干燥方式对太和香椿芽品质的影响

刘艳红 熊张平 季春艳 李双芳 刘生杰

(1. 阜阳师范大学信息工程学院，安徽 阜阳 236000；2. 西南林业大学化学工程学院，云南 昆明 650224)

太和香椿芽是安徽省名特产品，因其特色优势又被称为“贡椿”[1]。太和香椿芽富含VC、蛋白质、多糖、黄酮类和挥发油等生物活性成分[2-3]，具有抗菌消炎、消除自由基、抗过敏、抗氧化和调节血脂等生理功效[4-5]。太和香椿芽虽然营养丰富，但季节时令性强，易腐烂变质，贮藏时间短[6]。其深加工主要以腌制为主，深加工途径较单一[7]，没有市场竞争优势。

脱水干燥技术可降低香椿芽的含水量，增加香椿芽中可溶物质浓度，降低香椿芽内各种酶活力，从而降低各种微生物的生长、繁殖速度，减缓香椿芽腐烂变质，延长香椿芽在室温下的贮藏时间，且便于香椿芽在销售前后的运输和携带。经复水后，香椿芽基本上可以恢复原有新鲜度[8]。赵美香等[9]研究了热烘干、真空、真空冷冻和微波干燥对香椿芽中叶绿素、VC、氨基酸态氮和蛋白质含量的影响。高海生等[10]研究了热风和微波干燥方式对香椿芽叶绿素和VC含量、复水比及干燥后叶片表面微观结构的影响。但各研究对象香椿芽没有鲜明的地域特性，干燥方式对香椿芽中具有药用价值的总黄酮含量的影响尚未见报道，对香椿芽干制品的色泽、风味、质地结构和营养成分等因素进行综合分析评价的研究也鲜见报道。任广跃等[11]仅对香椿芽干制品的叶绿素含量、VC含量和复水率进行了评价，赵美香等[9]、李湘利等[12]对香椿芽干制品的综合评价中，未对总黄酮含量进行分析评价。

试验拟以安徽省太和县香椿芽为研究对象，研究不同干燥方式对香椿芽中总黄酮及其他有效成分的影响，并将香椿芽干制品的色泽、风味、质地结构等感官品质与活性营养成分等内外品质进行综合评价。旨在探究太和香椿芽较合理有效的干燥方式，延长和提高太和香椿芽的贮藏时间和市场竞争力，解决太和香椿芽面临需求旺盛和供给不足的尴尬局面，为太和香椿芽进一步的深加工提供依据。

1 材料与方式

1.1 材料与仪器

新鲜香椿芽：市售；

草酸、偏磷酸、抗坏血酸、2，6-二氯靛酚钠、无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、芦丁标准品、丙酮、牛血清白蛋白、考马斯亮蓝G-250、磷酸、焦亚硫酸钠、小苏打：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

电热鼓风干燥箱：DGT-P135型，合肥华德利科学器材有限公司；

紫外分光光度计：UV-1950型，北京普析通用仪器有限公司；

台式冻干机：ALPHA 1-2LD PLUS型，广州雷得生物技术有限公司；

超速冷冻离心机：3-18KS型，盐城市凯特实验仪器有限公司；

高速粉碎机：XJA-100A型，上海标本模型厂；

实验室旋风式粉碎磨：FS-II型，浙江托普云农科技股份有限公司；

数显恒温水浴锅：HH-4J型，金坛市金瑞尔电器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理 剔除香椿不能食用的老叶和木质化的老根，选择新鲜、无病虫害、无机械损伤、色泽好的嫩叶嫩芽。用去离子水漂洗干净，然后将香椿芽放入浓度为0.1%碳酸氢钠的沸水内烫漂30 s，再将香椿芽放于浓度为0.1%焦亚硫酸钠溶液中浸泡30 s捞出，沥干备用。

1.2.2 香椿芽的干燥 将处理好的香椿芽样品随机称量装盘，每份50.00 g，然后摊成薄层。以香椿芽含水量为评价指标，对3种干燥方式的工艺条件和参数进行设置[13]，见表1。

表1 3种干燥方式的工艺条件和参数

1.2.3 VC含量的测定 采用2，6-二氯酚靛酚法[18]。

1.2.4 叶绿素含量的测定 利用分光光度计进行测定[19]。

1.2.5 总黄酮的测定 精密称取干燥至恒重的芦丁对照品10 mg，置于50 mL容量瓶中， 60%乙醇定容， 得浓度为0.2 mg/mL的标准液。精密吸取0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL标准液分别于25 mL容量瓶中，分别加入1 mol/L 的NaOH溶液5 mL，0.1 mol/L的AlCl3溶液3 mL，60%乙醇定容，静置10 min，摇匀，测定331 nm处吸光值，绘制标准曲线，其方程为y=0.013 9x-0.000 6，R2=0.999 5。用超声波辅助乙醇溶液浸提香椿叶中黄酮化合物，并用乙酸乙酯进行萃取，测定萃取物中总黄酮含量[20]。

1.2.6 蛋白质含量的测定 参照杨正坤等[21]的方法并修改，测定595 nm处吸光值，并绘制标准曲线，其方程为y=0.032 5x-0.072 5，R2=0.998 8。称取一定量不同干燥方式的香椿芽样品，测定其蛋白质含量。

1.2.7 失水率的测定 按GB 5009.3—2016执行。

1.2.8 复水性能的测定 样品放入装有一定温度蒸馏水的烧杯内，将烧杯在相同温度的水浴锅内水浴，并不断搅拌以防止样品复水不充分，复水结束后，将样品冷却并用滤纸吸去表面水分[22]。按式(1)计算复水比[23]。

(1)

式中：

R复——复水比；

G复——产品复水后重量，g；

G干——产品复水前重量，g。

1.2.9 香椿芽干制品品质综合评价 参照李崇高等[24]的方法并改进，根据香椿芽干制品的色泽、风味、质地结构和营养物质含量等进行综合打分，评定标准见表2。

表2 香椿芽干制品品质综合评价标准

1.3 统计分析

每组试验重复3次，应用SPSS软件对试验数据进行显著性分析，字母不同表示差异显著(P<0.05)，采用Origin 2018软件作图。

2 结果与分析

2.1 对VC含量的影响

由图1可知，自然干燥干制品的VC保留率最低，为18.5 mg/100 g；热风干燥中，当干燥温度为55 ℃时，干制品VC损失最少，为52.00 mg/100 g；真空冷冻干燥中，干制品VC保留率最高，为74.00 mg/100 g，是自然干燥的4倍，是55 ℃下热风干燥的1.4倍。这可能是由于VC极不稳定，遇到光、热、氧气和碱性物质等易发生氧化分解[25]。热风干燥过程中，样品中VC含量随温度的升高先升高后降低，可能是因为在较低温度范围内，随着干燥温度的上升，VC的氧化降解速率加快，同时，也加快了样品干燥进程，缩短了样品受热干燥的时间，因此，干燥温度为55 ℃的VC含量高于50 ℃的；而当温度超过一定范围时，VC因高温加速氧化分解而使其含量显著下降，与袁江兰等[26]、朱香燕等[27]的研究结果一致。自然干燥过程中，样品长时间受光照和氧气的作用而发生氧化分解，VC含量显著下降。真空冷冻干燥中，由于样品既不与氧气接触，又不受高温影响，因此样品中VC被破坏程度小，VC含量下降幅度最小[28]。

图1 不同方式干燥样品的VC含量Figure 1 VC content determination results in different drying methods

2.2 对叶绿素含量的影响

由图2可知，自然干燥干制品叶绿素保留量为11.87 mg/g；热风干燥中，当干燥温度为50 ℃时，样品中叶绿素保留量最高，为12.6 mg/g，高于自然干燥；真空冷冻干燥干制品叶绿素保留量为14.1 mg/g，是自然干燥的1.2倍，是50 ℃热风干燥的1.1倍，与烫漂处理后叶绿素保留量无显著性差异。这可能是由于叶绿素性质极不稳定，自然干燥过程中，样品长时间受光照和氧气作用，叶绿素被光分解和氧化降解；热风干燥过程中，由于受热和氧气等因素的影响，叶绿素被热分解和氧化降解为一系列小分子物质，且随干燥温度的升高，其降解速率逐渐加快[29]；而真空冷冻干燥避免了光照、高温和样品与氧气的接触，因此最大限度地保留了样品的叶绿素含量，与烫漂处理的叶绿素保留率基本一致。

图2 不同方式干燥样品的叶绿素含量Figure 2 Determination of chlorophyll content in different drying methods

2.3 对总黄酮含量的影响

由图3可知，真空冷冻样品的总黄酮含量损失最少，其保留量为3.50 mg/g，是自然干燥的1.2倍，是50 ℃热风干燥的1.3倍，可能是因为真空冷冻干燥先在低温下预冻数小时，且升华干燥在真空低温下进行，故对黄酮类物质成分影响较小。相比于热风干燥，自然干燥的总黄酮损失量较小，说明黄酮类物质在有氧且持续加热的环境中易受热氧化分解，导致干样品中黄酮类化合物损失严重，可能是由于某些黄酮类物质成分对干燥温度因素的影响较为敏感，而对空气因素的影响敏感度较低[30]；也可能是由于干制过程中酶和底物的区域化分布受到破坏，部分黄酮类物质被氧化或发生聚合反应[28]，总黄酮含量降低。热风干燥的温度梯度处理中，随着热风干燥温度的升高，总黄酮含量总体呈下降趋势，但总黄酮含量在热风干燥温度梯度中变化差距较小，说明当干燥温度为50～65 ℃时，干燥温度对黄酮类物质的氧化速度变化不大，可能是由于此时的黄酮类物质成分对干燥温度的敏感度较低[31]。

图3 不同方式干燥样品的总黄酮含量Figure 3 Determination of total flavonoids in different drying methods

2.4 对蛋白质含量的影响

由图4可知，真空冷冻干燥干制品的蛋白质含量最高，为8.19 mg/g，是自然干燥的1.4倍，是55 ℃热风干燥的1.3倍，显著高于其他干燥方式。热风干燥过程中，当干燥温度为55 ℃时，干制品中蛋白质含量最高，为6.44 mg/g，当热风干燥温度为65 ℃时，干制品中蛋白质含量低于自然干燥。这可能是热风干燥过程中，蛋白质受热氧化，或与样品中的其他酸性或碱性成分发生反应，蛋白质大量损失[14]；自然干燥过程中，由于干燥时间较长，环境温度不能迅速抑制酶活，呼吸作用持续较长，有机物质消耗高，且受光照和氧气等环境因素影响，发生光解或酶促氧化反应，蛋白质含量下降[17]；而真空冷冻干燥过程中，处理温度低和与氧气接触的机会减少，干制品蛋白质保留量最好。

图4 不同方式干燥样品的蛋白质含量Figure 4 Determination of protein content in different drying methods

2.5 对干制品失水率的影响

由图5可知，新鲜太和香椿芽的含水率为87.23%。真空冷冻干燥干制品的失水率最大，为85.70%，即干制品含水量最低，干燥效果最佳。而热风干燥温度梯度中，不同温度获得的干制品的失水率相差不大，而样品中水分含量的多少直接影响样品的贮藏保鲜效果和贮藏期，因此在保证样品色泽、风味和质地结构的前提下，应最大程度地减少样品含水量。

图5 不同方式干燥样品的失水率Figure 5 Determination of water loss rate in different drying methods

2.6 对干制品复水性能的影响

由图6可知，随着复水时水温的提高，复水性能越来越好，其中真空冷冻干燥的干制品具有最佳的复水性能，当复水温度为90 ℃时，其复水比为5.7，是自然干燥的1.3倍，是50 ℃热风干燥的1.1倍，且复水后香椿芽的色泽、形状和香味与鲜样相比差距不大；热风干燥干制品的复水性能次之，且热风温度为50 ℃ 时的复水性能较好；自然干燥干制品的复水性能最差，且复水后香椿芽的色泽出现失真，无特征香味等现象。这可能是由于真空冷冻干燥时香椿芽干制品收缩程度小，组织结构破坏程度小，干制品具有疏松多孔的结构，复水时有利于水的进入[32]；热风干燥时，由于热风干燥随着干燥温度的上升，香椿芽干制品收缩情况越来越大，组织结构破坏严重，毛细管吸取水分时遇到的阻碍变得更加困难；自然干燥时，由于受到阳光、空气等多重因素干扰，样品表面硬化，又因干燥时间过长，香椿芽的细胞组织结构因被严重破坏而降低了其复水性能[33-34]。

图6 不同方式干燥样品的复水性能Figure 6 Effect of different drying methods on the rehydration properties of dry products

2.7 干制品品质综合评价

由图7可知，真空冷冻干燥干制品的综合评价得分最高，其次是50 ℃热风干燥，自然干燥干制品的综合评价得分最低。综合分析其原因如下：① 物理特征方面，真空冷冻干燥能较好地保持香椿芽的色泽、风味、质地结构和营养含量，且复水性较好，复水后可较好地恢复香椿芽新鲜时的色泽、风味和质地结构；而部分热风干燥和自然干燥的产品褐变比较严重，不能很好地保持新鲜样品的色泽，可能是真空冷冻干燥过程中，水直接升华为水汽，逐渐向外扩散转移，从而组织结构没有遭到破坏，也不会造成色素物质和营养物质的流失，产品的色泽、风味、质地结构保持良好[17]；同时，由于温度低、氧气少，真空冷冻干燥产品发生褐变的程度较低[16]。② 营养价值方面，真空冷冻干燥后香椿芽主要营养物质含量均高于其他干燥方式，热风干燥和自然干燥干制品在各种营养指标上都表现为损失程度较大，可能是由于相同干燥条件下，真空冷冻干燥技术在低温、低氧环境下进行，水分以固体状态直接升华，物料原有结构和形状得到最大程度的保护[17]。③ 热风干燥以热空气为干燥介质，当干燥温度升高时，香椿芽表面极易出现温度过高现象，造成香椿芽表面永久性损伤，出现皱缩龟裂、感官品质大大降低，质地结构、风味、营养成分也损失严重，复水性能下降[35-36]。当热风干燥温度为50 ℃时，香椿芽干制品的色泽、营养物质成分、质地结构均优于其他热风温度，干制品的综合评价最高，与高海生等[10]的结论一致。

图7 不同方式干燥样品的综合评价得分Figure 7 Comprehensive evaluation scores of different drying methods

3 结论

试验表明，热风干燥过程中，当干燥温度为50 ℃时，香椿芽干制品的综合评价最高，优于其他较高温度梯度的热风干燥方式。真空冷冻干燥香椿芽干制品在色泽、风味、质地结构、营养成分和复水比等方面，均优于其他干燥方式，而50 ℃热风干燥是仅次于真空冷冻干燥方式的一种干燥方式。因此，在不考虑生产成本且注重香椿干制品内外品质的情况下，真空冷冻干燥是最佳的干燥方式；在考虑生产成本且对香椿干制品内外品质要求一般的情况下，50 ℃热风干燥是一种值得推广应用的干燥技术。试验尚未涉及两种或两种以上干燥方式的联合干燥对干制品品质的影响，尚未涉及不同干燥方式对干制品中具体的黄酮类物质成分的影响，也未涉及不同干燥方式对黄酮类物质的抗氧化和抑菌作用等生理功效的影响，后续可进一步对上述问题进行深入研究，以寻求能保留太和香椿芽最佳品质的干燥保鲜方式。