不同干燥方式對青海蕨麻品質特性的影響

周先加，毛海峰，魯 瑤，劉毓超

（青海省輕工業研究所有限責任公司，青海西寧 810001）

蕨麻（Potentilla anserinaL.），是薔薇科委陵菜屬的多年生草本植物[1]。蕨麻富含淀粉、蛋白質、膳食纖維、氨基酸、維生素、礦物質、皂苷、多糖等多種營養和活性成分，具有營養滋補、口感佳等特性[2]。

蕨麻只在青海等高寒地區根系才會膨大，可食用，又稱“人參果”“延壽果”，是青海、西藏及甘肅一帶人民歷來喜愛的民間食品及藏藥的主要成分[3-4]。

在蕨麻相關產品開發及實際生產運用中以干蕨麻為主要原料[5]。目前，青海蕨麻以自然晾曬為主，品質受外部因素影響較大。由于市場消費升級后，消費人群對蕨麻的色澤、口感、營養等品質有更高的要求。因此，引進干燥設備對于蕨麻品質提升方面勢在必行。目前，利用多種干燥技術（如微波真空干燥技術[6]、熱風干燥技術[7]與真空冷凍干燥技術相結合來） 聯合干燥[8-10]，可以在保證高品質的同時達到降低能耗、縮短干燥時間的目的。在Theodora C等人[11]探究熱風聯合微波干燥方法對桃塊干燥速率的影響研究中，發現熱風干燥后微波干燥提高了干燥速率，干燥時間縮短了89%。宋悅[12]構建了黃桃熱風干燥和真空冷凍干燥狀態圖，發現真空冷凍聯合熱風干燥5 h 為最優干燥工藝。

目前，關于蕨麻的研究集中在新鮮蕨麻的營養成分和品質分析方面，而干燥方式對蕨麻品質報道較少。采用熱風干燥、熱泵干燥、碳纖維遠紅外、碳纖維遠紅外聯合熱泵干燥（簡稱聯合干燥） 及真空脈動干燥5 種方式干燥青海地區蕨麻，通過比較干燥時間、設備能耗，以及干制蕨麻的感官品質（色度、感官評分、復水比）、營養品質（維C、總糖、蛋白質、氨基酸）、食用品質（電子舌、質構特性），結合主成分綜合評價方法，確定最適合青海蕨麻的干燥方式，以期為青海地區的蕨麻資源合理開發和綜合利用提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 原料與預處理

青海蕨麻，購自青海省海西蒙古族藏族自治州都蘭縣，品種為“青海1 號”，挑選大小均一、形態飽滿、硬實完整的褐色或深褐色、無病蟲害的蕨麻為原料。將原料與純化水按料液比1∶2.5（g∶L）浸泡14 h，將浸潤的蕨麻瀝水20 min，再將復水后的蕨麻在100 ℃蒸鍋上蒸制30 min。之后，將蒸制后的蕨麻冷卻，保持蒸制后蕨麻濕基含水率為（48.35±1.20） %，裝入塑封袋密封，置于4 ℃冰箱中貯存。自然干燥、熱風干燥、碳纖維遠紅外、聯合干燥及真空脈動干燥5 種干燥方式制得樣品水分含量均控制在12%以下。

1.2 儀器與設備

蕨麻干燥條件及干燥設備見表1。

表1 蕨麻干燥條件及干燥設備

碳纖維遠紅外- 聯合熱泵干燥機（集電加熱、熱泵加熱、碳纖維遠紅外加熱于一體） 和真空脈動干燥機，河南省農業科學院農副產品加工研究中心團隊自制；SA402B 型電子舌味覺分析系統，日本INSENT 公司產品；WP-UPT-20 型標準型超純水機，四川沃特爾水處理設備有限公司產品；CR-10PLUS型色差儀，日本柯尼卡美能達公司產品；A300-M 型氨基酸半自動分析儀，德國曼默博爾公司產品；TMS-Pro 物性分析儀，美國FTC 公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 干燥時間與干燥能耗測量方法

干燥時間各組試驗，每組試驗重復3 次，取其平均值。干燥能耗根據干燥時間，使用電能表測量干燥能耗。

1.3.2 感官品質測定方法

（1） 色度。采用色差儀測定。將待測蕨麻平鋪在白紙上，采用便攜式色差儀進行測定，測定3 次，取平均值，L*表示亮度，a*表示紅綠（正值為紅色，負值為綠色），b*表示黃藍（正值是黃色，負值是綠色）。

（2） 感官評分。由10 名（男女各5 名） 專業的感官評定人員組成，分別對蕨麻的色澤、香氣、形狀3 個方面進行評價，取平均值。

蕨麻感官評價見表2。

表2 蕨麻感官評價

（3） 復水比[13]。取一定量的蕨麻，浸泡在60 ℃熱水中30 min，干燥蕨麻恢復到其原始狀態，再進行瀝水、稱質量，所有試驗進行3 次，復水比按下列公式計算。

式中：R——復水比，g/g；

m1——復水后質量，g；

m2——復水前質量，g。

1.3.3 營養品質測定方法

維C 測定參照《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》 （GB 5009.86—2016） 中“第三法2,6-二氯靛酚滴定法”；還原糖測定根據GB 5009.7—2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》；蛋白質采用基于考馬斯亮藍法試劑盒完成；氨基酸測定參照《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》（GB 5009.124—2016） 中方法測定，利用氨基酸分析儀（印三酮柱后衍生離子交換色譜儀） 測定。因干燥后的蕨麻濕基含水率均為（10.00±0.50） %，蛋白質、還原糖和維C 含量與氨基酸含量均采用濕基含量計算。

1.3.4 食用品質測定方法

電子舌味覺指標測定。稱取10 g 干燥蕨麻樣品，加入100 mL 去離子水打成漿狀，置于錐形瓶中，放入超聲機中處理20 min 后以轉速3 500 r/min 離心10 min，取上清液80 mL 進行味覺分析。使用SA402B 味覺分析儀，加載酸、甜、苦、咸、鮮、澀味6 種傳感器電極，每個樣品平行3 次，按設定程序檢測。

質構特性測定。參考羅南等人[14]的測定方法，選擇壓縮模式，采用P/2 探頭測定酥脆性及硬度，測前速度2.00 mm/s，測試中速度1.00 mm/s，測試后速度10.0 mm/s，測試距離5.00 mm，觸發力5.0 g。試驗共進行10 次平行檢測，去掉最大值與最小值，求得平均值。每個的干燥蕨麻樣品中挑選大小均勻的5 粒，采用P/5 型探頭逐個測得其硬度、彈性、膠黏性。

1.4 數據分析方法

使用SPSS 24.0 軟件進行Anova 方差分析、相關分析和主成分分析及Duncan's 多重比較法檢驗數據顯著性差異分析，顯著性水平為p<0.05[15]。采用Origin 2021 進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 干燥時間及能耗

不同干燥方法所用時間及能耗見表3。

表3 不同干燥方法所用時間及能耗

由表3 可知，熱風干燥的干燥時間為22.50 h，能耗為16.95 kW·h。熱泵干燥的干燥時間為27.25 h，能耗為16.30 kW·h。與熱風干燥相比，熱風干燥需要更多的時間，但能耗略低。碳纖維紅外干燥技術干燥時間為23.50 h，能耗為14.80 kW·h。這種方法相較于前2 種方法，需要的干燥時間有所縮短，而能耗也有所降低。聯合干燥技術的干燥時間為24.00 h，能耗為11.90 kW·h。這種方法相較于前3 種方法，雖然需要的干燥時間有所延長，但能耗明顯降低。真空脈動干燥的干燥時間為23.00 h，能耗為143.09 kW·h。這種方法相較于前4 種方法，需要的干燥時間略短，能耗最高。這可能與蕨麻的含水率有關，水分在干燥開始時便大量蒸發[16]。碳纖維紅外干燥和聯合干燥技術的能耗低，干燥時間比熱風干燥和真空脈動干燥的略長。

2.2 感官品質

不同干燥方法蕨麻相關感官品質見表4。

表4 不同干燥方法蕨麻相關感官品質

5 種不同干燥方式蕨麻的L*、a*和b*值均差異顯著（p<0.05），L*值的高低順序依次為熱泵干燥>碳纖維紅外干燥>熱風干燥>聯合干燥>真空脈動干燥；a*值的高低順序依次為熱泵干燥>真空脈動干燥>熱風干燥>碳纖維紅外干燥>聯合干燥；b*值的高低順序依次為真空脈動干燥>熱泵干燥>熱風干燥>聯合干燥>碳纖維紅外干燥。綜上所述，不同干燥方法對蕨麻色澤的影響較大，這可能是與干燥過程中產生了褐變反應而引起的[17-18]。

經過不同干燥處理的蕨麻在色澤、滋味和氣味及狀態等方面都發生了變化。熱風干燥和熱泵干燥樣品在色澤、滋味和氣味及狀態等方面的評分相對較高，各組間的差異均不顯著（p>0.05）；熱風干燥方法得到的總分最高，為73.50 分，說明這種方法在色澤、滋味和氣味及狀態方面都表現最好。色澤得分最高的是熱風干燥，最低的是聯合干燥，這可能表明熱風干燥對產品的色澤保持更好。因此，在所有干燥方法中可能是最理想的選擇。但這也可能取決于具體的應用場景和需求，如對于特定類型的產品或對特定干燥特性有特定要求的情況。

真空脈動干燥的復水比為1.02，與其他干燥方法相比，雖然其干燥時間最短，但復水比最低；熱風干燥的復水比為1.13，其復水比略高于其他干燥方法，與熱泵干燥的復水比差異不顯著（p>0.05）；熱泵干燥的復水比為1.11，其復水比略低于熱風干燥的復水比，但高于其他干燥方法；碳纖維紅外干燥復水比為1.08，其復水比與聯合干燥相當，這與梁俊宇等人的研究結果相似[17]。

2.3 營養品質

不同干燥方式青海蕨麻營養成分含量見表5。

表5 不同干燥方式青海蕨麻營養成分含量/ g·（100 g）-1

由表5 可知，不同干燥方法下青海蕨麻的營養品質。不同干燥方式的青海蕨麻均含有16 種氨基酸，且氨基酸總量為5.11~9.05 g/100 g，不同干燥方式間的總氨基酸含量存在顯著性差異（p<0.05）。蕨麻氨基酸總量高低排序為熱風干燥>碳纖維紅外干燥>熱泵干燥>真空脈動干燥>聯合干燥。5 種不同干燥方法處理后的蕨麻蛋白質和多糖含量相互之間差異不大，其中熱風干燥、碳纖維紅外干燥、聯合干燥間差異不顯著（p<0.05），但與熱風干燥、真空脈動干燥相比差異顯著（p<0.05）。這些干燥方法處理后的蕨麻多糖含量為4.23~3.96 g/100 g。這可能是因為這些處理方法對蕨麻的某些化學成分產生了影響，從而降低了多糖的含量[19]。然而，這需要進一步的研究來驗證。干燥技術對維C 含量有顯著影響，不同干燥技術處理之間存在顯著差異（p<0.05），維C含量都在7.00 g/100 g以上，這表明經過這些干燥技術處理后，維C 含量有所提高，可能因為干燥技術破壞細胞壁，營養成分流出細胞，使得維C 含量升高。

2.4 食用品質

2.4.1 味覺特性

不同干燥方式蕨麻電子舌雷達圖見圖1。

圖1 不同干燥方式蕨麻電子舌雷達圖

由圖1 可知，5 種干燥方式的蕨麻在味覺特征方面差異不顯著（p>0.05），說明干燥方式對蕨麻的味覺沒有影響。

2.4.2 質構特性

不同干燥方式蕨麻的硬度、彈性、膠黏性及咀嚼性進行了測定。

不同干燥方法蕨麻質構特性見表6。

表6 不同干燥方法蕨麻質構特性

各組蕨麻的質構指標差異顯著（p<0.05）；硬度方面，經過不同熱處理后，蕨麻的硬度均有所降低，其中，碳纖維紅外干燥和熱風干燥處理的蕨麻硬度相對較高，而聯合干燥處理的蕨麻硬度最低，這表明熱處理方法對蕨麻的硬度有一定影響；彈性方面，在各種熱處理方法中，熱泵干燥處理的蕨麻彈性相對較高，這可能是因為熱泵干燥可以更好地保持蕨麻內部的組織結構，從而提高了彈性；膠黏性方面，經過熱處理后，蕨麻的膠黏性有一定程度的降低，其中，碳纖維紅外干燥處理的蕨麻膠黏性相對較高，而聯合干燥和熱泵干燥處理的蕨麻膠黏性較低，這表明熱處理方法對蕨麻的膠黏性有一定影響；咀嚼性方面，在各種熱處理方法中，碳纖維紅外干燥，聯合干燥，熱風干燥處理的蕨麻咀嚼性相對較低，這可能是因為碳纖維紅外干燥，聯合干燥，熱風干燥處理導致蕨麻內部的組織結構發生變化，從而影響了咀嚼性[20]。

2.5 相關分析

不同干燥方式蕨麻感官品質、食用品質與營養品質之間的相關性見圖2。

圖2 不同干燥方式蕨麻感官品質、食用品質與營養品質之間的相關性

由圖2 可知，不同干燥方式蕨麻感官品質、食用品質與營養品質含量之間相關性，谷氨酸與感官評分呈現出顯著性，相關系數值分別是0.914，表明谷氨酸與感官評分有著正相關關系。天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸與苦味、苦味后味共2 項之間全部均呈現出顯著性，相關系數值分別是-0.988、-0.993，-0.946、-0.954，-0.950、-0.954，表明他們與苦味、苦味后味共2 項之間有著負相關關系。維C 與a*值之間全部均呈現出顯著性，相關系數值分別是-0.892，表明維C 與a*值之間有著負相關關系。這些相關性在一定程度上反映了青海蕨麻品質之間的內在聯系，其他指標之間無顯著相關性。

2.6 主成分分析和綜合評價

根據顯著性差異及相關分析，從24 種指標篩選出對蕨麻品質貢獻較大的13 種指標，在主成分分析中以谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸、總氨基酸、維C、a*值、感官評分、復水比、硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性為評判指標，以特征值λ>1 的方差貢獻率確定最優的主成分。

主成分分析的特征值和貢獻率見表7。

表7 主成分分析的特征值和貢獻率

由表7 可知，前4 個主成分累積方差貢獻率達到100%，能有效地解釋蕨麻品質的總變異。因此，提取特征值λ>1 的前4 個主成分代替上述13 種關鍵指標性營養成分對青海不同產地蕨麻品質進行評價與判斷。

表7 是干燥蕨麻13 種指標性成分的主成分因子載荷矩陣，該矩陣反映了品質指標對主成分載荷系數的相對大小和作用方向。結果表明，在主成分1中，谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、總氨基酸、感官評分和硬度具有較大的正載荷系數值，所以主成分1主要反映上述6 個指標的品質特性。在主成分2 中，a*值和彈性具有較大的正載荷系數值，維C、膠黏性和咀嚼性具有較大的負載荷系數值，所以主成分2主要反映上述5 個指標的品質特性。在主成分3 中，組氨酸和復水比具有較大的正載荷系數值，所以主成分3 主要反映上述2 個指標的品質特性。

主成分在各品質指標上因子載荷矩陣見表8。

表8 主成分在各品質指標上因子載荷矩陣

使用主成分得分進行綜合評價，需要使用“線性組合系數矩陣”建立主成分和研究項之間的關系等式（基于標準化后數據建立關系表達式），將表6中各指標變量的主成分載荷系數值除以特征值的平方根，得到4 個主成分中每個指標對應的特征向量，以每個品質指標的相關矩陣的特征向量為權重構建這4 個主成分的函數表達式，如下：

綜合得分是方差解釋率與成分得分乘積后累加計算得到，綜合評價模型為：

不同干燥方式蕨麻品質綜合評價結果見表9。

表9 不同干燥方式蕨麻品質綜合評價結果

由表9 可知，主要反映主成分1 中排名前2 位是碳纖維紅外干燥和真空脈動干燥蕨麻；主成分2中排名前2 位是熱泵干燥和聯合干燥蕨麻；主成分3中排名前2 位是碳纖維紅外干燥和聯合干燥蕨麻；主成分4 中排名前2 位是熱風干燥和碳纖維紅外干燥蕨麻；干燥蕨麻品質綜合評價總排名為熱風干燥>真空脈動干燥>熱泵干燥蕨麻>碳纖維紅外干燥>聯合干燥。排名最靠前的為熱風干燥，最后的是聯合干燥。從設備制造成本角度考慮，熱風設備制造成本低，說明熱風干燥適合用于青海蕨麻干燥?？蓪⒋烁稍锛夹g用于青海地區農戶個體和工業化大規模生產中蕨麻干燥。

3 結論

采用5 種不同干燥方法（熱風干燥、熱泵干燥、碳纖維遠紅外、碳纖維遠紅外聯合熱泵干燥及真空脈動干燥） 對青海蕨麻進行干燥，并結合干燥時間、能耗獲取其干燥成本，通過比較干燥時間、設備能耗，以及干制蕨麻的感官品質（色度、感官評分、復水比）、營養品質（維C、總糖、蛋白質、氨基酸）、食用品質（電子舌、質構特性），結合相關分析，最后進行綜合評價，得出以下結論。

熱泵干燥和聯合干燥技術的能耗低；熱風干燥技術蕨麻感官評分最高為73.50 分，真空脈動干燥的復水比最低為1.02，聯合干燥技術蕨麻色澤最亮，熱風干燥總氨基酸含量最高為9.05 g/100 g，聯合干燥維C 含量最高為9.42 g/100 g，各干燥技術蛋白質、多糖和味覺特征差異不明顯。相關分析結果為谷氨酸與感官評分有著正相關關系。天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸與苦味、苦味后味2 項之間呈負相關關系，維C 與a*值之間呈負相關。干燥蕨麻品質綜合評分結果為熱風干燥技術最佳，可引進此技術干燥青海蕨麻，研究結果可為青海地區蕨麻引進干燥技術提供科學依據。