真空冷凍干燥技術加工黃花菜功能營養成分的分析

郭霄飛，李艷婷，倪育龍，郭 尚

（1.山西農業大學山西功能食品研究院，山西 太原，030031;2.山西冰華食品科技有限公司，山西 大同 037000）

黃花菜（Hemerocallis citrinaBaroni,Daylily flower）又名金針菜，是一種有較高經濟價值的特色蔬菜，山西省大同市云州區是我國黃花菜的主要生產基地，孕育出五瓣七蕊的‘大同黃花’，品相、品質位居全國四大產區之冠。黃花菜花期短，一般集中在6—8月高溫季節開花，并在隨后12 h內迅速凋謝[1]。同時，黃花菜的最佳采摘時間為開花前2 h，無論晴天或陰雨天都需要及時采收，一旦開花，食用價值便大大降低。此外，現有研究報道，新鮮黃花菜中含有某種類似與秋水仙堿的物質，食用時需要烹調得當，否則會引起腹瀉中毒[2]。受生理特性的影響，黃花菜貨架期極短，即便放入冷庫保鮮，也難免會出現“出庫就開花”的情況。因此，黃花菜采摘后加工處理一直是研究的熱點。

一直以來，農戶都對黃花菜進行加工后再保存，黃花菜加工最傳統的方法為脫水干制，農戶采收黃花菜后一般要先進行熱燙處理，將黃花菜放進蒸鍋蒸制殺青，再將蒸好的黃花菜攤開，進行自然晾曬[3]。這種加工方式繁瑣耗時，勞動強度大，且受天氣影響較大。因為，農戶必須對當天采摘的黃花菜及時進行殺青和晾曬。晴天時，得到的干制品色澤鮮亮、品質較好；而陰雨天時，新鮮黃花菜因無法及時晾曬會很快霉爛，這種加工方式的局限性既導致了農戶收益的不穩定性，又抑制了黃花菜的規模化種植。另外，黃花菜經高溫蒸制處理，會造成其功能營養成分的流失。近年來，真空冷凍干燥技術被嘗試應用于黃花菜的加工處理，即以冷凍升華的方法來干燥黃花菜，主要技術就是將原料進行速凍后在真空條件下凍干，產品回軟后包裝，該技術加工得到的干制黃花菜，能有效保留黃花菜的色澤[4]。

黃花菜營養豐富，不僅含有糖類、蛋白質、維生素等營養物質，還富含多酚類物質、類胡蘿卜素、以及人體必需氨基酸等具有保健作用的功能因子，是一種典型的高蛋白、低熱量保健蔬菜[5-8]。游離氨基酸可被人體直接吸收，是人體維生素等營養物的良好來源[1]，同時是一種重要的生物活性物質，食品中游離氨基酸的含量和成分組成能更好地反映該食品的營養價值[9-10]。目前，有關黃花菜以及其加工產品中游離氨基酸的含量和種類研究報道的較少，劉偉等[11]于2019年對不同品種的黃花菜游離氨基酸研究分析發現，不同黃花菜品種中氨基酸總量以及各種氨基酸的含量存在較大差異。

在黃花菜的加工過程中，人們都希望可以盡可能的保留其功能營養成分。目前，真空冷凍干燥技術已被應用于黃花菜的加工處理，那么該技術加工處理的黃花菜營養保留如何？因此，本研究以新鮮黃花菜和傳統烘干處理黃花菜為對照，對真空冷凍干燥技術加工處理黃花菜的功能營養成分進行了研究分析，以期為黃花菜資源的開發與加工提供了一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試黃花菜由山西大同云州區有機黃花菜生產基地提供，采摘時間為2020年6—7月，試驗期間，新鮮黃花菜當天采摘后經冷鏈運輸至山西農業大學山西功能食品研究院，進行試驗測定。

1.2 試驗方法

新鮮黃花菜傳統（烘干）處理：實驗室模擬農戶先蒸后曬的自然烘干方法，新鮮黃花菜95℃殺青15 min，40℃烘箱烘10 h，100 g新鮮黃花菜經烘箱烘干處理得到（16.2±0.52）g樣品。

新鮮黃花菜真空冷凍干燥（凍干）處理：稱取樣品后，將樣品薄薄一層平鋪于干燥盤中，與干燥架一起置于冷阱中，-55℃條件下冷凍3 h后，拎出干燥架，開始抽真空，干燥24 h，100 g新鮮黃花菜經真空冷凍干燥處理得到22.4±0.85 g樣品。具體操作程序如表1，從階段2開始啟動真空泵。

表1 真空冷凍干燥操作程序

1.3 項目測定

總糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法[12]，可溶性蛋白含量參照考馬斯亮藍G-250染色法[13]；總游離氨基酸含量采用茚三酮比色法[14]；類胡蘿卜素的提取采用乙醇浸提法[15]，其含量按照Lichtenthaler等[16]方法計算；抗壞血酸含量采用鉬藍比色法[17]；多酚含量采用福林酚法測定[18]；黃酮含量采用亞硝酸鈉硝酸鋁比色法[19]；游離氨基酸含量測定，先用2%磺基水楊酸提取黃花菜樣品中的游離氨基酸，并用0.02 mol·L-1溶液定容，再采用苯異硫氰酸柱前衍生方法測定17種基本氨基酸的含量[15]。分別取苯異硫氰酸1.2 mL和三乙胺13.9 mL用乙腈定容至100 mL，配成衍生試劑，取200 μL的標準品或樣品于離心管中分別加入以上配置好的衍生試劑各100 μL，室溫靜置1 h。隨后，在衍生好的試劑中加入正己烷400 μL，震蕩后靜置10 min，取下層清液用雙蒸水稀釋10倍，注射器取200 μL上清液，0.22 μm濾膜過濾到樣瓶中。流動相：A液為乙腈，B液為0.1 moL的醋酸鈉溶液，pH值6.5，按照北京溫分氨基酸分析儀操作說明進行測定。

1.4 數據分析

結果中顯示數值均為3次測定結果的平均值，采用Excel 2007整理數據和作圖，用SPSS 20統計軟件進行方差分析，采用Duncan法進行差異顯著性比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 總糖、蛋白質、維生素含量分析

黃花菜含有糖類、蛋白質、維生素等豐富的營養物質，本研究結果如表2所示，與新鮮樣品相比，2種加工方式處理后的黃花菜樣品中類胡蘿卜素的含量沒有顯著變化；烘干樣品中總糖、總氨基酸含量顯著增加，分別是其7.1、8.8倍；凍干樣品中總糖、可溶性蛋白、總氨基酸含量均顯著增加，分別是其6.5、5.2、17.2倍。3種不同加工處理黃花菜組織中抗壞血酸的含量如圖1所示，新鮮黃花菜中抗壞血酸含量為，烘干處理樣品中含量與鮮樣相比無顯著變化，但凍干處理類胡蘿卜素含量是鮮樣含量的5.28倍。同時，新鮮黃花菜經凍干加工處理后，可溶性蛋白、總氨基酸、抗壞血酸的含量顯著高于烘干處理，分別是其7.59、1.95、2.95倍。

表2 不同加工處理黃花菜營養含量

圖1 黃花菜不同加工處理后抗壞血酸的含量

2.2 多酚與黃酮含量分析

如圖2所示，新鮮黃花菜、烘干處理黃花菜、凍干處理黃花菜中多酚含量分別為0.79、4.92、4.67 mg·g-1，以上結果說明，烘干與凍干2種加工方式處理的黃花菜中多酚含量無顯著差異。如圖3所示，新鮮黃花菜中黃酮含量為0.21 mg·g-1，烘干處理黃花菜黃酮含量為0.49 mg·g-1，凍干處理黃花菜黃酮含量為1.05 mg·g-1，是烘干處理的2.12倍，說明使用凍干技術處理的黃花菜可以有效維持黃酮的含量。

圖2 黃花菜不同加工處理后多酚的含量

圖3 黃花菜不同加工處理后黃酮的含量

2.3 游離氨基酸含量分析

本研究測定分析了大同黃花菜經烘干和凍干2種加工方式處理后其組織中17種氨基酸的含量，如表3和表4結果顯示，不同加工方式黃花菜中人體必需氨基酸、限制氨基酸以及呈味氨基酸的總量和組成均存在一定的差異。人體必需7種必需氨基酸蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）的總量在凍干黃花菜中是烘干黃花菜的2.14倍；其中必需氨基酸Val、Met、Lys在凍干黃花菜中的含量顯著高于烘干黃花菜，是其含量的1.59、2.66、1.29倍；凍干黃花菜中總限制氨基酸含量是烘干的2.42倍，呈味氨基酸總量是烘干的1.92倍。其中，Glu在烘干黃花菜中含量較高，其他呈味氨基酸絲氨酸（Ser）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）在凍干樣品中含量較高，分別是其含量的2、3.08、2.36倍。

表3 不同加工方式黃花菜中17種游離氨基酸的含量 (mg·g-1)

表4 不同加工方式黃花菜中氨基酸組成 (mg·g-1)

3 結論與討論

目前關于黃花菜的研究文獻較少，且主要集中在黃花菜資源與化學成分的研究，對黃花菜的采后加工研究較少，特別是黃花菜加工處理后功能營養成分的分析幾乎沒有。本研究以新鮮黃花菜以及經傳統烘干加工處理黃花菜為對照，分析了真空冷凍干燥加工處理后黃花菜的總糖、可溶性蛋白、總氨基酸、類胡蘿卜素、多酚、黃酮、抗壞血酸以及游離氨基酸的含量。

前人對黃花菜的研究發現，黃花菜中含有豐富的類胡蘿卜素，從其可食用的花中分離出了21種類胡蘿卜素，其中包括玉米黃質、葉黃素、新黃質、全反式β-胡蘿卜素等[20-21]。類胡蘿卜素作為一種重要的天然色素，是人體內維生素A的主要來源，同時還具有抗氧化、免疫調節、抗癌、延緩衰老等功效。有研究表明，新鮮黃花菜在加工過程中，其類胡蘿卜素、抗壞血酸等物質易被分解或揮發[22]。本研究結果也表明，黃花菜中抗壞血酸含量經烘干處理后無顯著變化，而經凍干處理后顯著增加，說明冷凍干燥這種加工方式能更好地保護新鮮黃花菜中抗壞血酸含量。關于黃花菜中蛋白質含量已有研究表明，不同品種黃花菜中，其新鮮黃花菜的蛋白質含量高于干黃花菜[22]，本研究結果也顯示，新鮮樣品中可溶性蛋白含量較高，顯著高于烘干樣品，說明對黃花菜進行烘干處理對其蛋白質營養有損失。

多酚是具有多種化學結構的多項分子群，是植物特有的次生代謝物，具有很強的抗氧化、抗菌、抗癌、預防慢性疾病等功效。目前一些研究表明，長期食用富含多酚的蔬菜與水果，可以有效地降低癌癥的發病率[23]。早在2002年Cichewicz等[24]在黃花菜中分離提取出多種多酚類物質。本研究中，烘干與凍干2種加工方式對黃花菜中多酚的含量無顯著差異。近年來有研究表明，多酚類化合物通常與其他物質，如多糖、蛋白質、抗壞血酸、類胡蘿卜素等一些天然物質結合，協同發揮抗氧化、抑菌、抗癌等功效[25-26]。多酚作為功能營養成分的機理還需要深入探究。

黃酮是黃花菜中的重要活性物質之一，在現代社會，水果與蔬菜被認為是健康膳食必不可少營養物質，其中一個重要的原因是它們可以提供大量的膳食黃酮[27]，黃酮類化合物具有許多生理功能，如抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌和抗過敏等[28]，這些生理功能對神經藥理學的研究起著重要作用，包括降低神經元損傷，減少神經炎癥發生，以及提高認知和記憶力[29]。本研究結果表明，新鮮黃花菜中黃酮含量較高，經烘干處理后黃花菜中黃酮的含量顯著降低，但凍干處理可以有效保留黃酮活性，說明凍干技術可以更有效地保留黃花菜營養。

游離氨基酸不僅參與人體的新陳代謝、生長、免疫，還是一類重要的呈味營養物，使食品呈現酸、甜、苦、澀、鮮等不同味道，正是這些多樣的味感賦予了食物豐富的味覺層次[9，30]。新鮮黃花菜口感清甜鮮美，可能與其豐富的呈味游離氨基酸有關。目前，對黃花菜中游離氨基酸的研究較少，劉偉等[11]對湖南省10個主栽黃花菜品種的氨基酸含量進行了測定分析，結果顯示黃花菜中游離氨基酸含量豐富，不同品種之間總氨基酸含量以及氨基酸種類存在較大差異，含有14～17種氨基酸。本研究中，筆者測定分析了大同黃花菜經烘干和凍干2種加工方式處理后其組織中17種氨基酸的含量，發現凍干黃花菜中必需氨基酸、限制氨基酸、呈味氨基酸含量均較高，其中Met、Lys同時為必需氨基酸和限制氨基酸且含量均較高，而Val是組成蛋白質的20種氨基酸之一，既是人體必需的8種氨基酸之一，同時，與異亮氨酸和亮氨酸統稱為支鏈氨基酸，可以調節血糖，并提供能量；此外，支鏈氨基酸平衡能夠改善氨基酸代謝、生長性能和腸道微生物群落[31]。本研究結果表明，黃花菜經凍干加工較烘干加工能更好地維持其游離氨基酸的含量。

綜上，新鮮黃花菜經烘干處理后抗壞血酸、類胡蘿卜素、蛋白質的含量均減少，而經凍干加工處理后，可溶性蛋白、黃酮以及抗壞血酸的含量顯著高于烘干處理黃花菜；同時，總氨基酸以及必需氨基酸、限制氨基酸、呈味氨基酸的含量也較高。以上結果表明，黃花菜經現代真空冷凍干燥技術加工處理后較傳統烘干處理更能維持其功能營養物質的含量，現代冷凍干燥技術加工的黃花菜較傳統烘干技術加工的黃花菜營養價值更高。本研究結果對黃花菜資源的開發和加工提供了一定的參考。