曬后水分含量為5.38%。（3）熱風干燥：將切段的水竹筍單層均勻平鋪于不銹鋼托盤內，干燥溫度為55 ℃，干燥10 h 后取出稱質量，再放入干燥箱中繼續烘干30 min，取出稱質量，至2次質量差小于0.002 g 后取出，熱風干燥后水分含量為4.37%。

1.2.2 水竹筍樣品處理 使用粉碎機將上述水竹筍干制品粉碎，每次10 s，間隔5 min，粉碎3 次后過60 目篩。

1.3 指標測定方法

按照GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》測定灰分含量[11]；按照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》測定蛋白質含量[12]；按照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》測定脂肪含量[13]；按照GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》測定還原糖含量[14]；按照GB 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》測定粗纖維含量[15]；按照GB 5009.268—2016《食品中多元素測定》測定銅、鋅、鐵、鈣、鎂、鉀、錳含量[16]；參照耿想等[17]的方法測定氨基酸含量。

1.4 營養評價方法

根據氨基酸比值系數法[18-20]，將不同干燥方式下水竹筍中各氨基酸組成與FAO/WHO 于1973 年修訂的理想蛋白質人體必需氨基酸模式譜進行比較，計算樣品中的下列指標：

1.4.1 必需氨基酸占總氨基酸的質量分數（Essen‐tial amino acid，EAA） EAA/%=樣品必需氨基酸含量/樣品總氨基酸含量×100。

1.4.2 氨 基 酸 比 值（Ratio of amino acid，RAA）RAA=待測氨基酸的EAA 值/模式譜中氨基酸的相應EAA 值。RAA 的數值越接近1，表明該必需氨基酸越接近FAO/WHO 模式譜的推薦值。

1.4.3 氨基酸比值系數（Ratio coefficient of amino acid，RC） RC=RAA/RAA 平均值，RC 的數值越接近1，表明該必需氨基酸越接近FAO/WHO 模式譜的推薦值，RC 最小者為第一限制氨基酸[21]。

1.4.4 氨基酸比值系數分（Score of ratio coefficient of amino acid, SRC） SRC/%=100-CV×100，其中CV為RC 的變異系數。SRC 的數值越接近100，表明必需氨基酸的組成比例與模式譜越一致，其營養價值就越高[22]。

1.5 數據分析

采用Excel 2017 處理數據，采用SPSS 19.0 進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式水竹筍主要營養成分比較

由表1 可知，真空冷凍干燥與熱風干燥的水竹筍灰分含量無顯著性差異；自然晾曬樣品灰分含量（w，后同）最低，為9.27 g?100 g-1，與其他2 種干燥方法相比差異顯著。3 種水竹筍干制品中粗纖維含量為17.07～25.30 g?100 g-1；真空冷凍干燥的粗纖維含量最高，其次為自然晾曬、熱風干燥，且3 者之間差異顯著。水竹筍干制品中蛋白質含量為36.17～38.33 g?100 g-1，其蛋白質含量從大小依次為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然晾曬，并且3 種干燥水竹筍蛋白質含量差異顯著。水竹筍干制品中脂肪含量較低，為2.23～3.03 g?100 g-1，3 種干制水竹筍的脂肪含量差異顯著。干制水竹筍中還原糖含量為2.17～3.10 g?100 g-1，3 種干燥水竹筍還原糖含量差異顯著，水竹筍還原糖含量從大到小依次為真空冷凍干燥＞自然晾曬＞熱風干燥。從研究結果來看，不同干燥方法不僅影響竹筍的灰分、粗纖維含量，也影響其蛋白質、脂肪和還原糖含量。3 種不同的干燥方法中真空冷凍干燥下水竹筍的蛋白質、脂肪、還原糖和粗纖維含量均顯著高于其他2 種干燥方式。

表1 不同干燥方式水竹筍主要營養成分比較 （g?100 g-1）

2.2 不同干燥方式水竹筍礦質營養元素含量比較

由表2 可知，3 種干燥方式干制的水竹筍的礦質元素含量從大到小依次為鉀＞磷＞鈣＞鎂＞錳＞鋅＞鐵＞銅，其中鉀、磷、鈣、鎂的含量均較高，其他微量元素含量較低。真空冷凍干燥與熱風干燥水竹筍的磷、鉀、鎂、鐵、錳及銅含量差異不顯著，但均顯著高于自然晾曬處理；3 種干燥方式水竹筍的鈣含量差異不顯著；真空冷凍干燥與自然晾曬水竹筍鋅含量差異不顯著，但均顯著高于熱風干燥處理。

表2 不同干燥方式水竹筍礦質元素含量比較 （mg?kg-1）

2.3 不同干燥方式對水竹筍中氨基酸含量與組成的影響

2.3.1 不同干燥方式對水竹筍中氨基酸含量的影響 由表3 可知，水竹筍干制品含有17 種氨基酸，氨基酸種類齊全，氨基酸總量為26.98～30.14 g?100 g-1，不同干燥方式對水竹筍的氨基酸含量有一定影響。其中，自然晾曬與真空冷凍干燥、熱風干燥的總氨基酸、必需氨基酸含量均存在顯著差異，但真空冷凍干燥與熱風干燥的總氨基酸、必需氨基酸含量無顯著差異。不同干燥方式水竹筍氨基酸總量、必需氨基酸含量從大到小依次為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然晾曬。不同干燥方式下水竹筍的各氨基酸含量中均以天冬氨酸含量最高，蛋氨酸含量最低，不同干燥方式天冬氨酸含量從大到小依次為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然晾曬，且3 種干制品的天冬氨酸含量存在顯著差異。

表3 不同干燥方式水竹筍中氨基酸含量比較（g·100 g-1）

2.3.2 不同干燥方式水竹筍中必需氨基酸組成評價 由表4 可知，不同干燥方法水竹筍中的苯丙氨酸＋酪氨酸質量分數最高，為14.05%～14.66%，是FAO/WHO 建議值的2.34～2.44 倍，不同干燥方法下苯丙氨酸＋酪氨酸質量分數從大到小依次為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然晾曬；其次是賴氨酸，質量分數為6.77%～7.01%，是FAO/WHO 建議值的1.23～1.27 倍。不同干燥方式下水竹筍的必需與半必需氨基酸總量占總氨基酸的質量分數均大于45.00%，小于46.00%。

表4 不同干燥方式水竹筍必需與半必需氨基酸占總氨基酸的質量分數（EAA）與FAO/WHO 模式譜比較 %

2.3.3 采用氨基酸比值系數法評價不同干燥方式水竹筍中蛋白質營養價值 由表5 可知，不同干燥方式水竹筍的RAA、RC 值均大于1 的為苯丙氨酸+酪氨酸，而RAA、RC 值都小于1 的為蘇氨酸、異亮氨酸。不同干燥方法下水竹筍氨基酸的比值系數分（SRC）相差不大，為57.21～61.46，但是營養價值較高。在各種必需氨基酸中，真空冷凍干燥、熱風干燥的第一限制氨基酸為亮氨酸，自然晾曬的第一限制氨基酸為異亮氨酸。

表5 不同干燥方式水竹筍各種氨基酸的RAA、RC、SRC 分析結果

3 討論與結論

食品中灰分、粗纖維、蛋白質、脂肪和還原糖含量是其營養價值高低的重要判斷指標[23-25]。不同干燥方式明顯影響果蔬的營養價值。代昌雨等[26]采用不同干燥方式對方竹筍進行干燥，研究結果表明，不同干燥方式下方竹筍干中的蛋白質、還原糖含量不同。朱蘊蘭等[27]在蘆筍上的研究表明，不同干燥方式下蘆筍的維生素C含量、蛋白質含量和多糖含量不同。筆者的研究表明，不同干燥方式下水竹筍的灰分、粗纖維、蛋白質、脂肪、還原糖含量不同。真空冷凍干燥水竹筍的粗纖維、蛋白質、脂肪及還原糖含量均顯著高于自然晾曬及熱風干燥處理。水竹筍干制品中蛋白質含量為36.17～38.33 g?100 g-1，蛋白質含量豐富，對人體有較高的營養價值，其中蛋白質含量從大到小依次為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞自然晾曬，自然晾曬的蛋白質含量最低，可能是自然晾曬干燥時間較長，在干燥過程中，因饑餓代謝、自體溶解等因素造成營養物質損耗過多[28]。真空冷凍干燥下水竹筍蛋白質、脂肪、還原糖和粗纖維含量高于其他2 種干燥方式，說明采用真空冷凍干燥方式干燥水竹筍有利于保留其中的營養物質。

礦質元素是激素、維生素、蛋白質和多種酶的重要組成部分，在人體保健方面起著重要作用[29]。張文娥等[30]等在研究干燥方式與貯藏時間對鐵核桃雄花營養成分及抗氧化活性的影響中發現，干燥方式對礦質營養元素含量無明顯影響，但于靜靜等[31]在研究不同干燥方式對紅棗品質特性的影響中發現不同干燥方式下紅棗的礦質營養變化規律不同。筆者的研究表明，不同干燥方式下水竹筍干制品鉀、磷、鈣、鎂量較為豐富。真空冷凍干燥和熱風干燥處理磷、鉀、鎂、鐵、錳及銅含量差異不顯著，但均顯著高于自然晾曬，這可能與礦物質為非熱敏性物質，干燥溫度對其影響較小有關[32]。

氨基酸是構成蛋白質的基本單位，是人體必需的重要營養元素[33]。張高靜[34]在不同干燥技術對南美白對蝦干燥特性和產品品質影響的對比研究中發現，不同干燥方式對南美白對蝦干制品氨基酸含量的影響不同，真空冷凍干燥所得產品的各類氨基酸含量均高于日光晾曬干燥、熱風干燥、太陽能干燥。筆者的研究表明，3 種干燥方式水竹筍干制品氨基酸總量為26.98～30.14 g?100 g-1，高于常見的大白菜、芹菜、甘藍、生菜等蔬菜，是富含多種氨基酸的綠色保健食品[35]。真空冷凍干燥后水竹筍的氨基酸總量、必需氨基酸總量均最高，熱風干燥次之，自然晾曬最低。3 種干燥方式干燥獲得的水竹筍干不僅含有豐富的呈味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸），還含有豐富的芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、甜味氨基酸（絲氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸）[36]。

優質食物的的蛋白質不僅要求必需氨基酸種類齊全，而且組成比例也要適宜，組成比例越接近人體必需氨基酸組成比例越容易吸收，營養價值也越高[37]。陳紅雷等[38]在研究不同干燥方式對蠅蛆蛋白粉營養價值的影響中發現，與FAO/WHO 參考模式值相比，冷凍干燥蠅蛆粉的必需和半必需氨基酸總量明顯高于FAO/WHO 參考模式值，微波干燥的蠅蛆粉與FAO/WHO 參考模式值相當，而低溫干燥的蠅蛆粉中必需與半必需氨基酸含量顯著低于FAO/WHO 參考模式值。筆者的研究表明，不同干燥方式下水竹筍的必需與半必需氨基酸總量在總氨基酸中占比均大于45.00%，高于FAO/WHO 參考模式值。不同干燥方式下水竹筍中賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、蛋氨酸+胱氨酸及纈氨酸的占比高于標準模式譜，蘇氨酸、異亮氨酸的占比略偏低于標準模式，表明不同干燥方式水竹筍與推薦的人體必需氨基酸相比，必需氨基酸豐富且比較均衡，營養價值較高。

不同食品蛋白質中氨基酸的組成比例各不相同，其營養價值的優劣主要取決于必需氨基酸的種類、含量和所占比例。林寶妹等[39]在研究2 種干燥方式下蠶豆氨基酸品質的比較分析中發現，蠶豆凍干粉的SRC 值低于蠶豆干燥粉。謝麗源等[21]在研究不同羊肚菌品種氨基酸營養評價及等鮮濃度值差異分析時發現，蘇氨酸、纈氨酸及苯丙氨酸+酪氨酸在羊肚菌中均相對過剩，而色氨酸均表現為相對不足。而筆者的研究表明，不同干燥方式下過剩和不足的氨基酸不盡相同，但總的來說，苯丙氨酸+酪氨酸在水竹筍干中均相對過剩，而異亮氨酸均表現為相對不足，3 種不同干燥方式下水竹筍SRC 均接近60%，營養價值較高[21]。在各種必需氨基酸中，真空冷凍干燥、熱風干燥的第一限制氨基酸為亮氨酸，自然晾曬的第一限制氨基酸為異亮氨酸。

綜上所述，水竹筍干制品基本營養成分、礦質營養元素、氨基酸種類齊全，營養價值豐富。3 種不同干燥方式下水竹筍SRC 接近60%。真空冷凍干燥、熱風干燥的第一限制氨基酸為亮氨酸，自然晾曬的第一限制氨基酸為異亮氨酸。而真空冷凍干燥下水竹筍的基本營養成分（蛋白質、脂肪、還原糖、粗纖維）、礦質元素（鉀、鎂、錳、鋅、銅）、氨基酸總量和必需氨基酸總量均高于其他2 種干燥方式。所以，真空冷凍干燥是水竹筍較理想的干燥方式。