干燥方法對沙芥葉片品質的影響

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(1.內蒙古農業大學農學院,內蒙古自治區野生特有蔬菜種質資源與種質創新重點實驗室,內蒙古呼和浩特 010019;2.鄂托克前旗草原工作站,內蒙古鄂爾多斯 016200)

干燥方法對沙芥葉片品質的影響

張曉艷1,張鳳蘭1,*,郝麗珍1,楊忠仁1,張慧1,布仁吉雅2,那順吉日嘎拉2

(1.內蒙古農業大學農學院,內蒙古自治區野生特有蔬菜種質資源與種質創新重點實驗室,內蒙古呼和浩特 010019;2.鄂托克前旗草原工作站,內蒙古鄂爾多斯 016200)

研究自然干燥、真空干燥、鼓風干燥(40、60、80 ℃)3種干燥方法對沙芥干燥產品及復水后產品物理性質及營養成分的影響。結果表明:不同干燥方法處理的沙芥葉的物理性質及營養成分與鮮葉有較大差異,在物理性質方面,真空干燥葉片復水率顯著高于其它處理(p<0.05);在營養成分方面,真空干燥條件下沙芥葉片與其復水后葉片的游離氨基酸、VC、可溶性蛋白含量均高于其它干燥方法。綜上所述,真空干燥對沙芥葉片營養成分的破壞最小,復水性好而且干燥時間較短,是一種較好的沙芥葉片干制品的制備方法。

沙芥,干燥方法,品質

沙芥(Pugioniumcornutum(L.)Gaertn.)為十字花科二年生草本植物,適合生長在干旱的沙漠地區,主要分布在我國的陜西、寧夏、甘肅和內蒙古等地[1]。沙芥含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、多種維生素和礦物質及人體生長發育所必需的氨基酸,營養成分豐富[2-3],同時具有補氣、止痛、止咳、解毒等功效[4]。沙芥嫩葉和莖都可作蔬菜,味清香并具芥子味,是沙區人民喜愛的野生蔬菜之一。

干燥技術在現代食品加工業中被廣泛應用[5],通過干燥將果蔬制成果蔬干,既可降低物料的水分活度,又可抑制微生物的生長和酶的活性。但不同的干燥方式對果蔬的色澤和營養成分等影響較大。張鳳蘭等[6]研究表明,腌制后陰干對沙芥葉片的營養物質破壞最大,而微波殺青5 min和高溫殺青均可作為沙芥葉片陰干前預處理方法;縱偉等[7]研究表明,微波-真空干燥的脫水菠菜不僅葉綠素和VC保存率高、復水性好而且干燥時間短,是一種較好的脫水菠菜制備方法;謝述瓊等[8]研究表明,陰干處理對西蘭花中蘿卜硫素破壞最大,而90 ℃烘干處理蘿卜硫素保存率最高。目前,沙芥人工栽培面積逐年增加,但沙芥的鮮嫩葉片不耐貯藏,貯藏期一般為3～5 d,限制了市場供應,而將沙芥葉片干燥可以延長貯藏期。因此,本實驗以沙芥葉片為原料,探討自然干燥、鼓風(40、60、80 ℃)干燥及真空干燥3種干燥方法對其產品物理性質與品質特性的影響,為其干燥加工方法的選取和應用提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

沙芥(Pugioniumcornutum(L.)Gaertn.)種子 經由內蒙古農業大學沙生蔬菜課題組張鳳蘭老師鑒定,于2013年10月采自鄂爾多斯鄂托克前旗(北緯37°44′～38°44′,東經106°26′～108°32′),2014年5月種植在內蒙古農業大學科技園區,以旺盛生長期的沙芥葉片為實驗材料,選取第3～4片葉；茚三酮、2,6-二氯酚靛酚、亮氨酸、抗壞血酸、草酸、硫酸鋅、蔗糖、3,5-二硝基水楊酸、葡萄糖、考馬斯亮藍G-250、蒽酮、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、石英砂、正丙醇、正丁醇、乙二醇 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;乙酸鈉、亞鐵氰化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈣粉、乙酸、異丙醇、二甲苯、乙酸乙酯、濃硫酸、無水乙醇 分析純,天津市風船化學試劑科技有限公司;牛血清蛋白標準品 購自中國國家標準物質標準樣品信息中心。

JC-9076A電熱鼓風恒溫干燥箱 濟南精誠實驗儀器有限公司;DZG-6020真空干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司;TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;JA2003電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;HHS型電熱恒溫水浴鍋 上海博迅實業有限公司醫療設備廠出品;HITACHI-CF16RN高速冷凍離心機 天美(中國)科學儀器有限公司;FZ102微型植物試樣粉(粉碎效果60～120目、篩口直徑0.5 mm) 北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 干燥處理 實驗共設5個處理,其中處理Ⅰ為自然干燥,處理Ⅱ為鼓風40 ℃干燥,處理Ⅲ為鼓風60 ℃干燥,處理Ⅳ為鼓風80 ℃干燥,處理Ⅴ為真空干燥,稱取新鮮沙芥葉片180 g,分別采用以上5個處理將其干燥至恒重,粉碎機粉碎后過60目篩,各處理三次重復,以新鮮葉片為CK。通過以上干燥處理后樣品的水分含量控制在5%±0.1%。

自然干燥:將沙芥葉片平鋪到濾紙上,放在室內(溫度范圍15～25 ℃)陰干,每隔1 h稱重一次,直至恒重。

鼓風干燥:分別于40、60、80 ℃溫度條件下進行鼓風干燥,風速2 m·s-1,每隔1 h稱重一次,直至恒重。

真空干燥:在真空度為0.1 MPa,溫度為60 ℃條件下進行干燥,每1 h稱重一次,直至恒重。

1.2.2 干燥速率的測定 參考文獻[9]的方法。

式中,W1為鮮樣的重量,W2為干燥時刻t物料的重量,t為干燥的時間,Wd為干物料的重量。每隔30 min取樣,稱重,30 min內質量不再變化為干燥終點。

1.2.3 指標的測定

1.2.3.1 失重率和復水率的測定 采用稱重法[10],計算公式如下:

式中,W1為鮮樣的重量,Wd為干物料的重量,WL為每干燥l h后的重量,Wo為干物料經復水后的重量。

1.2.3.2 其他指標的測定 游離氨基酸總量測定,采用茚三酮溶液顯色法;可溶性蛋白質含量,測定采用考馬斯亮藍G-250染色法;可溶性糖含量測定,采用蒽酮比色法;還原糖含量測定,采用3,5-二硝基水楊酸法;維生素C含量測定,采用2,6-二氯酚靛酚比色法;類胡蘿卜素、葉綠素的測定,采用乙醇比色法。以上測定參照李合生[10]的方法。

1.3統計分析方法

Excel 2007數據處理和作圖,采用SAS 9.0進行相關性及單因素ANOVA方差分析,Duncan’s模型進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1干燥方法對沙芥葉片失重率的影響

由圖1可知,隨著處理時間的延長、溫度的升高,沙芥葉片失重率增加,鼓風80 ℃沙芥葉的失重率在處理6～7 h時達到穩定,且顯著高于其它處理(p<0.05)。開始時失重率增加較快,隨后增加緩慢直到恒定,這可能是因為葉片水分的散失由蒸騰作用轉變為角質層蒸發,沙芥的角質層可能含有蠟質,當葉片的水分經角質層蒸發散失時,蠟質被擠壓滲出角質層,從而阻擋了水分的蒸發。同時由于葉片的含水量減少,與大氣之間的水勢差減少,導致水分散失較慢[11]。

圖1 干燥方法對沙芥葉片失重率的影響Fig.1 Effects of drying methods on the weight loss rate in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.注:不同的大寫字母表示同一干燥方式不同天數的差異顯著(p<0.05);不同的小寫字母表示同一天數不同干燥方式的差異顯著(p<0.05)。

2.2干燥方法對沙芥葉片復水率的影響

葉片的復水率是由干燥后葉片組織的內部結構所決定的,干燥開始時沙芥葉片中的水分大部分是游離水,葉片表面的水蒸發得快,當水分蒸發到50%～60%時,葉片內部的水分開始轉移,由于外擴散的原因,造成葉片表面和內部水分之間存在水蒸氣分壓差,水分由內部移向表面,從而達到水分平衡。由圖2可知,真空干燥的葉片復水率顯著高于其它處理(p<0.05),為4.53%,鼓風80 ℃的復水率最低,是因為真空干燥下,葉片的內部組織結構未被破壞,收縮率小并形成多孔的內部結構,而在鼓風干燥過程中,由于表面溫度較內部溫度高,水分外擴散遠遠超過內擴散,內部的水分不能轉移到葉片表面,從而葉片表面水分迅速轉移形成一層硬膜,阻礙了水分繼續蒸發,內部水分含量高,蒸氣壓力大,葉片較軟部分組織被壓破,呈現出開裂的現象[12],復水性差。這與邵春霖[13]等得到結果相一致,而同周禹含[14]等研究棗粉的復水性:鼓風干燥>真空干燥相反,這可能是由原料的不同造成的。

圖2 干燥方法對沙芥葉片復水率的影響Fig.2 Effects of drying methods on the rehydration rate in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.注:不同小寫字母代表各組間差異顯著(p<0.05),表1、圖3～圖6同。

2.3干燥方法對沙芥葉片游離氨基酸和可溶性蛋白質濕基含量的影響

由圖3可知,沙芥鮮葉的游離氨基酸含量顯著高于各處理(p<0.05),干燥后,鼓風80 ℃干燥的沙芥葉的游離氨基酸含量最低,為7.473 μg·100 g-1,而其它處理組間無顯著差異(p<0.05)。復水后,真空干燥、鼓風60 ℃干燥沙芥葉片游離氨基酸含量顯著高于其它處理(p<0.05),而兩者間無顯著差異(p<0.05),真空干燥的沙芥葉復水后游離氨基酸含量為5.614 μg·100 g-1,而鼓風40 ℃干燥的沙芥葉復水后游離氨基酸含量最低,是真空干燥的15.92%。

圖3 干燥方法對沙芥葉片游離氨基酸和可溶性蛋白質的濕基含量影響Fig.3 Effect of drying methods on the wet content amino acids and proteins in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

沙芥新鮮葉片的可溶性蛋白質含量顯著高于各處理(p<0.05),真空干燥的沙芥葉的可溶性蛋白質含量較其它處理高,是鮮葉的31.34%,鼓風40 ℃干燥的沙芥葉的可溶性蛋白質含量最低,為0.117 mg·g-1。真空干燥沙芥葉片復水后可溶性蛋白質含量顯著高于其它處理(p<0.05),但顯著高于其它處理(p<0.05)。綜上所述,干燥條件下可溶性蛋白質含量降低是因為在干燥過程中其結構被破壞,側鏈上游離的氨基與羧基相互作用脫水形成肽鍵,使蛋白質分子間產生交聯,引起蛋白質的聚集[15],從而降低了蛋白質的水溶性。

2.4干燥方法對沙芥葉片還原糖和可溶性糖濕基含量的影響

由圖4可知,干燥后,自然干燥、鼓風80 ℃、真空干燥的沙芥葉的還原糖含量顯著高于鮮葉(0.543 mg·g-1),真空干燥的沙芥葉片還原糖較高,其含量為2.91 mg·g-1。復水后,鼓風80 ℃的沙芥葉片還原糖含量顯著高于其它處理,其中鼓風40 ℃的沙芥葉的含量最低。

沙芥鮮葉的可溶性糖含量顯著高于各處理(p<0.05),為18.35 μg·g-1,而在干燥后的各處理中鼓風80 ℃的沙芥葉的可溶性糖含量最高,為3.02 μg·g-1,鼓風60 ℃次之,鼓風40 ℃中的含量最低;經過各個處理的沙芥葉片復水后,真空干燥與自然干燥、鼓風60 ℃、鼓風80 ℃的沙芥葉的可溶性糖含量差異顯著(p<0.05),與鼓風40 ℃間差異不顯著(p>0.05),鼓風60 ℃中的含量達最大,為2.5 μg·g-1。

圖4 干燥方法對沙芥葉片還原糖和可溶性糖濕基含量的影響Fig.4 Effect of drying methods on the wet content of reducing sugar and soluble sugar in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

綜上所述,干燥后經自然干燥、鼓風80 ℃、真空干燥的沙芥葉的還原糖含量均高于鮮葉,而可溶性糖含量低于鮮葉,是因為葉片含有的糖類物質(如果糖和蔗糖)不穩定,易溶于水,干燥速度緩慢,酶的活性不受抑制,呼吸作用仍然在進行,需要消耗一部分糖,且可溶性糖經水解可轉化為還原糖,從而還原糖高于鮮葉,而可溶性糖低于鮮葉。吳迪[16]等研究表明不同的干燥方法對香菇和杏鮑菇可溶性糖種類和含量的影響顯著,從而導致干制品的風味發生改變。

2.5干燥方法對沙芥葉片VC濕基含量的影響

VC非常活潑,容易受到光、氧、熱等因素影響而損失,在果蔬干燥過程中,VC會隨著溫度的升高,干燥時間的延長而發生氧化反應[17],從而降低果蔬的營養價值,不同干燥方法對VC保存率的影響也較大[18]。由圖5可知,干燥后,各個處理之間沙芥葉片VC含量差異顯著(p<0.05),其中真空干燥的VC含量最高,為91.88 mg·100 g-1,其次為自然干燥,鼓風80 ℃的VC含量最低;經過各個處理的沙芥葉片復水后,其VC含量差異顯著(p<0.05),以真空干燥的VC含量最高,鼓風40 ℃次之,鼓風80 ℃最低,這是因為在真空條件下無氧氣且干燥的時間短,不易發生氧化反應,對VC的破壞較小,而鼓風干燥條件下則相反,這與黃略略等[19]研究結果相一致,說明真空條件下能有效保護VC不易被分解。

圖5 干燥方法對沙芥葉片VC濕基含量的影響Fig.5 Effect of drying methods on the wet content of VCin leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

2.6干燥方法對沙芥葉片類胡蘿卜素和葉綠素濕基含量的影響

如圖6可知,沙芥鮮葉與鼓風80 ℃的沙芥葉的類胡蘿卜素顯著低于其它處理(p<0.05);沙芥鮮葉的葉綠素含量顯著高于各處理(p<0.05),自然干燥與真空干燥的沙芥葉的葉綠素含量顯著高于其它處理(p<0.05)。可見干燥處理能增加沙芥葉的類胡蘿卜素,可能因為干燥處理過程中類胡蘿卜素的生物合成依然進行,當葉片含水量下降到一定值時類胡蘿卜素的生物合成才會中斷,并且類胡蘿卜素的合成大于降解[20],此與Zepka等[21]的研究結果正好相反,其發現果汁經過加熱處理后類胡蘿卜素含量會下降,并且果汁中的五種葉黃素類全部降解,生成五種環氧化物以及兩種新的同分異構體和呋喃衍生物。

圖6 干燥方法對沙芥葉片類胡蘿卜素和葉綠素濕基含量的影響Fig.6 Effect of drying methods on the wet content of carotenoid and chlorophyll in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

2.7干燥速率與各指標之間的相關性

干燥速率的快慢,對葉片干制品好壞起決定性的作用,相同條件下,干燥速率越快,越不易發生不良反應,成品的品質也就越好。干燥速度與干燥介質溫度、濕度、氣流循環的速度有關[22]。由表1可知,鼓風80 ℃干燥速率顯著高于其它處理(p<0.05);將干燥速率與各指標進行相關性分析可知,干燥速率與類胡蘿卜素含量呈顯著負相關(p<0.05),即干燥速率越大,類胡蘿卜素含量則越低。葉綠素與VC呈顯著正相關(p<0.05),與可溶性糖呈顯著負相關(p<0.05)。

表1 不同干燥方法對應的干燥速率Table 1 Drying velocity corresponding to different drying methods

表2 干燥速率與干燥后各指標間的相關分析Table 2 Correlation analysis between drying velocity and indexs

注:*表示在0.05水平上差異顯著。

3 結論

實驗對不同干燥方法處理沙芥得到的干燥產品及復水后產品的物理性質及營養成分進行分析,發現干燥處理會對沙芥干燥產品及復水后產品的物理性質及營養成分造成影響。結果表明,在物理性質方面,真空干燥葉片復水率顯著高于其它處理(p<0.05),熱風80 ℃沙芥葉的失重率最快達到恒定;在營養成分方面,真空干燥及其復水后沙芥葉片的游離氨基酸、可溶性蛋白、VC含量均高于其它干燥方法,而葉綠素的降解程度低于其它干燥處理,經過干燥處理的沙芥葉的類胡蘿卜素顯著高于鮮葉(p<0.05)。綜合考慮可得,真空干燥是制備沙芥葉片干制品的較好的干燥方法。

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EffectsofdryingmethodsonqualityofleavesinPugioniumcornutum(L.)Gaertn.

ZHANGXiao-yan1,ZHANGFeng-lan1,*,HAOLi-zhen1,YANGZhong-ren1,ZHANGHui1,BURen-jiya2,NAShun-jirigala2

(1.College of Agronomy,Inner Mongolia Agricultural University,Inner Mongolia Key Laboratory of Wild Peculiar Vegetable Germplasm Resource and Germplasm Enhancement,Hohhot 010019,China; 2.Grassland Workstation of Etuokeqianqi,Ordos 016200,China)

Air-drying,vacuum drying and blasting drying with different temperature(40,60 and 80 ℃)were compared on the quality of dried and rehydrated leaves ofPugioniumcornutum(L.)Gaertn. and the physical characteristic and nutrition component were investigated. The results showed that obvious differences of physical properties and nutrient contents were found between treated leaves with different drying methods and fresh leaves. In the aspect of physical properties,the rehydration rate of leaves in vacuum drying was significantly higher than that of other treatments(p<0.05). In terms of nutrients,the amino acid,VCand soluble protein content of dried and rehydrated leaves products in vacuum drying were higher than other drying methods(p<0.05). In a word,the vacuum drying did the least harm to the nutrients of leaves and had better reconstituability. It was the better method which had better quality and shorter times for processing.

Pugioniumcornutum(L.)Gaertn.;drying methods;quality

2017-01-09

張曉艷(1991-)，女，博士研究生，研究方向：沙生蔬菜種質資源及種質創新，E-mail：zhangxiaoyan5329@163.com。

*通訊作者:張鳳蘭(1979-)，女，博士，副教授，研究方向：沙生蔬菜種質資源及種質創新，E-mail：zhangfenglan041105@163.com。

國家自然科學基金(31160393)；公益性行業(農業)科研專項(201203004)；內蒙古主席基金項目；內蒙古農業大學科技創新(培育)團隊(NDPYTD2013-3)。

TS255.1

:B

:1002-0306(2017)16-0154-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.16.029