干燥方式对黄花菜粉营养、色泽及氨基酸含量的影响

杨双喜，马 尧，张海红*，郝慧慧，杨静慧，马雪梅，张海波

（1 宁夏大学食品与葡萄酒学院 银川 750021 2 宁夏早康生物科技有限公司 宁夏中宁 755100）

黄花菜（Hemerocallis citrina Baroni）又名萱草、金针菜，为百合科萱草属多年生草本宿根植物[1]，其营养丰富，风味独特，在我国有数千年栽种历史，是一种药食兼优的特色经济作物[2]。除少部分鲜黄花菜直接投放市场用于消费外，大部分黄花菜通过干制而保存起来，以供淡季的需求[3]。近年来，随着黄花菜产业的发展及政府的重视，关于黄花菜采后处理及药用途径方面的研究也日益增加[2]。在《本草纲目》等中国医术上记载，黄花菜具有利膈、安五脏、清热、养心、抗菌、消炎、明目等功能。翟俊乐等[4]、钱新华[5]研究发现黄花菜富含黄酮类成分，具有抗氧化，抗抑郁，抗肥胖，抗高血压，下奶等多种功能。

在相关产品开发、研究及实际生产中，原料多以干制黄花菜为主。由于人工采摘的主观评断易造成已开花的、成熟的鲜黄花菜因无法制干而导致资源浪费。将已开花、断折、破损的黄花菜回收，并开发黄花菜加工的新工艺和新产品，对推动黄花菜产业发展具有重要意义。通过干燥制粉可以提高其附加值，然而，在不同干燥方式下营养成分、粉体特性及挥发性风味物质差异较大。

自然干燥、热风干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥是4 种常见的蔬菜制粉工艺。马琦等[6]研究发现在中短波红外干燥方式下，杏鲍菇的挥发性成分品质最好。蒋鹏飞等[7]研究发现喷雾干燥和真空冷冻干燥处理的苦瓜粉品质优于热风干燥和日晒干燥。田震等[8]采用不同干燥方式处理后的香葱叶片和叶柄中挥发性化合物种类和含量变化较大，联合干燥方法（微波联合热风干燥）制得的香葱干制品具有更浓郁的风味。目前关于黄花菜的研究多为其制干过程，缺少综合比较不同干燥方式的黄花菜粉营养成分及风味物质的研究报道。由于营养成分及风味物质共同决定黄花菜粉的品质及大众接受度[9]，为最大程度地保留黄花菜粉的营养物质与风味物质，本试验选择自然干燥、热风干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥制备黄花菜粉，分析其营养成分及风味物质，以期为黄花菜资源的合理开发和综合利用提供科学依据，为黄花菜粉新技术及装备的研发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及预处理

试验所用新鲜黄花菜采自宁夏回族自治区盐池县红寺堡区周边，品种为“大乌嘴”，九成熟，长9～12 cm，单重为8～10 g，直径为0.8～10 mm，无病虫害的花蕾。挑选整理后进行干燥，之后立刻装入塑封袋密封，并置于4 ℃冰箱贮存。热风干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥3 种干燥方式制得样品水分含量均控制在10%以下。4 种干燥方法的技术细节见表1。

表1 不同干燥方式黄花菜粉制备设备及参数、图片Table 1 Preparation equipment，parameters and pictures of different drying methods of cauliflower powder

1.2 仪器及设备

L-8800 型全自动氨基酸分析仪，日本日立公司；HR-2000 型多功能粉体物理特性测试仪，丹东市恒瑞仪器有限公司；772 紫外-可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；HD-200 型万能粉碎机，上海比朗有限公司。

1.3 相关指标测定

1.3.1 可溶性蛋白及维生素C 含量的测定 可溶性蛋白含量的测定采用基于考马斯亮蓝法试剂盒完成。维生素C 含量的测定基于抗坏血酸（AsA）含量测试盒完成。

1.3.2 总糖测定 测定原理：总糖酸水解为还原糖，在氢氧化钠和丙三醇作用下，DNS 试剂与还原糖共热后被还原成氨基化合物，在过量的氢氧化钠碱性溶液中呈桔红色，在波长540 nm 处有最大吸收峰，以测定样品中的总糖含量。

1.3.3 色泽测定[10-14]使用色度分析仪对样品进行色泽的差异比较。采用便携式色差仪对平铺于白纸上的厚度为0.3～0.5 mm 的黄花菜粉进行测定，每个样品测定3 次取平均值，色度值用L*a*b*的值表示，L*值表示亮度，亮度从纯白到纯黑（0为黑，100 为白）；a*值表示红绿，正值代表红色，负值代表绿色；b*值代表黄蓝，正值为黄色，负值

为蓝色。按照式（1）计算色差（ΔE）。

所求得ΔE，可分类为不可见（0～0.5）、略明显（0.5～1.5）、明显（1.5～3.0）、易见（3.0～6.0）和较好（6.0～12.0）。同样，褐变指数（BI）是用测得的L*、a*和b*值根据公式（2）计算。

1.3.4 氨基酸测定 氨基酸测定参照《食品中氨基酸的测定》（GB 5009.124-2016）[15]，用氨基酸分析仪定性、定量分析其中17 种氨基酸。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对黄花菜粉营养成分的影响

对比4 种干燥方式下黄花菜粉的主要营养成分变化，由表2可知，各样品中不同营养成分差异显著。究其原因可能是由于不同干燥方式导致黄花菜粉各组分产生相互转化以及分解所致[16]，从蛋白质含量变化来看，真空冷冻干燥＞热风干燥＞喷雾干燥＞自然干燥，其中热风干燥与喷雾干燥数据较为接近，这可能是由于蛋白质发生美拉德反应的进行程度与温度有关，真空冷冻干燥过程中温度不高，使其蛋白质保留较为充分。热风干燥虽比自然干燥温度高，但其干燥时间较短，蛋白质保留相对自然干燥较好。总体来看各种干燥方式下，蛋白质含量均变化不大，其不能作为优选最佳干燥方式的唯一条件。从总糖含量变化幅度看，热风干燥＞自然干燥＞喷雾干燥＞真空冷冻干燥，热风干燥总糖含量较高，可能是因为热风干燥温度较低且时间较短，美拉德反应程度不高，而喷雾干燥进风温度高达180 ℃，美拉德反应较为充分。维生素C 含量差异不显著，含量较为相近。这与Anuradha等[17]研究结果一致。综上所述，营养成分并不能作为判断最佳干燥方式的唯一条件，还需要结合色泽、挥发性物质等数据共同分析。

表2 不同干燥方式黄花菜粉蛋白质、总糖、维生素C 含量Table 2 Contents of protein，total sugar and vitamin C in different drying methods of cauliflower powder

2.2 干燥方式对黄花菜粉色泽的影响

色泽作为食品中重要的感官指标，对其作为添加剂或冲调饮料具有重要影响。表3中列出的颜色参数（L*、a*、b*、ΔE、BI）对照表1中黄花菜粉的外观变化，可知L*所代表的亮度（亮度从纯白到纯黑，0 为黑，100 为白） 表现顺序为喷雾干燥＞真空冷冻干燥＞自然干燥＞热风干燥，这可能由于喷雾干燥过程中温度较高与真空冷冻干燥中干燥时间较长导致，而自然干燥与热风干燥处理温度较低，保持了黄花菜自身中主要的有色物质，如类胡萝卜素等。这与营养成分测定的结果相一致。喷雾干燥样品在L*值的结果可能是由于其颗粒最小，比表面积较大，引起了反射因数的增大，导致颜色变浅[18]，这与郭增旺等[19]的试验结果相吻合。a*所代表的颜色变化中（正值代表红色，负值代表绿色） 喷雾干燥更接近绿色，自然干燥更接近红色。b*在几种干燥方式中则没有表现出显著的差异。ΔE 表示相对于新鲜样品，干燥样品中总体颜色的变化程度，质量优质的干燥产品应具有较低的ΔE 值，干燥样品的ΔE 值介于55.54～88.74 之间。这也证实了干燥时间与温度和颜色变化存在正相关，这可能也是热风干燥ΔE 值较低的原因。BI 显示了酶促和非酶促褐变过程中棕色的纯度。最高的BI 值为热风干燥（86.99），而喷雾干燥的BI 值最低为（25.40），从最大程度减少颜色变化来看，热风干燥是最佳的干燥方式，这与表1中图片相一致。在实际生产中，色泽过深限制了其作为食品添加剂的潜在应用，总体来看喷雾干燥具有明显优势，其在浅色食品中应用前景更加广泛[20]。

表3 不同干燥方式黄花菜粉的色度值Table 3 Chromaticity values of different drying methods of cauliflower powder

2.3 干燥方式对黄花菜粉氨基酸含量及组成的影响

氨基酸不仅可以促进蛋白质合成用于多种生理活动[21]，同样也是重要的呈味物质，根据游离氨基酸的呈味规律不同，将其分为鲜味、甜味、芳香族氨基酸等，其中天冬氨酸、谷氨酸呈现很强的鲜味，甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和脯氨酸表现出醇厚的甜味，芳香族氨基酸包括苯丙氨酸与酪氨酸[22]。对不同干燥方式黄花菜粉呈味氨基酸组成进行分析，结果见表5。

表4 不同干燥方式黄花菜粉氨基酸含量及组成（mg/g）Table 4 Amino acid content and composition of cauliflower powder with different drying methods （mg/g）

由表5可知，黄花菜粉中含有较高含量的鲜味氨基酸与甜味氨基酸，以及少量芳香族氨基酸，其中鲜味氨基酸含量稍高，这些氨基酸也共同组成了黄花菜特有的风味。同时，不同干燥方式下各呈味氨基酸含量差异显著为：自然干燥＞真空冷冻干燥＞热风干燥＞喷雾干燥，喷雾干燥对黄花菜粉呈味氨基酸损耗最大，这也导致喷雾干燥制备的黄花菜粉风味偏淡，对其在食品添加剂方面的应用产生一定影响。与之相比，自然干燥与真空冷冻干燥制备的黄花菜粉的呈味氨基酸含量较高，风味保持更好[21]。

表5 不同干燥方式黄花菜粉呈味氨基酸组成（mg/g）Table 5 Composition of flavor amino acids in different drying methods of cauliflower powder （mg/g）

2.4 蛋白质营养评价

氨基酸的种类、数量和组成比例共同决定了食物中蛋白质的营养价值，其组成比例越接近人体需要的氨基酸比例，则其营养品质越为突出。本试验通过对不同干燥方式下黄花菜粉的氨基酸组成进行比较分析[23]，并与WHO/FAO 标准模式谱进行对比，结果见表6，进而从营养价值层面判断最佳的干燥方式。

表6 不同干燥方式黄花菜粉必需氨基酸含量及组成Table 6 Content and composition of essential amino acids in different drying methods of cauliflower powder

由表6可以看出，在几种干燥方式下占总氨基酸质量分数最高的是蛋氨酸+半胱氨酸分别为13.44%（自然干燥），16.20%（热风干燥），12.38%（真空冷冻干燥），13.40%（喷雾干燥），单一氨基酸含量最高的为亮氨酸，均超过WHO/FAO 标准所要求的7.0，且热风干燥中含量最高，达到10.25%。4 种干燥方式下的黄花菜粉，除缬氨酸与苏氨酸以外，其它氨基酸含量以及必需氨基酸占比均高于标准模式谱。且真空冷冻干燥中必需氨基酸表现较为均衡[24]，比较接近人体必需氨基酸的比例，营养价值更高。从单一必需氨基酸含量来看，4 种干燥方式测得的婴儿必需氨基酸组氨酸的含量分别为1.73%（自然干燥），3.47%（热风干燥），3.47%（真空冷冻干燥），4.80%（喷雾干燥），其中喷雾干燥下的黄花菜粉组氨酸含量是标准模式谱的3.2倍，表明黄花菜粉可用于婴儿或特殊人群的食品中，是补充组氨酸的好食材。

2.5 不同干燥方式下黄花菜粉品质的综合评分

由于等权分配具有不客观性，且评价指标存在量纲差异，因此选择变异系数法[25-27]对蛋白质、总糖、维生素C、ΔE 及17 种所含氨基酸进行权重关系分配，再根据指标的顺逆性计算综合评分。计算出黄花菜粉各指标的标准差、平均数、变异系数、权重值以及各指标标准化数据，如表7所示。

由表7可知，黄花菜粉的苏氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、赖氨酸的权重值较大，分别为0.106，0.104，0.065，0.058，表明这4 个指标对黄花菜粉品质的评价占较大比重，干燥方式对这4 个指标有较大影响。标准化指标后将各个指标分别与权重相乘，其中ΔE 为逆指标，需将标准化后的数据正负号对调。综合计算得到4 种干燥方式下黄花菜粉的综合评分。

表7 不同干燥方式黄花菜粉各指标的标准差、平均数、变异系数、权重值以及各指标标准化数据Table 7 Standard deviation，average，coefficient of variation，weight value and standardized data of each index of different drying methods of cauliflower powder

由表8可知，自然干燥的综合评分最高（0.427） 与排名第2 的真空冷冻干燥的综合评分（0.422）差距不大，而这两种干燥方式各有所长，自然干燥的优势为不需设备投资，费用低廉，不受场地局限，能在产地和山区就地进行，还能促进尚未完全成熟的原料进一步成熟。然而其卫生指标及管理较为粗犷且受天气因素影响较大。真空冷冻干燥虽能保持部分营养指标，然而其设备成本高，耗时、耗能，综合多方面因素考虑热风干燥是比较好的黄花菜粉加工干燥方式，适合工业化生产。

表8 不同干燥方式黄花菜粉的综合评分Table 8 Comprehensive score of different drying methods of cauliflower powder

2.6 不同干燥方式下黄花菜粉热图与聚类分析[28]

为进一步分析不同干燥方式下各营养指标的特点，将不同干燥方式处理的黄花菜粉样品的蛋白质、总糖、维生素C、ΔE 及17 种所含氨基酸标准化后的数据进行热图与聚类分析。从结果可看出，自然干燥与真空冷冻干燥的品质较为接近，这与综合评价得出的结论相同，并且与前人研究结果一致，喷雾干燥与其它3 种干燥方式相比，差距较大。自然干燥中含有较多的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸，热风干燥种含有较多的蛋氨酸、脯氨酸、维生素、总糖、缬氨酸，真空冷冻干燥中含有较多的蛋白质、组氨酸且色泽更适合作为食品添加剂。与综合品质评价得到的结果一致。

3 结论

制粉处理是目前解决黄花菜副产物较多，提高其附加值，丰富其加工方式的最佳方法。本试验通过对自然干燥、热风干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥4 种干燥方式与超微粉碎结合制作成黄花菜粉，并利用变异系数权重法对其营养成分与色泽等多个指标进行综合评价，并对其进行热图与聚类分析。结果表明自然干燥制成的黄花菜粉综合得分（0.427）较高，然而其受环境天气等方面的影响较大。评分排名第2 的真空冷冻干燥（0.422）与排名第1 的自然干燥得分较为相近，然而其设备成本高，耗时、耗能。喷雾干燥虽然其色泽最适合作为食品添加剂，但其营养物质保留不够全面。综合耗能及品质等多方面考虑，热风干燥是较为合适的黄花菜粉加工方式。

图1 不同干燥方式黄花菜粉各指标热图与聚类分析Fig.1 Heat map and cluster analysis of different drying methods for cauliflower powder