不同干燥方式對核桃青皮品質的影響

徐亞飛,雷宏杰,王瑞珍,蔡天嬌,李 梅,徐懷德

(西北農林科技大學食品科學與工程學院,陜西楊凌 712100)

不同干燥方式對核桃青皮品質的影響

徐亞飛,雷宏杰,王瑞珍,蔡天嬌,李 梅,徐懷德*

(西北農林科技大學食品科學與工程學院,陜西楊凌 712100)

采用曬干、陰干、熱風干燥、微波干燥和中短波紅外干燥對核桃青皮進行干燥處理,研究不同干燥方式對核桃青皮含水率、色差、總酚、總黃酮和蒽醌類物質含量及干燥時間的影響。結果表明:干燥至恒重時,微波干燥所用時間最短,為0.4 h,干燥速率顯著高于其他干燥方式(p<0.05);中短波紅外干燥次之,時間為8 h。曬干所得的青皮中總酚、總黃酮和蒽醌類物質含量最高,分別為46.98、13.79 和5.37 mg/g,顯著高于其它干燥方式(p<0.05);中短波紅外干燥得到的核桃青皮中總酚、總黃酮、蒽醌類含量分別為43.13、12.23和4.36 mg/g。50 ℃熱風干燥后的核桃青皮粉末色澤最淺,ΔE*值為65.05;中短波紅外干燥次之,ΔE*值為67.98。綜合比較五種干燥方式,曬干得到的產品品質最好,但受天氣影響較大;陰雨天氣下,50 ℃熱風與中短波紅外干燥后的核桃青皮品質沒有明顯差距,但中短波紅外干燥時間僅為50 ℃熱風的1/3,效率更高,更適合核桃青皮的干燥。

核桃青皮,干燥,總酚,總黃酮,蒽醌類物質

我國核桃資源豐富,已成為世界核桃生產大國,核桃栽培面積達到8000多萬畝,總產量達300萬t,核桃青皮產量也是300萬t。核桃果實的加工利用主要集中于核桃油、核桃蛋白、核桃乳等核桃產品生產。核桃青皮作為核桃生產中副產物,利用率極低,收獲后脫掉的大量青皮隨意堆放,浪費資源,腐敗后產生的污水嚴重污染環境,核桃青皮中含有的化感物質隨污水流到農田抑制其它植物的生長,同時也會污染水源[1-2],有必要對核桃青皮進行收集,干燥深加工,減少污染,變廢為寶。

表1 核桃青皮的干燥方法

注：以上青皮平鋪厚度為5 cm左右。

核桃青皮含有酚類、黃酮類、醌類等多種有機物質,用其可制備化妝品和藥物。Salejda等[3]研究發現核桃青皮中的胡桃醌以及一些酚類化合物可以改善香腸的感官品質,并能延長其貯藏期。王剛霞等[4]研究發現核桃青皮中的多酚類、蒽醌類化合物對幾種主要的采后致病真菌有明顯的抑制效果,且抑制效果與其濃度呈正相關性。趙行宇等[5]研究發現胡桃楸青皮中的多酚化合物對內源性H2O2損傷的血管內皮細胞有保護作用。丁蕓等[6]研究了核桃青皮的亞臨界水提取液對棉織物的染色性能,發現與Fe3+、Cu2+、Sn2+等金屬鹽復配后,棉織物染色效果較好,并可拓展染色色譜范圍。

核桃青皮收獲后首先要進行干燥保存便于后期加工利用,但核桃青皮的干燥未見文獻報道。本文旨在探討曬干、陰干、熱風干燥、微波干燥以及中短波紅外干燥等不同干燥方式對核桃青皮中多酚、黃酮、蒽醌類物質的含量以及粉末色澤的影響[7-8],以期為核桃青皮的干燥保存和深加工利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

核桃青皮 陜西省宜君縣哭泉鎮;蘆丁(純度≥95%),沒食子酸(純度≥95%) 國藥集團化學試劑有限公司;1,8-二羥基蒽醌 麥克林公司;福林酚試劑 北京索萊寶科技有限公司;硝酸鋁、亞硝酸鈉、碳酸鈉、乙醇等 均為分析純，西隴化工有限公司。

SB-500DTY型超聲波掃頻清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司;STC型中短波紅外干燥設備 秦州圣泰科紅外科技有限公司;DHG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司;ALC-210.3型電子分析天平 賽多利斯艾科勒公司;HC-3018R高速冷凍離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司;柯尼卡美能達CM-5分光測色計 日本柯尼卡美能達公司;PJ21C-BI微波爐 廣東美的微波爐制造有限公司;HDS-16烘干法鹵素水分測定儀 上海方瑞儀器有限公司;UV-1780型紫外可見分光光度計 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 核桃青皮的干燥處理 分別取新鮮核桃的外層青皮500 g,通過以下干燥方法干燥至恒重(均在安全含水量以下),然后將其粉碎至60目,待用。本實驗采用的干燥方法見表1。

1.2.2 色素物質的提取方法 精確稱量經不同干燥方式處理的核桃青皮干粉(粉碎至60目)1 g,用體積分數50%乙醇,在溫度50 ℃,料液比1∶40 (w/v)條件下超聲提取120 min,重復2次,合并提取液。提取液冷凍離心(8600 r/min,10 min,4 ℃),取上清液旋轉蒸發,得核桃青皮粗提液,稀釋至40 mL,得核桃青皮提取樣液,4 ℃冷藏備用[12]。

1.2.3 水分含量的測定方法 采用水分測定儀測定干燥后核桃青皮的含水量,每次測量4 g,溫度設定為105 ℃,測量時間為20 min,重復3次操作,取平均值。檢測核桃青皮含水率的變化時,每隔30 min取出其中的7塊樣品測其質量并迅速放回干燥設備,直至前后兩次質量差小于0.01 g,終止實驗[13-15]。

干基含水率M的計算公式:

式中:M為試樣干基含水率,%;M0為試樣初始的質量,g;M1為試樣干制后的質量,g。

1.2.4 色差值的測定方法 核桃青皮產品顏色越淺,其有效成分含量越高,品質越好。實驗時使用CM-5分光測色計測定8種干燥方式處理的核桃青皮樣品的L*、a*、b*值,參照物為白板,其中L=100,a=0.0,b=0.0,核桃青皮樣品色差公式如下:

式中:ΔL*=L*-L;Δa*=a*-a;Δb*=b*-b;L*、a*、b*為核桃青皮樣品的測量值。

每組進行3次平行實驗,結果取三次測定的平均值,以此反映采用不同干燥方式處理的核桃青皮的色澤變化情況,ΔE*值越大,說明色差越大[16],顏色也就越深。

1.2.5 總酚的測定方法 采用Folin-Ciocaileu比色法測核桃青皮色素提取樣液中總酚含量[17-18],以沒食子酸含量為橫坐標,吸光度值為縱坐標,得出沒食子酸含量(x)與吸光度(y)之間的標準曲線,得回歸方程:y=0.0147x+0.0109,R2=0.9994。

1.2.6 總黃酮的測定方法 采用NaNO2-Al(NO2)3-NaOH法測核桃青皮色素提取樣液中總黃酮含量[19-20],以蘆丁含量為橫坐標,吸光度值為縱坐標,得出蘆丁含量(x)與吸光度(y)之間的標準曲線,得回歸方程:y=0.0088x-0.0003,R2=0.9994。

1.2.7 蒽醌類物質的測定方法 采用醋酸鎂-甲醇法測核桃青皮色素提取樣液中蒽醌類物質含量,以1,8-二羥基蒽醌濃度(μg/mL)為橫坐標,吸光度為縱坐標繪制標準曲線[21],得回歸方程:y=0.0512x-0.0054,R2=0.9990。

表3 不同干燥方式對核桃青皮粉末色澤的影響

注：表中數值為絕對值。

1.3 數據分析

采用IBM SPSS Statistics 19統計分析軟件處理實驗數據,測定結果以平均值±標準差表示。采用ANOVA進行Duncan’s差異分析,p<0.05為差異顯著;采用Microsoft Excel 2010軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對核桃青皮水分含量的影響

從表2可以看出,核桃青皮在經過不同的干燥方式處理后,其含水率及干燥時間呈顯著變化(p<0.05)。陰干處理后核桃青皮含水率最高,為11.88%,但耗時極長,效率低;80 ℃熱風干燥所得核桃青皮含水率最低,為8.01%,耗時12 h,干燥效果更佳,保質期更長。較其它干燥方式而言,曬干所得核桃青皮含水率為10.59%,只需消耗自然的太陽能,但天氣狀況不穩定,9、10月份陰雨天氣比較多,晴天時間較短,效率低;微波干燥得到的產品含水率為9.74%,干燥時間極短,為0.4 h,大大提高了效率,但干燥過程劇烈，較難控制,物料較多時易因物料局部溫度過高而產生焦糊的現象,影響核桃青皮品質[22];中短波紅外干燥后的核桃青皮含水率為8.62%,含水率高于70 ℃和80 ℃熱風干燥,但耗時短,時間為8 h,干燥效率僅次于微波干燥。

表2 不同干燥方式對核桃青皮水分含量的影響

注：同一列標記字母不同,表示差異顯著(p<0.05)。表3同。

2.2 不同干燥方式對核桃青皮粉末色澤的影響

從表3可以看出,8種干燥方式得到的青皮粉末的L*、a*、b*和ΔE*值具有顯著性差異(p<0.05)。50 ℃熱風干燥后得到的樣品色差ΔE*值最小,為65.05;中短波紅外干燥后得到的樣品色差ΔE*值次之,為67.98;當采用微波干燥方法時,色差ΔE*值最大,為73.31,說明此時核桃青皮干粉的色澤變化最大,主要是由于微波干燥過程劇烈,局部溫度急劇升高導致核桃青皮內發生劇烈的呈色反應。從表3也可以看出,色差ΔE*值隨溫度的升高而增大,這是由于氧化和高溫的原因,青皮內部存在的還原糖與氨基酸發生了美拉德反應以及葉綠素的降解、酶促褐變而導致顏色加深[23-24]。色澤是評價核桃青皮產品的指標之一,色差值越大說明核桃青皮品質越差[26]。

2.3 不同干燥方式對核桃青皮總酚和總黃酮含量的影響

從圖1中可以看出,核桃青皮在經過不同的干燥方式處理后,其總酚和總黃酮類物質的含量具有顯著性差異(p<0.05)。曬干方式處理后的核桃青皮中總酚和總黃酮含量最高,分別為46.98 mg/g和13.79 mg/g,顯著高于其它干燥方式;50 ℃熱風干燥后得到樣品中總酚和總黃酮含量次之,分別為44.29 mg/g和12.96 mg/g;中短波紅外干燥得到的核桃青皮中總酚、總黃酮含量分別為43.13 mg/g和12.23 mg/g;微波干燥處理核桃青皮中的總酚和總黃酮的含量最低,分別為20.65 mg/g和6.19 mg/g。由圖1也可以看出,隨著溫度的升高,總酚和總黃酮含量均有明顯下降,可能是酚類物質與其他化合物(蛋白質)結合或者酚類的化學結構發生變化導致不能被提取測定[26]。

圖1 不同干燥方式對核桃青皮總酚和總黃酮含量的影響Fig.1 Effects of different drying methods on total phenols and total flavonoids contents of walnut green husks注:同一種成分間，字母不同表示有顯著差異(p<0.05)。圖2同。

2.4 不同干燥方式對核桃青皮蒽醌類物質含量的影響

從圖2可以看出,核桃青皮在經過不同的干燥方式處理后,其蒽醌類物質的含量具有顯著性差異(p<0.05)。曬干方式處理后的核桃青皮中蒽醌類物質含量最高,為5.37 mg/g,顯著高于其他干燥方式;中短波紅外干燥后的核桃青皮中蒽醌類物質含量次之,為4.36 mg/g;微波干燥處理后,核桃青皮中的蒽醌類物質損失最多,含量為1.47 mg/g;核桃青皮蒽醌類色素具有較好的耐光性和耐還原性,但當溫度高于70 ℃,高溫會對其造成一定的破壞[27]。在對核桃青皮進行加工時,就需要選擇干燥速度快、溫度低的干燥方式。

圖2 不同干燥方式對核桃青皮蒽醌類物質含量的影響Fig.2 Effects of different drying methods on anthraquinones contents of walnut green husks

3 結論

曬干、陰干、熱風干燥、微波干燥、中短波紅外干燥下核桃青皮的含水率、色差以及總酚、總黃酮、蒽醌類物質的含量及干燥時間具有顯著差異(p<0.05)。曬干得到的核桃青皮中總酚、總黃酮、蒽醌類含量較高,分別為46.98、13.79和5.37 mg/g,顯著高于其他干燥方式;50 ℃熱風干燥得到的核桃青皮中總酚、總黃酮、蒽醌類含量次于曬干,分別為44.29、12.96和3.48 mg/g;中短波紅外干燥得到的核桃青皮中總酚、總黃酮、蒽醌類含量分別為43.13、12.23和4.36 mg/g。50 ℃熱風干燥后顏色最淺,ΔE*值為65.05;中短波紅外干燥次之,ΔE*值為67.98;微波干燥顏色最深,ΔE*值為73.31。干燥至恒重時,微波干燥所用時間最短,為0.4 h,干燥效率顯著高于其他干燥方式;中短波次之,為8 h;陰干時間最長,為170 h。綜合比較,天氣晴朗情況下,可采用曬干方式處理核桃青皮;50 ℃熱風與中短波紅外干燥后得到的核桃青皮產品含水率低,保質貯藏時間長,色澤良好,總酚、總黃酮和蒽醌類物質損失少,得到的核桃青皮品質沒有顯著差距,但中短波紅外干燥時間僅為50 ℃熱風干燥的1/3,效率更高。若陰雨天氣較多,本著高效快速原則,可采用中短波紅外干燥處理。

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Effects of different drying methods on the quality of walnut green husks

XU Ya-fei,LEI Hong-jie,WANG Rui-zhen,CAI Tian-jiao,LI Mei,XU Huai-de*

(College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,China)

The effects of different drying methods(drying in the shade,sun drying,hot air drying,microwave drying and medium-short infrared wave drying)on the drying properties(moisture content,color difference(ΔE*),total phenols,total flavonoids,anthraquinones and drying time)of walnut green husks(WGH)were studied. Results showed that it took the shortest time of 0.4 h to get constant weight by microwave drying,indicating the fastest drying rate,followed by medium-short infrared wave drying(about 8 h). In addition,contents of total phenols,total flavonoids and anthraquinones in the WGH dried by sun were 46.98,13.79 and 5.37 mg/g,respectively,which were significantly higher than other drying methods(p<0.05). Contents of total phenols,total flavonoids and anthraquinones in the WGH dried by medium-short infrared wave drying were 43.13,12.23 and 4.36 mg/g,respectively. The color of WGH powder by hot air drying at 50 ℃ was the lightest and the value of ΔE*was 65.05,followed by medium-short infrared wave drying with ΔE*of 67.98. By comprehensive comparison of the five drying methods,the quality of the WGH dried by sun was the best,but affected by the weather easily. In the rainy weather,there was no significantly difference between 50 ℃ hot air drying and medium-short infrared wave drying. Moreover,the time by medium-short infrared wave drying was only 1/3 of the time by 50 ℃ hot air drying,therefore,taking drying efficiency into consideration,the medium-short infrared wave drying was more suitable for WGH drying.

walnut green husks;drying;total phenols;total flavonoids;anthraquinones

2016-11-11

徐亞飛(1990-)，男，碩士，研究方向：果蔬貯藏與加工，E-mail:yafeibest521@163.com。

*通訊作者:徐懷德(1964-)，男，本科，教授，研究方向：飲料加工、果品蔬菜貯藏與加工、天然產物提取，E-mail:Huaide Xu@163.com。

陜西省科技統籌創新工程計劃項目(2016KTCQ02-22)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)09-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.032