不同干燥方式對竹葉花椒葉品質的影響

王安娜，王赟，彭小偉，吳玉芳，闞歡，劉云，全偉，陸斌

不同干燥方式對竹葉花椒葉品質的影響

1西南林業大學生命科學院，昆明 650224；2云南省農村科技服務中心，昆明 650021；3云南省林業和草原科學院，昆明 650201

【目的】花椒葉資源巨大、加工成本低、營養價值高，為提高花椒葉干燥品質，通過研究不同干燥方式對竹葉花椒葉品質的影響，為其開發利用提供參考依據。【方法】以竹葉花椒葉為試驗材料，研究自然（natural drying，ND）、熱風（hot air drying，AD）、熱泵（heat pump drying，PD）、真空（vacuum drying，VD）和冷凍（vacuum freezing drying，FD）等5種不同干燥方式對其干燥特性、功能特性、微觀結構，多酚、黃酮、蛋白質、脂肪、總糖的含量以及抗氧化能力和揮發性物質等方面的影響。【結果】5種不同干燥方式對竹葉花椒葉品質的影響存在差異，其水分比均呈指數下降趨勢。ND、AD、PD、VD和FD到達干燥終點所需時間分別為32、7、6、16和28 h。在干燥期間水分擴散越快，干燥速率越大，耗時越短，干燥速率大小為PD＞AD＞VD＞FD＞ND。不同干燥方式對竹葉花椒葉色澤的影響大小為VD＞ND＞PD＞AD＞FD，其中AD與FD可較好地保留其葉綠素含量，分別為12.74和12.85 mg·g-1。從微觀結構看，溫度對于竹葉花椒葉內部結構有顯著影響，高溫對其破壞較為嚴重，FD呈多孔結構，具有較好的持水性，達到5.85 g·g-1。ND保留的糖類物質最高，為6.53 g/100 g，使其具有較高的水溶性能力，達到35.93%；PD對其蛋白質、脂肪保留較好，含量分別為2.43和4.86 g/100 g。干燥后竹葉花椒葉中多酚、黃酮物質保留較高，多酚含量在72.16—109.50 mg·g-1，黃酮含量在45.60—82.23 mg·g-1，AD與FD中多酚和黃酮含量高且比較接近；對DPPH·、ABTS+·清除能力及FRAP還原力大小為FD＞AD＞PD＞ND＞VD，多酚、黃酮物質含量與抗氧化能力呈正相關。同時，通過頂空固相微萃取-氣質聯用測定其揮發性物質，共檢測出49種，按結構可分為烯烴、酮、醛、酯、醇、苯、酚等7類，發現5種不同干燥方式下的竹葉花椒葉揮發性物質種類、數目及相對含量均有所差異，其中以烯烴類為主，共有26種，相對含量為58.02%—75.18%。【結論】綜合物料的品質指標及實際操作成本，以AD效率高、成本低，且色澤、抗氧化活性等品質相對較好，更適宜竹葉花椒葉干燥。

竹葉花椒葉；干燥方式；干燥特性；品質評價

0 引言

【研究意義】竹葉花椒（）為蕓香科（Rutaceae）花椒屬（），是云南、貴州等地藥食同源性植物資源之一[1]。竹葉花椒使用歷史悠久，已經成為日常必不可少的調味品、香料[2]。隨著花椒產業的增加，椒葉囤積，為高效利用花椒，減少資源浪費，花椒葉逐漸被開發利用[3]。研究發現，花椒葉與花椒果實類似，均含豐富的脂肪、蛋白質、糖、黃酮、多酚類化合物等多種成分[4]，營養價值并不亞于果實，也具有抗氧化[5]、抑菌[6]、抗炎[7]等功效。花椒葉與果實一樣也具有獨特的麻香味[3]，民間還會將其花椒葉做成美食。目前花椒葉的主要產品有餅干[8]、飲料[9]、口服液[10]、調味料[11]等。然而，新鮮的花椒葉在儲藏過程中，因水分多而易腐敗變質，而干燥是食品工業生產保存原料的常用方法之一，可以延長其保質期，降低水活性導致的物流成本，并提供獨特的物理性能[12]。【前人研究進展】現代干燥方式與傳統干燥相比，不受外部環境影響，干燥時間短，產品質量好[13]。同時，干燥也是一個復雜的過程，耦合了物理、化學和相變的傳熱與傳質過程，且不同的干燥方式可能會導致產品質量有不同的差異[14]。雷宏杰等[15]通過熱風、真空和中短波紅外干燥大紅袍花椒葉對黃酮、多酚的影響，發現紅外干燥不僅耗時短，且品質好；王海鷗等[16]采用真空冷凍干燥、傳統冷凍干燥、熱風干燥3種方式對檸檬片品質的影響，發現真空冷凍干燥色澤、質地較好；楊婉如等[17]用不同溫度熱泵干燥柑橘果皮中發現溫度為60 ℃時，可以較好地保持橘皮品質；尚平等[18]通過不同溫度熱風干燥桑葉發現60 ℃干燥溫度能夠較好地保留活性成分。【本研究切入點】竹葉花椒葉資源巨大、成本低、營養保健價值高，目前鮮見對竹葉花椒葉干燥的研究，為減少資源浪費，較好地保留其色澤與營養成分，有必要篩選方便快捷、成本低的干燥方式，以利于竹葉花椒葉的儲藏及開發利用。【擬解決的關鍵問題】本文研究自然、熱泵、熱風、真空和真空冷凍干燥等5種不同干燥方式對竹葉花椒葉品質的影響，通過對其干燥特性、基本營養成分、活性成分、揮發性物質等進行測定，篩選較為合適的干燥方式，為竹葉花椒葉的開發提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹葉花椒葉，于2022年7月采自云南省林業和草原科學院。蘆丁、沒食子酸、1-二苯基-2-苦肼基自由基（DPPH）、2,2-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、福林酚，上海源葉生物科技有限公司；6-羥基-2,5,7,8-四甲基苯并二氫吡喃-2-羧酸（Trolox），上海麥克林生化科技有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、碳酸鈉、氫氧化鈉，天津市風船化學試劑科技有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FD5-3真空冷凍干燥儀，北京華夏萊博儀器儀表有限公司；DNK-4K熱泵干燥機，北京東南風科技有限公司；DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海齊欣科學儀器有限公司；DP43C真空干燥箱，重慶大和科技有限公司；UV-2600紫外可見分光光度計，日本島津公司；Regulus8100日立冷場發射掃描電鏡，日立科學儀器（北京）有限公司；RCH-1000加熱磁力攪拌器，東京理化器械株式會社；7890A-5975B氣質聯用儀，美國Agilent公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 干燥工藝 隨機選取大小均勻的100.00 g竹葉花椒葉分散于不銹鋼烘盤上；分別在室內自然通風條件下（ND），每隔4 h取樣測定質量；在熱風（AD）60 ℃（風速1.5 m?s-1）、熱泵（PD）60 ℃（濕度10%）的干燥箱中進行干燥，每隔1 h取樣測定樣品質量；在恒壓真空干燥（VD）箱60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔2 h取樣測定樣品質量；在冷凍干燥（FD）箱-60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔4 h取樣測定樣品質量；達到安全含水量時，為干燥終點，重復3次取平均值。

1.3.2 干燥特性

（1）干基水分含量

干燥過程中干基含水量的測定參考GB 5009.3— 2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法進行，計算如式（1）所示。

式中，S：時刻樣品的干基含水量（g?g-1）；Q：時刻樣品的質量（g）；：樣品干燥后的質量（g）。

（2）水分比

竹葉花椒葉干燥的水分比（）據公式（2）計算[19]：

（2）

式中，MR：水分比；：時間時樣品的干基含水量（g?g-1）；0：初始干基含水量（g?g-1）。

（3）干燥速率測定

竹葉花椒葉干燥速率（）據式（3）計算[19]：

（3）

式中，DR：干燥速率（g?g-1?h-1）；S1、S2：干燥1、2時刻的物料干基含水量（g?g-1）；1、2：干燥時刻（h）。

1.3.3 色澤及葉綠素的測定 參照尚平等[18]的方法進行分析，L表示亮度，a表示紅綠度，b表示黃藍度，ΔE代表總色差值。以新鮮竹葉花椒葉為對比，測得L0、a0、b0；測定樣品的L1、a1、b1值，以此反映樣品色澤的變化。

稱取1.00 g干燥的竹葉花椒葉粉，取10 mL丙酮乙醇溶液（丙酮﹕無水乙醇=1﹕1）浸泡12 h，在8 000 r/min離心10 min，取上清液并測量645 nm、663 nm處的吸光度值。依據Lamber-Beer定律計算葉綠素含量（mg?g-1）[20]。計算公式如下：

1.3.4 持水能力和水溶性指數測定及電鏡掃描 根據Zhang等[21]的方法，并稍作修改。稱量離心管的質量并記為0，然后稱取0.200 g竹葉花椒葉粉質量為，置于離心管中，加入蒸餾水10 mL，搖晃均勻使其充分溶解；然后在60 ℃水浴鍋中水浴30 min，冷卻至室溫后在8 000 r/min下離心40 min。去除上清液后離心管和沉淀物的質量為1，將上清液置于干燥皿中并烘干至恒重為2，干燥皿質量為3。

（8）

水溶性指數（%）（9）

將不同干燥方式的竹葉花椒葉粉（60目篩），用導電膠固定在樣品臺上，進行噴金處理，厚度10 nm。采用掃描電鏡（SEM），在加速電壓5.0 kV的條件下觀察其微觀形態，放大倍數為500、2 000、4 000倍。

1.3.5 多酚和黃酮活性成分含量測定 稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL 60%乙醇溶液于50 ℃超聲波中超聲50 min，真空抽濾，置于50 mL容量瓶，定容。多酚含量采用Folin-Ciocalteu法[15]測定，以沒食子酸為標準物，于波長765 nm處測定吸光值，得到方程：=83.685+0.1011（2=0.9925）；黃酮含量采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法[15]測定，以蘆丁為標準物，于波長510 nm處測定吸光值，得到方程：=11.9-0.0131（2=0.9989）。含量計算公式（10）如下所示：

式中，：樣品濃度（mg?mL-1）；：稀釋倍數；：提取液體積（mL）；：竹葉花椒葉質量（g）。

1.3.6 蛋白質、總糖和脂肪含量測定 稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL（pH 9）堿液于50 ℃超聲50 min，真空抽濾，置于100 mL容量瓶并定容。蛋白質含量采用考馬斯亮藍法測定[22]，以牛血清蛋白為標準物，于波長595 nm處測定吸光值，得到方程：=31.04+0.0995（2=0.9908），含量按照公式（10）進行計算；稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL蒸餾水于70 ℃超聲50 min，真空抽濾，置于100 mL容量瓶并定容。總糖含量采用苯酚-硫酸法測定[23]，以葡萄糖為標準物，于波長490 nm處測定吸光值，得到方程：=78.49+0.0392（2=0.9997）含量按照公式（10）計算；采用GB 5009.7—2016方法測定竹葉花椒葉中還原糖含量；采用GB 5009.6—2016方法測定竹葉花椒葉中脂肪含量。

1.3.7 抗氧化活性測定 按1.3.5獲得竹葉花椒葉提取液，并置于50 mL容量瓶，定容。同時，以Trolox為標準物，分別作DPPH?、ABTS+?、FRAP的標準曲線，按照公式（11）計算樣品的Trolox當量，代表竹葉花椒葉的抗氧化能力，以mmol?g-1表示。

式中，：樣品濃度（mmol?mL-1）；：稀釋倍數；：提取液體積（mL）；：竹葉花椒葉質量（g）。

（1）DPPH自由基清除率測定

根據田平平等[24]的方法，DPPH自由基清除能力以Trolox為標準物，517 nm處測吸光值，以清除率為縱坐標，得回歸標準曲線方程為=1.26+0.017（2=0.9914）。將總提取液稀釋20倍，取2 mL稀釋液加入10 mL的試管中，加入2 mL DPPH反應液為。用乙醇替樣液為0，乙醇替DPPH溶液為x，在暗處反應30 min后于波長517 nm處測定吸光度。

（2）ABTS自由基清除率測定

根據HU等[25]的方法，ABTS自由基清除能力以Trolox為標準物，734 nm處測吸光值，以清除率為縱坐標，得回歸標準曲線方程為=0.5723+0.3192（2=0.9951）。將總提取液稀釋15倍，加樣品溶液0.1 mL和3.9 mL ABTS儲備液為1，室溫下避光反應6 min，于波長734 nm處測定樣品組，用乙醇替代樣品液作空白記為0。

（3）FRAP抗氧化能力

根據黨斌[26]的方法，以Trolox為標準物，593 nm處測吸光值，繪制標準曲線，得回歸標準曲線方程為=0.2315+0.0933（2=0.9991）。FRAP儲備液的配制：為300 mmol?L-1pH 3.6的醋酸鈉緩沖液（1.23 g C2H3NaO2加8 mL C2H4O2，用蒸餾水定容至100 mL）、10 mmol?L-1TPTZ溶液（78.1 mg TPTZ用40 mmol?L-1鹽酸定容至50 mL）和20 mmol?L-1FeCl3溶液，按照體積比為10﹕1﹕1的比例混合，于37 ℃水浴鍋中預熱備用。加樣品溶液50 μL和4.5 mL FRAP儲備液，室溫下避光反應30 min，用乙醇替代樣品液作空白。

1.3.8 揮發性成分測定 采用HS-SPME-GC-MS法[21]測定竹葉花椒葉揮發性物質，精密稱取其粉末（過60目篩）1.00 g，置于20 mL頂空瓶中，密封，置于頂空進樣器中。

（1）頂空條件

頂空保溫平衡溫度：70 ℃；頂空保溫平衡時間：10 min，將萃取頭老化，萃取時間：30 min；進樣針溫度：250 ℃；進樣量：1.0 μL。

（2）色譜條件

色譜柱：HP-FFAP柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度：250 ℃；載氣：高純氦氣；升溫程序：40 ℃開始以5 ℃?min-1升至200 ℃，保持5 min，以8 ℃?min-1升至280 ℃；分流比：50﹕1；流速：1.0 mL?min-1。

（3）質譜條件

離子源：EI；離子源溫度：230 ℃；電子能量：70 eV；電離電壓：1.0 kV；接口溫度：280 ℃；質量掃描范圍：35—500 m/z，無溶劑延遲。

1.3.9 香氣成分的定性及香氣特征分析 通過NIST14標準譜庫對HS-SPME-GC-MS檢測得到的化合物進行定性，選擇匹配度大于85的結果，根據峰面積歸一化法計算竹葉花椒葉中各揮發性化合物的相對含量[21]。

式中，：單個組分香氣物質的峰面積；：總體峰面積。

根據ZHU等[27]的方法，略作修改。結合嗅覺閾值對竹葉花椒葉中揮發性風味物質的貢獻大小進行評價，并計算其相對氣味活性值（ROAV），將樣品中風味貢獻最大的揮發性風味化合物定義為ROAVmax=100。

式中，i：揮發性風味化合物i的相對含量（%）；i：在空氣中的氣味閾值（mg?kg-1）；i：氣味活性值；m：所有揮發性風味化合物中的最大氣味活性值。

1.4 數據處理

利用軟件Origin 2018對試驗數據進行繪圖；軟件IBM SPSS Statistics 26對試驗數據進行顯著性分析；軟件TBtools 1.0986對試驗數據進行熱圖繪制。

2 結果

2.1 不同干燥方式水分比和干燥速率曲線

由圖1可知，ND、AD、PD、VD、FD到達竹葉花椒葉干燥終點所需時間分別為32、7、6、16和28 h，受干燥條件的影響，5種干燥方式到達干燥終點時間不一致。5種干燥方式的干燥速率大小順序為PD＞AD＞VD＞FD＞ND，其中PD干燥速率最大、干燥所需時間最短。由于真空條件下以水分去除汽化為主，VD和FD干燥速率慢，所需時間較長。PD和AD類似，均利用高溫迅速向竹葉花椒葉內部傳熱，加劇水分擴散、干燥速率加快，縮短了干燥時間。然而，ND干燥速率最慢，干燥時間最長。同時，在干燥過程中觀察到了干燥速率經升速期、恒速期和降速期3個時期，干燥前期竹葉花椒葉水分去除以自由水為主，自由水結合松散，表面溫度梯度加速了其在干燥期間水分的擴散和蒸發，水分比（MR）下降速度加快、干燥速率（DR）為升速期[28]；干燥中期表面溫度逐漸傳入內部，物料內外部溫度一致，水分擴散速率恒定，MR呈線性狀態，DR為恒速期；干燥后期水分去除逐步從自由水轉移到結合水，結合水聯系緊密，水分擴散進入緩慢期，MR下降速度減小、DR也隨之下降，進入降速期[12]；而隨著干燥時間的推移，水分擴散進入平緩期，MR、DR趨近于0，說明竹葉花椒葉逐漸達到干燥終點，不再變化。同時發現，干燥速率越快，干燥效率越高、干燥時間越快。

圖1 不同干燥方式下MR、DR與時間的關系曲線

2.2 不同干燥方式對色澤及葉綠素的影響

顏色是食品表觀質量的重要指標，干燥產品的理想顏色要接近于鮮樣顏色。考察不同干燥方式對竹葉花椒葉葉綠素及色澤的影響，以鮮樣為參照，發現5種干燥方式對其顏色變化都有顯著降低（＜0.05）（表1、表2）。在干燥過程中竹葉花椒葉發生酶促或非酶促褐變，受溫度、水分擴散等影響，導致竹葉花椒葉葉綠素降解[15]，使其色澤發生變化。隨著溫度的升高，亮度（L1）降低，紅色（a1）也隨之增加，而黃色（b1）變化比較小（表1）。竹葉花椒葉顏色變化順序為VD＞ND＞PD＞AD＞FD，總葉綠素含量順序為VD＞ND＞PD＞AD＞FD。其中FD可較好地保留顏色，總葉綠素含量高達12.85 mg?g-1；AD色澤變化也相對較小，總葉綠素含量為12.74 mg?g-1。而PD、VD和ND顏色變化相對較大，其中VD顏色變化最大，ΔE為17.26，總葉綠素含量僅為8.87 mg?g-1。

表1 不同干燥方式對竹葉花椒葉色澤的影響

同列不同字母表示差異顯著（＜0.05）。下同

With the same column, different letters indicate significant differences (＜0.05). The same as below

2.3 持水能力、水溶性指數及電鏡掃描測定

由圖2可知，AD、PD、VD微觀結構相似，竹葉花椒葉粉表面皺縮、粗糙，有不規則片狀結構、組織碎塊多，持水性和水溶性指數相對較低。竹葉花椒葉持水能力順序為FD＞VD＞PD＞AD＞ND，而溫度對糖類等水溶性物質影響較顯著（表3），其順序為ND＞FD＞PD＞AD＞VD，ND表面光滑且硬化嚴重，持水性較低、水溶性較高，為35.93%。FD表面粗糙、伴有大量的孔洞，有較高持水性、水溶性指數，分別為5.85g?g-1、31.04%，說明微觀結構與其持水性、水溶性能力存在一定的相關性。

2.4 不同干燥方式對竹葉花椒葉成分及抗氧化能力的影響

不同干燥方式對竹葉花椒葉成分的影響具有顯著差異（＜0.05）。FD與其他干燥方式相比，保留的活性成分最高，黃酮含量和多酚含量分別高達82.23 mg?g-1、109.50 mg?g-1（表4）。AD與PD的黃酮含量和多酚含量保留相對較高，VD略低；而ND保留最差，分別為50.37 mg?g-1、83.98 mg?g-1，FD黃酮含量和多酚含量分別是其1.63倍、1.30倍。蛋白質、總糖、還原糖、脂肪在干燥過程中易受溫度、干燥時間、速率等影響而發生變化。AD、PD干燥速率快、水分擴散快、縮短了干燥時間，AD、PD蛋白質、脂肪含量相對較高；其中PD蛋白質、脂肪含量最高，分別為2.43 g/100 g、4.86 g/100 g。FD蛋白質含量為1.99 g/100 g，略低于AD和PD。在干燥過程中，糖類物質容易發生焦糖化及美拉德反應，高溫長時間脫水導致糖損耗嚴重，因此，AD、PD及VD的總糖和還原糖相對比ND低（表4），分別為6.53 g/100 g、3.82 g/100 g，使ND水溶性能力較高。抗氧化能力的高低與物料本身的多酚、黃酮等成分含量有較大的相關性[17]，研究發現5種干燥方式的竹葉花椒葉多酚、黃酮成分含量與其抗氧化能力存在著相關性，干燥方式對竹葉花椒葉的DPPH?、ABTS+?清除能力及FRAP還原力均有顯著影響（＜0.05），且存在一定差異（表5）。抗氧化能力順序為FD＞AD＞PD＞VD＞ND，其中FD的DPPH?、ABTS+?清除能力及FRAP還原力分別為383.05、748.44、348.10 mmol?g-1，且抗氧化能力最強。

ND：自然干燥；AD：熱風干燥；PD：熱泵干燥；VD：真空干燥；FD：冷凍干燥。下同

表3 竹葉花椒葉的持水能力和水溶性指數

表4 不同干燥方式對竹葉花椒葉成分的影響

表5 不同干燥方式對竹葉花椒葉抗氧化能力的影響

2.5 不同干燥方式對揮發性物質的影響

通過HS-SPME-GC-MS法，共檢測出49種揮發性物質（圖3），按結構可分為7類。從圖4-a可知，不同干燥方式檢測出的揮發性物質存在一定差異，其中FD揮發性物質種類最多，共30種，包括烯烴類20種、酮類5種、醛類2種、酯類1種、苯類1種、酚類1種，這是由于真空冷凍條件下能夠降低分子對外擴散速率，從而減緩了樣品中易揮發性物質的損失。AD中檢測出的揮發性物質最少，僅有18種，與FD相反，電熱鼓風干燥提高了分子對外擴散速率，致使結構破壞嚴重（圖2），從而加速揮發性物質的散失和氧化降解。從圖4-b中可知，5種干燥方式的揮發性物質含量均以烯烴類為主，其次為酮類，醛類、酯類和醇類的含量較少，苯類物質含量最少，酚類物質僅在FD中檢測出。同時，將49種揮發性物質進行可視化處理，以表征5種干燥方式中揮發性物質的含量差異，顏色由藍色到紅色代表化合物含量逐漸升高，由圖4-c可知，5種處理方式的揮發性物質以烯烴類含量最高，竹葉花椒葉主要揮發性物質為檜烯、月桂烯、D-檸檬烯、石竹烯、-石竹烯、-Muurolene、右旋大根香葉烯等。另外，圖4-c中，ND、FD對烯烴類物質的保留相對較多，可見其他干燥模式下高溫與烯烴類物質的損失有明顯的相關性；ND對醛類物質的保留較好，可能是由于室內環境下，水分擴散緩慢、干燥速率低，能有效緩解醛類物質的散失[29]；AD對揮發性物質的保留相對較差，可見高溫有氧條件不利于揮發性物質的保留。

氣味活度值是評價揮發性化合物對氣味影響的主要指標[30]，一般認為，ROAV值越大，對樣品總體風味的貢獻越大，ROAV≥1的揮發性化合物被認為是關鍵氣味化合物，ROAV值為0.1—1的揮發性化合物對樣品總體風味具有重要修飾作用[27]。研究發現烯烴類是“花香、清香、木香”等香氣的主要來源；醛類是“青草香、果香”等香氣的主要來源；酯類物質通常具有“花香、果香”等香氣；醇類一般具有“花果香、黃油香、甜香”等香氣[31]。竹葉花椒葉香味豐富，但不同干燥方式對竹葉花椒葉香味影響顯著。如表6所示，對ND氣味起著關鍵作用的化合物為(+)--蒎烯、月桂烯、-石竹烯、()-2-己烯醛、香茅醛、癸醛、-環檸檬醛，呈現松香、辛香、木香、青草香、花香、果香等；AD的關鍵氣味化合物為(+)-蒎烯、香茅醛，呈松香、花香等；PD和VD中起關鍵作用的氣味化合物相同，均為()--紫羅蘭酮、香茅醛，呈木香、花香；FD的關鍵氣味化合物為(+)-蒎烯、()--紫羅蘭酮，呈松香、木香。

圖3 不同干燥方式的竹葉花椒葉總離子流圖

3 討論

3.1 干燥方式影響竹葉花椒葉的品質

竹葉花椒葉水分比呈指數衰減，AD、VD和FD干燥速率經升速期、恒速期和降速期3個時期，與桑葉[18]、紅心火龍果[32]等干燥類似。然而，在整個干燥過程中，PD僅觀察到升速、降速期，沒有恒速期，可能在干燥過程中，水分擴散迅速，熱泵烘箱較大，竹葉花椒葉水分被熱空氣及時帶走，使表面周圍沒有飽和蒸汽，隨著干燥過程的進行，竹葉花椒葉與周圍熱空氣之間的溫度、濕度梯度逐漸降低[12]，在干燥期初始階段后，干燥速率隨著水分含量的降低而降低。同時，ND受溫度、濕度等諸多因素影響，水分擴散受限，干燥速率最慢，導致水分擴散緩慢，干燥速率并不規律，干燥效率低，耗時長[29]。

圖4 不同干燥方式的竹葉花椒葉揮發性物質差異圖

表6 不同干燥方式竹葉花椒葉樣品中揮發性物質及其ROAV

香氣貢獻物質的香氣描述依據http://www.thegoodscentscompany.com/網站查詢所得。“-”表示未檢出

Aroma descriptions of aroma contributing substances are based on http://www.thegoodscentscompany.com/. "-" indicate not detected

竹葉花椒葉干燥前，組織細胞排列緊密，但在干燥過程中水分遷移會造成不可逆轉的細胞破壞[13]，增加收縮率，內部結構破壞加重，會使熱敏性或易氧化成分降解，降低物料品質。同時，在干燥過程中，干燥溫度、干燥時間等均會影響竹葉花椒葉品質，高溫縮短了干燥過程，同時會破壞果實的某些營養成分。AD、PD、VD微觀結構相似，可能是受高溫影響，水分擴散加快、干燥速率升高，表面水分迅速遷移而形成一層層硬化膜，隨著干燥時間的增加，表面收縮變形、組織破壞加重，內容物暴露[17]。FD因為在真空冷凍條件下水分的去除以冰晶升華為主[33]，形成高度多孔結構，能有效維持細胞形態及減緩營養成分的破壞程度，可較好地保留熱敏和易氧化成分[29]，但由于竹葉花椒葉內部水分結晶，導致蛋白質結構破壞[34]，蛋白質含量略低于AD和PD。PD在密閉的干燥環境中進行，而AD的干燥室內不斷有氧氣補充，使熱處理與充足的氧氣同時作用，在一定程度上促進了美拉德反應，從而使營養成分降解[16-18]，因而AD蛋白質、脂肪等基本營養成分略低于PD。ND耗時高，由于樣品長時間暴露在空氣中，色素降解嚴重[29]，氧化反應時間延長，導致品相較差；但ND有較高糖類物質，可能是糖類物質易受溫度影響，在室溫條件下狀態比較穩定[20]。Sehrawat等[28]通過LPSSD（低壓熱干燥）、VD、AD干燥芒果方塊，發現VD品質相對較好；而本研究中VD相比AD品質較差，可能是VD耗時高，導致竹葉花椒葉內部美拉德、酶促褐變等反應時間較長，顏色變化大、營養成分損失嚴重。王海鷗等[16]、趙愉涵等[35]試驗結果也證明真空冷凍條件下，與外界環境隔絕可有效緩解物料本身品質的降低[28]，能最大程度地保持物料結構，品質較佳。另外，本研究中FD擁有較好的品質特性，但此條件下水分的去除以汽化為主，水分擴散緩慢、干燥速率低、時耗長、設備復雜，使其成本增加，不建議大批量干燥。

揮發性物質主要是植物的次生代謝產物，在植物體內的代謝途徑有細胞質途徑和質體途徑[36]。干燥過程中因美拉德反應、脂肪氧化、蛋白質降解、氨基酸轉化等反應也會導致植物體產生揮發性物質[31]。因此，5種干燥方式的揮發性物質種類、含量均有所差異，是在干燥期間竹葉花椒葉受溫度、水分擴散、干燥速率等影響及內部成分發生的化學反應而導致差異[37]。同時，5種干燥方式揮發性物質以烯烴類為主，與蒲鳳琳等[38]的試驗結果相似。

隨著干燥技術的成熟，干燥方式之間聯合使用以及對原料預處理方式協同干燥，可節約能源，提高運行經濟性，具有廣闊的發展前景。Xu等[34]通過多模式雙頻超聲預處理對真空冷凍干燥草莓的研究發現，原料干燥效果明顯，品質佳；說明可進一步對竹葉花椒葉干燥工藝進行優化。

3.2 竹葉花椒葉成分的開發價值

黃酮、多酚物質在干燥過程中會受到溫度、干燥速率、干燥時間等因素的影響，發生氧化或降解等反應，導致不同干燥方式含量有所差異。物料的抗氧化能力與黃酮、多酚等活性物質呈正相關[18]，而竹葉花椒葉有較高的抗氧化能力，比芹菜葉[35]、甘薯葉[39]等黃酮、多酚含量更高，有研究開發的巨大潛力。

竹葉花椒葉揮發性物質種類繁多、氣味豐富，并以烯烴類物質為主，羅勒烯常用于多種日化香精配方中，并具有良好的抑菌作用；蒎烯具有抗炎、抑菌、抗氧化的作用；石竹烯、右旋大根香葉烯等烯烴類物質已經被證明有抗腫瘤功效；而且檸檬烯等烯烴類物質具有調節情緒、抗焦慮等作用[38]，醇類、醛類等多種揮發性物質均有一定的功效。開發利用竹葉花椒葉揮發性物質在食品保鮮、保健及精油等方面有著寬闊的前景，可加大對花椒葉的研究開發，有助于花椒的高效化利用，以帶動花椒產業鏈的深入發展，提高花椒的經濟效益，促進農林經濟的發展。

4 結論

通過自然干燥（ND）、熱風干燥（AD）、熱泵干燥（PD）、真空干燥（VD）、冷凍干燥（FD）等5種干燥方式研究竹葉花椒葉在干燥過程中的變化，發現不同干燥方式對竹葉花椒葉品質變化均有顯著差異，并且溫度對其品質具有顯著的影響。不同干燥方式對竹葉花椒葉干燥速率順序為PD＞AD＞VD＞FD＞ND；不同干燥方式對竹葉花椒葉色澤的影響順序為VD＞ND＞PD＞AD＞FD；其多酚、黃酮成分含量保留及抗氧化能力順序為FD＞AD＞PD＞ND＞VD；溫度對糖類物質及揮發性物質有較顯著的影響，ND保留最佳。PD水分擴散快，干燥速率高，耗時最短，對其蛋白質、脂肪保留較好；FD的綜合品質較為突出，AD次之，但FD干燥耗時長、效率低、成本高，綜合實際操作成本及物料的品質等問題，AD更適宜竹葉花椒葉干燥。

[1] 馬金雙, 程用謙. 中國植物志. 北京: 科學出版社, 1997.

MA J S, CHENG Y Q. Flora Reipublicae Popularis Sinicae. Beijing: Science Press, 1997. (in Chinese)

[2] 畢君, 曹福亮. 花椒屬植物化學有效成分與開發利用研究進展. 林業科技開發, 2008, 22(3): 9-13.

BI J, CAO F L. Research progress on chemical effective components and development and utilization of. China Forestry Science and Technology, 2008, 22(3): 9-13. (in Chinese)

[3] 孟資寬, 任元元, 鄒育, 張鑫, 張星燦, 王擁軍. 花椒副產物的研究現狀及展望. 食品與發酵科技, 2021, 57(3): 140-144.

MENG Z K, REN Y Y, ZOU Y, ZHANG X, ZHANG X C, WANG Y J. Summary of the research status and future prospects ofby-products. Sichuan Food and Fermentation, 2021, 57(3): 140-144. (in Chinese)

[4] 孟佳敏, 邸江雪, 江漢美, 盧金清, 喻祥龍, 肖宇碩. 花椒及花椒葉揮發性成分對比研究. 中國調味品, 2018, 43(4): 49-52, 58.

MENG J M, DI J X, JIANG H M, LU J Q, YU X L, XIAO Y S. Comparative study on volatile components ofandleaves. China Condiment, 2018, 43(4): 49-52, 58. (in Chinese)

[5] PHUYAL N, JHA P K, PRASAD RATURI P, RAJBHANDARY S.DC.: Current knowledge, gaps and opportunities in Nepal. Journal of Ethnopharmacology, 2019, 229: 326-341.

[6] NOOREEN Z, BUSHRA U, BAWANKULE D U, SHANKER K, AHMAD A, TANDON S. Standardization and xanthine oxidase inhibitory potential offruits. Journal of Ethnopharmacology, 2019, 230: 1-8.

[7] 史芳芳, 周孟焦, 梁曉峰, 康明, 陳凱. 竹葉花椒葉揮發油提取及其化學成分的GC-MS分析. 中藥材, 2020, 43(5): 1191-1195.

SHI F F, ZHOU M J, LIANG X F, KANG M, CHEN K. Extraction of volatile oil fromleaves and GC-MS analysis of its chemical constituents. Journal of Chinese Medicinal Materials, 2020, 43(5): 1191-1195. (in Chinese)

[8] 張歡, 梁晶晶, 劉陽, 喬明鋒, 胡軍, 姜元華. 花椒葉在椒鹽曲奇餅干制作工藝中的應用研究. 食品研究與開發, 2018, 39(14): 103-109.

ZHANG H, LIANG J J, LIU Y, QIAO M F, HU J, JIANG Y H. Study on the application ofleaves in the processing of salt and pepper cookies. Food Research and Development, 2018, 39(14): 103-109. (in Chinese)

[9] 鄭若菲, 劉子嘉, 努爾尼薩?喀斯木, 王冬梅. 花椒葉-金露梅葉復合飲料的制備及其抗氧化活性研究. 林產化學與工業, 2022, 42(2): 115-124.

ZHENG R F, LIU Z J, NVERNISA?KASIMU, WANG D M. Preparation and antioxidant effect ofleaves andleaves extracts compound beverage. Chemistry and Industry of Forest Products, 2022, 42(2): 115-124. (in Chinese)

[10] 何楓媛. 花椒葉抗氧化功能口服液的研究[D]. 楊凌: 西北農林科技大學, 2015.

HE F Y. Study on antioxidant oral liquid ofleaves [D]. Yangling: Northwest A & F University, 2015. (in Chinese)

[11] 唐文, 陳思伊, 朱艷, 侯芙蓉, 歐陽晶晶. 一種甜味型花椒葉調味料及其制備方法: CN113679025A [P]. 2021-11-23.

TANG W, CHEN S Y, ZHU Y, HOU F R, OUYANG J J. Sweet pepper leaf seasoning and preparation method: CN113679025A [P]. 2021-11-23. (in Chinese)

[12] GETAHUN E, DELELE M A, GABBIYE N, FANTA S W, VANIERSCHOT M. Studying the drying characteristics and quality attributes of chili pepper at different maturity stages: Experimental and mechanistic model. Case Studies in Thermal Engineering, 2021, 26: 101052.

[13] KARAM M C, PETIT J, ZIMMER D, BAUDELAIRE DJANTOU E, SCHER J. Effects of drying and grinding in production of fruit and vegetable powders: a review. Journal of Food Engineering, 2016, 188: 32-49.

[14] SU D B, LV W Q, WANG Y, WANG L J, LI D. Influence of microwave hot-air flow rolling dry-blanching on microstructure, water migration and quality ofduring hot-air drying. Food Control, 2020, 114: 107228.

[15] 雷宏杰, 紀珍珍, 楊沫, 馮莉, 張鶴鑫, 徐懷德. 不同干燥方式對花椒葉品質特性的影響. 食品工業科技, 2017, 38(13): 158-162.

LEI H J, JI Z Z, YANG M, FENG L, ZHANG H X, XU H D. Effect of different drying methods on the quality characteristic of dried pepper leaves. Science and Technology of Food Industry, 2017, 38(13): 158-162. (in Chinese)

[16] 王海鷗, 謝煥雄, 陳守江, 扶慶權, 王蓉蓉, 張偉, 胡志超. 不同干燥方式對檸檬片干燥特性及品質的影響. 農業工程學報, 2017, 33(14): 292-299.

WANG H O, XIE H X, CHEN S J, FU Q Q, WANG R R, ZHANG W, HU Z C. Effect of different drying methods on drying characteristics and qualities of lemon slices. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(14): 292-299. (in Chinese)

[17] 楊婉如, 余洋洋, 陳樹鵬, 余元善, 傅曼琴, 卜智斌. 不同熱泵干燥溫度對柑橘果皮品質的比較分析. 現代食品科技, 2021, 37(6): 237-243.

YANG W R, YU Y Y, CHEN S P, YU Y S, FU M Q, BU Z B. Quality ofpeels dried at different temperatures using heat pump. Modern Food Science & Technology, 2021, 37(6): 237-243. (in Chinese)

[18] 尚平, 關亞鵬, 張麗媛, 田亞紅. 熱風干燥桑葉的干燥特性、活性成分含量及抗氧化能力研究. 食品研究與開發, 2022, 43(1): 52-59.

SHANG P, GUAN Y P, ZHANG L Y, TIAN Y H. Study of the drying characteristics, active component content and antioxidant capacity of hot-air-dring mulberry leaves. Food Research and Development, 2022, 43(1): 52-59. (in Chinese)

[19] LI H Y, XIE L, MA Y, ZHANG M, ZHAO Y W, ZHAO X Y. Effects of drying methods on drying characteristics, physicochemical properties and antioxidant capacity of okra. LWT-Food Science and Technology, 2019, 101: 630-638.

[20] 吳雅璐. 不同干燥方法對花椒葉色澤、揮發性物質及抗氧化性的影響[D]. 臨汾: 山西師范大學, 2019.

WU Y L. Effects of different drying methods on color, volatile substances and antioxidant activity ofleaves [D]. Linfen: Shanxi Normal University, 2019. (in Chinese)

[21] ZHANG Z P, SONG H G, PENG Z, LUO Q N, MING J, ZHAO G H. Characterization of stipe and cap powders of mushroom () prepared by different grinding methods. Journal of Food Engineering, 2012, 109(3): 406-413.

[22] 趙璐, 何婷, 丁文歡, 田樹革. 考馬斯亮蘭法(Bradford法)測定駝乳中蛋白質的含量. 應用化工, 2016, 45(12): 2366-2368, 2372.

ZHAO L, HE T, DING W H, TIAN S G. Determination of protein from camel milk by Bradford. Applied Chemical Industry, 2016, 45(12): 2366-2368, 2372. (in Chinese)

[23] 黃阿根, 陳學好, 高云中, 車婧. 黃秋葵的成分測定與分析. 食品科學, 2007, 28(10): 451-455.

HUANG A G, CHEN X H, GAO Y Z, CHE J. Determination and analysis of ingredient in okra. Food Science, 2007, 28(10): 451-455. (in Chinese)

[24] 田平平, 李仁宙, 簡永健, 李健明, 王杰. 核桃青皮的強抗氧化活性成分及其抗氧化穩定性. 中國農業科學, 2016, 49(3): 543-553.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.012.

TIAN P P, LI R Z, JIAN Y J, LI J M, WANG J. Analysis of antioxidative functional components from walnut green rind and its antioxidation stability. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(3): 543-553. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.012. (in Chinese)

[25] HU L, WANG C, GUO X, CHEN D K, ZHOU W, CHEN X Y, ZHANG Q. Flavonoid levels and antioxidant capacity of mulberry leaves: effects of growth period and drying methods. Frontiers in Plant Science, 2021, 12: 684974.

[26] 黨斌. 青海藜麥資源酚類物質及其抗氧化活性分析. 食品工業科技, 2019, 40(17): 30-37.

DANG B. Analysis on phenols and antioxidant activities of quinoa resources in Qinghai. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(17): 30-37. (in Chinese)

[27] ZHU Y F, CHEN J, CHEN X J, CHEN D Z, DENG S G. Use of relative odor activity value (ROAV) to link aroma profiles to volatile compounds: Application to fresh and dried eel (). International Journal of Food Properties, 2020, 23(1): 2257-2270.

[28] SEHRAWAT R, NEMA P K, KAUR B P. Quality evaluation and drying characteristics of mango cubes dried using low-pressure superheated steam, vacuum and hot air drying methods. LWT-Food Science and Technology, 2018, 92: 548-555.

[29] TULY S S, MAHIUDDIN M, KARIM A. Mathematical modeling of nutritional, color, texture, and microbial activity changes in fruit and vegetables during drying: a critical review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023, 63(13): 1877-1900.

[30] 里奧·范海默特著//李智宇. 化合物嗅覺閾值匯編. 北京: 科學出版社, 2018.

VANHERIMER L//LI Z Y. Compilation of Compounds Olfactory Thresholds (2nd ed.). Beijing: Science Press, 2018. (in Chinese)

[31] 閆新煥, 譚夢男, 孟曉萌, 潘少香, 劉雪梅, 鄭曉冬, 白瑞亮, 宋燁. 紅棗片熱風干制過程中特征香氣活性化合物的確定及表征. 食品科學, 2022, 43(20): 222-231.

YAN X H, TAN M N, MENG X M, PAN S X, LIU X M, ZHENG X D, BAI R L, SONG Y. Characterization of key aroma-active compounds in red jujube slices during hot air drying. Food Science, 2022, 43(20): 222-231. (in Chinese)

[32] 楚文靖, 盛丹梅, 張楠, 于艷, 張峰, 葉雙雙. 紅心火龍果熱風干燥動力學模型及品質變化. 食品科學, 2019, 40(17): 150-155.

CHU W J, SHENG D M, ZHANG N, YU Y, ZHANG F, YE S S. Hot-air drying of red-fleshed pitaya: kinetic modelling and quality changes. Food Science, 2019, 40(17): 150-155. (in Chinese)

[33] VIEIRA DA SILVA E Jr, LINS DE MELO L, BATISTA DE MEDEIROS R A, PIMENTA BARROS Z M, AZOUBEL P M. Influence of ultrasound and vacuum assisted drying on papaya quality parameters. LWT-Food Science and Technology, 2018, 97: 317-322.

[34] XU B G, CHEN J N, SYLVAIN TILIWA E, YAN W Q, ROKNUL AZAM S M, YUAN J, WEI B X, ZHOU C S, MA H L. Effect of multi-mode dual-frequency ultrasound pretreatment on the vacuum freeze-drying process and quality attributes of the strawberry slices. Ultrasonics Sonochemistry, 2021, 78: 105714.

[35] 趙愉涵, 袁麗雪, 王敏, 孫斐, 韓聰, 陳慶敏, 岳鳳麗, 崔波, 傅茂潤. 不同干燥方式對芹菜葉品質的影響. 食品與發酵工業, 2022, 48(8): 205-211.

ZHAO Y H, YUAN L X, WANG M, SUN F, HAN C, CHEN Q M, YUE F L, CUI B, FU M R. Effects of different drying methods on quality attributes of celery leaves. Food and Fermentation Industries, 2022, 48(8): 205-211. (in Chinese)

[37] ZHANG L J, DONG X B, FENG X, IBRAHIM S A, HUANG W, LIU Y. Effects of drying process on the volatile and non- volatile flavor compounds of. Foods, 2021, 10(11): 2836.

[36] FEI X T, QI Y C, LEI Y, WANG S J, HU H C, WEI A Z. Transcriptome and metabolome dynamics explain aroma differences between green and red prickly ash fruit. Foods, 2021, 10(2): 391.

[38] 蒲鳳琳. 不同產地花椒風味分析及其特征香氣指紋圖譜的構建 [D]. 成都: 西華大學, 2017.

PU F L. Flavor analysis offrom different producing areas and construction of its characteristic aroma fingerprint [D]. Chengdu: Xihua University, 2017. (in Chinese)

[39] 趙珊, 仲伶俐, 秦琳, 黃世群, 李曦, 鄭幸果, 雷欣宇, 雷紹榮, 郭靈安, 馮俊彥. 不同干燥方式對甘薯葉功能成分及抗氧化活性的影響. 中國農業科學, 2021, 54(21): 4650-4663. doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2021.21.014.

ZHAO S, ZHONG L L, QIN L, HUANG S Q, LI X, ZHENG X G, LEI X Y, LEI S R, GUO L A, FENG J Y. Effects of different drying methods on functional components and antioxidant activity in sweet potato leaves. Scientia Agricultura Sinica, 2021, 54(21): 4650-4663. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.21.014. (in Chinese)

Effects of Different Drying Methods on the Quality Characteristics of DriedLeaves

1College of Life Sciences, Southwest Forestry University, Kunming 650224;2Yunnan Rural Science and Technology Service Center, Kunming 650021;3Yunnan Academy of Forestry and Grassland Sciences, Kunming 650201

【Objective】In order to ensure improved drying quality of() leaves with low processing cost and high nutritional value, the effects of different drying methods on the quality ofleaves were studied, so as to provide a reference basis for its development and utilization. 【Method】Withleaves as test materials, 5 different drying methods were set, including natural drying (ND), hot air drying (AD), heat pump drying (PD), vacuum drying (VD), and vacuum freezing drying (FD). The effects of 5 different drying methods on their drying characteristics, functional characteristics, microstructure, content of polyphenol, flavonoid, protein, fat, and total sugar, as well as antioxidant capacities and volatile compounds, were investigated. 【Result】The moisture ratios ofleaves under 5 different drying methods all exhibited an exponential downward trend, and the time required to reach the end of drying was 32, 7, 6, 16 and 28 h for ND, AD, PD, VD and FD, respectively. During the drying period, the faster the water diffusion, the greater the drying rate and the shorter the elapsed time, and the drying rate was PD＞AD＞VD＞FD＞ND. The effects of different drying methods on the color ofleaves was VD＞ND＞PD＞AD＞FD, where AD and FD could better retain their chlorophyll content at 12.74 and 12.85 mg?g-1, respectively. The microstructure showed that temperature had a significant effect on the internal structure ofleaves, which was more seriously damaged by high temperature, and FD exhibited a porous structure with better water-holding capacity of 5.85 g?g-1. ND had the highest retention of sugars at 6.53 g/100 g, resulting in a higher water-solubility of 35.93%. PD retained its protein and fat better, with content of 2.43 and 4.86 g/100 g, respectively. The retention of polyphenols and flavonoids in driedleaves was high, with polyphenol content ranging from 72.16 to 109.50 mg?g-1and flavonoid content ranging from 45.60 to 82.23 mg?g-1, where AD and FD were high and relatively close in polyphenol and flavonoid content. The scavenging capacities of DPPH?, ABTS+? and the power of FRAP reduction were FD＞AD＞PD＞ND＞VD, with positive correlation between the content of polyphenols, flavonoids and antioxidant capacities. Simultaneously, the volatile compounds were determined by headspace solid-phase microextraction-mass spectrometry coupled with gas chromatography-mass spectrometry, and a total of 49 species were detected, which could be classified into seven categories according to structures, including olefins, ketones, aldehydes, esters, alcohols, benzenes, and phenols. It was found that the types, numbers, and relative content of volatile compounds inleaves varied under 5 different drying methods, among which olefins were dominant, with a total of 26 species and relative content ranging from 58.02% to 75.18%.【Conclusion】Based on the comprehensive quality indexes of materials and actual operation cost, it was found that AD was more suitable for dryingleaves, with higher efficiency, lower cost, as well as relatively better quality of color and antioxidant capacities.

leaves; drying methods; drying characteristics; quality assessment

2023-03-20；

2023-04-19

云南省2021年農業領域科技計劃（202102AE090013）、生物學質量工程項目（503190106）

王安娜，E-mail：2290471303@qq.com。通信作者全偉，E-mail：819739856@qq.com。通信作者陸斌，E-mail：kmlubin@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.013

（責任編輯 趙伶俐）