不同干燥溫度對南京椴花品質影響的綜合評價

關鍵詞：南京椴；花；熱風干燥；真空冷凍干燥；品質

中圖分類號：S685.99 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0140—09

椴樹是錦葵科Malvaceae 椴樹屬Tilia 植物的統稱，是優良的觀賞樹種（椴樹為世界四大闊葉行道樹之一）[1]。歐洲大葉椴Tilia platyphyllos 和歐洲小葉椴T. cordata 在歐洲被作為行道樹和藥用樹種，其花含有黃酮類藥用成分，浸劑有鎮靜、鎮痙、改善睡眠、鎮痛消炎和強化汗腺的功效[2，3]，椴樹花茶在歐洲也深受消費者喜愛。所以椴樹是集園林綠化、蜜源、藥用和食用于一身的優良樹種[1]。而南京椴T. miqueliana 具有極高的觀賞性，其花是優良蜜源[1]，富含有機酸、黃酮類化合物，這些次生代謝物普遍在盛花期含量最高[4]。南京椴花還具有藥用價值，初夏采集南京椴花，陰干，以其花5 錢、麻黃2 錢、桔梗3 錢水煎服可治療風寒感冒。但由于缺少開發利用，南京椴育種、栽培、塑形等技術不成體系，苗源少收益差，形成惡性循環。

近年來，園林綠化樹種的食用價值逐漸受到關注[5]，在越來越多的園林景觀建設中應用了可以生產食品的植物，以整合城市農業、城市林業和農林業，助力構建多元化食物供給體系，同時提高城市可持續性和復原力[6]。發展園林綠化樹種的食用價值，還需延長產品貯藏時間，提升品質。干燥處理可以降低植物體積和質量，便于運輸和保存。干燥方法影響植物體內化學物質的保留率，選擇適當的干燥方法是更好保留植物內營養物質的關鍵[7]。花的干燥常采用陰干法，但耗時長，褐變程度高，遇到陰雨天氣容易變質[8]，不是理想干燥方法[9]。真空冷凍干燥過程中水升華析出，可避免營養物質向表面遷移流失，通常被認為是保留營養的有效辦法[10]，但成本高，且也有研究表明真空冷凍干燥導致生物活性化合物大量損失[11]。熱風干燥方式因簡單、經濟、操作便捷，廣泛用于植物的干燥處理[9]。熱風干燥的高溫和富氧條件會增強多酚氧化酶活性，導致植物褐變、可見收縮以及熱敏性化合物降解等[10]。熱風干燥速度快，溫度和干燥效率成正比，但干燥溫度不宜過高。干燥溫度與植物內保留的生物活性物質呈負相關[12]，干燥溫度過高結合酚穩定性降低導致多酚保存率降低[13]。刺玫果Rosa davurica 醇提物黃酮、多酚在50 ℃以下時比在70 ℃和90 ℃時含量高，穩定性較好[14]。同時加熱加速含有氨基的化合物（氨基酸和蛋白質）和含羰基的化合物（還原糖類）發生美拉德反應，可導致氨基酸含量下降，所以較低溫度的干燥條件有利于營養物質的保留[15]。

南京椴花花期短，且不易保存，常以干花利用。本研究比較南京椴鮮花和不同干燥處理下干花營養物質的變化，以尋求理想的干燥溫度，為南京椴花的加工利用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 南京椴花采集與干燥

1.1.1 南京椴花采集

2022年6月1日，在位于江蘇省句容市天王鎮的江蘇鴻土苗木有限公司12 年生的南京椴樹枝上采集椴花。采集時選擇花序上剛盛開的花朵（完全開放，色彩明艷，柱頭和花藥新鮮），采集后剪去花梗備用。

1.1.2 南京椴花干燥

1）熱風干燥：鮮花平鋪一層并置于QG-C12干果機（中國猛士公司），溫度設置35 ℃、40 ℃和45 ℃，分別干燥7 h、6 h 和5 h；每次取干花5 g 置于蘇泊爾SMF2002 攪磨粉機粉碎1 min，過60 目篩后置于-40 ℃冰箱內保存。

2）真空冷凍干燥：鮮花在-80 ℃冰箱內預凍24 h，以保證樣品徹底凍結，置于ALPHA 1-2 LDplus 凍干機（德國Christ 公司）內平鋪一層（凍干機提前預熱20 min），在-55 ℃、0.04 mbar 條件下干燥6 h，每次取5 g 置于蘇泊爾SMF2002攪磨粉機粉碎1 min，過60目篩后置于-40 ℃冰箱保存。

1.2 指標測定方法

干花的復水比參照趙圓圓等[16] 的方法。水分含量測定采用GB 5 009.3-2016《食品安全國家標準- 食品中水分的測定》中的直接干燥法[17]；酚類化合物提取參照胡丹的方法[18]；多酚含量測定采用Folin-Ciocalteu 法[19]；黃酮含量測定采用AlCl法[20]；原花青素含量測定采用香草醛鹽酸法[19]；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[21]；有機酸含量測定采用NaOH 滴定法，結果表示為檸檬酸的百分比[22]；γ - 氨基丁酸含量測定使用（GABA-1-W）γ - 氨基丁酸試劑盒（蘇州科銘生物技術有限公司）；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250 法[21]；16 種游離氨基酸含量測定采用色譜分離結合柱后衍生法[23]。

1.3 數據分析

使用Microsoft Excel 2021軟件進行數據整理，使用SPSS 26 軟件進行差異顯著性分析、主體間效應檢驗，使用Origin 2022 軟件進行主成分分析，繪制折線圖、主成分圖、相關性分析熱圖，使用Stata 18 軟件進行熵值法綜合評價。數據均為3 次重復的觀察值均值± 標準誤。

2 結果與分析

2.1 干燥溫度對復水比的影響

南京椴花在復水開始階段，因有大量水分進入，南京椴花的質量增長較快；復水達到120 min時，不同干燥溫度都基本達到平衡狀態。真空冷凍干燥的南京椴花復水比最高，且復水速度較快。熱風干燥的復水比隨干燥溫度的升高而逐漸增大，速度也逐漸增快（圖1）。

2.2 干燥溫度對基本營養物質的影響

南京椴鮮花的平均含水量為78.35%，干燥后平均含水量為8.40%（表1）。通過對樣品干質量中營養物質含量變化的分析，可排除因濃縮效應造成測得含量上升的影響。干花多酚的含量高于鮮花，其中45 ℃熱風干燥和真空冷凍干燥后干花多酚含量顯著高于鮮花（P ＜ 0.05）；45 ℃熱風干燥含量最高，為34.27 mg·g^-1，較鮮花增加了24%，真空冷凍干燥次之，為31.81 mg·g^-1，較鮮花增加了16%（表1）。不同溫度熱風干燥后樣品黃酮含量低于真空冷凍干燥；黃酮含量隨著熱風干燥溫度的升高而增加；干燥后除35 ℃熱風干燥低于鮮花外，其他干花黃酮的含量均高于鮮花。干燥后原花青素含量高于鮮花，增加了18% ～ 41%，其中真空冷凍干燥原花青素含量最高，為76.05 mg·g^-1；45 ℃熱風干燥次之，為72.01 mg·g^-1。40 ℃熱風干燥可溶性糖含量最低，為7.23 mg·g^-1，較鮮花降低了20%，其他干花可溶性糖含量高于鮮花，其中45 ℃熱風干燥含量最高，為9.35 mg·g^-1，比鮮花增加了4%。干花內有機酸含量均顯著低于鮮花（P ＜ 0.05），降低了22% ～ 49%，其中熱風干燥有機酸含量低于真空冷凍干燥；熱風干燥有機酸含量隨著熱風干燥溫度升高而增加。干花γ - 氨基丁酸含量低于鮮花，降低了3% ～ 29%，其中鮮花含量降至0.72 mg·g^-1，45 ℃熱風干燥次之， 為0.69 mg·g^-1。鮮花可溶性蛋白含量為13.49 mg·g^-1，干燥后降低至3.19～4.55 mg·g^-1，降低了56% ～ 76%；可溶性蛋白含量隨著熱風干燥溫度升高而降低；不同溫度熱風干燥可溶性蛋白含量高于真空冷凍干燥。

2.3 干燥溫度對游離氨基酸的影響

通過色譜分離結合柱后衍生檢測，花中16 種游離氨基酸的含量見表2。干花游離氨基酸總量顯著低于鮮花（P ＜ 0.05）。蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸是南京椴花內主要的游離氨基酸。南京椴花內含有7 種必需氨基酸，分別為蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸。干燥后必需氨基酸總量顯著降低（P ＜ 0.05），其中熱風干燥必需氨基酸總量為312.37 ～ 390.89 μg·g^-1，降低了60% ～ 68%，真空冷凍干燥含量為152.96 μg·g^-1，降低了84%；其中熱風干燥游離氨基酸總量為951.16～1064.32 μg·g^-1，降低了64% ～ 68%，真空冷凍干燥為594.48 μg·g^-1，降低了80%。45 ℃熱風干燥蛋氨酸含量為3.43 μg·g^-1，顯著高于鮮花（P＜0.05），增加了61%。不同處理間精氨酸含量變化不顯著。

2.4 相關性分析

對南京椴花營養物質間的相關性分析表明：酚類化合物之間呈正相關；有機酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸之間普遍呈正相關；酚類化合物與有機酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸普遍呈負相關。其中多酚與原花青素呈極顯著正相關（P ＜ 0.01），與可溶性蛋白、苯丙氨酸、精氨酸呈極顯著負相關（P ＜ 0.01），與絲氨酸、組氨酸、脯氨酸呈顯著負相關（P ＜ 0.05）。黃酮與原花青素呈顯著正相關（P ＜ 0.05），與酪氨酸、苯丙氨酸呈顯著負相關（P ＜ 0.05）。原花青素與可溶性蛋白、除天冬氨酸和蛋氨酸外的14 種游離氨基酸呈負相關，其中與可溶性蛋白、蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸呈極顯著負相關（P ＜ 0.01）；與谷氨酸、賴氨酸呈顯著負相關（P ＜ 0.05）。可溶性糖與γ -氨基丁酸呈顯著正相關（P ＜ 0.05）。有機酸與天冬氨酸、谷氨酸呈極顯著正相關（P ＜ 0.01）；與可溶性蛋白、蘇氨酸、絲氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸呈顯著正相關（P ＜ 0.05）。可溶性蛋白與除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸間呈極顯著正相關（P ＜ 0.01）。除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸間均呈現較好的正相關性（r=0.51 ～ 0.99）（圖2）。

2.5 主成分分析

為揭示干燥引起的花內營養物質含量的變化，對營養物質含量進行主成分分析（圖3，表3）。主成分1（PC1）的貢獻率達68.2%，主成分2（PC2）的貢獻率達9.2%，主成分3（PC3）的貢獻率達8.3%，前3 個主成分占總方差的85.7%，表明這3個主成分能較好地反映所測樣品的整體信息特征。纈氨酸、蘇氨酸、組氨酸、脯氨酸、酪氨酸、可溶性蛋白在PC1 軸上的載荷較高，蛋氨酸、可溶性糖在PC2 軸上的載荷較高，有機酸、多酚、黃酮、原花青素在PC3 軸上的載荷較高（表3）。主成分結果顯示樣品間營養物質存在顯著差異，PC1可以區分鮮花和干花。鮮花分布在PC1 正軸區域，此區域主要由纈氨酸、蘇氨酸、組氨酸、脯氨酸、酪氨酸、可溶性蛋白做貢獻，與鮮花呈正相關關系；干花分布在PC1 負軸區域，此區域主要由多酚、黃酮和原花青素做貢獻，與干花呈正相關關系。35 ℃熱風干燥分布在PC1 負軸、PC2 正軸和PC3 負軸區域；40 ℃熱風干燥分布在PC1、PC2 和PC3 負軸區域；45 ℃熱風干燥分布在PC1負軸、PC2 正軸和PC3 正軸區域，此區域主要由多酚和原花青素做貢獻。真空冷凍干燥分布在PC1 負軸、PC2 負軸和PC3 正軸區域，此區域主要由黃酮做貢獻。

2.6 干燥溫度綜合評價

熵是對不確定性的一種度量，根據指標的離散程度確定該指標在綜合評價中所占權重。熵值法利用對決策矩陣進行規范化處理，使得異質指標同質化，可消除指標間單位、量綱和數量級等不同帶來的不可比性，熵值法綜合得分越高表明評價品質越佳[24]。本試驗以南京椴花內營養物質為正向指標，采用熵值法綜合評價，選擇南京椴花較理想的干燥溫度。鮮花綜合得分最高，45 ℃熱風干燥次之，40 ℃熱風干燥和真空冷凍干燥綜合得分最低（表4），表明南京椴鮮花品質優于干花，本試驗中45 ℃熱風干燥是較理想的干燥溫度。

3 討論

熱風干燥導致水分快速蒸發，無機鹽遷移到表面，使植物組織嚴重皺縮，表面硬化，同時降低其復水性能[25]。熱風干燥溫度越低，干燥效率也越低，對植物組織傷害便越大，復水比越低[26]。真空冷凍干燥對植物組織的破壞程度較低，較好地保存了植物原有的組織形態[10，26]。南京椴花真空冷凍干燥復水比高于熱風干燥，且熱風干燥溫度越高復水比越高，與樹莓Rubus idaeus[27]、柿子Diospyros kaki[25] 和羅勒Ocimum basilicum 葉[28] 復水比的研究結果一致。酚類化合物是一類由芳香環和具有一個或多個羥基的苯環組成的化合物，包括酚酸、類黃酮、水解單寧、原花青素等。南京椴花的多酚、黃酮、原花青素在干燥后呈正相關，但不同酚類化合物對壓力、溫度、加熱時間敏感程度不同[29]。由于干燥破壞細胞結構，導致與細胞壁[30] 或蛋白質結合的營養物質釋放，從而提高部分營養物質的溶解率，尤其是非極性酚類化合物[29]，導致干燥后南京椴花的酚類物質含量上升。雖然真空冷凍干燥對細胞結構破壞性較小，但高壓導致植物產生并積累與壓力相關的酚類化合物[29]。藜麥Chenopodium quinoa、芒果Mangifera indica 和生姜Zingier officinale 干燥過程中多酚隨著干燥溫度的升高而升高[30-32]。在45 ℃熱風干燥下，南京椴花多酚含量高于35 ℃和40 ℃熱風干燥，主要因為熱風干燥溫度和干燥效率呈正相關，而在一定溫度范圍內，當干燥效率提高時，多酚保留率隨時間縮短而提高[13]。40 ℃熱風干燥其花的多酚含量低于35 ℃和45 ℃熱風干燥，這是說明熱風干燥溫度升高過程中，南京椴花內酚類物質的溶解率和保留率處于動態變化狀態。40 ℃熱風干燥南京椴花較35 ℃熱風干燥溶解率提高[29] 但保留率降低[13]，使得多酚降解量大于其溶解量；45 ℃熱風干燥較40 ℃熱風干燥多酚溶解率高于降解率，導致其含量升高。45 ℃熱風干燥南京椴花多酚含量高于真空冷凍干燥，而35 ℃及40 ℃熱風干燥下結果相反，與南瓜Cucurbita moschata 的干燥結果相同[11]。原花青素與多酚同屬酚類化合物，兩者隨干燥溫度變化，含量變化趨勢一致。較高溫度的熱風干燥導致多酚提取率增加，并高于真空冷凍干燥[33]。而真空冷凍干燥下黃酮含量高于熱風干燥，與干燥玉竹Polygonatum odoratum 研究結果一致[34]。

蛋白質水解成氨基酸可導致氨基酸含量增加[15]，且干燥過程中發生氧化應激反應，使蛋氨酸亞砜還原酶將蛋氨酸亞砜還原成蛋氨酸，也會導致蛋氨酸干燥后含量增加[35]。

南京椴花有機酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸之間普遍呈強正相關，干燥后均呈下降趨勢。干燥過程中細胞被破壞，酶和底物接觸，酶促反應降低植物體內營養物質含量[29]；干燥和高溫還使熱穩定性弱的物質分解，含量下降[36]。加熱促進有機酸發生脫羧反應，降低有機酸含量[37]。南京椴花熱風干燥有機酸含量低于真空冷凍干燥，與猴頭菇Hericium erinaceus[38] 干燥處理變化一致。熱風干燥溫度升高加速了還原性糖、蛋白質、氨基酸之間的反應[39]。隨著熱風干燥溫度提高，南京椴花可溶性蛋白含量不斷降低，這與干燥嘉寶果Myrciaria cauliflora[40]、玉竹[34] 的研究結果一致。不同干燥方法處理后南京椴花游離氨基酸總量均降低，與姜黃Curcuma longa[41]、猴頭菇[38] 熱風干燥和真空冷凍干燥后游離氨基酸總量變化相同。加熱使氨基酸和蛋白質降解[42]，甘氨酸通常與葡萄糖發生美拉德反應，形成褐色吡嗪，賴氨酸與醛反應形成糖基化終產物[15]。美拉德反應極其復雜，受溫度、pH 值以及反應物（還原性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸）多種條件影響[43]。南京椴花真空冷凍干燥后游離氨基酸含量低于熱風干燥，與香菇Lentinus edodes[44] 的變化一致，但不同于猴頭菇[38]。南京椴花真空冷凍干燥可溶性蛋白和游離氨基酸都低于熱風干燥，可能是可溶性蛋白降解為寡肽或多肽，同時游離氨基酸發生降解導致[39]。

南京椴花富含具有藥用價值的揮發性物質，本試驗未考慮溫度對揮發性物質的影響，因此下一步研究應充分考慮有關指標的優化調整。植物內營養物質不僅受干燥方法影響，還受采收期[44]、水分、光照、礦質元素[45]、產地[46] 等多方面因素影響，今后還應關注以上因素，以獲得更高品質的產品。

4結論

干燥溫度對南京椴花品質影響顯著，真空冷凍干燥復水比高于熱風干燥，且熱風干燥溫度越高復水比越高。干燥后多酚含量增加，其中45 ℃熱風干燥和真空冷凍干燥后干花多酚含量顯著高于鮮花（P ＜ 0.05）；干燥后原花青素含量增加；干燥前后黃酮、可溶性糖、γ - 氨基丁酸含量沒有顯著差異（P ＜ 0.05）；干燥后有機酸、可溶性蛋白以及除蛋氨酸、精氨酸外的14 種游離氨基酸含量均顯著降低（P ＜ 0.05）。南京椴花內酚類化合物之間呈正相關；有機酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸之間普遍呈正相關；酚類化合物與有機酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 種游離氨基酸之間普遍呈負相關。熵值法綜合評價結果表明干花品質低于鮮花，而45 ℃熱風干燥營養物質在干花中得分最高，在干花中品質最高，是較適合保留南京椴花中的營養物質的干燥溫度。