不同干燥方式對芹菜葉品質的影響

趙愉涵，袁麗雪，王敏，孫斐，韓聰，陳慶敏，岳鳳麗，崔波，傅茂潤*

1(齊魯工業大學(山東省科學院) 食品科學與工程學院，山東 濟南，250353) 2(山東農業工程學院 食品科學與工程學院，山東 濟南，250100)

芹菜(ApiumgraveolensL.)屬傘形科一年或多年生草本植物，種植范圍廣泛，主要產地為東北及內蒙古、山東、江蘇等省區。芹菜的營養價值很高，富含較多的鈣、磷、鐵、胡蘿卜素及維生素等，作為藥食同源的蔬菜，長期以來受到廣大消費者的喜愛[1]。山東地區有著悠久的芹菜種植歷史，出自于濟南章丘區鮑家村的鮑芹，具有植株高大、葉色濃綠、纖維較少的特點[2-3]。芹菜葉的營養價值與保健價值比芹菜莖高很多，且芹菜葉的蛋白質含量，遠超過大多數根莖類菜。但長期以來芹菜葉由于沒有良好的加工利用途徑而基本被當做廢棄物丟棄，造成芹菜葉資源的極大浪費。陳旭蕊[4]將芹菜葉加工成芹菜葉茶；鄭曉楠等[5]以芹菜葉、綠茶和梨為原料，制備成一種復合飲料；儀淑敏等[6]將芹菜葉加進魚糕中來改進其凝膠特性，以上研究都為芹菜葉的加工提供了新的思路，但芹菜葉的加工和保存尚未得到重視。

芹菜葉采后不易保存，易褐變腐爛，干制產品可以降低水分，抑制微生物的生長繁殖，降低酶活，在一定程度上緩解腐敗變質問題，延長貯存期[7]。目前常見的干燥方法有熱風干燥、真空熱風干燥、真空冷凍干燥、紅外干燥微波干燥等。不同的干燥方式各有優劣，對果蔬樣品的物理性質和營養成分的影響也不同[8-9]。本實驗選用熱風干燥、分段熱風干燥、真空熱風干燥和真空冷凍干燥制備芹菜葉樣品，討論不同的干燥方式和工藝參數對芹菜葉物理性質和營養成分的影響，為進一步研究芹菜葉超微粉的加工和應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮑芹，山東省濟南市章丘區鮑芹生產基地。

石英砂、碳酸鈣、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、碳酸鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、抗壞血酸，國藥集團化學試劑有限公司；草酸，天津市科密歐化學試劑有限公司；2,6-二氯酚靛酚，羅恩試劑；蘆丁，北京索萊寶科技有限公司；丙酮、乙醇，天津市富宇精細化工有限公司；Folin酚，上海麥克林生化科技有限公司；所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

DHG-9070A鼓風干燥箱，中儀國科(北京)科技有限公司；真空干燥箱，鞏義市宏華儀器設備工貿有限公司；TS8606真空冷凍干燥機，杰懋萬得福生物科技有限公司；CP114型分析天平，奧豪斯儀器上海有限公司；NR10QC通用色差計，深圳市三恩時科技有限公司；V-1100D紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司。

1.3 樣品處理方法

1.3.1 原料處理

芹菜采收2 h內運到實驗室，對芹菜葉進行分離，除去有機械損傷、殘次、黃化、病害的芹菜葉片，挑選出優質芹菜葉備用。將芹菜葉分為5組，每組(300±5)g，分別進行熱風干燥、分段熱風干燥(A、B處理)、真空熱風干燥、真空冷凍干燥，達到目標含水率(小于5%)后停止干燥。具體干燥過程如下：

熱風干燥：把芹菜葉單層平鋪放在鼓風干燥箱中(熱風風速為1 m/s)，50 ℃持續4 h。干燥期間每隔1 h翻動1次芹菜葉樣品，確保樣品快速、均勻干燥。每隔1 h取樣進行水分含量的測定。

分段熱風干燥A：把芹菜葉單層平鋪放在鼓風干燥箱中(熱風風速為1 m/s)，40 ℃持續1 h，隨即調至50 ℃，繼續干燥2 h，最后將溫度調為40 ℃，持續1 h，整個干燥時長共4 h。干燥期間每隔1 h翻動1次芹菜葉樣品。每隔1 h取樣進行水分含量的測定。

分段熱風干燥B：把芹菜葉單層平鋪放在的鼓風干燥箱中(熱風風速為1 m/s)，35 ℃持續2 h，然后調至45 ℃，繼續干燥3 h，最后將溫度調為35 ℃，持續3 h，整個干燥時長共8 h。干燥期間每隔1 h翻動1次芹菜葉樣品。每隔2 h取樣進行水分含量的測定。

真空熱風干燥：把芹菜葉單層平鋪放在真空干燥箱中(真空度：-0.1 MPa)，50 ℃持續8 h。干燥期間每隔1 h翻動1次芹菜葉樣品。每隔2 h取樣進行水分含量的測定。

真空冷凍干燥：把預凍(-80 ℃預凍3 h)后的芹菜葉鋪放在真空冷凍干燥機中(真空度：0.3 MPa；托盤溫度：-60 ℃；物料溫度：-60 ℃)，持續24 h。每隔6 h取樣進行水分含量的測定。

1.4 指標的測定

1.4.1 水分含量的測定

參考曹建康等[10]的方法測定芹菜葉樣品中的水分含量。將1 g芹菜葉樣品連同稱量皿置于105 ℃的烘箱中干燥2 h，取出，于干燥器中冷卻30 min后稱重。繼續上述過程，直到達到恒重。水分含量計算如公式(1)所示：

(1)

式中：m1為烘干前芹菜葉樣品的質量；m2為達到恒重后芹菜葉樣品的質量。

1.4.2 復水性能的測定

參考劉艷紅等[11]的方法對干制芹菜葉的復水性能進行測定。將1 g芹菜葉樣品放入盛有60 ℃蒸餾水的燒杯內，并將燒杯置于60 ℃的水浴鍋中保溫15 min，充分復水后，將樣品冷卻并用濾紙吸去表面水分。復水比計算如公式(2)所示：

(2)

式中：R為復水比；G為樣品復水后質量；g為產品復水前質量。

1.4.3 芹菜葉干制品感官品質評價

參照王岳飛[12]的方法并改進，根據芹菜葉干制品的色澤、香氣、滋味進行綜合打分，評定標準見表1。

表1 感官品質評分細則Table 1 Score rules of tea quality factor

1.4.4 細胞破損率的測定

參考王岳飛[12]的方法，采用重鉻酸鉀染色法對干制芹菜葉的細胞破損率進行檢測。稱取1 g的芹菜葉樣品于蒸餾水中展開，瀝干水分后，用10%重鉻酸鉀的溶液浸泡10 min 后取出用蒸餾水沖洗，將沖洗后的芹菜葉片平鋪于白紙上，用九宮格法計算葉片染色比例。

1.4.5 色差的測定

使用NR10QC通用色差計進行干制芹菜葉樣品色澤的測定。測定結果用L*，a*，b*表示。L*表示亮暗程度，L*值越高表示樣品色澤越亮；a*表示紅綠色度，+a*表示偏紅，-a*表示偏綠；b*表示黃藍色度，+b*表示偏黃，-b*表示偏藍。

1.4.6 葉綠素含量的測定

參考曹建康等[10]的方法測定芹菜葉樣品中的葉綠素含量。將0.5 g芹菜葉樣品置于研缽中，加入少量石英砂、碳酸鈣粉及80%(體積分數)丙酮，充分研磨至組織發白。樣品靜置提取后，過濾至25 mL容量瓶中，用丙酮定容。葉綠素含量計算如公式(3)所示：

(3)

式中：ρ為芹菜葉中總葉綠素的質量濃度；V為吸取樣品的體積；W為樣品的稀釋倍數；m為樣品的質量。

1.4.7 維生素C含量的測定

根據GB 5009.86—2016中的方法[13]測定芹菜葉樣品中維生素C的含量。

1.4.8 總黃酮含量的測定

芹菜葉樣品在超聲提取30 min后，采用分光光度法[14]在510 nm處測定吸光值，根據吸光值可利用標準曲線計算出樣品中黃酮的含量。其中標準曲線為：y=0.506 9x+0.000 6(其中，x表示蘆丁濃度，y表示吸光度值)，R2=0.997。

1.4.9 總酚含量的測定

芹菜葉樣品在超聲提取30 min后，采用Folin酚比色法[15]，在760 nm處測定吸光值，根據吸光值可利用標準曲線計算出樣品中總酚的含量，其中標準曲線為：y=0.015 4x(其中，x表示沒食子酸濃度，y表示吸光度值)，R2=0.999 3。

1.4.10 抗氧化活性的測定

(1)還原力：采用普魯士藍法[16]，在700 nm下測定吸光值。

(2)DPPH自由基清除能力：參考BRAND-WILLIAMS等[17]的方法，于525 nm處測定吸光值,DPPH自由基清除能力計算如公式(4)所示：

(4)

式中：A1為未加入被檢測物質的空白對照吸光值；A2為加入不同劑量的被檢測物質的吸光值。

1.5 數據分析

實驗數據使用Excel 2010軟件進行繪制圖表，用SPSS 25.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對芹菜葉水分含量的影響

5種干燥方式干燥后的芹菜葉如圖1所示。圖2表示不同干燥方式的芹菜葉樣品在干燥過程中的水分含量。由圖2可知，經5種干燥方式處理的芹菜葉樣品，其水分含量均隨著干燥時間的延長而呈下降趨勢。其中熱風干燥和分段熱風干燥A的干燥用時最短(4 h)，分段熱風干燥B和真空熱風干燥用時較短(8 h)，真空冷凍用時最長(24 h)。在熱風干燥過程中，芹菜葉樣品的水分含量平穩下降，在4 h時，其水分含量達到3.98%，滿足芹菜貯藏的安全范圍(<5%)。分段熱風干燥A在干燥1 h后，芹菜葉樣品的水分含量急劇下降，在第3 h后其水分含量的下降速度變緩，在4 h時，其水分含量達到3.82%；分段熱風干燥B在干燥2 h后芹菜葉樣品的水分含量急劇下降，在第4 h后其水分含量的下降速度變緩，在8 h時，其水分含量達到3.88%；2組分段干燥的干燥速率改變與干燥時的升溫節點相吻合。真空熱風干燥在前4 h時，芹菜葉樣品的水分含量呈緩慢下降的趨勢，4 h后其干燥速率加快，在8 h時，其水分含量達到3.75%。真空冷凍干燥在前12 h，芹菜葉樣品的水分含量下降最快，隨后進入了平穩的下降階段，在24 h時，其水分含量達到3.48%。因此，綜上所述，熱風干燥和分段熱風干燥A的干燥速率最高，而真空冷凍的干燥速率最低。

A-熱風干燥;B-分段熱風干燥A;C-分段熱風干燥B; D-真空熱風干燥;E-真空冷凍干燥圖1 不同干燥方式干燥的芹菜葉Fig.1 Celery leaves dried by different drying methods

圖2 不同干燥方式對芹菜葉水分含量的影響Fig.2 Effects of different drying methods on water content of celery leaves

2.2 不同干燥方式對芹菜葉復水性能的影響

圖3為不同干燥方式對芹菜葉干制品復水性能的影響。由圖3可知，熱風干燥和真空熱風干燥處理后的芹菜葉樣品的復水性能最差，且無顯著性差異(P>0.05)，復水后芹菜葉很難恢復到原有的形狀，色澤也較深，與鮮樣存在較大差距；分段熱風干燥B處理的芹菜葉樣品的復水性能較好，為5.02；真空冷凍干燥的芹菜葉樣品其復水性能最佳，為6.42，顯著高于其他4種干燥方式(P<0.05)，且復水后芹菜葉的色澤、形狀和香味與鮮樣相比差距不大，這可能是由于熱風干燥時，隨著干燥溫度的上升，芹菜葉干制品收縮情況越來越大，組織結構破壞嚴重，毛細管吸取水分時遇到阻礙變得更加困難；而分段熱風干燥B通過降低干燥溫度，在保證到達貯藏安全范圍的同時，減輕對樣品組織的破壞程度；真空冷凍干燥時芹菜葉干制品的收縮程度小，組織結構破壞程度小，干制品具有疏松多孔的結構，復水時有利于水的進入[11]。

圖3 不同干燥方式對芹菜葉復水性能的影響Fig.3 Effects of different drying methods on the rehydration properties of celery leaves 注：不同小寫字母表示每組干燥處理存在的顯著性 差異(P<0.05)(下同)

2.3 芹菜葉干制品感官品質評價

不同干燥方式處理的芹菜葉樣品的感官評價如表2所示，從表中可以看出經50 ℃熱風干燥的芹菜葉樣品，有輕微褐變出現，同時產生芹菜的焦糊味，口感也略帶干澀，說明溫度過高對芹菜葉干制品的品質是不利的。據此，分段熱風干燥通過降低干燥溫度提升了樣品的感官品質，且B組的樣品色澤較好，有濃郁的芹菜清香味，口感也鮮香濃郁，說明此干燥溫度對芹菜品質的保持是有利的。真空冷凍干燥的芹菜葉樣品顏色最為鮮綠，光澤度最高，且口感鮮甜爽口，但芹菜的清香味較淡，說明低溫真空環境有利于保持葉片的完整的形態與色澤，但低溫對風味物質的釋出無明顯效果。

表2 不同干燥方式處理的芹菜葉感官品質Table 2 Factor qualities of the celery leaves on different drying methods

2.4 不同干燥方式對芹菜葉細胞破碎率的影響

圖4為5種干燥方式對芹菜葉細胞破碎率的影響。如圖4所示，熱風干燥和分段熱風干燥A處理的芹菜葉片，經高錳酸鉀染色后，染色比例最高，細胞破碎率最高，且無顯著性差異(P>0.05)，表明過高的干燥溫度，會使芹菜葉片迅速失水，葉片發生扭曲破裂；分段熱風干燥B處理樣品的破碎率為27.23%，表明干燥溫度對保證細胞的完整性，保持葉片完整的形態起到關鍵作用；真空冷凍干燥的芹菜葉片染色比例最低，復水后葉片顏色與鮮樣差別不大，細胞破損率最低，為5.53%，表明低溫和真空環境有利于葉片組織在干燥過程中保持完整的框架結構，使完整的葉片形態得到了保持。

圖4 不同干燥方式對芹菜葉細胞破損率的影響Fig.4 Effects of different drying methods on the damage rate of celery leaf cells

2.5 不同干燥方式對芹菜葉色差的影響

干制品色澤的優劣是影響其市場價值的重要品質屬性，干燥方式的不同也直接對干制品的色澤造成不同影響[18]。由圖5可以看出，熱風干燥的芹菜葉樣品L*值最低，a*值最高，表明樣品偏暗、偏紅；在分段熱風干燥組中，A組的L*值與熱風干燥比較沒有顯著性差異(P>0.05)，B組在干燥過程中，通過降低各干燥階段的溫度，避免美拉德反應所產生的組織褐變，樣品L*值較高，亮度較亮；真空熱風干燥在干燥過程中避免了與氧氣的接觸，降低樣品脂肪氧化的發生，維持良好的色澤；真空冷凍干燥的芹菜葉樣品L*值最高，a*值最低，b*值最低，表明樣品偏亮、偏綠、偏藍，抑制了樣品褐變的發生，與熱風干燥、分段熱風干燥、真空熱風干燥有顯著差異(P<0.05)。這表明在真空冷凍干燥過程中樣品避免了高溫引起的美拉德反應和脂肪氧化，使芹菜葉樣品保持良好的色澤。

圖5 不同干燥方式對芹菜葉色差的影響Fig.5 Effects of different drying methods on color parameters of celery leaves

2.6 不同干燥方式對芹菜葉葉綠素含量的影響

葉綠素含量是衡量芹菜葉品質的重要指標之一。如表3所示，熱風干燥的芹菜葉樣品的葉綠素保留量為13.35 mg/g；在分段熱風干燥中，A組的芹菜葉樣品的葉綠素保留量為14.43 mg/g，B組為15.15 mg/g，說明降低干燥溫度有助于葉綠素含量的保留；真空熱風干燥的芹菜葉樣品的葉綠素保留量為16.09 mg/g，高于熱風干燥和分段熱風干燥；真空冷凍干燥的芹菜葉樣品的葉綠素保留量為17.72 mg/g，是熱風干燥的1.33倍，分段熱風干燥A的1.23倍，分段熱風干燥B的1.17倍，真空熱風干燥的1.1倍。這表明，熱風干燥過程中，在受熱和氧氣等因素的影響下，葉綠素被熱分解和氧化降解為一系列小分子物質，且隨干燥溫度的升高，其降解速率逐漸加快[11]；真空熱風干燥中避免了樣品與氧氣的接觸，因而其葉綠素的保留量高于各個熱風處理；而真空冷凍干燥中的芹菜葉樣品避免了高溫影響和與氧氣的接觸，因而最大限度地保留了樣品的葉綠素含量。

2.7 不同干燥方式對芹菜葉維生素C含量的影響

維生素C含量的保留是評價果蔬加工方式優劣的關鍵指標，其性質不穩定，遇光、高溫和與氧氣接觸都能夠分解[19-20]，在干燥過程中，長時間的高溫易造成維生素C的大量損失[21]。如表3所示，熱風干燥的維生素C含量最低，為41.12 mg/100g；在分段熱風干燥中，A組的維生素C含量為63.31 mg/100g，B組為86.33 mg/100g，均高于熱風干燥，說明降低干燥溫度有助于維生素C含量的保留；真空熱風干燥的維生素C高于熱風干燥和分段熱風干燥，為96.27 mg/100g，說明避免與氧氣接觸可降低維生素C含量的損失；真空冷凍干燥過程中，芹菜葉樣品避免了高溫和與氧氣接觸，其維生素C保留量最高，為125.07 mg/100g，是熱風干燥的2.97倍，真空熱風干燥的1.30倍。

2.8 不同干燥方式對芹菜葉總酚、總黃酮含量的影響

總酚和總黃酮屬生物活性物質，化學性質不穩定，高溫條件會加速其降解[22]。如表3所示，5種干燥方式處理的芹菜葉樣品，其總酚和總黃酮含量呈現出相同的趨勢。熱風干燥的樣品，總酚和總黃酮含量最低，為8.51和55.61 mg/g；分段熱風干燥中，A組樣品的總酚和總黃酮含量均低于B組，與上述實驗結果一致；真空冷凍干燥的樣品中總酚和總黃酮含量最高，其中，總酚含量為16.46 mg/g，總黃酮含量為92.94 mg/g，分別是熱風干燥的1.94倍和1.67倍。這與忻曉庭等[23]的研究結果一致，說明高溫會導致總酚和總黃酮的大量損失，而真空冷凍干燥使芹菜葉樣品保持在低溫環境中，從而使總酚和總黃酮得到較大程度的保留。

表3 不同干燥方式對芹菜葉營養成分的影響Table 3 Effects of different drying methods on nutrient components of celery leaves

2.9 不同干燥方式對芹菜葉抗氧化能力的影響

還原力是抗氧化活性的重要體現，通過抗氧化物質自身還原作用，給出電子清除自由基，還原力越強，抗氧化活性越強[24-25]。實驗在700 nm處測定樣品的吸光值，其高低表現為還原力的強弱。如表4所示，熱風干燥的芹菜葉樣品還原力最低，為0.22；分段熱風干燥的芹菜葉樣品中，A組的還原力為0.39，低于B組的0.48；真空熱風干燥的芹菜葉樣品的還原力為0.51，高于上述3種熱風干燥；真空冷凍干燥樣品還原力最高，為0.65，是熱風干燥的2.91 倍。

DPPH自由基具有很強的還原能力，常被用于考察物質的抗氧化能力[26-27]。如表4所示，干燥后芹菜葉樣品DPPH自由基清除能力的大小，與上述還原力的大小趨勢一致，依次為：真空冷凍干燥>真空熱風干燥>分段熱風干燥B>分段熱風干燥A>熱風干燥。其中，真空冷凍干燥制備的樣品，清除能力最強，為 84.67%，是熱風干燥的1.46 倍，可能的原因是低溫和高真空環境高效保留了芹菜葉樣品中的酚類化合物，且干燥后的樣品疏松多孔、顆粒度小，利于活性物質溶解和溶出[25]。

表4 不同干燥方式對芹菜葉抗氧化能力的影響Table 4 Effects of different drying methods on antioxidant ability of celery leaves

3 討論與結論

從干制品的物理性質和營養價值來看，降低干燥溫度有利于干制品色澤和營養成分的保留。分段熱風干燥B，在熱風干燥的基礎上對干燥溫度進行優化，采用35 ℃干燥2 h，45 ℃干燥3 h，35 ℃再干燥3 h，在保證芹菜葉樣品的水分含量達到貯藏安全范圍的前提下，降低了干燥溫度，較大程度地保留了產品的營養成分。真空冷凍干燥的干燥過程在低溫、真空條件下進行，避免了高溫和氧化造成的營養成分的損失，有著其他干燥方法無可比擬的優點。真空冷凍干燥后的芹菜葉樣品地有良好的色澤，很好地保留了鮮樣的顏色，其感官評價最佳；營養成分方面，真空冷凍干燥能夠最大程度地保留干制后樣品的葉綠素、維生素C、總酚和總黃酮等營養成分；樣品的形態方面，真空冷凍干燥樣品細胞破碎率低，干燥過程不破壞樣品原有的框架結構，使完整的葉片形態得到保持，同時疏松多孔的結構也賦予樣品優越的復水性。從成本和效率來講，真空冷凍干燥較熱風干燥能耗高、干燥效率低，增加了加工成本。

綜上所述，在芹菜葉的干燥過程中，真空冷凍干燥和分段熱風干燥各有優劣，真空冷凍干燥能更好地保持產品的品質，但更適合干燥經濟價值高的原材料，而分段熱風干燥處理量大，成本較低，更適合芹菜葉的大規模生產。