真空干燥法對海東胡蘿卜富硒工藝條件的優化

◎ 李淑君，陶吉蘭，王雨潔

(1.青海高等職業技術學院，青海 海東 810799；2.海東疾病預防控制中心，青海 海東 810799）

隨著人們生活水平的提高、生活節奏的加快，綠色、安全、營養、健康的食品越來越受關注，銷售量也與日俱增。近年來，干制食品在我國發展較快，其優點是營養價值高、易于攜帶、烹飪方便，為特殊行業人員提供了生活保障[1]。干制食品市場前景廣闊，發展潛力好[2-3]，國內市場的需求量逐年增加。干燥技術經歷了漫長的發展[4]，主要方法有熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、微波干燥等[5-6]。

硒是人體生命活動必需的元素之一，能預防多種疾病的發生，如克山病、大脖子病等[7]，還能起到抗癌、抗氧化和清除自由基防衰老等功能[8]，增強人體免疫功能，促進細胞生長[9]。飲食中硒含量的多少取決于人體內硒水平的攝入量[10-11]，補充硒元素對人體生命健康非常重要。因此，研究富硒地區農作物的生產對于當地資源合理開發有著重要的意義。據調查，青海東部富硒區土壤硒含量在0.23～1.5 mg·kg-1，平均硒含量為0.44 mg·kg-1，達到足硒或中等富硒的等級[12]。青海平安是我國西北重要的一個土壤硒富集區[13-14]，據報道，海東平安土壤全硒含量較高[15]。本實驗主要以海東胡蘿卜為試驗材料，采用真空干燥法干燥海東胡蘿卜，以硒含量為評價指標，進行單因素試驗和正交試驗，分析真空度、干燥溫度、干燥時間對干制后胡蘿卜硒含量的影響，得出最佳干燥工藝條件。

1 材料與設備

1.1 材料和試劑

胡蘿卜，采自白沈溝；硝酸（優級純）、氫氧化鈉（優級純）、過氧化氫（優級純）、硼氫化鉀（優級純）、鐵氰化鉀（優級純）、硒單元素溶液標準物質（100 μg·mL-1）、胡蘿卜成分分析標準物質等。

1.2 儀器與設備

DZF型真空干燥箱、JM-A3003型電子天平、MARS微波消解儀、普析PF5原子熒光光度計、GS-I趕酸電熱板、EL204天平等。

2 實驗方法

2.1 胡蘿卜干的加工工藝

原料選擇→清洗→分選→修整→切片→燙漂→瀝水→干制。

選擇新鮮的胡蘿卜，要求色澤鮮艷，香氣濃厚，形態完整；用流動水清洗干凈后按照大小、色澤分級，用刀切除頭尾后去皮，胡蘿卜切片厚度為2 mm；采用熱水進行燙漂2～10 s后瀝干水分，整齊的擺放入不銹鋼托盤中，采用真空干燥箱進行干制。

2.2 硒含量的測定方法

2.2.1 微波消解法

分別稱取一定質量的胡蘿卜干，將胡蘿卜干粉碎后放入消化管中，然后加入10 mL硝酸和2 mL過氧化氫，混合后靜置一夜；采用微波消解儀進行消化，持續升溫至200 ℃后消解30 min，待消解結束冷卻后將消化管開蓋放置趕酸電熱板繼續加熱至近干，不可蒸，再加入5 mL鹽酸溶液（6 mol·L-1），繼續加熱至溶液變為清亮無色并有白煙冒出；冷卻后轉移至10 mL比色管中，加入2.5 mL鐵氰化鉀溶液（100 g·L-1），用水定容，混勻待測，做試劑空白對照。

2.2.2 氫化物原子熒光光譜法測定硒含量

本試驗采用氫化物原子熒光法測定干制品中硒的含量，該法精密度好，準確度高，適用于食品中硒的含量分析[16-17]。根據原子熒光光度計測量硒的含量，設置最佳條件為負高壓280 V、燈電流40 mA、原子化溫度200 ℃、載氣流速為300 mL·min-1、屏蔽氣流速為600 mL·min-1；測量方法為標準曲線法；讀數方式為峰面積；延遲時間1 s；讀數時間15 s；進樣體積1 mL。

2.2.3 標準曲線制備

以1%硝酸為載流，1%硼氫化鈉溶液為還原劑，連續用標準系列的零管自動進樣，將40 μg·L-1的硒標準使用液自動稀釋成不同梯度，測定熒光強度。

2.3 胡蘿卜硒含量單因素實驗

在不同的干燥時間、真空度、干燥溫度條件下，采用單因素法加工干制品并使樣品經微波消解后，采用氫化物原子熒光光譜法對其硒含量進行測定，確定在單因素條件下真空干燥法對海東胡蘿卜富硒工藝條件的最佳工藝。

2.4 正交實驗設計

通過以上單因素實驗設計，以干燥時間、真空度、干燥溫度為研究對象，通過L9（43）進行正交試驗，探究最優的干燥工藝條件，正交試驗因素和水平見表1。

表1 正交試驗因素和水平表

3 結果與分析

3.1 硒質量濃度標準曲線

根據2.2.3進行標準曲線制備操作，以質量濃度（c）為橫坐標，熒光強度為縱坐標制作硒質量濃度標準曲線，如圖1所示，其曲線校正方程IF=11.858 5c-5.2275，相關系數R2=0.999 24。

圖1 硒質量濃度標準曲線圖

3.2 單因素條件下硒含量的影響

3.2.1 干燥溫度對硒含量的影響

分別在 60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃和 80 ℃的干燥溫度條件下進行實驗，干燥時間7 h，真空度0.07 MPa，測定其干制品中硒的含量。干燥溫度對胡蘿卜硒含量的影響見圖2。干燥使物料受熱，胡蘿卜受到熱量的影響，原料的外形和各類物質的含量發生明顯變化。隨著干燥溫度的升高，干制品的硒含量呈現先增大后減小的趨勢，在干燥溫度為70 ℃時，胡蘿卜干的硒含量最高，隨著干燥溫度的升高，過高的溫度使部分物料焦糊化，感官品質下降，硒含量逐漸降低。因此，選擇物料的干燥溫度在65～75 ℃進行正交試驗。

圖2 干燥溫度對硒含量的影響圖

3.2.2 干燥時間對硒含量的影響

分別采用干燥時間在5 h、6 h、7 h、8 h和9 h條件下進行實驗，干燥溫度70 ℃，真空度0.07 MPa，測定干制品中硒含量。干燥時間的長短不僅影響干燥后胡蘿卜的感官形態，還影響著胡蘿卜內在的有機物的變化。干燥時間對胡蘿卜硒含量的影響見圖3。以干燥后胡蘿卜的硒含量為指標，干燥時間在5～6 h時，硒含量變化不大，隨著干燥時長達到7 h，硒含量明顯上升。隨即繼續延長干燥時間至8 h，硒含量逐漸下降，直到干燥時間為9 h，經檢測胡蘿卜硒含量微乎其微，因此選擇物料的干燥時間為7 h。

圖3 干燥時間對硒含量的影響圖

3.2.3 真空度對硒含量的影響

分別在0.05 MPa、0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa和0.09 MPa 5個不同真空度條件下進行實驗，干燥溫度為70 ℃，干燥時間7 h，測定不同真空度對干燥胡蘿卜硒含量的影響。如圖4所示，在0.05 MPa、0.06 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa 4個條件下，真空度對干燥胡蘿卜的影響不是很大，其中在0.06 MPa下，較0.05 MPa有相對明顯的上升趨勢。在真空度為0.07 MPa時，干燥胡蘿卜的硒含量急劇上升，由此可見在此真空度下對硒的影響較大。

圖4 真空度對硒含量的影響圖

3.3 正交實驗結果分析

通過以上單因素試驗的分析，以干燥時間、干燥溫度、真空度為研究對象，通過L9（43）進行正交試驗，探究真空干燥法最優的工藝條件。正交試驗因素與水平設計見表1，以硒含量為指標的正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果表

正交試驗結果表明，R值大小為干燥時間＞真空度＞干燥溫度，即干燥時間對硒含量影響最小，其次是真空度，影響最小的是干燥溫度。通過分析可知最佳工藝條件為A1B1C2，即干燥溫度65 ℃，干燥時間6 h，真空度0.07 MPa時，硒含量為0.789 8 mg·kg-1。

4 結語

海東土地硒含量高，且土壤環境清潔，當地農業生產條件優越，是著名富硒之鄉，農產品產量高、種類多，適合富硒農業發展，為促進地方經濟發展有重要意義[18]，本研究中采用真空干燥法，通過單因素和正交試驗確定了富硒胡蘿卜干制最佳的干制時間、干制溫度和真空度，為綜合、合理開發利用富硒胡蘿卜提供了一定的理論依據。