不同干燥温度对南京椴花品质影响的综合评价

关键词：南京椴；花；热风干燥；真空冷冻干燥；品质

中图分类号：S685.99 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2024）03—0140—09

椴树是锦葵科Malvaceae 椴树属Tilia 植物的统称，是优良的观赏树种（椴树为世界四大阔叶行道树之一）[1]。欧洲大叶椴Tilia platyphyllos 和欧洲小叶椴T. cordata 在欧洲被作为行道树和药用树种，其花含有黄酮类药用成分，浸剂有镇静、镇痉、改善睡眠、镇痛消炎和强化汗腺的功效[2，3]，椴树花茶在欧洲也深受消费者喜爱。所以椴树是集园林绿化、蜜源、药用和食用于一身的优良树种[1]。而南京椴T. miqueliana 具有极高的观赏性，其花是优良蜜源[1]，富含有机酸、黄酮类化合物，这些次生代谢物普遍在盛花期含量最高[4]。南京椴花还具有药用价值，初夏采集南京椴花，阴干，以其花5 钱、麻黄2 钱、桔梗3 钱水煎服可治疗风寒感冒。但由于缺少开发利用，南京椴育种、栽培、塑形等技术不成体系，苗源少收益差，形成恶性循环。

近年来，园林绿化树种的食用价值逐渐受到关注[5]，在越来越多的园林景观建设中应用了可以生产食品的植物，以整合城市农业、城市林业和农林业，助力构建多元化食物供给体系，同时提高城市可持续性和复原力[6]。发展园林绿化树种的食用价值，还需延长产品贮藏时间，提升品质。干燥处理可以降低植物体积和质量，便于运输和保存。干燥方法影响植物体内化学物质的保留率，选择适当的干燥方法是更好保留植物内营养物质的关键[7]。花的干燥常采用阴干法，但耗时长，褐变程度高，遇到阴雨天气容易变质[8]，不是理想干燥方法[9]。真空冷冻干燥过程中水升华析出，可避免营养物质向表面迁移流失，通常被认为是保留营养的有效办法[10]，但成本高，且也有研究表明真空冷冻干燥导致生物活性化合物大量损失[11]。热风干燥方式因简单、经济、操作便捷，广泛用于植物的干燥处理[9]。热风干燥的高温和富氧条件会增强多酚氧化酶活性，导致植物褐变、可见收缩以及热敏性化合物降解等[10]。热风干燥速度快，温度和干燥效率成正比，但干燥温度不宜过高。干燥温度与植物内保留的生物活性物质呈负相关[12]，干燥温度过高结合酚稳定性降低导致多酚保存率降低[13]。刺玫果Rosa davurica 醇提物黄酮、多酚在50 ℃以下时比在70 ℃和90 ℃时含量高，稳定性较好[14]。同时加热加速含有氨基的化合物（氨基酸和蛋白质）和含羰基的化合物（还原糖类）发生美拉德反应，可导致氨基酸含量下降，所以较低温度的干燥条件有利于营养物质的保留[15]。

南京椴花花期短，且不易保存，常以干花利用。本研究比较南京椴鲜花和不同干燥处理下干花营养物质的变化，以寻求理想的干燥温度，为南京椴花的加工利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 南京椴花采集与干燥

1.1.1 南京椴花采集

2022年6月1日，在位于江苏省句容市天王镇的江苏鸿土苗木有限公司12 年生的南京椴树枝上采集椴花。采集时选择花序上刚盛开的花朵（完全开放，色彩明艳，柱头和花药新鲜），采集后剪去花梗备用。

1.1.2 南京椴花干燥

1）热风干燥：鲜花平铺一层并置于QG-C12干果机（中国猛士公司），温度设置35 ℃、40 ℃和45 ℃，分别干燥7 h、6 h 和5 h；每次取干花5 g 置于苏泊尔SMF2002 搅磨粉机粉碎1 min，过60 目筛后置于-40 ℃冰箱内保存。

2）真空冷冻干燥：鲜花在-80 ℃冰箱内预冻24 h，以保证样品彻底冻结，置于ALPHA 1-2 LDplus 冻干机（德国Christ 公司）内平铺一层（冻干机提前预热20 min），在-55 ℃、0.04 mbar 条件下干燥6 h，每次取5 g 置于苏泊尔SMF2002搅磨粉机粉碎1 min，过60目筛后置于-40 ℃冰箱保存。

1.2 指标测定方法

干花的复水比参照赵圆圆等[16] 的方法。水分含量测定采用GB 5 009.3-2016《食品安全国家标准- 食品中水分的测定》中的直接干燥法[17]；酚类化合物提取参照胡丹的方法[18]；多酚含量测定采用Folin-Ciocalteu 法[19]；黄酮含量测定采用AlCl法[20]；原花青素含量测定采用香草醛盐酸法[19]；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[21]；有机酸含量测定采用NaOH 滴定法，结果表示为柠檬酸的百分比[22]；γ - 氨基丁酸含量测定使用（GABA-1-W）γ - 氨基丁酸试剂盒（苏州科铭生物技术有限公司）；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250 法[21]；16 种游离氨基酸含量测定采用色谱分离结合柱后衍生法[23]。

1.3 数据分析

使用Microsoft Excel 2021软件进行数据整理，使用SPSS 26 软件进行差异显著性分析、主体间效应检验，使用Origin 2022 软件进行主成分分析，绘制折线图、主成分图、相关性分析热图，使用Stata 18 软件进行熵值法综合评价。数据均为3 次重复的观察值均值± 标准误。

2 结果与分析

2.1 干燥温度对复水比的影响

南京椴花在复水开始阶段，因有大量水分进入，南京椴花的质量增长较快；复水达到120 min时，不同干燥温度都基本达到平衡状态。真空冷冻干燥的南京椴花复水比最高，且复水速度较快。热风干燥的复水比随干燥温度的升高而逐渐增大，速度也逐渐增快（图1）。

2.2 干燥温度对基本营养物质的影响

南京椴鲜花的平均含水量为78.35%，干燥后平均含水量为8.40%（表1）。通过对样品干质量中营养物质含量变化的分析，可排除因浓缩效应造成测得含量上升的影响。干花多酚的含量高于鲜花，其中45 ℃热风干燥和真空冷冻干燥后干花多酚含量显著高于鲜花（P ＜ 0.05）；45 ℃热风干燥含量最高，为34.27 mg·g^-1，较鲜花增加了24%，真空冷冻干燥次之，为31.81 mg·g^-1，较鲜花增加了16%（表1）。不同温度热风干燥后样品黄酮含量低于真空冷冻干燥；黄酮含量随着热风干燥温度的升高而增加；干燥后除35 ℃热风干燥低于鲜花外，其他干花黄酮的含量均高于鲜花。干燥后原花青素含量高于鲜花，增加了18% ～ 41%，其中真空冷冻干燥原花青素含量最高，为76.05 mg·g^-1；45 ℃热风干燥次之，为72.01 mg·g^-1。40 ℃热风干燥可溶性糖含量最低，为7.23 mg·g^-1，较鲜花降低了20%，其他干花可溶性糖含量高于鲜花，其中45 ℃热风干燥含量最高，为9.35 mg·g^-1，比鲜花增加了4%。干花内有机酸含量均显著低于鲜花（P ＜ 0.05），降低了22% ～ 49%，其中热风干燥有机酸含量低于真空冷冻干燥；热风干燥有机酸含量随着热风干燥温度升高而增加。干花γ - 氨基丁酸含量低于鲜花，降低了3% ～ 29%，其中鲜花含量降至0.72 mg·g^-1，45 ℃热风干燥次之， 为0.69 mg·g^-1。鲜花可溶性蛋白含量为13.49 mg·g^-1，干燥后降低至3.19～4.55 mg·g^-1，降低了56% ～ 76%；可溶性蛋白含量随着热风干燥温度升高而降低；不同温度热风干燥可溶性蛋白含量高于真空冷冻干燥。

2.3 干燥温度对游离氨基酸的影响

通过色谱分离结合柱后衍生检测，花中16 种游离氨基酸的含量见表2。干花游离氨基酸总量显著低于鲜花（P ＜ 0.05）。苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸是南京椴花内主要的游离氨基酸。南京椴花内含有7 种必需氨基酸，分别为苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸。干燥后必需氨基酸总量显著降低（P ＜ 0.05），其中热风干燥必需氨基酸总量为312.37 ～ 390.89 μg·g^-1，降低了60% ～ 68%，真空冷冻干燥含量为152.96 μg·g^-1，降低了84%；其中热风干燥游离氨基酸总量为951.16～1064.32 μg·g^-1，降低了64% ～ 68%，真空冷冻干燥为594.48 μg·g^-1，降低了80%。45 ℃热风干燥蛋氨酸含量为3.43 μg·g^-1，显著高于鲜花（P＜0.05），增加了61%。不同处理间精氨酸含量变化不显著。

2.4 相关性分析

对南京椴花营养物质间的相关性分析表明：酚类化合物之间呈正相关；有机酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸之间普遍呈正相关；酚类化合物与有机酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸普遍呈负相关。其中多酚与原花青素呈极显著正相关（P ＜ 0.01），与可溶性蛋白、苯丙氨酸、精氨酸呈极显著负相关（P ＜ 0.01），与丝氨酸、组氨酸、脯氨酸呈显著负相关（P ＜ 0.05）。黄酮与原花青素呈显著正相关（P ＜ 0.05），与酪氨酸、苯丙氨酸呈显著负相关（P ＜ 0.05）。原花青素与可溶性蛋白、除天冬氨酸和蛋氨酸外的14 种游离氨基酸呈负相关，其中与可溶性蛋白、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸呈极显著负相关（P ＜ 0.01）；与谷氨酸、赖氨酸呈显著负相关（P ＜ 0.05）。可溶性糖与γ -氨基丁酸呈显著正相关（P ＜ 0.05）。有机酸与天冬氨酸、谷氨酸呈极显著正相关（P ＜ 0.01）；与可溶性蛋白、苏氨酸、丝氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸呈显著正相关（P ＜ 0.05）。可溶性蛋白与除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸间呈极显著正相关（P ＜ 0.01）。除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸间均呈现较好的正相关性（r=0.51 ～ 0.99）（图2）。

2.5 主成分分析

为揭示干燥引起的花内营养物质含量的变化，对营养物质含量进行主成分分析（图3，表3）。主成分1（PC1）的贡献率达68.2%，主成分2（PC2）的贡献率达9.2%，主成分3（PC3）的贡献率达8.3%，前3 个主成分占总方差的85.7%，表明这3个主成分能较好地反映所测样品的整体信息特征。缬氨酸、苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、酪氨酸、可溶性蛋白在PC1 轴上的载荷较高，蛋氨酸、可溶性糖在PC2 轴上的载荷较高，有机酸、多酚、黄酮、原花青素在PC3 轴上的载荷较高（表3）。主成分结果显示样品间营养物质存在显著差异，PC1可以区分鲜花和干花。鲜花分布在PC1 正轴区域，此区域主要由缬氨酸、苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、酪氨酸、可溶性蛋白做贡献，与鲜花呈正相关关系；干花分布在PC1 负轴区域，此区域主要由多酚、黄酮和原花青素做贡献，与干花呈正相关关系。35 ℃热风干燥分布在PC1 负轴、PC2 正轴和PC3 负轴区域；40 ℃热风干燥分布在PC1、PC2 和PC3 负轴区域；45 ℃热风干燥分布在PC1负轴、PC2 正轴和PC3 正轴区域，此区域主要由多酚和原花青素做贡献。真空冷冻干燥分布在PC1 负轴、PC2 负轴和PC3 正轴区域，此区域主要由黄酮做贡献。

2.6 干燥温度综合评价

熵是对不确定性的一种度量，根据指标的离散程度确定该指标在综合评价中所占权重。熵值法利用对决策矩阵进行规范化处理，使得异质指标同质化，可消除指标间单位、量纲和数量级等不同带来的不可比性，熵值法综合得分越高表明评价品质越佳[24]。本试验以南京椴花内营养物质为正向指标，采用熵值法综合评价，选择南京椴花较理想的干燥温度。鲜花综合得分最高，45 ℃热风干燥次之，40 ℃热风干燥和真空冷冻干燥综合得分最低（表4），表明南京椴鲜花品质优于干花，本试验中45 ℃热风干燥是较理想的干燥温度。

3 讨论

热风干燥导致水分快速蒸发，无机盐迁移到表面，使植物组织严重皱缩，表面硬化，同时降低其复水性能[25]。热风干燥温度越低，干燥效率也越低，对植物组织伤害便越大，复水比越低[26]。真空冷冻干燥对植物组织的破坏程度较低，较好地保存了植物原有的组织形态[10，26]。南京椴花真空冷冻干燥复水比高于热风干燥，且热风干燥温度越高复水比越高，与树莓Rubus idaeus[27]、柿子Diospyros kaki[25] 和罗勒Ocimum basilicum 叶[28] 复水比的研究结果一致。酚类化合物是一类由芳香环和具有一个或多个羟基的苯环组成的化合物，包括酚酸、类黄酮、水解单宁、原花青素等。南京椴花的多酚、黄酮、原花青素在干燥后呈正相关，但不同酚类化合物对压力、温度、加热时间敏感程度不同[29]。由于干燥破坏细胞结构，导致与细胞壁[30] 或蛋白质结合的营养物质释放，从而提高部分营养物质的溶解率，尤其是非极性酚类化合物[29]，导致干燥后南京椴花的酚类物质含量上升。虽然真空冷冻干燥对细胞结构破坏性较小，但高压导致植物产生并积累与压力相关的酚类化合物[29]。藜麦Chenopodium quinoa、芒果Mangifera indica 和生姜Zingier officinale 干燥过程中多酚随着干燥温度的升高而升高[30-32]。在45 ℃热风干燥下，南京椴花多酚含量高于35 ℃和40 ℃热风干燥，主要因为热风干燥温度和干燥效率呈正相关，而在一定温度范围内，当干燥效率提高时，多酚保留率随时间缩短而提高[13]。40 ℃热风干燥其花的多酚含量低于35 ℃和45 ℃热风干燥，这是说明热风干燥温度升高过程中，南京椴花内酚类物质的溶解率和保留率处于动态变化状态。40 ℃热风干燥南京椴花较35 ℃热风干燥溶解率提高[29] 但保留率降低[13]，使得多酚降解量大于其溶解量；45 ℃热风干燥较40 ℃热风干燥多酚溶解率高于降解率，导致其含量升高。45 ℃热风干燥南京椴花多酚含量高于真空冷冻干燥，而35 ℃及40 ℃热风干燥下结果相反，与南瓜Cucurbita moschata 的干燥结果相同[11]。原花青素与多酚同属酚类化合物，两者随干燥温度变化，含量变化趋势一致。较高温度的热风干燥导致多酚提取率增加，并高于真空冷冻干燥[33]。而真空冷冻干燥下黄酮含量高于热风干燥，与干燥玉竹Polygonatum odoratum 研究结果一致[34]。

蛋白质水解成氨基酸可导致氨基酸含量增加[15]，且干燥过程中发生氧化应激反应，使蛋氨酸亚砜还原酶将蛋氨酸亚砜还原成蛋氨酸，也会导致蛋氨酸干燥后含量增加[35]。

南京椴花有机酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸之间普遍呈强正相关，干燥后均呈下降趋势。干燥过程中细胞被破坏，酶和底物接触，酶促反应降低植物体内营养物质含量[29]；干燥和高温还使热稳定性弱的物质分解，含量下降[36]。加热促进有机酸发生脱羧反应，降低有机酸含量[37]。南京椴花热风干燥有机酸含量低于真空冷冻干燥，与猴头菇Hericium erinaceus[38] 干燥处理变化一致。热风干燥温度升高加速了还原性糖、蛋白质、氨基酸之间的反应[39]。随着热风干燥温度提高，南京椴花可溶性蛋白含量不断降低，这与干燥嘉宝果Myrciaria cauliflora[40]、玉竹[34] 的研究结果一致。不同干燥方法处理后南京椴花游离氨基酸总量均降低，与姜黄Curcuma longa[41]、猴头菇[38] 热风干燥和真空冷冻干燥后游离氨基酸总量变化相同。加热使氨基酸和蛋白质降解[42]，甘氨酸通常与葡萄糖发生美拉德反应，形成褐色吡嗪，赖氨酸与醛反应形成糖基化终产物[15]。美拉德反应极其复杂，受温度、pH 值以及反应物（还原性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸）多种条件影响[43]。南京椴花真空冷冻干燥后游离氨基酸含量低于热风干燥，与香菇Lentinus edodes[44] 的变化一致，但不同于猴头菇[38]。南京椴花真空冷冻干燥可溶性蛋白和游离氨基酸都低于热风干燥，可能是可溶性蛋白降解为寡肽或多肽，同时游离氨基酸发生降解导致[39]。

南京椴花富含具有药用价值的挥发性物质，本试验未考虑温度对挥发性物质的影响，因此下一步研究应充分考虑有关指标的优化调整。植物内营养物质不仅受干燥方法影响，还受采收期[44]、水分、光照、矿质元素[45]、产地[46] 等多方面因素影响，今后还应关注以上因素，以获得更高品质的产品。

4结论

干燥温度对南京椴花品质影响显著，真空冷冻干燥复水比高于热风干燥，且热风干燥温度越高复水比越高。干燥后多酚含量增加，其中45 ℃热风干燥和真空冷冻干燥后干花多酚含量显著高于鲜花（P ＜ 0.05）；干燥后原花青素含量增加；干燥前后黄酮、可溶性糖、γ - 氨基丁酸含量没有显著差异（P ＜ 0.05）；干燥后有机酸、可溶性蛋白以及除蛋氨酸、精氨酸外的14 种游离氨基酸含量均显著降低（P ＜ 0.05）。南京椴花内酚类化合物之间呈正相关；有机酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸之间普遍呈正相关；酚类化合物与有机酸、γ - 氨基丁酸、可溶性蛋白、除蛋氨酸外的15 种游离氨基酸之间普遍呈负相关。熵值法综合评价结果表明干花品质低于鲜花，而45 ℃热风干燥营养物质在干花中得分最高，在干花中品质最高，是较适合保留南京椴花中的营养物质的干燥温度。