不同干燥方式制得的新疆恰瑪古粉的成分、加工特性和香氣比較

王 靜，吳江超,，李汴生,2,

（1.喀什大學生命地理科學學院，新疆喀什 844000；2.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東廣州 510640）

恰瑪古（Brassica rapaL.）學名蕪菁或蔓菁，系維吾爾文名稱[1]。恰瑪古是十字花科蕓苔屬，兩年生草本植物，是世界上最古老的栽培蔬菜之一[2]。恰瑪古外形酷似扁型蘿卜，個頭較小，呈白色，藥食同源，營養豐富。恰瑪古在我國新疆種植廣泛，是新疆人民喜愛的并有較長食用歷史的藥食同源植物[3]。恰瑪古主要含有多糖、黃酮、硫代葡萄糖苷類和脂肪酸等化合物，不僅具有降血糖[4]、增強免疫[5]、抗輻射[6]、抗癌[7]、抗菌、抑制甲狀腺素合成[8]、抗突變[9]、抗衰老的作用[10]，而且還具有抗缺氧[5]、清熱解毒[7]和緩解疲勞的作用[11]。

目前國內外對于恰瑪古的研究多集中于功能成分含量的測定及其提取工藝的優化、恰瑪古復合果蔬汁的研究[12]、抗氧化多糖片劑的制備[13]和提取功能性物質[14]的工藝優化[15]以及脆片品質[16]，也有對其根汁和葉汁、極性部位水提物、種子等功能成分方面的研究。

新鮮的恰瑪古散發著芥辣味，且采后在常溫環境中容易失水，不便長途運輸。對恰瑪古進行（脫水）干燥處理、改善風味是近些年的研究方向，然而對于恰瑪古粉方面的研究工作尚未見報道。因此恰瑪古粉加工將成為恰瑪古加工的主要方向。本研究對產自新疆帕米爾高原的恰瑪古，采用5 種干燥方式進行干燥，然后制成恰瑪古粉，對所得的恰瑪古粉的品質進行較為全面的對比分析，以期揭示上述干燥方法對恰瑪古干燥品質的影響規律，為優化恰瑪古粉的加工提供理論依據，為恰瑪古資源的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

恰瑪古 新疆喀什市塔什庫爾干縣種植戶，選取新鮮采摘的帶葉且大小勻稱的鮮恰瑪古；氯化鈉、檸檬酸、蔗糖、硝酸、異抗壞血酸鈉、考馬斯亮藍G250 等 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

YCFZD-2A 冷風干燥機 杭州文門特有限公司；DHG-9053A 電熱恒溫干燥箱 上海喆鈦機械制造有限公司；DZF-6020 真空干燥箱 上海齊欣科學儀器有限公司；ALPHR1-2LD plus 冷凍干燥機 德國Christ 公司；5810R 多功能離心機 齊楠歐萊伯電子商務有限公司；UDKl52 全自動凱氏定氮儀 意大利VELP 公司；550PD 馬弗爐 美國VULCAN公司；SuperNose 電子鼻 上海瑞芬智能科技有限公司；QP2010 氣相色譜質譜聯用儀 日本島津公司；100 μm 聚二甲基硅氧萃取頭 美國Supelc 公司；手動頂空固相微萃取進樣器 美國珀金-埃爾默公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 恰瑪古干燥前處理 取新鮮恰瑪古，洗凈泥土，去皮，切分薄厚為0.5 mm。

1.2.2 干燥工藝 自然晾曬：放置于室外陽面進行晝夜連續晾干，氣溫30 ℃，晝夜溫差為3 ℃，空氣濕度13%～25%，無持續風向，風力：一級，風速：11 km/h；冷風干燥：設定箱內溫度為37 ℃，箱內濕度為20%，溫差為2 ℃，風速為自動；熱風干燥：烘箱溫度設定為55 ℃；真空干燥：真空度為0.08 MPa，烘箱溫度為55 ℃；冷凍干燥：冷阱溫度-45～-40 ℃，真空度不高于70 Pa。以上均干制到恰瑪古切片的含水率降至安全含水率（5%，wb）。

1.2.3 恰瑪古粉基本營養成分的測定 水分含量測定：參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》；蛋白質含量測定：參照GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；淀粉含量測定：參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》；總糖含量測定：參照王聯珠等[17]的方法；灰分的測定：參照GB 5009-2010《食品中灰分的測定》高溫灼燒法；VC含量測定：參照趙曉梅等[18]的方法；可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF）含量的測定：參照GB 5009.88-2008《食品中膳食纖維的測定》以及Prosky等[19]的方法。

1.2.4 恰瑪古粉物理特性的測定

1.2.4.1 色澤的測定 測量恰瑪古粉樣品的L*、a*和b*。色差結果以 ?E表示，采用式（1）計算。?E值表示在干燥過程中恰瑪古粉的顏色變化。?E值越小，表明恰瑪古粉的色澤變化程度越小。

1.2.4.2 堆積密度測定 參照陳啟聰等[20]的測定方法。將恰瑪古粉裝入10 mL 量筒（m1）中，振實至粉體填充至量筒刻度，稱量恰瑪古粉和量筒的總質量m2（g）。恰瑪古粉的堆積密度（d0）表示為10 mL 恰瑪古粉的質量，采用式（2）計算。

式中：m1為容量瓶的質量，g；m2為恰瑪古粉和容量瓶的總質量，g。

1.2.4.3 復水性的測定 參照Kim 等[21]的方法，采用式（3）計算。

式中：M1和M2分別為恰瑪古粉復水前和復水后的質量，g。

1.2.4.4 分散性的測定 參照劉釗等[22]的方法。精密稱取1.25 g 恰瑪古粉置于100 mL 燒杯中，加入50 mL 蒸餾水，放于恒溫磁力攪拌器中，溫度設置為25 ℃，轉速設置為40 r/min，從開始到全部溶解的時間（s）即為恰瑪古粉的分散性。

1.2.4.5 濕潤下沉性的測定 參照侯小楨等[23]的方法。取5 g 恰瑪古粉，均勻分散于50 mL 蒸餾水的水面上，記錄恰瑪古粉全部濕潤下沉的時間（s）。

1.2.4.6 吸濕性的測定 參照文獻[24-26]，采用式（4）計算。

式中：Δm 為恰瑪古粉質量的變化量，g；m 為恰瑪古粉的初始質量，g；mi為恰瑪古粉放進干燥器前的水分含量，g。

1.2.4.7 流動性的測定 參照薛雪萍[27]的方法。將一個漏斗垂直固定在鐵架臺上，使漏斗嘴距桌面高度為10 cm，在桌面鋪一張潔凈的白紙，取50 g 恰瑪古粉從漏斗加入，測定恰瑪古粉在白紙上形成錐形的底部直徑。

1.2.5 恰瑪古粉加工特性的測定

1.2.5.1 持水性測定 參照Singh 等[28]的方法，采用式（5）計算。

式中：M 為恰瑪古粉的質量，g；M1為離心管質量，g；M2為恰瑪古粉和離心管的總質量，g。

1.2.5.2 持油性測定 參照文獻[29]的方法，采用式（6）計算。

式中：M 為恰瑪古粉的質量，g；M1為離心管質量，g；M2為恰瑪古粉和離心管的總質量，g。

1.2.5.3 溶解度的測定 與Iwuoha[30]的方法一致，采用式（7）計算。

式中：M1為恰瑪古粉的質量，g；V 為上清液體積，mL；M2為恒重的鋁盒質量，g；M3為干燥至恒重的恰瑪古粉和鋁盒的總質量，g。

1.2.5.4 乳化性和乳化穩定性的測定 與Elkhalifa等[31]的方法一致，分別采用式（8）和（9）計算。

式中：H1為離心后乳化層高度；H2為離心后總高度；H3為水浴后乳化層高度；H4為水浴后總高度。

1.2.5.5 凍融穩定性 同Badin 等[32]的方法一致，用凍融析水率來反映試樣凍融穩定性的高低。采用式（10）計算。

式中：m1離心管質量，g；m2未凍結樣品的離心析出物質量（帶離心管）質量，g；m3凍融樣品的離心析出物質量（帶離心管）質量，g；

1.2.6 恰瑪古粉香氣成分的測定

1.2.6.1 電子鼻測定方法 電子鼻采用 Airsense Analytical Software 軟件控制儀器并處理數據；穩定性分析儀的數據采用Origin 2022 作圖。取適量不同干燥方式處理下的恰瑪古粉置于電子鼻的試樣瓶中，加蓋密封，待儀器啟動預熱后，采用頂空取樣進行風味測試，PEN3 電子鼻傳感器敏感物質如表1 所示，每組樣品平行測三次。

表1 PEN3 電子鼻傳感器敏感物質Table 1 Sensitive materials of PEN3 electronic nose sensor

1.2.6.2 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用測定方法 取0.3 g 恰瑪古粉于頂空瓶中，70 ℃恒溫水浴條件下頂空萃取40 min，解析5 min。

GC 條件：DB-5MS 色譜柱；升溫程序：60 ℃保持2 min，以10 min 內升至150 ℃，保持2 min，由150 ℃升至230 ℃，用時4 min；進樣口溫度230 ℃；采用不分流方式進樣。

MS 條件：電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；全掃描模式。

通過檢索和查閱，用峰面積歸一化法計算所得不同樣品中的香氣成分的相對含量。

1.3 數據處理

所有試驗均重復三次，采用IBM SPSS Statistics 19.0 軟件對實驗所得數據進行ANOVA（LSD）差異顯著性分析(P<0.05)以及香氣成分的相對含量的分析，使用Origin 2022 版軟件進行雷達圖繪制。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對恰瑪古粉基本營養成分的影響

恰瑪古粉的基本營養成分以及各組分的含量是研發恰瑪古加工品和估算其食用價值的依據。本研究測定分析了以下五組恰瑪古粉的基本營養成分，結果如表2。

表2 恰瑪古粉的基本營養成分Table 2 Basic nutrients of Qiamagu (Brassica rapa L.) powder

表2 的結果顯示，5 組恰瑪古粉的水分含量均低于5%，達到了安全貯藏條件，其中冷凍干燥所制得的恰瑪古粉水分含量僅為2.93%，低于其他組，而自然晾曬所制得的恰瑪古粉含水量臨界安全貯藏含水量，因此經自然晾曬干燥方式所制得的恰瑪古粉不利于貯藏。冷風干燥組產品總糖含量較高于其他組，自然晾曬組總糖含量最低。冷凍干燥組的恰瑪古粉淀粉含量最高，高于其他組，而自然晾曬組淀粉含量最低。冷凍干燥組和冷風干燥組蛋白質含量均高于其他組，二者在蛋白質含量方面相差不大。冷凍干燥組中抗壞血酸含量最高，冷風干燥組僅次之，自然晾曬和真空干燥對抗壞血酸的影響較大，但二者相比相差不大；熱風干燥組抗壞血酸的含量最少?？箟难釋囟群脱鯕廨^為敏感，在較高溫度和氧氣濃度中易發生變化，故而不同干燥方式下恰瑪古粉抗壞血酸含量的差異與其干燥過程中溫度、氧含量和持續干燥時間有關。真空干燥和熱風干真空干燥組和熱風干燥組的恰瑪古粉灰分含量較低，考慮到可能與二者干燥過程溫度較高有關。總體而言，冷凍干燥對于各營養成分的保存都較好，尤其是對于抗壞血酸的保留；分析考慮冷凍干燥過程恰瑪古處于低溫條件，對恰瑪古粉的營養成分保護較好；而冷風干燥條件下的總糖含量最高，對于蛋白質和淀粉的保存也相對較好。表明冷凍干燥可作為制備高質量恰瑪古粉的最優干燥方式，考慮到成本投入，冷風干燥為較優干燥方式。

2.2 干燥方式對恰瑪古粉色澤的影響

色差是果蔬最重要的性質之一[33]。不同干燥方式處理所制得的恰瑪古粉所發生的顏色變化如表3所示。由表3 可看出，自然晾曬組恰瑪古粉亮度L*最小，為77.81，b*值高于其他組，說明自然晾曬這種干制方式對恰瑪古片的色澤影響最大，呈黃褐色，無光澤感。而冷凍干燥組正好相反，L*為90.53，a*值和b*值低于其他組，恰瑪古粉顏色最符合新鮮恰瑪古的顏色，粉體整體呈現乳白色，鮮亮，有光澤。熱風干燥組和真空干燥組的a*值和b*值都高于冷凍干燥組，這可能是因為恰瑪古片在高溫條件下發生反應而造成產品顏色更為偏紅或黃褐色。不同干燥方式下恰瑪古粉的色差值?E，從小到大順序依次為：冷凍干燥、真空干燥、冷風干燥、熱風干燥和自然晾曬。冷凍干燥對恰瑪古粉顏色的影響最小，色差值?E為1.158，推斷冷凍干燥通過減少色差來保留抗壞血酸，二者有一定的相關性；真空干燥次之，色差值?E為4.689，自然晾曬和熱風干燥對恰瑪古色澤的影響都較大。故冷凍干燥方式下恰瑪古粉顏色最接近新鮮恰瑪古的顏色，冷凍干燥是對恰瑪古粉顏色影響最小的一種干燥方式。自然晾曬所得恰瑪古片的?E值最大，考慮到當地氣候干燥，氣溫較高，但晝夜溫差較大，而自然晾曬使物料暴露在外界環境中，在干燥過程中條件不易控制，可能發生了一些反應使產品色澤劣化，自然晾曬產品衛生和質量不易保證，很可能影響后續進一步加工。故而自然晾曬不是一種理想的恰瑪古干制方式。

表3 不同干燥方式恰瑪古粉的色差值Table 3 Color deviation of Qiamagu (Brassica rapa L.) made by different drying methods

2.3 干燥方式對恰瑪古粉功能特性的影響

不同干燥方式所制得恰瑪古粉的物理特性由表4 可知，冷凍干燥組的恰瑪古粉堆積密度最大，為0.5694g/mL，而冷風干燥組堆積密度最小，為0.3930 g/mL；冷凍干燥組的復水性最大，高于其他組，為8.84%，而真空干燥組復水性僅為7.55%；考慮到可能與干燥過程中物料所處溫度和真空度有關。熱風干燥組分散性最大，真空干燥組分散性最??；真空干燥粉潤濕下沉性最大，而吸濕性最小，五組粉的吸濕性差異不是很大；真空干燥組的流動性最大，為2.90 cm，自然晾曬組流動性最小，為2.34 cm。

不同方式干燥的恰瑪古粉的加工特性由表4 可知，熱風干燥和真空干燥方式下得到的恰瑪古粉溶解度較高，分別為0.127 和0.096 g/g，冷凍干燥溶解度最低，僅為0.055 g/g，其原因可能是真空干燥和熱風干燥所制得的恰瑪古粉處于較高的溫度進行干燥，改變了細胞的結構，使原本細胞中的物質結構遭到破壞，也對淀粉的分子結構產生不同程度的改變，使得游離淀粉較多，故而二者所制得的恰瑪古粉的淀粉含量和對應的溶解度也較高，反之冷凍干燥工藝制得的恰瑪古粉溶解度較低。恰瑪古粉的持水性和持油性存在明顯差異，其中冷凍干燥組的持水值最低，為0.035 g/mL；真空干燥組的持油值最高，為0.31 g/mL；真空干燥粉雖然持水值較小，但其持油值最高（0.037 g/mL）；冷凍干燥組次之（0.035 g/mL），熱風干燥最低（0.029 g/mL）。持油性除了與恰瑪古中親油物質密切相關外，還可能與溫度有關，低溫可以使恰瑪古粉質地疏松、多孔，顆粒空隙變大，而油脂分子相對較大，容易被截堵和滯留。五組恰瑪古粉的持油值都很低，可能與恰瑪古在干燥加工過程中大分子物質發生變化、蛋白質分子結構發生變化等有關。熱風干燥組的乳化性和乳化穩定性分別為0.59%和0.47%，高于其他四種干燥方式，可能是此種干燥工藝改變了恰瑪古中相關蛋白質的空間結構和疏水基團。而真空干燥的乳化穩定性為0.43%，原因可能在于溫度和真空度的影響。五組恰瑪古粉的凍融析水率也有較大差異，熱風干燥組與真空干燥組的凍融析水率分別為0.073%和0.075%，冷凍干燥為0.068%，表明冷凍干燥所制得的恰瑪古粉凍融穩定性較好，適合于作為冷凍食品輔料配方進行添加。

2.4 對不同干燥方式下所制得的恰瑪古粉香氣成分的分析

由圖1 可知，五組樣品粉所含香氣味成分種類沒有明顯差異，但編號S7 和S9 對樣品的響應值都較大，表明恰瑪古粉中含硫的化合物和芳烴化合物的氣味組分濃度較高。其中冷凍干燥組和真空干燥組硫的化合物濃度明顯高于其他組。由于電子鼻技術對于各氣味組分測定以及定量分析的局限，運用HSSPME-GC-MS 法對上述五種不同干燥方式所制得的恰瑪古粉的香氣成分進一步檢測和分析，計算所得不同樣品中的香氣成分的相對含量見表5。

異硫氰酸鹽的硫代葡萄糖苷產物在恰瑪古中很常見[34]，恰瑪古中的硫代葡萄糖苷被芥子苷酶促降解可以產生異硫氰酸酯、腈、硫氰酸鹽、惡唑烷硫酸鹽和烷腈類等多種重要含硫的化合物[35]。芥子苷酶可以從完整的植物組織中的硫代葡萄糖苷中分離出來[36]，但是當組織被壓碎或者植物內發生自溶時也會釋放出來。故而不同加工處理后的恰瑪古滋氣味也會有所不同[37]。考慮可能干燥方式影響芥子苷酶等多種酶的活性，產生出多種芳香物質，從而賦予了恰瑪古粉特殊的氣味。由上表可知測出5 種干燥方式所制得的恰瑪古粉中有60 種香氣物質，其中包括醇類7 種，醛類9 種，酯類13 種，腈類4 種，醚類7 種，自然晾曬中含有風味物質42 種，冷風干燥含有風味物質49 種，熱風干燥含有風味物質37 種，真空干燥含有風味物質49 種，冷凍干燥含有風味物質51 種。分析考慮與干燥過程中溫度、真空度、氧含量和持續干燥時間有關。自然晾曬中含有的風味物質相對含量為33.18%，冷風干燥中含有的風味物質相對含量為92.29%，熱風干燥含有中含有的風味物質相對含量為87.1%，真空干燥中含有的風味物質相對含量為115.68%，冷凍干燥中含有的風味物質相對含量為137.66%。

五種干燥方式下恰瑪古粉香氣成分含量既有相似性，也有差異性，共同含有26 種香氣成分，但其含量差異很大，恰瑪古粉的主要揮發性物質為腈類和酯類物質，其中5-甲硫基戊腈、苯代丙腈和5-己腈的相對含量居多，五種干燥方式下測得恰瑪古粉中含有烷烴類物質種類較多，其中4-甲基十四烷、2,6,10-三甲基十三烷和2-溴十二烷相對含量較多。醇類和醛類物質含量在冷凍干燥和真空干燥中都較高，考慮可能與真空度和低溫有關，低溫和真空有利于酮類和醛類物質的增加[38]；五組恰瑪古粉中含有的酮類物質的種類差異較大，其中真空干燥粉檢出N-（4-溴正丁基）-2-哌啶酮，而其他組未檢出；自然晾曬粉中檢出4-羥基-α-寧酮，而其他組未檢出；冷凍干燥粉檢出左旋香芹酮，而其他組均未檢出。對此有待進一步深入而全面的研究分析。綜上分析，冷凍干燥所制得的恰瑪古粉中的香氣成分種類最多，風味物質相對含量也最多；冷凍干燥對恰瑪古風味物質有更好的保留。

3 結論

五組恰瑪古粉中的淀粉含量相近，冷凍干燥組中蛋白質和總糖含量最多；真空干燥組和熱風干燥組的灰分含量相比較冷凍干燥組低，冷風干燥組的總糖含量最高，對于蛋白質和淀粉的保留僅次于冷凍干燥；冷凍干燥對恰瑪古粉顏色的影響最小，熱風干燥對粉色澤的影響最大。綜合分析，冷凍干燥可以保留較多恰瑪古粉基本營養成分，也對恰瑪古色澤影響最小。

熱風干燥組和真空干燥組的恰瑪古粉溶解度較高，冷凍干燥組的持水能力和溶解度都最低，熱風干燥組乳化性和乳化穩定性最高,冷凍干燥組的恰瑪古粉凍融穩定性較好，可以考慮用于冷凍食品。

運用電子鼻檢測后的氣味雷達圖顯示出恰瑪古粉中散發出較濃的含硫的化合物的氣味，結合氣質分析，其中含硫化合物主要2-苯基乙基異硫代氰酸酯、硫代異氰酸環戊酯、異硫氰酸苯乙酯、5-甲硫基戊腈、5-（甲基）異硫氰酸、6-甲硫基己腈和異硫氰酸丁酯等。檢測出5 種干燥方式所制得的恰瑪古粉含有60 種香氣物質，相比較后得出冷凍干燥含有的香氣成分種類最多，風味物質相對含量也最大，冷凍干燥對恰瑪古風味物質有更好地保留。

綜上所述，冷凍干燥處理的恰瑪古粉含水量最低，也能夠較完整的保存恰瑪古的營養價值，因此冷凍干燥可作為恰瑪古粉產品生產上值得推介的干燥方式。考慮到實際生產中成本耗資方面，冷風干燥也不失為恰瑪古粉產品生產上值得推廣的干燥方式。恰瑪古粉的加工有較大的發展創新空間，后期還需進一步研究其他加工和干制方式，以便為恰瑪古粉開辟更為合適的加工和干制方式。