不同干燥方式对脚板薯色泽及抗氧化活性的影响

夏春凤，阚超楠，邵勤，肖颖慧，高阳，，3*

（1.宜春学院化学与生物工程学院，江西 宜春 336000；2.宜春学院生命科学与资源环境学院，江西 宜春 336000；3.江西省高等学校硒农业工程技术研究中心，江西 宜春 336000）

脚板薯（Dioscorea alata L.）又名参薯、大薯、紫淮山等，属薯蓣科，是一年生或多年生缠绕性藤本植物，根茎特别发达，块茎呈黄褐色或深褐色的不规则扁块形，形如脚掌，故而得名[1-2]。目前，脚板薯主要分布于非洲、南美及亚洲热带和亚热带地区，在我国主要于江西、广西等地区种植，具有较明显的地域性[3]。脚板薯作为蔬菜，含有丰富的碳水化合物、维生素、蛋白质、膳食纤维以及人体所需微量元素等，经常食用可强身健体、预防疾病[4-6]。此外，脚板薯含有多糖、黄酮类化合物和酚类化合物等，可作为中药，具有健脾养胃、生津益肺和补肾益精的功效[7]，因此，备受消费者喜爱[8]，但新鲜脚板薯不易储存和运输，为了延长脚板薯的货架期，可对脚板薯进行适当加工。

干燥是延长果蔬保质期的一项重要技术，它能够降低果蔬中含水量，减少其体积，降低运输和贮藏成本。当前农产品加工的干制技术根据原理不同主要分为热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、微波与热风联合干燥等方式[9]。其中，热风干燥因其适应性强，操作、控制简单，成本低，不受气候条件影响，卫生条件较好等原因成为现今应用最广泛的一种工业干燥方法[10]。微波干燥具有物料干燥的速度快、加热时间短、干后品质和利用率高的优点，因而微波干燥在食品领域应用广泛[11]。目前关于脚板薯干燥工艺的研究鲜有报道，因此本研究以自然晾干的脚板薯为对照，比较分析热风干燥和微波干燥对脚板薯色泽和抗氧化活性的影响，以期为脚板薯的干制技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜脚板薯块茎，2021 年12 月8 日采于江西省宜春市万载县。

甲醇、水杨酸、硝酸铝、铁氰化钾、三氯乙酸（均为分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；乙醇、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、抗坏血酸、过氧化氢、磷酸、三氯化铁（均为分析纯）：西陇科学股份有限公司；芦丁（分析纯）：成都曼思特生物科技有限公司；福林酚（分析纯）：北京索莱宝科技有限公司；没食子酸（分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析纯）：东京化成工业株式会社；硫酸亚铁（分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；HCl（分析纯）：南昌鑫光精细化工厂。

1.2 仪器与设备

BGZ-30 型电热鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；G80F20CN2L-B8（R0）型微波炉：广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；1510 型酶标仪：赛默飞世尔（上海）仪器有限公司；FW80 型高速粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；SB25-12DTS 型超声波多频清洗机：宁波新芝生物科技股份有限公司；KH20R 型冷冻离心机：湖南凯达科学仪器有限公司；B10002 型电子天平：上海良平仪表有限公司；CR-400型色彩色差计：柯尼卡美能达公司；UV-1800PC 型紫外可见分光光度计：翱艺仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原材料预处理

选取大小和颜色均匀、无病虫害的新鲜脚板薯块茎，清洗后去皮，再将其切分成大小一致、厚度为5 mm左右的圆片备用。

1.3.2 干燥处理

热风干燥处理（hot air drying，HAD）：分别采用40、60、80 ℃进行热风干燥（记作HAD1、HAD2、HAD3），每个处理随机选取250 g 左右脚板薯圆片，单层均匀平铺在热风干燥箱中进行干燥，每隔1 h 取样进行质量测定，直至质量不变。

微波干燥处理（microwave drying，MD）：分别采用功率为480、640、800 W 进行微波干燥（记作MD1、MD2、MD3），每个处理随机选取250 g 左右脚板薯圆片，将其单层均匀平铺在微波炉的托盘上进行间歇干燥，微波每次加热10 s、间隔1 min，每隔1 h 取样进行质量测定，直至质量不变。

自然晾干处理（natural drying，ND）：将250 g 左右脚板薯圆片单层均匀平铺在托盘中，放置于室内自然晾干，每隔1 h 取样进行质量测定，直至质量不变。

所有脚板薯切片经不同干燥方法处理后，一部分样品置于密封袋中用于色泽的测定，另一部分样品磨粉并过60 目（0.25 mm）筛，-40 ℃冰箱低温保存，用于其它指标的测定。

1.3.3 色泽的测定

采用校正后的色彩色差计对干燥后的脚板薯圆片进行色差测定[12]，每个处理随机选10 片，正、反两面测量其明度值（L*值）、红绿值（a*值）、黄蓝值（b*值）。

1.3.4 褐变度的测定

准确称取2.0 g 样品粉末加纯化水溶解并定容至50 mL 后静置2 h，取5 mL 提取液加入5 mL 95%乙醇后充分混匀，8 000 r/min 离心15 min，在420 nm 处测

量上清液的吸光度，用OD420表示样品褐变度。

1.3.5 花青苷含量的测定

准确称取1.0 g 干燥脚板薯粉末，加入10 mL 经预冷的1.0%HCl-甲醇溶液，充分混匀，于4 ℃避光提取20 min，期间摇动数次，8 000 r/min 离心10 min，测定上清液在530 nm 和600 nm 处的吸光度，以波长530 nm和600 nm 处吸光度的差值表示花青素含量（U），即U/（mg/g）=OD530-OD600[13]。

1.3.6 总酚、总黄酮的提取和含量测定

参照Alzahrani 等[14]的方法进行总酚、总黄酮的提取。准确称取1.0 g 样品脚板薯粉末，加入10 mL 95%乙醇后超声辅助提取30 min，8 000 r/min 离心10 min，收集上清液，残渣加入10 mL 95%乙醇后以相同的条件重复提取1 次，合并提取液，用95%乙醇定容至25 mL，摇匀置于4 ℃下保存备用。

总酚含量采用Folin-Ciocalten 比色法测定[15]，取0.6 mL 提取液加入1 mL 福林酚试剂，混匀静置5 min后，再加3.0 mL 0.1 mol/L 碳酸钠和5 mL 蒸馏水充分混匀，避光反应2 h，于760 nm 处测定吸光度，重复3 次。总酚结果以没食子酸质量分数表示（mg/g）。

总黄酮含量采用硝酸铝比色法测定。取1.5 mL 提取液加入3.5 mL 蒸馏水，然后加入0.3 mL 5%NaNO3溶液，摇匀后静置6 min，再加入0.3 mL 10%Al（NO3）3溶液，摇匀后静置6 min，最后加入2 mL 4%NaOH 溶液，蒸馏水补齐至10 mL，充分摇匀后静置10 min，于510 nm 波长处测定吸光度，重复3 次。总黄酮结果以芦丁质量分数表示（mg/g）。

1.3.7 抗氧化能力的测定

参照Chong 等[16]的方法测定干燥脚板薯抗氧化活性（DPPH 自由基清除能力、羟基自由基清除能力和铁离子还原力），称取1.0 g 样品脚板薯粉末，加入20 mL无水乙醇超声辅助提取30 min，静置20 min，所得提取液于4 ℃下保存备用。

DPPH 自由基清除率的测定：称取0.099 2 g DPPH用无水乙醇溶解，定容至25 mL，为储备液，再吸取2 mL DPPH 储备液，用无水乙醇定容至100 mL 后吸取2 mL，加入至1 mL 提取液中，充分摇匀后于20～25 ℃反应30 min，测定517 nm 波长处反应溶液的吸光度，无水乙醇做空白组，重复3 组。

·OH 清除率的测定：1 mL 提取液加1 mL 9 mmol/L Fe2SO4溶液和1 mL 10 mmol/L H2O2溶液，混匀后37 ℃水浴30 min，于510 nm 波长处测定反应溶液吸光度，蒸馏水做空白组，重复3 组。

铁离子还原力的测定：2.5 mL 提取液与2.5 mL 磷酸缓冲液（0.2 mmol/L，pH6.6）和2.5 mL 1%铁氰化钾溶液混匀，50 ℃水浴20 min，迅速冷却，加入0.5 mL 10%三氯乙酸溶液混合后静置10 min，取上清液2.5 mL，加入2.5 mL 去离子水和0.5 mL 0.1%FeCl3溶液，混匀后测定反应溶液在700 nm 波长处的吸光度，重复3 组，吸光度越大，表示样品铁离子还原力越强。

1.4 数据统计与分析处理

所有结果用平均值±标准差表示，采用Microsoft Excel 2010 软件进行数据统计和表格绘制，采用SPSS 20.0 统计软件进行差异显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对脚板薯褐变度的影响

褐变是影响果蔬外观品质的不利因素，褐变包括酶促褐变和非酶促褐变，其中酶促褐变是导致果蔬褐变的主要原因[17-18]。图1 为不同干燥方式对褐变度的影响。

图1 不同干燥方式对褐变度的影响Fig.1 Effects of different drying methods on browning degree

从图1 可以看出，不同干燥方式处理的脚板薯褐变度存在差异，其中自然晾干的样品褐变度最高，为0.320。热风干燥处理和微波干燥处理样品褐变度显著低于自然晾干的样品（P＜0.05），其中MD1 样品褐变度最低，仅为0.028。自然晾干的脚板薯褐变度较高的原因可能是在自然条件下脚板薯干燥时间较长，黑色素积累较多，而微波干燥和热风干燥时间较短，且干燥过程中的高温在一定程度上抑制了样品中多酚氧化酶的活性，从而降低了脚板薯褐变度，起到较好的护色作用[19]。

2.2 不同干燥方式对脚板薯色泽的影响

色泽是反映食品品质的重要指标之一，直接影响人们对食品品质优劣、新鲜与否的判断[20]。L*值表示物体的明亮度；a*值表示物体的红绿色，正值为红色，负值为绿色；b*值表示物体的黄蓝色，正值为黄色，负值为蓝色[21]。图2 为不同干燥方式对L*值、a*值、b*值的影响。

图2 不同干燥方式对L*值、a*值和b*值的影响Fig.2 Effects of different drying methods on L* value，a* value and b* value

从图2A 可以看出，不同干燥方式处理的脚板薯样品L*值具有显著差异（P＜0.05），ND 样品的L*值为33.44，3 组HAD 和MD 样品的L* 值均显著大于ND（P＜0.05）；HAD 样品的L*值均显著大于MD 样品，3组HAD 样品的L*值间无显著差异（P＞0.05）。从图2B 可以看出，所有干燥脚板薯样品a*值均为正值，不同干燥方式的脚板薯样品存在显著差异（P＜0.05），其中ND样品a*值最小，仅为6.13；HAD 样品a*值居中，3 组HAD 样品间无显著差异（P＞0.05）；MD 样品a*值均显著高于其他处理样品（P＜0.05），且3 组MD 样品间无显著差异（P＞0.05）。从图2C 可以看出，HAD2、HAD3、MD1 的样品b*值为负值，其他组均为正值。其中，ND样品b*值最高，为16.12；HAD 和MD 样品b*值均明显低于ND 样品；不同温度处理下的HAD 样品b*值和不同功率处理下的MD 样品b*值组内也存在差异。

综上，不同干燥方式处理的脚板薯色泽存在差异。与ND 相比，HAD 和MD 均能够有效提高脚板薯的L*值和a*值，降低b*值，从而提高脚板薯外观品质，这与罗东升等[22]研究结果类似。HAD 提高干燥脚板薯L*值的效果优于MD，MD 提高干燥脚板薯a*值的效果优于HAD，但干燥温度和微波功率对脚板薯色泽影响不显著，这与楚文靖等[23]的研究结果类似。

2.3 不同干燥方式对脚板薯花青苷含量的影响

花青苷是广泛存在于植物体内的一种黄酮类化合物，具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌、保护心血管等药理作用[24]，紫色脚板薯块茎中含有丰富的花青苷，其含量高低直接影响脚板薯品质[8]。图3 为不同干燥方式对花青苷含量的影响。

图3 不同干燥方式对花青苷含量的影响Fig.3 Effects of different drying methods on anthocyanin content

从图3 可以看出，不同干燥方式处理的脚板薯样品花青苷含量存在差异，ND 样品中花青苷含量为2.09 mg/g。与ND 相比，HAD 可以有效提高脚板薯样品中花青苷含量，HAD2 和HAD3 样品中花青苷含量显著高于ND 样品（P＜0.05），其中HAD2 样品的花青苷含量是ND 样品的1.91 倍。与ND 相比，MD 会降低脚板薯样品中花青苷含量，MD1 样品花青苷含量降低了55.74%、MD2 样品花青苷含量降低了68.32%、MD3 样品花青苷含量降低了41.80%，上述结果表明60 ℃热风干燥的脚板薯中花青苷的稳定性较好，损失较少。

2.4 不同干燥方式对脚板薯总酚含量的影响

酚类化合物具有良好的抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒、保护心血管等作用，是脚板薯的主要抗氧化物质[25]。图4 为不同干燥方式对总酚含量的影响。

图4 不同干燥方式对总酚含量的影响Fig.4 Effects of different drying methods on total phenol content

从图4 可以看出，不同干燥方式处理的样品总酚含量存在显著差异（P＜0.05），ND 样品中总酚含量最高，为16.16 mg/g，HAD 和MD 样品中总酚含量均显著低于ND 样品（P＜0.05）。相对于ND 样品，HAD1 样品总酚含量降低了74.94%、HAD2 样品总酚含量降低了74.48%、HAD3 样品总酚含量降低了76.02%、MD1 样品总酚含量降低了93.09%、MD2 样品总酚含量降低了78.41%、MD3 样品总酚含量降低了86.58%，表明热风干燥和微波干燥会降低脚板薯的总酚含量，且微波干燥对总酚含量影响较大，这与秦国杰等[26]的研究结果类似，出现上述现象的原因可能是高温处理促进酚类物质与其他物质反应从而总酚含量下降[27]。

2.5 不同干燥方式对脚板薯总黄酮含量的影响

黄酮类物质是植物中重要的次生代谢物，具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗病毒等作用[25]。图5 为不同干燥方式对总黄酮含量的影响。

图5 不同干燥方式对总黄酮含量的影响Fig.5 Effects of different drying methods on total flavonoids content

从图5 可以看出，不同干燥方式处理的样品总黄酮含量存在显著差异（P＜0.05），ND 样品总黄酮含量最高，为1.79 mg/g，HAD 样品和MD 样品中总黄酮含量均显著低于ND 样品总黄酮含量（P＜0.05）。相对于ND样品总黄酮含量，HAD1 样品总黄酮含量降低了80.32%、HAD2 样品总黄酮含量降低了75.73%、HAD3样品总黄酮含量降低了78.60%、MD1 样品总黄酮含量降低了94.63%、MD2 样品总黄酮含量降低了69.93%、MD3 样品总黄酮含量降低了87.45%，表明热风干燥和微波干燥均会在一定程度上降低脚板薯中总黄酮含量，这与秦汝兰等[28]的研究结果一致。

2.6 不同干燥方式对脚板薯抗氧化活性的影响

抗氧化活性可以通过DPPH 自由基清除率、·OH 清除率、铁离子还原力来表示[29]。图6 为不同干燥方式对DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和铁离子还原力的影响。

图6 不同干燥方式对DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和铁离子还原力的影响Fig.6 Effects of different drying methods on DPPH radical clearance，·OH clearance and iron ion reduction capacity

从图6A 可以看出，ND 样品DPPH 自由基清除率和HAD、MD 样品DPPH 自由基清除率存在显著差异（P＜0.05）。相对于ND，HAD 和MD 均在一定程度上提高了样品DPPH 自由基清除率，其中MD2 样品DPPH 自由基清除率最高，为85.58%。从图6B 可以看出，ND 样品·OH 清除率与HAD 样品·OH 清除率存在显著差异（P＜0.05），而与MD 样品·OH 清除率差异不显著（P＞0.05），HAD 样品·OH 清除率显著高于ND 样品（P＜0.05），其中HAD3 样品·OH 清除率最高，为38.80%。从图6C 可以看出，HAD 样品铁离子还原力显著高于ND样品和MD 样品（P＜0.05），HAD2 样品铁离子还原力最高，为0.053。综上，经热风干燥的脚板薯样品的DPPH 自由基清除率、·OH 清除率和铁离子还原力均显著高于自然晾干的脚板薯样品，经微波干燥的脚板薯样品的DPPH 自由基清除率显著高于自然晾干的脚板薯样品，·OH 清除率和铁离子还原力和自然晾干的脚板薯无显著性差异，表明热风干燥可显著提高脚板薯的抗氧化活性，微波干燥对脚板薯的抗氧化活性的影响较小，这与王燕萍等[27]的研究结果类似。

3 结论

本文以自然晾干的脚板薯样品作为对比，研究不同热风（40、60、80 ℃）和不同微波（800、640、480 W）干燥条件对脚板薯样品的色泽和抗氧化活性的影响。结果表明，相对于自然晾干的脚板薯样品，3 组热风干燥的脚板薯样品褐变程度较小，色泽较好，抗氧化活性较好，其中60 ℃和80 ℃热风干燥的样品花青苷含量较高，但总酚和总黄酮含量较低；3 组微波干燥的脚板薯样品褐变程度较小，但色泽较差，花青苷含量、总酚含量和总黄酮含量较低。综合考虑脚板薯的色泽、抗氧化活性和和能耗要求，建议采用60 ℃热风对脚板薯进行干燥处理。