干燥方式对水竹笋营养成分的影响

汤涤洛，陈学玲，涂修亮，王少华，丁坤明，何建军

（1.咸宁市农业科学院 湖北咸宁 437100； 2.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所 武汉 430064）

竹是重要的森林资源之一，全世界竹子种类1300 多种，我国竹子种类有500 余种[1]。竹子能够产出竹笋和竹材2 种主要产品[2]，其中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[3]。竹笋营养丰富，含有膳食纤维、多糖、矿物质、蛋白质及氨基酸等多种营养成分，具有减肥、防肠癌、降血脂、抗衰老等多种保健功能，是一种传统的保健型蔬菜[4-6]。水竹（Phyllostachys heteroclada）是竹子中的一种，其笋呈棒状，形细长，先端渐尖，肉黄白色或黄绿色，肉质鲜嫩松脆，味美可口[7]。水竹笋采收期短，只有40 d 左右，采收后不耐贮藏。为了便于贮藏和延长其货架期，通过干燥将采后水竹笋制成水竹笋干是水竹笋贮藏和初加工的一个重要手段。

干燥是一种延长果蔬保质期的重要技术，常用的果蔬干燥方法有传统自然晾晒、热风干燥、真空冷冻干燥等。研究发现，不同干燥方法对果蔬营养品质的影响存在较大差异[8-9]。但目前鲜有研究不同干燥方法对水竹笋营养品质的影响，现有水竹笋研究主要集中在物理性状、简单的营养成分分析[4]、栽培管理方法方面[10]。为此，笔者以新鲜的水竹笋为原料，采用真空冷冻干燥、自然晾晒和热风干燥3种干燥方法对其进行干燥处理，系统分析了不同干燥方式对营养成分、矿质元素与氨基酸组成的影响，并应用氨基酸比值系数法，以联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（Food and Agriculture Organi‐zation of the United Nations/World Health Organiza‐tion，FAO/WHO）氨基酸参考模式为评价标准，对氨基酸的组成进行了评价，最终筛选出最佳保留水竹笋营养价值的干燥方法，以期为水竹笋开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021 年5 月8 日至8 月31 日在湖北省咸宁市农业科学院进行。供试水竹笋采于湖北省咸宁市咸安区白云山，采摘4 h 之内带回实验室，选择新鲜、大小相对一致、无损伤的水竹笋，清洗干净；去除笋箨（笋皮），沸水漂烫30 s，冷却，将水竹笋切成长3～4 cm 小段。

1.2 方法

1.2.1 水竹笋干燥工艺 （1）真空冷冻干燥：将切段的水竹笋单层均匀平铺于不锈钢托盘内，-40 ℃预冻12 h，冷阱温度-50 ℃，真空度60 Pa，干燥20 h后取出称质量，至2 次称得的质量差小于0.002 g后取出，真空冷冻干燥后水分含量为3.21%。（2）自然晾晒：将切段的水竹笋单层均匀平铺于晾晒网内，将晾晒网挂在无任何遮挡物且阳光充足的地方，每天日晒8 h（9：30—16：30），8 h 自然晾晒之外的时间将样品收进室内贮藏在干燥器中，干燥8 d后称质量，再晾晒1 d 后称质量，至2 次质量差小于0.002 g，自然晾晒后水分含量为5.38%。（3）热风干燥：将切段的水竹笋单层均匀平铺于不锈钢托盘内，干燥温度为55 ℃，干燥10 h 后取出称质量，再放入干燥箱中继续烘干30 min，取出称质量，至2次质量差小于0.002 g 后取出，热风干燥后水分含量为4.37%。

1.2.2 水竹笋样品处理 使用粉碎机将上述水竹笋干制品粉碎，每次10 s，间隔5 min，粉碎3 次后过60 目筛。

1.3 指标测定方法

按照GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》测定灰分含量[11]；按照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》测定蛋白质含量[12]；按照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》测定脂肪含量[13]；按照GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》测定还原糖含量[14]；按照GB 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》测定粗纤维含量[15]；按照GB 5009.268—2016《食品中多元素测定》测定铜、锌、铁、钙、镁、钾、锰含量[16]；参照耿想等[17]的方法测定氨基酸含量。

1.4 营养评价方法

根据氨基酸比值系数法[18-20]，将不同干燥方式下水竹笋中各氨基酸组成与FAO/WHO 于1973 年修订的理想蛋白质人体必需氨基酸模式谱进行比较，计算样品中的下列指标：

1.4.1 必需氨基酸占总氨基酸的质量分数（Essen‐tial amino acid，EAA） EAA/%=样品必需氨基酸含量/样品总氨基酸含量×100。

1.4.2 氨 基 酸 比 值（Ratio of amino acid，RAA）RAA=待测氨基酸的EAA 值/模式谱中氨基酸的相应EAA 值。RAA 的数值越接近1，表明该必需氨基酸越接近FAO/WHO 模式谱的推荐值。

1.4.3 氨基酸比值系数（Ratio coefficient of amino acid，RC） RC=RAA/RAA 平均值，RC 的数值越接近1，表明该必需氨基酸越接近FAO/WHO 模式谱的推荐值，RC 最小者为第一限制氨基酸[21]。

1.4.4 氨基酸比值系数分（Score of ratio coefficient of amino acid, SRC） SRC/%=100-CV×100，其中CV为RC 的变异系数。SRC 的数值越接近100，表明必需氨基酸的组成比例与模式谱越一致，其营养价值就越高[22]。

1.5 数据分析

采用Excel 2017 处理数据，采用SPSS 19.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式水竹笋主要营养成分比较

由表1 可知，真空冷冻干燥与热风干燥的水竹笋灰分含量无显著性差异；自然晾晒样品灰分含量（w，后同）最低，为9.27 g·100 g-1，与其他2 种干燥方法相比差异显著。3 种水竹笋干制品中粗纤维含量为17.07～25.30 g·100 g-1；真空冷冻干燥的粗纤维含量最高，其次为自然晾晒、热风干燥，且3 者之间差异显著。水竹笋干制品中蛋白质含量为36.17～38.33 g·100 g-1，其蛋白质含量从大小依次为真空冷冻干燥＞热风干燥＞自然晾晒，并且3 种干燥水竹笋蛋白质含量差异显著。水竹笋干制品中脂肪含量较低，为2.23～3.03 g·100 g-1，3 种干制水竹笋的脂肪含量差异显著。干制水竹笋中还原糖含量为2.17～3.10 g·100 g-1，3 种干燥水竹笋还原糖含量差异显著，水竹笋还原糖含量从大到小依次为真空冷冻干燥＞自然晾晒＞热风干燥。从研究结果来看，不同干燥方法不仅影响竹笋的灰分、粗纤维含量，也影响其蛋白质、脂肪和还原糖含量。3 种不同的干燥方法中真空冷冻干燥下水竹笋的蛋白质、脂肪、还原糖和粗纤维含量均显著高于其他2 种干燥方式。

表1 不同干燥方式水竹笋主要营养成分比较 （g·100 g-1）

2.2 不同干燥方式水竹笋矿质营养元素含量比较

由表2 可知，3 种干燥方式干制的水竹笋的矿质元素含量从大到小依次为钾＞磷＞钙＞镁＞锰＞锌＞铁＞铜，其中钾、磷、钙、镁的含量均较高，其他微量元素含量较低。真空冷冻干燥与热风干燥水竹笋的磷、钾、镁、铁、锰及铜含量差异不显著，但均显著高于自然晾晒处理；3 种干燥方式水竹笋的钙含量差异不显著；真空冷冻干燥与自然晾晒水竹笋锌含量差异不显著，但均显著高于热风干燥处理。

表2 不同干燥方式水竹笋矿质元素含量比较 （mg·kg-1）

2.3 不同干燥方式对水竹笋中氨基酸含量与组成的影响

2.3.1 不同干燥方式对水竹笋中氨基酸含量的影响 由表3 可知，水竹笋干制品含有17 种氨基酸，氨基酸种类齐全，氨基酸总量为26.98～30.14 g·100 g-1，不同干燥方式对水竹笋的氨基酸含量有一定影响。其中，自然晾晒与真空冷冻干燥、热风干燥的总氨基酸、必需氨基酸含量均存在显著差异，但真空冷冻干燥与热风干燥的总氨基酸、必需氨基酸含量无显著差异。不同干燥方式水竹笋氨基酸总量、必需氨基酸含量从大到小依次为真空冷冻干燥＞热风干燥＞自然晾晒。不同干燥方式下水竹笋的各氨基酸含量中均以天冬氨酸含量最高，蛋氨酸含量最低，不同干燥方式天冬氨酸含量从大到小依次为真空冷冻干燥＞热风干燥＞自然晾晒，且3 种干制品的天冬氨酸含量存在显著差异。

表3 不同干燥方式水竹笋中氨基酸含量比较（g·100 g-1）

2.3.2 不同干燥方式水竹笋中必需氨基酸组成评价 由表4 可知，不同干燥方法水竹笋中的苯丙氨酸＋酪氨酸质量分数最高，为14.05%～14.66%，是FAO/WHO 建议值的2.34～2.44 倍，不同干燥方法下苯丙氨酸＋酪氨酸质量分数从大到小依次为真空冷冻干燥＞热风干燥＞自然晾晒；其次是赖氨酸，质量分数为6.77%～7.01%，是FAO/WHO 建议值的1.23～1.27 倍。不同干燥方式下水竹笋的必需与半必需氨基酸总量占总氨基酸的质量分数均大于45.00%，小于46.00%。

表4 不同干燥方式水竹笋必需与半必需氨基酸占总氨基酸的质量分数（EAA）与FAO/WHO 模式谱比较 %

2.3.3 采用氨基酸比值系数法评价不同干燥方式水竹笋中蛋白质营养价值 由表5 可知，不同干燥方式水竹笋的RAA、RC 值均大于1 的为苯丙氨酸+酪氨酸，而RAA、RC 值都小于1 的为苏氨酸、异亮氨酸。不同干燥方法下水竹笋氨基酸的比值系数分（SRC）相差不大，为57.21～61.46，但是营养价值较高。在各种必需氨基酸中，真空冷冻干燥、热风干燥的第一限制氨基酸为亮氨酸，自然晾晒的第一限制氨基酸为异亮氨酸。

表5 不同干燥方式水竹笋各种氨基酸的RAA、RC、SRC 分析结果

3 讨论与结论

食品中灰分、粗纤维、蛋白质、脂肪和还原糖含量是其营养价值高低的重要判断指标[23-25]。不同干燥方式明显影响果蔬的营养价值。代昌雨等[26]采用不同干燥方式对方竹笋进行干燥，研究结果表明，不同干燥方式下方竹笋干中的蛋白质、还原糖含量不同。朱蕴兰等[27]在芦笋上的研究表明，不同干燥方式下芦笋的维生素C含量、蛋白质含量和多糖含量不同。笔者的研究表明，不同干燥方式下水竹笋的灰分、粗纤维、蛋白质、脂肪、还原糖含量不同。真空冷冻干燥水竹笋的粗纤维、蛋白质、脂肪及还原糖含量均显著高于自然晾晒及热风干燥处理。水竹笋干制品中蛋白质含量为36.17～38.33 g·100 g-1，蛋白质含量丰富，对人体有较高的营养价值，其中蛋白质含量从大到小依次为真空冷冻干燥＞热风干燥＞自然晾晒，自然晾晒的蛋白质含量最低，可能是自然晾晒干燥时间较长，在干燥过程中，因饥饿代谢、自体溶解等因素造成营养物质损耗过多[28]。真空冷冻干燥下水竹笋蛋白质、脂肪、还原糖和粗纤维含量高于其他2 种干燥方式，说明采用真空冷冻干燥方式干燥水竹笋有利于保留其中的营养物质。

矿质元素是激素、维生素、蛋白质和多种酶的重要组成部分，在人体保健方面起着重要作用[29]。张文娥等[30]等在研究干燥方式与贮藏时间对铁核桃雄花营养成分及抗氧化活性的影响中发现，干燥方式对矿质营养元素含量无明显影响，但于静静等[31]在研究不同干燥方式对红枣品质特性的影响中发现不同干燥方式下红枣的矿质营养变化规律不同。笔者的研究表明，不同干燥方式下水竹笋干制品钾、磷、钙、镁量较为丰富。真空冷冻干燥和热风干燥处理磷、钾、镁、铁、锰及铜含量差异不显著，但均显著高于自然晾晒，这可能与矿物质为非热敏性物质，干燥温度对其影响较小有关[32]。

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是人体必需的重要营养元素[33]。张高静[34]在不同干燥技术对南美白对虾干燥特性和产品品质影响的对比研究中发现，不同干燥方式对南美白对虾干制品氨基酸含量的影响不同，真空冷冻干燥所得产品的各类氨基酸含量均高于日光晾晒干燥、热风干燥、太阳能干燥。笔者的研究表明，3 种干燥方式水竹笋干制品氨基酸总量为26.98～30.14 g·100 g-1，高于常见的大白菜、芹菜、甘蓝、生菜等蔬菜，是富含多种氨基酸的绿色保健食品[35]。真空冷冻干燥后水竹笋的氨基酸总量、必需氨基酸总量均最高，热风干燥次之，自然晾晒最低。3 种干燥方式干燥获得的水竹笋干不仅含有丰富的呈味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸），还含有丰富的芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、甜味氨基酸（丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸）[36]。

优质食物的的蛋白质不仅要求必需氨基酸种类齐全，而且组成比例也要适宜，组成比例越接近人体必需氨基酸组成比例越容易吸收，营养价值也越高[37]。陈红雷等[38]在研究不同干燥方式对蝇蛆蛋白粉营养价值的影响中发现，与FAO/WHO 参考模式值相比，冷冻干燥蝇蛆粉的必需和半必需氨基酸总量明显高于FAO/WHO 参考模式值，微波干燥的蝇蛆粉与FAO/WHO 参考模式值相当，而低温干燥的蝇蛆粉中必需与半必需氨基酸含量显著低于FAO/WHO 参考模式值。笔者的研究表明，不同干燥方式下水竹笋的必需与半必需氨基酸总量在总氨基酸中占比均大于45.00%，高于FAO/WHO 参考模式值。不同干燥方式下水竹笋中赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、蛋氨酸+胱氨酸及缬氨酸的占比高于标准模式谱，苏氨酸、异亮氨酸的占比略偏低于标准模式，表明不同干燥方式水竹笋与推荐的人体必需氨基酸相比，必需氨基酸丰富且比较均衡，营养价值较高。

不同食品蛋白质中氨基酸的组成比例各不相同，其营养价值的优劣主要取决于必需氨基酸的种类、含量和所占比例。林宝妹等[39]在研究2 种干燥方式下蚕豆氨基酸品质的比较分析中发现，蚕豆冻干粉的SRC 值低于蚕豆干燥粉。谢丽源等[21]在研究不同羊肚菌品种氨基酸营养评价及等鲜浓度值差异分析时发现，苏氨酸、缬氨酸及苯丙氨酸+酪氨酸在羊肚菌中均相对过剩，而色氨酸均表现为相对不足。而笔者的研究表明，不同干燥方式下过剩和不足的氨基酸不尽相同，但总的来说，苯丙氨酸+酪氨酸在水竹笋干中均相对过剩，而异亮氨酸均表现为相对不足，3 种不同干燥方式下水竹笋SRC 均接近60%，营养价值较高[21]。在各种必需氨基酸中，真空冷冻干燥、热风干燥的第一限制氨基酸为亮氨酸，自然晾晒的第一限制氨基酸为异亮氨酸。

综上所述，水竹笋干制品基本营养成分、矿质营养元素、氨基酸种类齐全，营养价值丰富。3 种不同干燥方式下水竹笋SRC 接近60%。真空冷冻干燥、热风干燥的第一限制氨基酸为亮氨酸，自然晾晒的第一限制氨基酸为异亮氨酸。而真空冷冻干燥下水竹笋的基本营养成分（蛋白质、脂肪、还原糖、粗纤维）、矿质元素（钾、镁、锰、锌、铜）、氨基酸总量和必需氨基酸总量均高于其他2 种干燥方式。所以，真空冷冻干燥是水竹笋较理想的干燥方式。