不同干燥方式对竹笋品质的影响

耿想，姚曦，尤俊昊，荀航，汤锋

(国际竹藤中心，国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室，北京，100102)

竹笋是竹鞭或秆基上的芽萌发分化而成的膨大的芽或分化的茎[1]。鲜笋肉质鲜美、质嫩气香，富含膳食纤维、蛋白质、多种氨基酸、维生素和各种矿物质等营养成分[2]，被称为“高蛋白、低脂肪、高纤维”的健康食物[3]。研究表明，竹笋具有抗氧化、抗炎、抗衰老、降血脂及抗病毒等功效[4-6]。目前，竹笋主要以鲜笋或自然晾晒的笋干出售，加工结构单一，新型设备欠缺，深加工方式有待突破。另外，竹笋主要生长于山区，且含水量较高，为88%～92%，运输不便[7]，采摘后易失水，出现肉质纤维木质化现象，直接食用口感较差[8]。因此，在保留营养成分较多的同时，将竹笋进行干燥来延长其货架期对其商业化具有重要意义[9]。

干燥是果蔬延长保质期的一项重要技术，使果蔬中的水分含量降低至其贮藏所需的安全含水率，从而延长果蔬的保质期，减少其体积，降低运输和贮藏成本[10-11]。近几年，关于竹笋的干燥研究已有一些相关的报道，王瑜等[12]进行了竹笋于70、80、90 ℃热风干燥过程中质构特性的变化规律的研究。刘翔等[13]优化了真空冷冻干燥竹笋的工艺参数。杨娜伟[14]以干燥时间、干燥能耗和复水比为评价指标，得出微波-热风薄层联合干燥优于热风干燥。然而，不同干燥方式对果蔬品质的影响各有利弊，热风干燥易使果蔬收缩、表面硬化、变色、风味损失等，但设备简单、成本低，真空冷冻干燥能最大程度维持果蔬的组织形态，保留营养成分及活性物质，但高能耗、成本高、时间长。微波干燥易造成果蔬局部烧焦、产生异味、质地较硬，但耗时短、速度快[14]。目前，关于综合评价这3种干燥方式对竹笋品质的影响研究鲜少，因此，本文采用真空冷冻干燥(vacuum freeze drying，VFD)、热风干燥(hot air drying，HAD)和微波干燥法(microwave drying，MD)对竹笋进行处理，从色泽、质构、复水能力及营养品质分析干燥方式对竹笋品质的影响，旨在为选择适宜的竹笋干燥方法和其深加工技术提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

竹笋：购于古田优农生态农业有限公司。挑选长度为15～20 cm，底部直径为5～8 cm，大小基本一致、质量在300～500 g左右，无明显损伤和病虫害的竹笋作为实验材料。

考马斯亮蓝G-250试剂、葡萄糖、蒽酮试剂、牛血清蛋白标准品、无水碳酸钠、茚三酮、无水柠檬酸、没食子酸标准品、福林酚-试剂，上海源叶生物科技有限公司；浓硫酸、磷酸、盐酸、甲醇，均为分析纯，北京化工厂。

1.2 仪器与设备

BP221S电子天平，美国Sartorius公司；Cascada AN实验室超纯水系统，美国Pall公司；DHG-9140A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；CB0-GF3V型微波炉，广东格兰仕微波电器制造有限公司；LABCONCO型真空冷冻干燥机，美国LABCONCO公司；DK-S12型数显恒温水浴锅，上海亿天科学仪器有限公司；META FOX型切片机，宁波市海曙永进机械有限公司；R-100旋转蒸发仪，瑞士BUCHI公司；DXF-06D型粉碎机，广州市大祥电子机械设备有限公司；TA.HD plus型号物性测试仪，英国Stable Micro System；Digieye型电子眼，美国Verivide公司；Gemini300型扫描电镜，德国蔡司公司。

1.3 实验方法

1.3.1 竹笋的预处理

将挑选的竹笋采用切片机将其切成薄片(厚0.3 cm，直径3.5 cm)，称取约100 g的笋片放入0.2%(质量分数)柠檬酸护色液中，浸泡15 min，料液比1∶4。然后，用蒸馏水将笋片清洗3～4次。

1.3.2 竹笋的干燥条件

真空冷冻干燥和热风干燥参考文献[13,15]的条件并稍作修改。微波干燥根据前期实验优化的条件。按照表1的条件进行仪器参数的设置，分别对竹笋进行干燥。干燥结束后，测定竹笋的水分含量。将3种竹笋干制品粉碎，过60目筛，装入自封袋中，然后于22～25 ℃贮藏在干燥器中。

表1 仪器参数设置Table 1 Parameter setting

1.3.3 色泽的测定

将鲜笋片和竹笋粉均匀平铺在透明的培养皿中，然后将培养皿放入Digieye型电子眼(光源为D65)的检测室中，拍照并测定L*，a*，b*值。L*表示亮度，L*值范围为0(黑色)～100(白色)。a*>0表示红色，a*=0表示灰色，a*<0表示绿色。b*>0代表黄色，b*=0时为灰色；b*<0代表蓝色，通过公式(1)得到色差值：

(1)

式中：L*、a*和b*，样品的色泽值；L0、a0和b0，鲜样色泽值；ΔE，色差值，ΔE值越小，说明样品的色泽与鲜样的色泽越接近。

1.3.4 硬度和脆度的测定

取干燥后大小、形状基本一致的竹笋片，用物性测试仪测定其硬度和脆度。参照侯春辉[16]的方法并略作修改，探头型号采用HDP/CES，测定前速度、测试速度和测定后速度分别为1.0、1.0、8.0 mm/s，触发力度10 g，检测距离15 mm。每组样品重复12次。

1.3.5 复水性的测定

参照吴树铮[17]的方法并稍作修改。取适量的干竹笋片样称重后，放入100 mL的烧杯中，加入50 mL的蒸馏水于75 ℃的热水中浸泡30 min，然后沥干，用吸水纸轻轻吸干5～6次，复水比计算如公式(2)所示:

(2)

式中：m1为复水之后笋片的质量，g；m0为复水之前的笋片的质量，g。

1.3.6 组织结构观察

先在扫描电镜的样品座上粘上一层导电胶，将竹笋粉均匀地平铺到上面，多余的粉末用洗耳球吹走，于等离子溅射30 s和加速电压5.0 kV对样品进行扫描，然后，放大200倍、2 000倍和10 000倍观察竹笋的内部组织结构。

1.3.7 营养成分含量的测定

可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G250法[18]测定，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[18]测定。游离氨基酸的测定参照GB/T 18246—2019《饲料中氨基酸的测定》中的方法。

1.3.8 总酚含量的测定

参照LIN等[19]的方法并稍作修改进行总酚含量的测定。没食子酸标准曲线的绘制：精确称取没食子酸标准品0.100 0 g，加入蒸馏水将其溶解并定容于100 mL的容量瓶中，准确取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，得到质量浓度为0.04 mg/mL的标准品溶液。然后取0、0.3、0.4、0.5、0.7、0.8、0.9 mL标准品溶液于2 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，配制成0.005、0.008、0.011、0.013、0.016、0.019 mg/mL系列质量浓度的没食子酸标准品溶液。取1 mL标准品溶液，于760 nm处测定其吸光度。根据测定的吸光度值与标准品溶液质量浓度之间的关系制作标准曲线，标准曲线为y=42.988x-0.014(R2=0.998 2)。

样品提取液的制备：准确称取1 g竹笋粉，以1∶30的质量比加入60%甲醇溶液，于65 ℃超声提取30 min，静置冷却，然后在5 000 r/min离心10 min，取250 μL上清液于5 mL的棕色容量瓶中，用60%(体积分数)甲醇溶液定容。吸取1 mL溶液，加入2 mL的福林酚-试剂，摇匀，静置5 min，再加入5 mL 10%(质量分数)的碳酸钠溶液，用蒸馏水定容至10 mL，再置于50 ℃水浴锅中加热4 min。按照上述测定没食子酸标准曲线的方法测定，根据没食子酸的标准曲线进行定量，单位为mg/g。总酚含量计算如公式(3)所示：

(3)

式中：C为取1 mL提取液的质量浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；n为稀释倍数；m为样品质量，g。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel和SPSS 22.0软件进行相关数据的处理以及绘制图表，数据以平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对竹笋色泽的影响

如表2所示，经过HAD和VFD后，笋片的亮度提高，原因可能是笋片在干燥前，采用柠檬酸溶液对其进行了护色处理，同时，温度较低，对其色泽无破坏。VFD制得的竹笋干品ΔE值最小，为2.52，最接近鲜笋的颜色，原因可能是在低温与真空条件下，笋片中的酶钝化，阻止了一些化学反应的发生[10]，其次是HAD制得的竹笋干品ΔE值，为6.36，MD制得的竹笋干品ΔE值次之，为13.34。MD干燥笋片过程中，因微波的内部加热易形成局部热点，促成美拉德反应以及焦糖化反应，进而引发褐变[20]。

表2 不同干燥方式对竹笋色泽的影响Table 2 Effect of different drying methods on color of bamboo shoots

2.2 干燥方式对竹笋硬度、脆度和复水率的影响

由表3可知，不同干燥方式对竹笋干制品硬度、脆度及复水率的影响都具有显著差异(P<0.05)。MD制得的竹笋干制品硬度最大，为1 179.51 g，脆性较差，为8.47 mm，复水能力较弱，为3.91%，这可能是因为微波干燥竹笋处于高温状态，其内部水分向外迅速扩散，破坏了竹笋内部的组织结构，竹笋片收缩严重，导致组织结构内部变得较紧密，另外，在竹笋脱水的过程中由于受热不均匀，竹笋片边上开始出现焦黄色，表面皱缩，随着干燥时间的延长，在其表面形成一层硬膜[21]。其次是HAD制得的竹笋干制品，硬度为337.34 g，脆度为3.98 mm，复水比为5.04%。VFD制得的竹笋干制品硬度最小，为163.33 g，脆性较好，为1.74%，复水能力较强，为6.04%，这是因为竹笋经过速冻，在低温与真空的条件下其水分以冰晶的状态直接升华，对组织结构破坏较小，内部形成多孔状结构，空隙较大，使复水速率较快。

表3 不同干燥方式对竹笋硬度、脆度和复水率的影响Table 3 Effect of different drying methods on the hardness，brittleness and rehydration rate of bamboo shoots

2.3 干燥方式对竹笋微观结构的影响

由图1可知，干燥方式对竹笋的组织结构影响较大。放大200倍时，可观察到VFD获得的竹笋干品颗粒较分散，容易形成颗粒，颗粒较大，颗粒大小分布不均一，没有规律性。HAD制得的竹笋干品稍微有一些较小的颗粒，MD制得的竹笋干制品几乎没有颗粒，说明HAD和MD制得的竹笋干品不易打成粉末状。放大2 000倍和10 000倍时，可观察到VFD淀粉颗粒较多，组织结构疏松，空隙较大，表面较平整，略微塌陷，HAD和MD后，竹笋的淀粉造成了破坏，淀粉颗粒消失，热风干燥后，竹笋干品表面皱缩，结构变得紧密，组织内部略有裂痕，微波干燥后，竹笋干品组织结构严重破坏，内部出现多处裂痕，塌陷严重。

a-放大200倍；b-放大2 000倍；c-放大10 000倍图1 不同干燥方式竹笋的微观结构Fig.1 Tissue structure of bamboo shoots processed with different drying methods

2.4 干燥方式对竹笋可溶性蛋白质、可溶性糖含量和总酚含量的影响

不同干燥方式对竹笋的可溶性蛋白质含量、总酚含量和可溶性糖含量的影响见图2。竹笋经过干燥加工后，三者的含量均降低。鲜笋、VFD和HAD制得的竹笋干制品的可溶性蛋白质含量无显著差异(P>0.05)，可溶性蛋白质含量分别为5.26、4.67、4.87 mg/g。而鲜笋和MD制得的竹笋干制品的可溶性蛋白质含量差异显著(P<0.05)，可溶性蛋白质含量降低了92.97%，原因可能是温度较高，促使了竹笋中的蛋白质分解为氨基酸或者是蛋白质发生了变性[20]。

图2 不同干燥方式对竹笋营养成分的影响Fig.2 Effect of different drying methods on nutrients in bamboo shoots注：不同小写字母表示组间有显著性差异(P<0.05)；相同字母表示组间差异不显著(P>0.05)

鲜笋、VFD和HAD制得的竹笋干品的总酚含量无显著差异(P>0.05)。总酚含量分别为7.52、7.23、6.49 mg/g。MD制得的竹笋干品的多酚含量是最低的，比鲜笋降低了23.27%，为5.77 mg/g。吴昆明等[22]在研究干燥方法对苦荞麦芽颜色、营养成分及抗氧化性能的影响时也发现了相同的结果。

鲜笋的可溶性糖含量与3种竹笋干制品的可溶性糖含量有显著差异(P<0.05)，竹笋经过3种干燥方式加工后，可溶性糖含量降低，分别为0.150%、0.160%、0.157%。理论上，VFD制得的竹笋干制品的可溶性糖含量与鲜笋应相差不大，但实验结果却是竹笋经过VFD处理后，可溶性糖含量下降超过一半，原因有待进一步研究。

2.5 干燥方式对竹笋游离氨基酸含量的影响

由表4可知，在鲜笋及其干制品中共检测出17种游离氨基酸。鲜笋的总游离氨基酸(total free amino acid，TFAA)含量与VFD、HAD及MD制得的竹笋干制品的总游离氨基酸含量存在差异显著(P<0.05)。鲜笋的总游离氨基酸含量为7.74 g/100g DW，比莫润宏等[23]测的竹笋的总游离氨基酸含量低。3种竹笋干制品的总游离氨基酸含量分别下降了63.69%、63.43%和70.54%。这种减少原因可能是竹笋在脱水的过程中，氨基酸发生Strecker降解反应转化为有机酸、其他风味物质或氨基酸和还原糖发生美拉德反应造成的[24]。

表4 鲜笋及3种竹笋干制品的游离氨基酸种类及含量 单位：g/100g DWTable 4 The content of free amino acid in fresh bamboo shoots and samples handled by different drying methods

鲜笋中含有丰富的谷氨酸(Glu)、胱氨酸(Cys)、赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)和脯氨酸(Pro)。3种竹笋干制品含有丰富的脯氨酸、丝氨酸、亮氨酸和苏氨酸。VFD和HAD制得的竹笋干制品中脯氨酸含量最高，分别占总氨基酸含量的21.35%和23.67%。MD制得的竹笋干制品中丝氨酸含量最高，占总氨基酸含量25.44%。这一结果说明了竹笋经过干燥加工后，竹笋中的游离氨基酸的组成比例发生了变化。

3 结论与讨论

3.1 讨论

3种干燥方式处理竹笋后，竹笋的物化性能及营养品质发生改变，VFD的竹笋干制品在色泽上最接近于鲜笋，HAD和MD的竹笋干制品的色差值比VFD分别增加了1.5倍和4.3倍。MD的竹笋干制品较硬，比VFD和HAD的竹笋干制品分别增加了86.15%和71.40%，复水能力较差，这可能是由于MD竹笋处于高温状态，其内部水分迅速蒸发和受热不均匀，破坏了竹笋内部的组织结构，竹笋片收缩严重，导致组织结构内部变得较紧密，造成质地较硬[21]。3种干燥方式加工竹笋后，营养成分发生了较大的改变，竹笋的总游离氨基酸含量和可溶性糖含量损失严重，总游离氨基酸含量分别减少了63.70%、63.30%和70.54%，可溶性糖含量略为鲜笋的一半，分别为0.150%、0.160%、0.157%，这可能与干燥过程中的美拉德反应有关[25]。VFD和HAD的竹笋干制品的可溶性蛋白质含量和总酚含量稍有降低，而MD严重破坏了竹笋的蛋白质，比鲜笋损失了92.97%，而干燥时间较短，为38.5 min。VFD的保留营养成分较多，这与赵金梅等[25]的结果一致，而干燥时间较长，为48 h。

3.2 结论

干燥方式对竹笋的色泽、质构、复水能力及营养成分均有显著性影响。VFD加工竹笋片后，其复水能力、质构、色泽及微观结构较优于其他2种干燥方式。相比鲜笋，竹笋经过干燥处理后，其可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、总酚含量和总游离氨基酸含量均降低。VFD和HAD的竹笋干制品可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、总酚含量和总游离氨基酸含量相差不大，MD严重破坏了竹笋的组织结构，其色泽较暗，营养损失较多。综合分析来看，VFD可以使竹笋保持较好的感官和营养品质，然而VFD耗时长，成本偏高，其次是HAD，干燥时间为6 h，因此HAD可以作为兼顾竹笋品质与成本的加工方式来推广使用。