營養地瓜葉菜粉的研制

傅海慶,林 潔,何梅蘭

(福建農林大學金山學院,福建福州 350002)

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營養地瓜葉菜粉的研制

傅海慶,林 潔,何梅蘭

(福建農林大學金山學院,福建福州 350002)

目的:將地瓜葉加工成粉末狀的營養調料粉作為一種添加料。方法:采用單因素篩選、正交實驗和工廠中試等方法,研究了地瓜葉的最佳干燥工藝。結果:地瓜葉以真空干燥方法所得的葉綠素保留率最高;但最終地瓜葉在無護色工藝情況下,以溫度為60 ℃、真空度為0.09 MPa、裝載量為75%的真空干燥方法最佳。結論:護色工藝無法改善地瓜葉菜粉的葉綠素含量及色澤,僅以真空干燥方法就可以獲得葉綠素含量及色澤俱佳的地瓜葉菜粉。

地瓜葉菜粉,護色,葉綠素,真空干燥

近年來,隨著生活水平的逐步提高,越來越多的人對于健康食品的需求不斷增加。被譽為“蔬菜皇后”的地瓜葉因其含有豐富粗纖維、粗蛋白和礦物元素等被冠以殊稱,是一種營養價值很高的蔬菜,具有較好的開發利用前景[1]。地瓜葉又名紅薯葉、甘薯葉、番薯葉、過溝菜等,一年生或多年生草本植物,莖細長,塊根既可充主食,也可與其他糧食混食或做成各種副食[2]。地瓜葉中富含胡蘿卜素、維生素B1、B2和C以及鈣、磷、鐵等礦物質,其營養價值明顯高于芹萊、菠萊等蔬萊;尤其是胡蘿卜素的含量,比胡蘿卜中的胡蘿卜素大約高3.8倍[3];其維生素B6、維生素C及核黃素含量分別比地瓜高3倍,5倍和10倍[4-5]。此外,地瓜葉還含有多糖、綠原酸、黃酮類、多肽、SOD、脫氫表雄酮、粘液蛋白、準女性激素等多種生物活性成分,具有提高免疫力、預防動脈硬化,防止細胞癌變,預防夜盲等保健功能[6-10]。然而,地瓜葉卻僅在廣東、香港、臺灣、歐美、日本等地作為美食佳肴,而在大部分地區一向是被人們棄之不用的,或只將其作為豬的飼料,實為可惜[6]。由此可見,若是能找到一個適合地瓜葉的加工方法并將其制成營養添加料或方便食品,將擴大食用地瓜葉的人群范圍。

因此,本實驗研究如何將地瓜葉加工成粉末狀的添加料來食用,在前人研究的基礎上,針對地瓜葉加工過程中的脫水干燥方式等較為重要的環節開展研究[11-12]。近年來隨著干燥技術發展迅速,熱風干燥、真空干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、真空微波干燥等技術被廣泛應用。真空冷凍干燥雖能得到較好的產品質量,但是能耗較高、干燥時間較長,故一般用于成本較高的原材料的干燥,如人參、草莓等[13-14],以此來保證高成本材料的品質;熱風干燥雖然成本低,但在加工過程中會存在后期失水速率慢導致產品外觀、色澤劣變以及有效成分的損失等一系列問題;而微波干燥對于厚薄不均一的原料難以保證品質。目前也有一些機構和學者應用真空干燥技術來干燥果蔬產品,如玉米、獼猴桃切片加工等[15-16],但對于真空干燥技術應用于地瓜葉干制的研究未見報道。本實驗研究依據低能耗、易推廣原則,擬選擇熱風干燥、真空干燥、微波干燥以及微波真空干燥等4種干燥方法進行研究,結合工廠中試進行驗證和優化工藝,以期制成可作為營養添加料的地瓜葉菜粉,可提高地瓜葉這一農產品的附加值,并將有較好的市場前景。

表1 四種干燥方式的參數水平
Table 1 The parameter level of four drying methods

水平序號ABCDEF熱風干燥50℃60℃70℃80℃真空干燥60℃、005MPa60℃、007MPa70℃、005MPa70℃、007MPa80℃、005MPa80℃、007MPa微波干燥120W250W450W600W700W微波真空干燥007MPa、2kW007MPa、3kW007MPa、4kW008MPa、2KW008MPa、3kW008MPa、4kW

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

新鮮地瓜葉 (葉菜型甘薯新品種福菜薯18號[17],由福建省沙縣益康生態農業專業合作社提供),選取葉片大小均勻、色澤一致、鮮嫩度相近、無病蟲害、葉片無損傷的地瓜葉(帶葉柄)作為供試材料,清水洗凈、涼干備用。

所用丙酮、石英砂等試劑,均為分析純。

精密酸度計PHS-2 上海雷磁儀器廠;電熱恒溫水浴鍋DK-S22，電熱恒溫鼓風干燥箱DHG-9240，DZF-6050型真空干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司;電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;;MI-2270型海爾微波爐 青島膠南海爾微波制品有限公司;美的粉碎機 廣東美的精品制造電器制造有限公司;UV-1750紫外可見分光光度計 島津儀器蘇州有限公司;ADCI系列全自動色差計 北京辰泰克儀器技術有限公司;水分測定儀 Sartorius MA150水分測定儀;YZG真空干燥機 常州市范群干燥設備有限公司;KL-2D-4ZG微波真空干燥設備 廣州凱凌工業用微波設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 地瓜葉干燥工藝實驗 新鮮地瓜葉經挑選與清洗后,分別取一定量采用熱風、真空、微波、微波真空干燥這四種方法,在一定條件下進行干燥至質量恒重,取出粉碎后測定其葉綠素含量和色差a值,采用葉綠素含量結合色差a值的雙指標法進行篩選,分別研究其主要的最佳干燥參數。各種干燥方法的參數選擇和水平設置是參考了前人研究的基礎[18-23],見表1所示。

1.2.2 地瓜葉結合護色的真空干燥優化實驗 在前期護色預實驗中,得知在溫度100 ℃、時間30 s、pH7.5、鋅添加量0.01%的護色條件下可獲得最佳的護色效果。在此基礎上,與上述實驗所得最佳干燥方式——真空干燥結合起來,對地瓜葉先后進行護色與干燥處理,選取溫度、真空度、裝載量三個主要因素采取四因素三水平進行正交實驗設計研究(見表2),考察其葉綠素含量與色差a值的情況。

1.2.3 地瓜葉真空干燥中試實驗 中試實驗設置了對照組和驗證組兩個實驗組,對照組的條件為溫度60 ℃、真空度0.07 MPa、裝載量75%,驗證組的條件為溫度60 ℃、真空度0.09 MPa、裝載量75%,以觀察工廠化生產條件下的效果。

表2 地瓜葉真空干燥正交實驗的因素水平表
Table 2 The orthogonal test design of vacuum drying on sweet potato leaves

水平因素溫度(℃)真空度(MPa)裝載量(%)155007552600087536500995

1.3 指標的測定

1.3.1 色差a值的測定 以陶瓷標準版作為白板標準,采用國際公認的CIEL*a*b*均勻色空間表色系統,由CIE三刺激X、Y、Z自動計算出相應的L、a、b值,ADCI系列全自動色差計用L*a*b*色彩系統表示其結果。其中L*值(Lightness,亮度),數值在0～100之間,0表示黑色,100表示白色;a*值(Redness,紅色度),表示紅綠之間的色澤,100為紅色,-80為綠色;b*值(Yellowness,黃色度),表示黃藍之間的色澤,100為黃色,-80為藍色[24]。地瓜葉每片隨機測五個部位色差a*值,每個處理重復三次,取平均值;地瓜葉粉樣每次測定三次,取其平均值。

1.3.2 葉綠素含量的測定:紫外分光光度法 在電子天平上稱取樣品1.00 g,加入少許石英砂,充分研磨后全部無損地轉入干凈的25 mL容量瓶,用濃度80%的丙酮分幾次洗滌研缽并倒入容量瓶中,用80%的丙酮定容調至刻度,塞住瓶塞,猛烈搖蕩混合后混勻過濾,過濾后的濾液用分光光度計分別于645 nm和663 nm波長下,測定其吸光值;以80%丙酮作空白對照實驗,并作平行樣,按下列公式求其平均值:

式中：X:為葉綠素含量(mg/g)；D1:在645 nm波長下葉綠素丙酮提取液的吸光值;D2:在663 nm波長下葉綠素丙酮提取液的吸光值;V:丙酮提取葉綠素的最終體積(mL);W:樣品的鮮重克數(g)[25]。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel、DPS數據分析軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方法對地瓜葉葉綠素含量及色差的影響

2.1.1 熱風干燥中不同溫度對地瓜葉葉綠素含量及色差的影響 地瓜葉經不同溫度的熱風干燥后測定其葉綠素含量及色差a*值如圖1、圖2所示。

圖1 熱風干燥溫度對葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of hot air drying temperature on the chlorophyll content

圖2 熱風干燥溫度對色差a*值的影響Fig.2 Effect of hot air drying temperature on color difference a*-value

由圖1可知,在60 ℃時葉綠素含量最高;方差分析顯示,除了50 ℃和80 ℃差異顯著外,其余溫度下的差異極顯著。在其他蔬菜加工這一方面的研究上,王麗萍[18]、Peerajit[19]等在60 ℃熱風干燥條件下制備得到的蔬菜樣品,在后期加工中容易粉碎制成蔬菜粉,且在呈色方面比較理想。由圖2可知,烘干后的樣品在50、60 ℃時的顏色呈現較好;方差分析顯示,各溫度間差異顯著。結合兩項指標及干燥時長、呈色效果、粉碎容易程度等因素來看,60 ℃是地瓜葉熱風干燥法最適宜的溫度,其葉綠素保留率為74.13%。

2.1.2 真空干燥中不同溫度和真空度組合對地瓜葉葉綠素含量及色差的影響 地瓜葉經表1所示各組真空干燥處理后,測定其葉綠素含量及色差a*值如圖3、圖4所示。

圖3 真空干燥初篩實驗的葉綠素含量Fig.3 The content of chlorophyll in vacuum drying initial screening test

圖4 真空干燥初篩的色差a*值Fig. 4 Color difference a*-value in vacuum drying initial screening test

由圖3顯示,在溫度一致的情況下,隨著真空度的升高,其葉綠素含量有升高的趨勢;在真空度一致的情況下,相對的在60 ℃下測得的葉綠素值較高。從圖4可知,在溫度一致的情況下,隨著真空度的升高,其色差a*值也相對升高;在真空度一致的情況下,相對的60 ℃下測得的色差a*值較高。方差分析表明,各組合間均有顯著差異,故從葉綠素含量和色差來考慮,真空度在0.07 MPa、溫度在60 ℃左右的情況下最佳,其葉綠素保留率達75.05%。

2.1.3 微波干燥中不同微波功率對地瓜葉葉綠素含量及色差的影響 地瓜葉經不同功率的微波干燥后測定其葉綠素含量及色差a*值如圖5、圖6所示。

圖5 微波功率對葉綠素含量的影響Fig.5 Effect of microwave power on the content of chlorophyll

圖6 微波功率對色差a*值的影響Fig.6 Effect of microwave power on the color difference a*-value

由圖5可知,葉綠素含量隨著微波功率的提高而增多,到450 W時達到一個最高值,但各處理間差異不顯著。由圖6可以看出,微波功率越高呈色越好,到700 W時,呈色效果最好,各處理間差異性顯著。參考朱德泉[21]、Murthy T[22]在其他果蔬加工中關于品質方面的研究結果,以450 W作為微波干燥的較好參數,其葉綠素保留率為71.26%。

2.1.4 微波真空干燥中不同微波功率和真空度組合對地瓜葉葉綠素含量及色差的影響 地瓜葉經表1所示不同微波功率和真空度組合的微波真空干燥后,測定其葉綠素含量及色差a*值如圖7、圖8所示。

表4 地瓜葉真空干燥L9(34)正交實驗結果
Table 4 The sweet potato leaves vacuum drying L9(34)orthogonal experiment results

實驗號因素A(溫度)B(真空度)C(裝載量)空列葉綠素含量(mg/g)色差a值1111105459-4242122206880-3333133307188-2074212308001-2525223107087-3906231206380-2317313206371-2638321304052-2949332106793-422K119527198311589119339K221468180192167419631K317216203612064619241k10650906610529706446k207156060060722506544k305739067870688206414R0141700781019280013

圖7 微波真空干燥初篩實驗的葉綠素含量Fig.7 The content of chlorophyll of microwave vacuum drying initial screening test

圖8 微波真空干燥初篩實驗的色差a*值Fig.8 Color difference a*-value of microwave vacuum drying initial screening test

由圖7顯示,在同一真空度的情況下,隨著微波功率的升高,其葉綠素含量有升高的趨勢;在微波功率一致的情況下,相對的真空度較高下測得的葉綠素含量較高;故可初步得出,在真空度為0.08 MPa和微波功率4 kW的情況下測得的葉綠素含量較高。由圖8可以看出,微波功率和真空度越高呈色越好,在0.08 MPa和4 kW時,呈色效果最好,其葉綠素保留率為65.02%。

將上述四種干燥方式初篩實驗所得的最佳結果進行比較(見表3)可知,以真空干燥方法所得的葉綠素含量最高、葉綠素保留率最高;呈色效果方面,感官上熱風干燥法略優于其他幾種干燥法,但經方差分析顯示,真空干燥法與其它干燥法無顯著差異,故以真空干燥法為地瓜葉干燥的最適合方法。

2.2 地瓜葉結合護色的真空干燥優化實驗

首先,將地瓜葉用前期實驗所得護色參數與真空干燥結合進行優化實驗,進行了溫度、真空度、裝載量四因素三水平的正交實驗研究,結果如表4所示。

表5 地瓜葉菜粉中重要的營養素含量
Table 5 The important nutrients content in the sweet potato leaves powder

營養素名稱含量(mg/100g)營養素名稱含量(mg/100g)營養素名稱含量(mg/100g)蛋白質34400胡蘿卜素34鉀6410膳食纖維32400總黃酮252鈣1080鎂308鐵158鋅658

表3 四種干燥方式最佳初篩實驗結果比較
Table 3 Comparison of the best initial screening test results of four kinds of drying methods

干燥方式最優參數水平葉綠素含量(mg/g)葉綠素保留率(%)色差a?值熱風干燥60℃128847413-1051微波干燥450W123857126-97真空干燥60℃、007MPa130447505-891微波真空干燥008MPa，4kW084026502-624

以葉綠素含量為主要指標來分析,各因素的最優水平為A2B3C2,即溫度60 ℃、真空度0.09 MPa、裝載量75%。但所得最高葉綠素含量及最佳色差a*值均大大低于未護色的真空干燥樣品,這可能與兩次熱處理導致相關物質的劣變有關。因此,在地瓜葉的干燥過程中可省去護色環節,能獲得更好的樣品。

其次,將實驗室所得的最優真空干燥工藝,進行了工廠化的中試。中試結果表明,驗證組所得樣品的葉綠素含量(1.1009 mg/g)、葉綠素保留率(76.44%)均比對照組的(分別為1.0188 mg/g、70.74%)高,顏色也更加鮮綠,氣味十分香郁濃烈,較好地印證了正交優化實驗的結果。

中試樣品經檢測顯示,其主要幾種營養成分見表5所示,多種重要的營養素含量均較為豐富。

3 結論

研究表明,不用護色環節,僅以真空干燥方法就可以獲得葉綠素含量及色澤俱佳的地瓜葉菜粉;其最佳工藝參數為溫度60 ℃、真空度0.09 MPa、裝載量75%。所得樣品富含營養成分,適合作為營養添加料。本文可為地瓜葉菜粉的進一步應用研究提供有益的參考。

[1]業紅.紅薯葉-“蔬菜皇后”[J].農業知識(百姓新生活),2015,(6):31-32.

[2]張貴景,蘇玉鶴. 莖葉菜用甘薯-福薯10號[J].福建農業,2012,(6):12,15.

[3]蔡秋亮.甘薯葉保健系列產品的研制與開發[J].現代農業科技,2015,(24):266-267.

[4]松林.新晉超級食品:地瓜葉[J].健與美,2015,(8):85.

[5]佚名.研究新發現:地瓜葉營養豐富勝地瓜[J]. 中國食品,2015,(7):122.

[6]王世寬,吳平,許艷麗，等.甘薯葉的營養成分與應用前景[J].四川理工學院學報：自然科學版,2009,22(6):57-59,62.

[7]吳憶微,蔣立勤.紅薯葉功效成分及抗腫瘤作用研究進展[J].中國食物與營養,2013,19(12):63-65.

[8]黃盛藍,張家豪,梁冰雪，等.紅薯葉應用價值及開發利用現狀[J].現代農業科技,2014,(19):309-311,313.

[9]劉漢文,陳洪興,龔曉鈺.超聲微波協同提取甘薯葉中黃酮類化合物的研究[J].食品工業科技,2014,35(16):298-301,317.

[10]Yi-Ru Jin,Meei-Shyuan Lee,Jang-Hwa Lee,et al.Intake of vitamin A-rich foods and lung cancer risk in Taiwan:with special reference to garland chrysanthemum and sweet potato leaf consumption[J].Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition,2007,16(3):477-488.

[11]邵琳,張仲欣.果蔬粉加工技術的研究現狀及前景展望[J].農產品加工·學刊,2008,133(4):31-33.

[12]畢金峰,陳芹芹,劉璇，等.國內外果蔬粉加工技術與產業現狀及展望[J].中國食品學報,2013,133(3):8-14.

[13]郭樹國.人參真空冷凍干燥工藝參數實驗研究[D].沈陽：沈陽農業大學,2012.

[14]王偉.真空冷凍干燥草莓粉工藝研究[J].中國食品學報,2007,7(6):113-117.

[15]張玉榮,周顯青.熱風和真空干燥玉米的品質評價與指標篩選[J].農業工程學報,2010,26(3):346-352.

[16]張秦權,文懷興,許牡丹,等.獼猴桃切片真空干燥設備及工藝的研究[J].真空科學與技術學報,2013,33(1):1-4.

[17]羅曉鋒,涂前程,喬鋒，等.優質葉菜型甘薯新品種福菜薯18號露地越冬栽培技術[J].三明農業科技,2015,(1):14,24.

[18]王麗萍,李保國,陳思思,等.葉菜類蔬菜粉的加工研究[J].農產品加工(上半月),2011,(1):4-6.

[19]Peerajit P,Chiewchan N,Devahastin S.Effects of pretreatment methods on health-related functional properties of high dietary fibre powder from lime residues[J].Food Chemistry.2012,132:1891-1898.

[20]張慧恩,李巧珍,黃毅.桑葚真空干燥工藝參數的研究[J].農產品加工(上半月),2011,(2):57-59.

[21]朱德泉,王繼先,朱德文,等.香菜微波干燥的實驗研究[J].農業工程學報,2007,23(12):242-246.

[22]Murthy T,Manohar B. Microwave drying of mango ginger Curcuma amada Roxb prediction of drying kinetics by mathematical modelling and artificial neural network[J]. International Journal of Food Science and Technology.2012,47(6):1229-1236.

[23]Aban E E,Ma H,Qu W.Influence of combined microwave-vacuum drying on drying kinetics and quality of dried tomato slices[J].Journal of Food Quality.2012,35(3):159-168.

[24]李慶,王飛生,聶宗仁,等.板栗粉熱風干燥和真空冷凍干燥的品質比較[J].食品科學技術學報,2013,31(4):64-68.

[25]王向陽.貯藏中青菜的葉綠素和番茄的番茄紅素含量的無損檢測的研究[C].食品安全監督與法制建設國際研討會暨第二屆中國食品研究生論壇論文集(下).浙江省科學技術協會、中國食品科學技術學會、浙江工商大學,2005,9.

Development of nutrition sweet potato leaves powder

FU Hai-qing,LIN Jie,HE Mei-lan

(Jinshan College of Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Objective:The sweet potato leaves was processed into powder as a natural food additive to increase its nutrition and varieties. Methods:The optimal drying process during the sweet potato leaves powder processing were obtained through single factor screening,orthogonal experiments and pilot-plant experiments. Results:The vacuum drying was the best method including the condition of the temperature of 60 ℃,vacuum degree of 0.09 MPa and 75% loading capacity,without the color-protecting techniques. The vacuum drying was highest retention in obtain chlorophyll. Conclusion:The chlorophyll content and colour of sweet potato leaves powder was unable to improve through color-protecting techniques,but the better chlorophyll content and color of sweet potato leaves powder was obtained just by vacuum drying method.

sweet potato leaves powder;color-protecting;chlorophyll;vacuum drying

2016-06-06

傅海慶(1973-)，男，碩士，副教授，主要從事食品科學方面的研究和教學工作，E-mail:627511829@qq.com。

國家級大學生創新創業訓練項目(201514046002)。

TS255.3

B

1002-0306(2016)23-0188-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.027