豆腐柴葉微波真空干燥工藝優化

李興武，章黎黎

（1.重慶旅游職業學院，重慶 409000；2.武陵山非遺飲食傳承創新中心，重慶 409000）

豆腐柴（Premna microphyllaTurcz）是馬鞭草科多年生的小型灌木，又名臭黃荊、豆腐木等。葉片中含有豐富的果膠，在重慶、貴州等西南地區廣泛用于制作“綠豆腐”“綠涼粉”“豆腐柴茶葉”等，是具有巨大開發潛力的一種野生植物資源[1-3]。但豆腐柴葉隨著季節變化，葉片果膠含量也會發生較大變化，特別立秋以后葉片果膠含量逐漸減少，嚴重影響豆腐柴葉的品質及果膠提取。同時為了解決豆腐柴葉品質穩定、果膠含量等問題，國內學者對豆腐柴葉中果膠的凝膠特性、深加工工藝等開展了很多基礎研究[4-6]。微波干燥是利用微波直接將熱能傳遞到物料的內部，然后逐漸由內向外擴散熱能，直至物料被干燥[7]。微波干燥加工不僅能有效保留原料的色澤和營養成分，還有很好的殺菌效果。目前，微波干燥應用到多種食品原料的干燥工藝研究。例如，吳釗龍等[8]以黃精為對象，研究微波間歇干燥技術對黃精片的干燥效果；沈素晴等[9]以青香蕉為對象，研究青香蕉微波干燥過程中的水分擴散特性；何方健等[10]以山楂為原料研究微波干燥對山楂含水率的影響。

但目前對豆腐柴微波干燥的研究比較少見，因此本文擬探討微波干燥工藝中各種因素對豆腐柴含水量和色澤的影響，利用正交試驗確定最佳工藝參數，以期獲得高品質的豆腐柴干葉，為干燥豆腐柴葉提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料預處理

2022年6月3日在重慶市黔江區小南海鎮新建村采摘新鮮無蟲害、無損傷的新鮮豆腐柴葉，洗掉葉面上的灰塵，放入90 ℃的恒溫熱水中燙漂1 min，立即撈出瀝干水分，置于竹篩上吹干表面水分備用。

1.2 儀器設備

JJ124BC 型電子分析天平，常熟市雙杰測試儀器廠；HWHS-500 智能恒溫恒水浴鍋，常州市儀都儀器有限公司；ZSD-1 全自動卡爾費休水分測定儀，上海市安亭電子儀表廠；HSWZ 微波真空干燥箱，南京冠鑫機械設備有限公司；NR110 型色差計，深圳市三恩馳科技有限公司。

1.3 干燥操作要點

選取葉片大小及成熟度一致的豆腐柴葉片，堆疊一層放在塑料網盤上，放入微波干燥機內干燥處理，設定不同的微波功率、微波時間、真空度，以干燥后的水分含量為判斷依據。每次試驗重復3 次，取平均值。在單因素試驗的基礎上，以干燥后葉片的綜合評分為指標設計正交試驗并確定最佳工藝。

1.4 含水率的測定

參考《食品安全國家標準 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）中的直接干燥法測定豆腐柴葉片含水量。精確稱取10 g 微波真空干燥后的豆腐柴干葉，放入110 ℃熱風恒溫干燥箱中，經過3 h 干燥后取出，放入玻璃干燥器冷卻后稱量，在相同的條件下繼續干燥1 h，取出再稱量，直至恒重（每組試驗均重復3 次）。計算公式為

式中：W為含水量，%；m為樣品微波真空干燥后的質量，g；m1為樣品在恒溫干燥箱烘干至恒重后的質量，g。

1.5 色差的測定

采用UltraScan PRO 型全自動色差儀測定葉片干燥后的L*、a*、b*值，計算得到總色差值（ΔE）。

1.6 綜合評分

綜合評分邀請專家及同行對評價指標加權評分。豆腐柴葉的含水量要求較高，占總權重的70%，微波真空干燥后葉片肉眼判斷色差變化不大，色差變化占總權重的30%。因此，加權綜合評分計算公式為

式中：G為綜合評分值；G1為含水量換算后得分；G2為色差換算后得分。

1.7 單因素試驗

分別以不同的微波功率、微波時間、真空度為單因素進行試驗，考察各單因素對微波干燥后豆腐柴葉含水量及色差的影響。設定微波時間9 min、真空度80 kPa，考察微波功率在200 W、400 W、600 W、800 W 和1 000 W 對豆腐柴葉含水量及色差的影響；設定微波功率600 W、真空度80 kPa，考察微波時間在3 min、6 min、9 min、12 min 和15 min 對豆腐柴葉含水量及色差的影響；設定微波時間9 min、微波功率600 W，考察真空度在20 kPa、40 kPa、60 kPa、80 kPa 和100 kPa 對豆腐柴葉含水量及色差的影響。

1.8 正交試驗

微波真空干燥過程中微波功率、微波時間、真空度對豆腐柴干葉的影響十分顯著。因此，本試驗在已有研究和單因素試驗的基礎上，以豆腐柴干葉含水量、色差及綜合評分為指標，根據不同的微波功率、微波時間、真空度設計L9(34)的正交試驗。因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.9 數據處理

采用Excel 軟件進行統計處理，正交試驗采用Design-Expert 8.0.5 設計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 微波功率對豆腐柴葉含水量及色差的影響

由圖1可知，隨著微波功率的增加，豆腐柴葉含水量呈現先快速減少后緩慢減少的趨勢。微波功率在200 W 時，豆腐柴葉含水量最高，可能因功率過低所致。當微波功率大于800 W 時，可能因功率過高，豆腐柴葉含水量下降緩慢，且在1 000 W 時，豆腐柴葉會部分發生焦糊現象，影響豆腐柴葉的商品品質。因此，選擇微波功率800 W 左右最合適。

圖1 微波功率對豆腐柴葉含水量的影響圖

由圖2可知，隨著微波功率的增加，豆腐柴葉色差變化呈現增加趨勢。微波功率在400 W 以下，豆腐柴葉色差變化還較小，800 W 以上的微波功率色差變化較大。這說明在低功率下，可較好地保護豆腐柴葉的色澤，盡可能保持豆腐柴葉的天然顏色，而微波功率過高較難控制豆腐柴葉的色差變化，并且若長時間保持高功率的微波干燥會使豆腐柴葉的色澤變化較大。

圖2 微波功率對豆腐柴葉色差的影響圖

2.1.2 微波時間對豆腐柴葉含水量及色差的影響

由圖3可知，隨著微波時間的增加，豆腐柴葉含水量顯著降低。干燥時間持續9 min 以后，豆腐柴葉含水量下降減緩，可能在開始干燥時自由水快速蒸發，隨著干燥時間延長自由水大部分蒸發，結合水則不容易蒸發出去，會使豆腐柴葉含水量在干燥9 min 以后下降減緩。從經濟角度考慮，干燥時間越短，能源消耗越低，因此選擇干燥9 min 以下較為合適。

圖3 微波時間對豆腐柴葉含水量的影響圖

由圖4可知，隨著微波時間的增加，豆腐柴葉色差在逐漸擴大，其中彩色指數b*值增加顯著，b*值越大表示豆腐柴葉顏色越往黃色遷移。這可能是干燥時間延長，對豆腐柴葉的葉綠素破壞較大，導致葉片發黃或褐色的葉片增多。

圖4 微波時間對豆腐柴葉色差的影響圖

2.1.3 真空度對豆腐柴葉含水量及色差的影響

由圖5可知，隨著真空度的增加，與對照組相比，豆腐柴葉含水量快速下降。真空度越高，豆腐柴葉含水量下降越快，但80 kPa 和100 kPa 真空度相比，含水量變化不明顯。這可能是提高真空度能降低葉片的蒸發沸點，縮短加熱時間，但當真空度大于80 kPa 后，增大壓力梯度對干燥速率的影響越來越不明顯。

圖5 真空度對豆腐柴葉含水量的影響圖

由圖6可知，隨著真空度的增加，豆腐柴葉色差在逐漸減小，且真空度較小時有時葉片會有氣泡產生，提高真空度后的葉片顏色更均勻，色差變化也越小。這可能是真空少氧條件下，酶促褐變的程度小，能更好地保護豆腐柴葉固有的色澤，商品化程度也會更高。

圖6 真空度對豆腐柴葉色差的影響圖

2.2 微波真空干燥豆腐柴葉的正交試驗結果

由表2可知，極差值的大小順序為RA＞RC＞RB，極差大小表示不同因素對綜合評分值的影響大小，極差越大影響越大，故微波真空干燥綜合效果的影響大小依次為A＞C＞B，即微波功率＞真空度＞微波時間，根據k值，較優的方案為A2B3C3，即豆腐柴葉的較優微波真空干燥工藝條件為微波功率750 W，微波時間10 min，真空度80 kPa。但此正交試驗的最高綜合評分90.42 對應的工藝條件為A2B2C3，因此需進一步做驗證實驗。

表2 正交試驗結果與極差分析表

2.3 驗證試驗

在微波功率750 W，微波時間10 min，真空度80 kPa 條件下，進行3 次重復試驗驗證，結果取平均值，驗證結果見表3。

表3 試驗結果

由表3可知，3 次試驗得到豆腐柴葉的平均含水量為5.30%、總色差值為10.62，綜合評分為90.77 分。因此，A2B3C3組合表現出較高的可信度。

3 結論

在微波真空干燥豆腐柴葉的試驗中，通過單因素試驗和正交試驗設計優選出豆腐柴葉的微波真空干燥最佳工藝條件為微波功率750 W，微波時間10 min，真空度80 kPa。此條件下可獲得平均含水量為5.3%、總色差值為10.62，綜合評分為90.77 分的豆腐柴干葉。