不同干燥方式對腳板薯色澤及抗氧化活性的影響

夏春鳳，闞超楠，邵勤，肖穎慧，高陽，，3*

（1.宜春學院化學與生物工程學院，江西 宜春 336000；2.宜春學院生命科學與資源環境學院，江西 宜春 336000；3.江西省高等學校硒農業工程技術研究中心，江西 宜春 336000）

腳板薯（Dioscorea alata L.）又名參薯、大薯、紫淮山等，屬薯蕷科，是一年生或多年生纏繞性藤本植物，根莖特別發達，塊莖呈黃褐色或深褐色的不規則扁塊形，形如腳掌，故而得名[1-2]。目前，腳板薯主要分布于非洲、南美及亞洲熱帶和亞熱帶地區，在我國主要于江西、廣西等地區種植，具有較明顯的地域性[3]。腳板薯作為蔬菜，含有豐富的碳水化合物、維生素、蛋白質、膳食纖維以及人體所需微量元素等，經常食用可強身健體、預防疾病[4-6]。此外，腳板薯含有多糖、黃酮類化合物和酚類化合物等，可作為中藥，具有健脾養胃、生津益肺和補腎益精的功效[7]，因此，備受消費者喜愛[8]，但新鮮腳板薯不易儲存和運輸，為了延長腳板薯的貨架期，可對腳板薯進行適當加工。

干燥是延長果蔬保質期的一項重要技術，它能夠降低果蔬中含水量，減少其體積，降低運輸和貯藏成本。當前農產品加工的干制技術根據原理不同主要分為熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、微波與熱風聯合干燥等方式[9]。其中，熱風干燥因其適應性強，操作、控制簡單，成本低，不受氣候條件影響，衛生條件較好等原因成為現今應用最廣泛的一種工業干燥方法[10]。微波干燥具有物料干燥的速度快、加熱時間短、干后品質和利用率高的優點，因而微波干燥在食品領域應用廣泛[11]。目前關于腳板薯干燥工藝的研究鮮有報道，因此本研究以自然晾干的腳板薯為對照，比較分析熱風干燥和微波干燥對腳板薯色澤和抗氧化活性的影響，以期為腳板薯的干制技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮腳板薯塊莖，2021 年12 月8 日采于江西省宜春市萬載縣。

甲醇、水楊酸、硝酸鋁、鐵氰化鉀、三氯乙酸（均為分析純）：天津市大茂化學試劑廠；乙醇、碳酸鈉、硝酸鈉、氫氧化鈉、抗壞血酸、過氧化氫、磷酸、三氯化鐵（均為分析純）：西隴科學股份有限公司；蘆丁（分析純）：成都曼思特生物科技有限公司；福林酚（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸（分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析純）：東京化成工業株式會社；硫酸亞鐵（分析純）：天津市致遠化學試劑有限公司；HCl（分析純）：南昌鑫光精細化工廠。

1.2 儀器與設備

BGZ-30 型電熱鼓風干燥箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；G80F20CN2L-B8（R0）型微波爐：廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司；1510 型酶標儀：賽默飛世爾（上海）儀器有限公司；FW80 型高速粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；SB25-12DTS 型超聲波多頻清洗機：寧波新芝生物科技股份有限公司；KH20R 型冷凍離心機：湖南凱達科學儀器有限公司；B10002 型電子天平：上海良平儀表有限公司；CR-400型色彩色差計：柯尼卡美能達公司；UV-1800PC 型紫外可見分光光度計：翱藝儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原材料預處理

選取大小和顏色均勻、無病蟲害的新鮮腳板薯塊莖，清洗后去皮，再將其切分成大小一致、厚度為5 mm左右的圓片備用。

1.3.2 干燥處理

熱風干燥處理（hot air drying，HAD）：分別采用40、60、80 ℃進行熱風干燥（記作HAD1、HAD2、HAD3），每個處理隨機選取250 g 左右腳板薯圓片，單層均勻平鋪在熱風干燥箱中進行干燥，每隔1 h 取樣進行質量測定，直至質量不變。

微波干燥處理（microwave drying，MD）：分別采用功率為480、640、800 W 進行微波干燥（記作MD1、MD2、MD3），每個處理隨機選取250 g 左右腳板薯圓片，將其單層均勻平鋪在微波爐的托盤上進行間歇干燥，微波每次加熱10 s、間隔1 min，每隔1 h 取樣進行質量測定，直至質量不變。

自然晾干處理（natural drying，ND）：將250 g 左右腳板薯圓片單層均勻平鋪在托盤中，放置于室內自然晾干，每隔1 h 取樣進行質量測定，直至質量不變。

所有腳板薯切片經不同干燥方法處理后，一部分樣品置于密封袋中用于色澤的測定，另一部分樣品磨粉并過60 目（0.25 mm）篩，-40 ℃冰箱低溫保存，用于其它指標的測定。

1.3.3 色澤的測定

采用校正后的色彩色差計對干燥后的腳板薯圓片進行色差測定[12]，每個處理隨機選10 片，正、反兩面測量其明度值（L*值）、紅綠值（a*值）、黃藍值（b*值）。

1.3.4 褐變度的測定

準確稱取2.0 g 樣品粉末加純化水溶解并定容至50 mL 后靜置2 h，取5 mL 提取液加入5 mL 95%乙醇后充分混勻，8 000 r/min 離心15 min，在420 nm 處測

量上清液的吸光度，用OD420表示樣品褐變度。

1.3.5 花青苷含量的測定

準確稱取1.0 g 干燥腳板薯粉末，加入10 mL 經預冷的1.0%HCl-甲醇溶液，充分混勻，于4 ℃避光提取20 min，期間搖動數次，8 000 r/min 離心10 min，測定上清液在530 nm 和600 nm 處的吸光度，以波長530 nm和600 nm 處吸光度的差值表示花青素含量（U），即U/（mg/g）=OD530-OD600[13]。

1.3.6 總酚、總黃酮的提取和含量測定

參照Alzahrani 等[14]的方法進行總酚、總黃酮的提取。準確稱取1.0 g 樣品腳板薯粉末，加入10 mL 95%乙醇后超聲輔助提取30 min，8 000 r/min 離心10 min，收集上清液，殘渣加入10 mL 95%乙醇后以相同的條件重復提取1 次，合并提取液，用95%乙醇定容至25 mL，搖勻置于4 ℃下保存備用。

總酚含量采用Folin-Ciocalten 比色法測定[15]，取0.6 mL 提取液加入1 mL 福林酚試劑，混勻靜置5 min后，再加3.0 mL 0.1 mol/L 碳酸鈉和5 mL 蒸餾水充分混勻，避光反應2 h，于760 nm 處測定吸光度，重復3 次。總酚結果以沒食子酸質量分數表示（mg/g）。

總黃酮含量采用硝酸鋁比色法測定。取1.5 mL 提取液加入3.5 mL 蒸餾水，然后加入0.3 mL 5%NaNO3溶液，搖勻后靜置6 min，再加入0.3 mL 10%Al（NO3）3溶液，搖勻后靜置6 min，最后加入2 mL 4%NaOH 溶液，蒸餾水補齊至10 mL，充分搖勻后靜置10 min，于510 nm 波長處測定吸光度，重復3 次。總黃酮結果以蘆丁質量分數表示（mg/g）。

1.3.7 抗氧化能力的測定

參照Chong 等[16]的方法測定干燥腳板薯抗氧化活性（DPPH 自由基清除能力、羥基自由基清除能力和鐵離子還原力），稱取1.0 g 樣品腳板薯粉末，加入20 mL無水乙醇超聲輔助提取30 min，靜置20 min，所得提取液于4 ℃下保存備用。

DPPH 自由基清除率的測定：稱取0.099 2 g DPPH用無水乙醇溶解，定容至25 mL，為儲備液，再吸取2 mL DPPH 儲備液，用無水乙醇定容至100 mL 后吸取2 mL，加入至1 mL 提取液中，充分搖勻后于20～25 ℃反應30 min，測定517 nm 波長處反應溶液的吸光度，無水乙醇做空白組，重復3 組。

·OH 清除率的測定：1 mL 提取液加1 mL 9 mmol/L Fe2SO4溶液和1 mL 10 mmol/L H2O2溶液，混勻后37 ℃水浴30 min，于510 nm 波長處測定反應溶液吸光度，蒸餾水做空白組，重復3 組。

鐵離子還原力的測定：2.5 mL 提取液與2.5 mL 磷酸緩沖液（0.2 mmol/L，pH6.6）和2.5 mL 1%鐵氰化鉀溶液混勻，50 ℃水浴20 min，迅速冷卻，加入0.5 mL 10%三氯乙酸溶液混合后靜置10 min，取上清液2.5 mL，加入2.5 mL 去離子水和0.5 mL 0.1%FeCl3溶液，混勻后測定反應溶液在700 nm 波長處的吸光度，重復3 組，吸光度越大，表示樣品鐵離子還原力越強。

1.4 數據統計與分析處理

所有結果用平均值±標準差表示，采用Microsoft Excel 2010 軟件進行數據統計和表格繪制，采用SPSS 20.0 統計軟件進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對腳板薯褐變度的影響

褐變是影響果蔬外觀品質的不利因素，褐變包括酶促褐變和非酶促褐變，其中酶促褐變是導致果蔬褐變的主要原因[17-18]。圖1 為不同干燥方式對褐變度的影響。

圖1 不同干燥方式對褐變度的影響Fig.1 Effects of different drying methods on browning degree

從圖1 可以看出，不同干燥方式處理的腳板薯褐變度存在差異，其中自然晾干的樣品褐變度最高，為0.320。熱風干燥處理和微波干燥處理樣品褐變度顯著低于自然晾干的樣品（P＜0.05），其中MD1 樣品褐變度最低，僅為0.028。自然晾干的腳板薯褐變度較高的原因可能是在自然條件下腳板薯干燥時間較長，黑色素積累較多，而微波干燥和熱風干燥時間較短，且干燥過程中的高溫在一定程度上抑制了樣品中多酚氧化酶的活性，從而降低了腳板薯褐變度，起到較好的護色作用[19]。

2.2 不同干燥方式對腳板薯色澤的影響

色澤是反映食品品質的重要指標之一，直接影響人們對食品品質優劣、新鮮與否的判斷[20]。L*值表示物體的明亮度；a*值表示物體的紅綠色，正值為紅色，負值為綠色；b*值表示物體的黃藍色，正值為黃色，負值為藍色[21]。圖2 為不同干燥方式對L*值、a*值、b*值的影響。

圖2 不同干燥方式對L*值、a*值和b*值的影響Fig.2 Effects of different drying methods on L* value，a* value and b* value

從圖2A 可以看出，不同干燥方式處理的腳板薯樣品L*值具有顯著差異（P＜0.05），ND 樣品的L*值為33.44，3 組HAD 和MD 樣品的L* 值均顯著大于ND（P＜0.05）；HAD 樣品的L*值均顯著大于MD 樣品，3組HAD 樣品的L*值間無顯著差異（P＞0.05）。從圖2B 可以看出，所有干燥腳板薯樣品a*值均為正值，不同干燥方式的腳板薯樣品存在顯著差異（P＜0.05），其中ND樣品a*值最小，僅為6.13；HAD 樣品a*值居中，3 組HAD 樣品間無顯著差異（P＞0.05）；MD 樣品a*值均顯著高于其他處理樣品（P＜0.05），且3 組MD 樣品間無顯著差異（P＞0.05）。從圖2C 可以看出，HAD2、HAD3、MD1 的樣品b*值為負值，其他組均為正值。其中，ND樣品b*值最高，為16.12；HAD 和MD 樣品b*值均明顯低于ND 樣品；不同溫度處理下的HAD 樣品b*值和不同功率處理下的MD 樣品b*值組內也存在差異。

綜上，不同干燥方式處理的腳板薯色澤存在差異。與ND 相比，HAD 和MD 均能夠有效提高腳板薯的L*值和a*值，降低b*值，從而提高腳板薯外觀品質，這與羅東升等[22]研究結果類似。HAD 提高干燥腳板薯L*值的效果優于MD，MD 提高干燥腳板薯a*值的效果優于HAD，但干燥溫度和微波功率對腳板薯色澤影響不顯著，這與楚文靖等[23]的研究結果類似。

2.3 不同干燥方式對腳板薯花青苷含量的影響

花青苷是廣泛存在于植物體內的一種黃酮類化合物，具有抗氧化、抗腫瘤、抑菌、保護心血管等藥理作用[24]，紫色腳板薯塊莖中含有豐富的花青苷，其含量高低直接影響腳板薯品質[8]。圖3 為不同干燥方式對花青苷含量的影響。

圖3 不同干燥方式對花青苷含量的影響Fig.3 Effects of different drying methods on anthocyanin content

從圖3 可以看出，不同干燥方式處理的腳板薯樣品花青苷含量存在差異，ND 樣品中花青苷含量為2.09 mg/g。與ND 相比，HAD 可以有效提高腳板薯樣品中花青苷含量，HAD2 和HAD3 樣品中花青苷含量顯著高于ND 樣品（P＜0.05），其中HAD2 樣品的花青苷含量是ND 樣品的1.91 倍。與ND 相比，MD 會降低腳板薯樣品中花青苷含量，MD1 樣品花青苷含量降低了55.74%、MD2 樣品花青苷含量降低了68.32%、MD3 樣品花青苷含量降低了41.80%，上述結果表明60 ℃熱風干燥的腳板薯中花青苷的穩定性較好，損失較少。

2.4 不同干燥方式對腳板薯總酚含量的影響

酚類化合物具有良好的抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒、保護心血管等作用，是腳板薯的主要抗氧化物質[25]。圖4 為不同干燥方式對總酚含量的影響。

圖4 不同干燥方式對總酚含量的影響Fig.4 Effects of different drying methods on total phenol content

從圖4 可以看出，不同干燥方式處理的樣品總酚含量存在顯著差異（P＜0.05），ND 樣品中總酚含量最高，為16.16 mg/g，HAD 和MD 樣品中總酚含量均顯著低于ND 樣品（P＜0.05）。相對于ND 樣品，HAD1 樣品總酚含量降低了74.94%、HAD2 樣品總酚含量降低了74.48%、HAD3 樣品總酚含量降低了76.02%、MD1 樣品總酚含量降低了93.09%、MD2 樣品總酚含量降低了78.41%、MD3 樣品總酚含量降低了86.58%，表明熱風干燥和微波干燥會降低腳板薯的總酚含量，且微波干燥對總酚含量影響較大，這與秦國杰等[26]的研究結果類似，出現上述現象的原因可能是高溫處理促進酚類物質與其他物質反應從而總酚含量下降[27]。

2.5 不同干燥方式對腳板薯總黃酮含量的影響

黃酮類物質是植物中重要的次生代謝物，具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌、抗病毒等作用[25]。圖5 為不同干燥方式對總黃酮含量的影響。

圖5 不同干燥方式對總黃酮含量的影響Fig.5 Effects of different drying methods on total flavonoids content

從圖5 可以看出，不同干燥方式處理的樣品總黃酮含量存在顯著差異（P＜0.05），ND 樣品總黃酮含量最高，為1.79 mg/g，HAD 樣品和MD 樣品中總黃酮含量均顯著低于ND 樣品總黃酮含量（P＜0.05）。相對于ND樣品總黃酮含量，HAD1 樣品總黃酮含量降低了80.32%、HAD2 樣品總黃酮含量降低了75.73%、HAD3樣品總黃酮含量降低了78.60%、MD1 樣品總黃酮含量降低了94.63%、MD2 樣品總黃酮含量降低了69.93%、MD3 樣品總黃酮含量降低了87.45%，表明熱風干燥和微波干燥均會在一定程度上降低腳板薯中總黃酮含量，這與秦汝蘭等[28]的研究結果一致。

2.6 不同干燥方式對腳板薯抗氧化活性的影響

抗氧化活性可以通過DPPH 自由基清除率、·OH 清除率、鐵離子還原力來表示[29]。圖6 為不同干燥方式對DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和鐵離子還原力的影響。

圖6 不同干燥方式對DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和鐵離子還原力的影響Fig.6 Effects of different drying methods on DPPH radical clearance，·OH clearance and iron ion reduction capacity

從圖6A 可以看出，ND 樣品DPPH 自由基清除率和HAD、MD 樣品DPPH 自由基清除率存在顯著差異（P＜0.05）。相對于ND，HAD 和MD 均在一定程度上提高了樣品DPPH 自由基清除率，其中MD2 樣品DPPH 自由基清除率最高，為85.58%。從圖6B 可以看出，ND 樣品·OH 清除率與HAD 樣品·OH 清除率存在顯著差異（P＜0.05），而與MD 樣品·OH 清除率差異不顯著（P＞0.05），HAD 樣品·OH 清除率顯著高于ND 樣品（P＜0.05），其中HAD3 樣品·OH 清除率最高，為38.80%。從圖6C 可以看出，HAD 樣品鐵離子還原力顯著高于ND樣品和MD 樣品（P＜0.05），HAD2 樣品鐵離子還原力最高，為0.053。綜上，經熱風干燥的腳板薯樣品的DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和鐵離子還原力均顯著高于自然晾干的腳板薯樣品，經微波干燥的腳板薯樣品的DPPH 自由基清除率顯著高于自然晾干的腳板薯樣品，·OH 清除率和鐵離子還原力和自然晾干的腳板薯無顯著性差異，表明熱風干燥可顯著提高腳板薯的抗氧化活性，微波干燥對腳板薯的抗氧化活性的影響較小，這與王燕萍等[27]的研究結果類似。

3 結論

本文以自然晾干的腳板薯樣品作為對比，研究不同熱風（40、60、80 ℃）和不同微波（800、640、480 W）干燥條件對腳板薯樣品的色澤和抗氧化活性的影響。結果表明，相對于自然晾干的腳板薯樣品，3 組熱風干燥的腳板薯樣品褐變程度較小，色澤較好，抗氧化活性較好，其中60 ℃和80 ℃熱風干燥的樣品花青苷含量較高，但總酚和總黃酮含量較低；3 組微波干燥的腳板薯樣品褐變程度較小，但色澤較差，花青苷含量、總酚含量和總黃酮含量較低。綜合考慮腳板薯的色澤、抗氧化活性和和能耗要求，建議采用60 ℃熱風對腳板薯進行干燥處理。