变温干燥对紫花苜蓿营养成分的影响研究

钱珊珠， 田伟娜， 钱丹珠， 杨海旺， 王 萌， 陈继洋， 崔艳伟

（1.内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古呼和浩特010018；2通辽职业学院药品食品系，内蒙古通辽028000；3中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特010020）

紫花苜蓿（Alfalfa）属于多年生豆科类牧草，因其营养价值高、年可刈割3～4茬、产量高被誉为“牧草之王”（王鑫等，2003）。苜蓿的根部可生长至土壤内部约30英尺（九公尺）深处，与其他植物相比，可吸收更多的微量元素，且能保护水土，在降雨量较少的地区，耐旱能力极强（杨红旗等，2006；张国芳等，2003）。影响紫花苜蓿干草产品营养价值的因素有苜蓿品种、刈割期、茬次、干燥方法、气候条件、降水量、生长状况、病虫害、土壤环境条件等（陈述明等，2017）。在试制苜蓿干草产品过程中干燥工艺、干燥方法是影响苜蓿营养的主要因素，其中，干燥温度是影响营养成分极为重要的因素（刘哲等，2017；王文明等，2015；张晓娜，2013）。

变温干燥工艺已经被广泛应用于农产品、水产品、水果、蔬菜干燥等方面（姚斌等，2015；Sreekumar，2010），研究成果显著，但在牧草干燥方面还尚处于起步阶段（张悦，2018）。本试验采用变温干燥法对苜蓿进行干燥，分析比较不同起始干燥温度对苜蓿干草主要营养成分的影响，寻求不同营养成分所需要的最佳干燥温度。

1 试验材料与方法

1.1 试验地点、时间及材料 试验地点为内蒙古呼和浩特市中国农业科学院草原研究所农牧交错区试验示范基地；试验时间为2018年6月20～24日；试验材料为紫花苜蓿，品种为中草3号；茬次为第二茬，刈割时间为2018年6月21日和23日。

1.2 试验仪器 DHG-9240A鼓风干燥箱、YP5002电子天平、保鲜箱、保鲜柜（电冰柜）、样品袋等。

1.3 苜蓿试验样品的获取与处理 将刈割后的紫花苜蓿剔除干黄、枯萎的部分，切成100 mm长段，花、叶、茎混合均匀，分装在网状的样品袋中，每份样品净重100 g，共42份样品，放入电冰柜中进行恒温保鲜。

1.4 试验方法 试验分为阶梯降温干燥试验和阶梯升温干燥试验，两种试验各有21份试验样品。

1.4.1 阶梯降温干燥试验 试验样品编号与组别如表1所示。试验初始温度从70℃开始，每隔60 min将烘干温度下调5℃；第一组至第六组样品分别在温度为70、65、60、55、50、45℃时放入烘干箱。每隔60 min从各组试验样品中分别取出一个样品；从烘干箱取出来的样品及时放入电冰柜内保鲜，以备测试营养成分。每组剩余一个样品不再取出，直至试验结束。图1为降温试验样品放入烘干箱及取出烘干箱的流程示意图。

表1 阶梯降温试验样品编号与组别

图1 阶梯降温试验采样图

1.4.2 阶梯升温干燥试验 试验样品编号与组别如表2所示。试验方法及具体步骤与降温干燥试验类似，唯一的区别是试验初始温度从45℃开始，每隔60 min将烘干温度上调5℃。图2为升温试验样品放入烘干箱及取出烘干箱的流程示意图。

表2 阶梯升温干燥试验样品编号与组别

图2 阶梯升温试验采样图

1.5 测定项目与方法 将苜蓿鲜草样品H0和两种变温试验的所有样品送至具有检测资质的机构进行粗蛋白质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量的测定。

2 试验结果与分析

2.1 降温干燥对紫花苜蓿营养成分的影响

2.1.1 降温干燥对紫花苜蓿粗蛋白质的影响 图3为本试验中样品H7、H9、H14、H16、H19、H21及鲜草样品H0的粗蛋白质含量及损失量柱状条形图。

由图3可知，降温干燥中起始干燥温度对苜蓿粗蛋白质的含量有影响。变温干燥试验样品粗蛋白质含量顺序为：H14（60℃）6.2263%>H16（55℃）6.1728%>H19（50℃）6.1074%>H9（65℃）5.4275%>H21（45℃）5.3742%>H7（70℃）5.2925%。与鲜草样品H0的粗蛋白质含量相比起始温度高于65℃和低于50℃时，苜蓿粗蛋白质损失较大。其中70℃时的损失最大。此外，与低温恒温干燥样品H21（45℃）相比，在一定的起始干燥温度下，变温干燥中苜蓿粗蛋白质损失较小。

图3 降温干燥粗蛋白质含量及损失量对比图

试验结果表明，降温干燥的起始温度不宜过高，温度在50～60℃对保留苜蓿粗蛋白质有利。

2.1.2 降温干燥对紫花苜蓿中性洗涤纤维的影响图4为样品H0、H7、H9、H14、H16、H19、H21中性洗涤纤维的含量及损失量柱状条形图。

由图4可知，降温干燥的起始温度对苜蓿中性洗涤纤维有影响。干燥样品中性洗涤纤维含量顺序为：H14（60℃）12.257%>H7（70℃）12.225%>H21（45℃）11.726%>H9（65℃）10.675%>H16（55℃）10.416%>H19（50℃）9.932%。干燥初始温度在60～70℃内的效果好于温度在50～55℃的情况；此外低温恒温干燥效果较好。

图4 降温干燥中性洗涤纤维含量及损失量对比图

2.1.3 降温干燥对紫花苜蓿酸性洗涤纤维的影响图5为样品H0、H7、H9、H14、H16、H19、H21酸性洗涤纤维的含量及损失量柱状条形图。

由图5可知，从图中可知降温干燥的起始温度对酸性洗涤纤维的含量影响与中性洗涤纤维的情况类似。干燥样品酸性洗涤纤维含量顺序为：H7（70℃）8.9%>H21（45℃）8.788%>H14（60℃）8.41%>H9（65℃）8.075%>H19（50℃）6.942%>H16（55℃）6.408%。变温干燥起始温度高于60℃时酸性洗涤纤维的损失小于起始温度低于60℃的情况；与低温（45℃）恒温干燥相比降温干燥中只有70℃降温干燥效果好于恒温干燥。

图5 降温干燥酸性洗涤纤维含量及损失量对比图

2.2 升温干燥对紫花苜蓿营养成分的影响

2.2.1 升温干燥对紫花苜蓿粗蛋白质的影响 图6为样品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42粗蛋白质的含量及损失量柱状条形图。

由图6可知，随着干燥起始温度的升高，苜蓿粗蛋白质含量变化大小不一。样品粗蛋白质含量顺序为：H37（60℃）6.3106%>H30（50℃）6.2475%>H35（55℃）6.065%>H42（70℃）5.532%>H40（65℃）4.9224%>H28（45℃）4.2575%。其中，样品H42属于恒温干燥。试验结果表明，升温干燥起始温度对苜蓿蛋白质含量变化有影响，温度过低或过高都会引起蛋白质的损失增大，且初始温度在50～60℃内为最佳。

图6 升温干燥粗蛋白质含量及损失量对比图

2.2.2 升温干燥对紫花苜蓿中性洗涤纤维的影响图7为样品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42中性洗涤纤维的含量及损失量柱状条形图。

由图7可知，干燥起始温度对中性洗涤纤维最终含量有影响。干燥样品的中性洗涤纤维含量顺序为：H40（65℃）11.496%>H37（60℃）11.136%>H30（50℃）10.8%>H42（70℃）10.752%>H28（45℃）10.175%>H35（55℃）9.1%。与恒温干燥样品H42（70℃）及鲜草样品H0的结果相比，变温干燥的起始温度对中性洗涤纤维损失率有影响；起始干燥温度在低于60℃时，苜蓿中性洗涤纤维损失大于干燥温度高于60℃的情况；70℃的恒温干燥与干燥初始温度为60～70℃的变温干燥相比，中性洗涤纤维损失略大，但是与起始温度低于60℃相比，中性洗涤纤维损失要小。

图7 升温干燥中性洗涤纤维含量及损失量对比图

试验结果表明，升温干燥起始温度不宜过低或过高，干燥温度在60～65℃时中性洗涤纤维的损失量较小。

2.2.3 升温干燥对紫花苜蓿酸性洗涤纤维的影响图8为样品H0、H28、H30、H35、H37、H40、H42酸性洗涤纤维的含量及损失量柱状条形图。

由图8可知，升温干燥的初始温度对苜蓿酸性洗涤纤维的含量有影响，起始温度不同时苜蓿酸性洗涤纤维损失也不同。干燥样品酸性洗涤纤维含量顺序为：H37（60℃）8.671%>H40（65℃）8.544%>H28（45℃）7.435%>H42（70℃）7.032%>H30（50℃）6.575%>H35（55℃）6.225%。

图8 升温干燥酸性洗涤纤维含量及损失量对比图

试验结果表明，变温干燥过程的起始温度不宜过低，也不宜过高，温度在高于60℃低于70℃时，酸性洗涤纤维损失相对较小。

2.3 两种干燥方式各营养成分的损失对比 为了进一步研究起始温度相同情况下，两种变温干燥方式中各营养成分的损失情况，根据试验数据对起始温度相同的降温和升温试验做了损失对比图（图9）。

由图9可知，各营养成分在不同干燥温度及干燥方式下损失明显不一样。粗蛋白质在高起始温度情况下无论是升温还是降温损失都很大；而中性洗涤纤维和酸洗洗涤纤维为两种干燥方式下，起始温度低则损失率较大。

图9 降温、升温干燥方式下营养成分损失对比图

4 结论

4.1 与高温恒温干燥相比较，紫花苜蓿在低温干燥条件下采用变温干燥可降低其粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的损失。

4.2 降温试验中，干燥初始温度对粗蛋白质和两种洗涤纤维的影响不同。初始温度高会导致粗蛋白质的损失增大，而对两种洗涤纤维的影响不大；初始温度低对两种洗涤纤维的损失相对增大，但对保留粗蛋白质有利。

4.3 升温干燥初始温度低对紫花苜蓿三种营养成分的保留都不利；当干燥初始温度逐渐升高时三种营养成分的损失开始减少，但是温度范围不同。随着初始温度不断升高，营养成分的损失逐渐增大。

4.4 降温试验和升温试验结果表明，60℃左右的温度是保留紫花苜蓿粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的最佳初始温度条件。

4.5 对比降温、升温及恒温试验结果可知，若以降低能耗作为先决条件，则采用降温干燥工艺更符合节能减排的要求，同时还可以最大限度地保留苜蓿草的营养成分。