不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)的影響

王安娜，王赟，彭小偉，吳玉芳，闞歡，劉云，全偉，陸斌

不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)的影響

1西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)院，昆明 650224；2云南省農(nóng)村科技服務(wù)中心，昆明 650021；3云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，昆明 650201

【目的】花椒葉資源巨大、加工成本低、營養(yǎng)價(jià)值高，為提高花椒葉干燥品質(zhì)，通過研究不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)的影響，為其開發(fā)利用提供參考依據(jù)。【方法】以竹葉花椒葉為試驗(yàn)材料，研究自然（natural drying，ND）、熱風(fēng)（hot air drying，AD）、熱泵（heat pump drying，PD）、真空（vacuum drying，VD）和冷凍（vacuum freezing drying，F(xiàn)D）等5種不同干燥方式對(duì)其干燥特性、功能特性、微觀結(jié)構(gòu)，多酚、黃酮、蛋白質(zhì)、脂肪、總糖的含量以及抗氧化能力和揮發(fā)性物質(zhì)等方面的影響。【結(jié)果】5種不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)的影響存在差異，其水分比均呈指數(shù)下降趨勢。ND、AD、PD、VD和FD到達(dá)干燥終點(diǎn)所需時(shí)間分別為32、7、6、16和28 h。在干燥期間水分?jǐn)U散越快，干燥速率越大，耗時(shí)越短，干燥速率大小為PD＞AD＞VD＞FD＞ND。不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉色澤的影響大小為VD＞ND＞PD＞AD＞FD，其中AD與FD可較好地保留其葉綠素含量，分別為12.74和12.85 mg·g-1。從微觀結(jié)構(gòu)看，溫度對(duì)于竹葉花椒葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)有顯著影響，高溫對(duì)其破壞較為嚴(yán)重，F(xiàn)D呈多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的持水性，達(dá)到5.85 g·g-1。ND保留的糖類物質(zhì)最高，為6.53 g/100 g，使其具有較高的水溶性能力，達(dá)到35.93%；PD對(duì)其蛋白質(zhì)、脂肪保留較好，含量分別為2.43和4.86 g/100 g。干燥后竹葉花椒葉中多酚、黃酮物質(zhì)保留較高，多酚含量在72.16—109.50 mg·g-1，黃酮含量在45.60—82.23 mg·g-1，AD與FD中多酚和黃酮含量高且比較接近；對(duì)DPPH·、ABTS+·清除能力及FRAP還原力大小為FD＞AD＞PD＞ND＞VD，多酚、黃酮物質(zhì)含量與抗氧化能力呈正相關(guān)。同時(shí)，通過頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用測定其揮發(fā)性物質(zhì)，共檢測出49種，按結(jié)構(gòu)可分為烯烴、酮、醛、酯、醇、苯、酚等7類，發(fā)現(xiàn)5種不同干燥方式下的竹葉花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)種類、數(shù)目及相對(duì)含量均有所差異，其中以烯烴類為主，共有26種，相對(duì)含量為58.02%—75.18%。【結(jié)論】綜合物料的品質(zhì)指標(biāo)及實(shí)際操作成本，以AD效率高、成本低，且色澤、抗氧化活性等品質(zhì)相對(duì)較好，更適宜竹葉花椒葉干燥。

竹葉花椒葉；干燥方式；干燥特性；品質(zhì)評(píng)價(jià)

0 引言

【研究意義】竹葉花椒（）為蕓香科（Rutaceae）花椒屬（），是云南、貴州等地藥食同源性植物資源之一[1]。竹葉花椒使用歷史悠久，已經(jīng)成為日常必不可少的調(diào)味品、香料[2]。隨著花椒產(chǎn)業(yè)的增加，椒葉囤積，為高效利用花椒，減少資源浪費(fèi)，花椒葉逐漸被開發(fā)利用[3]。研究發(fā)現(xiàn)，花椒葉與花椒果實(shí)類似，均含豐富的脂肪、蛋白質(zhì)、糖、黃酮、多酚類化合物等多種成分[4]，營養(yǎng)價(jià)值并不亞于果實(shí)，也具有抗氧化[5]、抑菌[6]、抗炎[7]等功效。花椒葉與果實(shí)一樣也具有獨(dú)特的麻香味[3]，民間還會(huì)將其花椒葉做成美食。目前花椒葉的主要產(chǎn)品有餅干[8]、飲料[9]、口服液[10]、調(diào)味料[11]等。然而，新鮮的花椒葉在儲(chǔ)藏過程中，因水分多而易腐敗變質(zhì)，而干燥是食品工業(yè)生產(chǎn)保存原料的常用方法之一，可以延長其保質(zhì)期，降低水活性導(dǎo)致的物流成本，并提供獨(dú)特的物理性能[12]。【前人研究進(jìn)展】現(xiàn)代干燥方式與傳統(tǒng)干燥相比，不受外部環(huán)境影響，干燥時(shí)間短，產(chǎn)品質(zhì)量好[13]。同時(shí)，干燥也是一個(gè)復(fù)雜的過程，耦合了物理、化學(xué)和相變的傳熱與傳質(zhì)過程，且不同的干燥方式可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量有不同的差異[14]。雷宏杰等[15]通過熱風(fēng)、真空和中短波紅外干燥大紅袍花椒葉對(duì)黃酮、多酚的影響，發(fā)現(xiàn)紅外干燥不僅耗時(shí)短，且品質(zhì)好；王海鷗等[16]采用真空冷凍干燥、傳統(tǒng)冷凍干燥、熱風(fēng)干燥3種方式對(duì)檸檬片品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥色澤、質(zhì)地較好；楊婉如等[17]用不同溫度熱泵干燥柑橘果皮中發(fā)現(xiàn)溫度為60 ℃時(shí)，可以較好地保持橘皮品質(zhì)；尚平等[18]通過不同溫度熱風(fēng)干燥桑葉發(fā)現(xiàn)60 ℃干燥溫度能夠較好地保留活性成分。【本研究切入點(diǎn)】竹葉花椒葉資源巨大、成本低、營養(yǎng)保健價(jià)值高，目前鮮見對(duì)竹葉花椒葉干燥的研究，為減少資源浪費(fèi)，較好地保留其色澤與營養(yǎng)成分，有必要篩選方便快捷、成本低的干燥方式，以利于竹葉花椒葉的儲(chǔ)藏及開發(fā)利用。【擬解決的關(guān)鍵問題】本文研究自然、熱泵、熱風(fēng)、真空和真空冷凍干燥等5種不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)的影響，通過對(duì)其干燥特性、基本營養(yǎng)成分、活性成分、揮發(fā)性物質(zhì)等進(jìn)行測定，篩選較為合適的干燥方式，為竹葉花椒葉的開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹葉花椒葉，于2022年7月采自云南省林業(yè)和草原科學(xué)院。蘆丁、沒食子酸、1-二苯基-2-苦肼基自由基（DPPH）、2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、福林酚，上海源葉生物科技有限公司；6-羥基-2,5,7,8-四甲基苯并二氫吡喃-2-羧酸（Trolox），上海麥克林生化科技有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、碳酸鈉、氫氧化鈉，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FD5-3真空冷凍干燥儀，北京華夏萊博儀器儀表有限公司；DNK-4K熱泵干燥機(jī)，北京東南風(fēng)科技有限公司；DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；DP43C真空干燥箱，重慶大和科技有限公司；UV-2600紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；Regulus8100日立冷場發(fā)射掃描電鏡，日立科學(xué)儀器（北京）有限公司；RCH-1000加熱磁力攪拌器，東京理化器械株式會(huì)社；7890A-5975B氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國Agilent公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 干燥工藝 隨機(jī)選取大小均勻的100.00 g竹葉花椒葉分散于不銹鋼烘盤上；分別在室內(nèi)自然通風(fēng)條件下（ND），每隔4 h取樣測定質(zhì)量；在熱風(fēng)（AD）60 ℃（風(fēng)速1.5 m?s-1）、熱泵（PD）60 ℃（濕度10%）的干燥箱中進(jìn)行干燥，每隔1 h取樣測定樣品質(zhì)量；在恒壓真空干燥（VD）箱60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔2 h取樣測定樣品質(zhì)量；在冷凍干燥（FD）箱-60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔4 h取樣測定樣品質(zhì)量；達(dá)到安全含水量時(shí)，為干燥終點(diǎn)，重復(fù)3次取平均值。

1.3.2 干燥特性

（1）干基水分含量

干燥過程中干基含水量的測定參考GB 5009.3— 2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中直接干燥法進(jìn)行，計(jì)算如式（1）所示。

式中，S：時(shí)刻樣品的干基含水量（g?g-1）；Q：時(shí)刻樣品的質(zhì)量（g）；：樣品干燥后的質(zhì)量（g）。

（2）水分比

竹葉花椒葉干燥的水分比（）據(jù)公式（2）計(jì)算[19]：

（2）

式中，MR：水分比；：時(shí)間時(shí)樣品的干基含水量（g?g-1）；0：初始干基含水量（g?g-1）。

（3）干燥速率測定

竹葉花椒葉干燥速率（）據(jù)式（3）計(jì)算[19]：

（3）

式中，DR：干燥速率（g?g-1?h-1）；S1、S2：干燥1、2時(shí)刻的物料干基含水量（g?g-1）；1、2：干燥時(shí)刻（h）。

1.3.3 色澤及葉綠素的測定 參照尚平等[18]的方法進(jìn)行分析，L表示亮度，a表示紅綠度，b表示黃藍(lán)度，ΔE代表總色差值。以新鮮竹葉花椒葉為對(duì)比，測得L0、a0、b0；測定樣品的L1、a1、b1值，以此反映樣品色澤的變化。

稱取1.00 g干燥的竹葉花椒葉粉，取10 mL丙酮乙醇溶液（丙酮﹕無水乙醇=1﹕1）浸泡12 h，在8 000 r/min離心10 min，取上清液并測量645 nm、663 nm處的吸光度值。依據(jù)Lamber-Beer定律計(jì)算葉綠素含量（mg?g-1）[20]。計(jì)算公式如下：

1.3.4 持水能力和水溶性指數(shù)測定及電鏡掃描 根據(jù)Zhang等[21]的方法，并稍作修改。稱量離心管的質(zhì)量并記為0，然后稱取0.200 g竹葉花椒葉粉質(zhì)量為，置于離心管中，加入蒸餾水10 mL，搖晃均勻使其充分溶解；然后在60 ℃水浴鍋中水浴30 min，冷卻至室溫后在8 000 r/min下離心40 min。去除上清液后離心管和沉淀物的質(zhì)量為1，將上清液置于干燥皿中并烘干至恒重為2，干燥皿質(zhì)量為3。

（8）

水溶性指數(shù)（%）（9）

將不同干燥方式的竹葉花椒葉粉（60目篩），用導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上，進(jìn)行噴金處理，厚度10 nm。采用掃描電鏡（SEM），在加速電壓5.0 kV的條件下觀察其微觀形態(tài)，放大倍數(shù)為500、2 000、4 000倍。

1.3.5 多酚和黃酮活性成分含量測定 稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL 60%乙醇溶液于50 ℃超聲波中超聲50 min，真空抽濾，置于50 mL容量瓶，定容。多酚含量采用Folin-Ciocalteu法[15]測定，以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)物，于波長765 nm處測定吸光值，得到方程：=83.685+0.1011（2=0.9925）；黃酮含量采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法[15]測定，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)物，于波長510 nm處測定吸光值，得到方程：=11.9-0.0131（2=0.9989）。含量計(jì)算公式（10）如下所示：

式中，：樣品濃度（mg?mL-1）；：稀釋倍數(shù)；：提取液體積（mL）；：竹葉花椒葉質(zhì)量（g）。

1.3.6 蛋白質(zhì)、總糖和脂肪含量測定 稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL（pH 9）堿液于50 ℃超聲50 min，真空抽濾，置于100 mL容量瓶并定容。蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定[22]，以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)物，于波長595 nm處測定吸光值，得到方程：=31.04+0.0995（2=0.9908），含量按照公式（10）進(jìn)行計(jì)算；稱取1.00 g竹葉花椒葉粉于離心管中，加入30 mL蒸餾水于70 ℃超聲50 min，真空抽濾，置于100 mL容量瓶并定容。總糖含量采用苯酚-硫酸法測定[23]，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)物，于波長490 nm處測定吸光值，得到方程：=78.49+0.0392（2=0.9997）含量按照公式（10）計(jì)算；采用GB 5009.7—2016方法測定竹葉花椒葉中還原糖含量；采用GB 5009.6—2016方法測定竹葉花椒葉中脂肪含量。

1.3.7 抗氧化活性測定 按1.3.5獲得竹葉花椒葉提取液，并置于50 mL容量瓶，定容。同時(shí)，以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)物，分別作DPPH?、ABTS+?、FRAP的標(biāo)準(zhǔn)曲線，按照公式（11）計(jì)算樣品的Trolox當(dāng)量，代表竹葉花椒葉的抗氧化能力，以mmol?g-1表示。

式中，：樣品濃度（mmol?mL-1）；：稀釋倍數(shù)；：提取液體積（mL）；：竹葉花椒葉質(zhì)量（g）。

（1）DPPH自由基清除率測定

根據(jù)田平平等[24]的方法，DPPH自由基清除能力以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)物，517 nm處測吸光值，以清除率為縱坐標(biāo)，得回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為=1.26+0.017（2=0.9914）。將總提取液稀釋20倍，取2 mL稀釋液加入10 mL的試管中，加入2 mL DPPH反應(yīng)液為。用乙醇替樣液為0，乙醇替DPPH溶液為x，在暗處反應(yīng)30 min后于波長517 nm處測定吸光度。

（2）ABTS自由基清除率測定

根據(jù)HU等[25]的方法，ABTS自由基清除能力以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)物，734 nm處測吸光值，以清除率為縱坐標(biāo)，得回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為=0.5723+0.3192（2=0.9951）。將總提取液稀釋15倍，加樣品溶液0.1 mL和3.9 mL ABTS儲(chǔ)備液為1，室溫下避光反應(yīng)6 min，于波長734 nm處測定樣品組，用乙醇替代樣品液作空白記為0。

（3）FRAP抗氧化能力

根據(jù)黨斌[26]的方法，以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)物，593 nm處測吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為=0.2315+0.0933（2=0.9991）。FRAP儲(chǔ)備液的配制：為300 mmol?L-1pH 3.6的醋酸鈉緩沖液（1.23 g C2H3NaO2加8 mL C2H4O2，用蒸餾水定容至100 mL）、10 mmol?L-1TPTZ溶液（78.1 mg TPTZ用40 mmol?L-1鹽酸定容至50 mL）和20 mmol?L-1FeCl3溶液，按照體積比為10﹕1﹕1的比例混合，于37 ℃水浴鍋中預(yù)熱備用。加樣品溶液50 μL和4.5 mL FRAP儲(chǔ)備液，室溫下避光反應(yīng)30 min，用乙醇替代樣品液作空白。

1.3.8 揮發(fā)性成分測定 采用HS-SPME-GC-MS法[21]測定竹葉花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)，精密稱取其粉末（過60目篩）1.00 g，置于20 mL頂空瓶中，密封，置于頂空進(jìn)樣器中。

（1）頂空條件

頂空保溫平衡溫度：70 ℃；頂空保溫平衡時(shí)間：10 min，將萃取頭老化，萃取時(shí)間：30 min；進(jìn)樣針溫度：250 ℃；進(jìn)樣量：1.0 μL。

（2）色譜條件

色譜柱：HP-FFAP柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣：高純氦氣；升溫程序：40 ℃開始以5 ℃?min-1升至200 ℃，保持5 min，以8 ℃?min-1升至280 ℃；分流比：50﹕1；流速：1.0 mL?min-1。

（3）質(zhì)譜條件

離子源：EI；離子源溫度：230 ℃；電子能量：70 eV；電離電壓：1.0 kV；接口溫度：280 ℃；質(zhì)量掃描范圍：35—500 m/z，無溶劑延遲。

1.3.9 香氣成分的定性及香氣特征分析 通過NIST14標(biāo)準(zhǔn)譜庫對(duì)HS-SPME-GC-MS檢測得到的化合物進(jìn)行定性，選擇匹配度大于85的結(jié)果，根據(jù)峰面積歸一化法計(jì)算竹葉花椒葉中各揮發(fā)性化合物的相對(duì)含量[21]。

式中，：單個(gè)組分香氣物質(zhì)的峰面積；：總體峰面積。

根據(jù)ZHU等[27]的方法，略作修改。結(jié)合嗅覺閾值對(duì)竹葉花椒葉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的貢獻(xiàn)大小進(jìn)行評(píng)價(jià)，并計(jì)算其相對(duì)氣味活性值（ROAV），將樣品中風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性風(fēng)味化合物定義為ROAVmax=100。

式中，i：揮發(fā)性風(fēng)味化合物i的相對(duì)含量（%）；i：在空氣中的氣味閾值（mg?kg-1）；i：氣味活性值；m：所有揮發(fā)性風(fēng)味化合物中的最大氣味活性值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用軟件Origin 2018對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖；軟件IBM SPSS Statistics 26對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析；軟件TBtools 1.0986對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行熱圖繪制。

2 結(jié)果

2.1 不同干燥方式水分比和干燥速率曲線

由圖1可知，ND、AD、PD、VD、FD到達(dá)竹葉花椒葉干燥終點(diǎn)所需時(shí)間分別為32、7、6、16和28 h，受干燥條件的影響，5種干燥方式到達(dá)干燥終點(diǎn)時(shí)間不一致。5種干燥方式的干燥速率大小順序?yàn)镻D＞AD＞VD＞FD＞ND，其中PD干燥速率最大、干燥所需時(shí)間最短。由于真空條件下以水分去除汽化為主，VD和FD干燥速率慢，所需時(shí)間較長。PD和AD類似，均利用高溫迅速向竹葉花椒葉內(nèi)部傳熱，加劇水分?jǐn)U散、干燥速率加快，縮短了干燥時(shí)間。然而，ND干燥速率最慢，干燥時(shí)間最長。同時(shí)，在干燥過程中觀察到了干燥速率經(jīng)升速期、恒速期和降速期3個(gè)時(shí)期，干燥前期竹葉花椒葉水分去除以自由水為主，自由水結(jié)合松散，表面溫度梯度加速了其在干燥期間水分的擴(kuò)散和蒸發(fā)，水分比（MR）下降速度加快、干燥速率（DR）為升速期[28]；干燥中期表面溫度逐漸傳入內(nèi)部，物料內(nèi)外部溫度一致，水分?jǐn)U散速率恒定，MR呈線性狀態(tài)，DR為恒速期；干燥后期水分去除逐步從自由水轉(zhuǎn)移到結(jié)合水，結(jié)合水聯(lián)系緊密，水分?jǐn)U散進(jìn)入緩慢期，MR下降速度減小、DR也隨之下降，進(jìn)入降速期[12]；而隨著干燥時(shí)間的推移，水分?jǐn)U散進(jìn)入平緩期，MR、DR趨近于0，說明竹葉花椒葉逐漸達(dá)到干燥終點(diǎn)，不再變化。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，干燥速率越快，干燥效率越高、干燥時(shí)間越快。

圖1 不同干燥方式下MR、DR與時(shí)間的關(guān)系曲線

2.2 不同干燥方式對(duì)色澤及葉綠素的影響

顏色是食品表觀質(zhì)量的重要指標(biāo)，干燥產(chǎn)品的理想顏色要接近于鮮樣顏色。考察不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉葉綠素及色澤的影響，以鮮樣為參照，發(fā)現(xiàn)5種干燥方式對(duì)其顏色變化都有顯著降低（＜0.05）（表1、表2）。在干燥過程中竹葉花椒葉發(fā)生酶促或非酶促褐變，受溫度、水分?jǐn)U散等影響，導(dǎo)致竹葉花椒葉葉綠素降解[15]，使其色澤發(fā)生變化。隨著溫度的升高，亮度（L1）降低，紅色（a1）也隨之增加，而黃色（b1）變化比較小（表1）。竹葉花椒葉顏色變化順序?yàn)閂D＞ND＞PD＞AD＞FD，總?cè)~綠素含量順序?yàn)閂D＞ND＞PD＞AD＞FD。其中FD可較好地保留顏色，總?cè)~綠素含量高達(dá)12.85 mg?g-1；AD色澤變化也相對(duì)較小，總?cè)~綠素含量為12.74 mg?g-1。而PD、VD和ND顏色變化相對(duì)較大，其中VD顏色變化最大，ΔE為17.26，總?cè)~綠素含量僅為8.87 mg?g-1。

表1 不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉色澤的影響

同列不同字母表示差異顯著（＜0.05）。下同

With the same column, different letters indicate significant differences (＜0.05). The same as below

2.3 持水能力、水溶性指數(shù)及電鏡掃描測定

由圖2可知，AD、PD、VD微觀結(jié)構(gòu)相似，竹葉花椒葉粉表面皺縮、粗糙，有不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)、組織碎塊多，持水性和水溶性指數(shù)相對(duì)較低。竹葉花椒葉持水能力順序?yàn)镕D＞VD＞PD＞AD＞ND，而溫度對(duì)糖類等水溶性物質(zhì)影響較顯著（表3），其順序?yàn)镹D＞FD＞PD＞AD＞VD，ND表面光滑且硬化嚴(yán)重，持水性較低、水溶性較高，為35.93%。FD表面粗糙、伴有大量的孔洞，有較高持水性、水溶性指數(shù)，分別為5.85g?g-1、31.04%，說明微觀結(jié)構(gòu)與其持水性、水溶性能力存在一定的相關(guān)性。

2.4 不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉成分及抗氧化能力的影響

不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉成分的影響具有顯著差異（＜0.05）。FD與其他干燥方式相比，保留的活性成分最高，黃酮含量和多酚含量分別高達(dá)82.23 mg?g-1、109.50 mg?g-1（表4）。AD與PD的黃酮含量和多酚含量保留相對(duì)較高，VD略低；而ND保留最差，分別為50.37 mg?g-1、83.98 mg?g-1，F(xiàn)D黃酮含量和多酚含量分別是其1.63倍、1.30倍。蛋白質(zhì)、總糖、還原糖、脂肪在干燥過程中易受溫度、干燥時(shí)間、速率等影響而發(fā)生變化。AD、PD干燥速率快、水分?jǐn)U散快、縮短了干燥時(shí)間，AD、PD蛋白質(zhì)、脂肪含量相對(duì)較高；其中PD蛋白質(zhì)、脂肪含量最高，分別為2.43 g/100 g、4.86 g/100 g。FD蛋白質(zhì)含量為1.99 g/100 g，略低于AD和PD。在干燥過程中，糖類物質(zhì)容易發(fā)生焦糖化及美拉德反應(yīng)，高溫長時(shí)間脫水導(dǎo)致糖損耗嚴(yán)重，因此，AD、PD及VD的總糖和還原糖相對(duì)比ND低（表4），分別為6.53 g/100 g、3.82 g/100 g，使ND水溶性能力較高。抗氧化能力的高低與物料本身的多酚、黃酮等成分含量有較大的相關(guān)性[17]，研究發(fā)現(xiàn)5種干燥方式的竹葉花椒葉多酚、黃酮成分含量與其抗氧化能力存在著相關(guān)性，干燥方式對(duì)竹葉花椒葉的DPPH?、ABTS+?清除能力及FRAP還原力均有顯著影響（＜0.05），且存在一定差異（表5）。抗氧化能力順序?yàn)镕D＞AD＞PD＞VD＞ND，其中FD的DPPH?、ABTS+?清除能力及FRAP還原力分別為383.05、748.44、348.10 mmol?g-1，且抗氧化能力最強(qiáng)。

ND：自然干燥；AD：熱風(fēng)干燥；PD：熱泵干燥；VD：真空干燥；FD：冷凍干燥。下同

表3 竹葉花椒葉的持水能力和水溶性指數(shù)

表4 不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉成分的影響

表5 不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉抗氧化能力的影響

2.5 不同干燥方式對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的影響

通過HS-SPME-GC-MS法，共檢測出49種揮發(fā)性物質(zhì)（圖3），按結(jié)構(gòu)可分為7類。從圖4-a可知，不同干燥方式檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)存在一定差異，其中FD揮發(fā)性物質(zhì)種類最多，共30種，包括烯烴類20種、酮類5種、醛類2種、酯類1種、苯類1種、酚類1種，這是由于真空冷凍條件下能夠降低分子對(duì)外擴(kuò)散速率，從而減緩了樣品中易揮發(fā)性物質(zhì)的損失。AD中檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)最少，僅有18種，與FD相反，電熱鼓風(fēng)干燥提高了分子對(duì)外擴(kuò)散速率，致使結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重（圖2），從而加速揮發(fā)性物質(zhì)的散失和氧化降解。從圖4-b中可知，5種干燥方式的揮發(fā)性物質(zhì)含量均以烯烴類為主，其次為酮類，醛類、酯類和醇類的含量較少，苯類物質(zhì)含量最少，酚類物質(zhì)僅在FD中檢測出。同時(shí)，將49種揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行可視化處理，以表征5種干燥方式中揮發(fā)性物質(zhì)的含量差異，顏色由藍(lán)色到紅色代表化合物含量逐漸升高，由圖4-c可知，5種處理方式的揮發(fā)性物質(zhì)以烯烴類含量最高，竹葉花椒葉主要揮發(fā)性物質(zhì)為檜烯、月桂烯、D-檸檬烯、石竹烯、-石竹烯、-Muurolene、右旋大根香葉烯等。另外，圖4-c中，ND、FD對(duì)烯烴類物質(zhì)的保留相對(duì)較多，可見其他干燥模式下高溫與烯烴類物質(zhì)的損失有明顯的相關(guān)性；ND對(duì)醛類物質(zhì)的保留較好，可能是由于室內(nèi)環(huán)境下，水分?jǐn)U散緩慢、干燥速率低，能有效緩解醛類物質(zhì)的散失[29]；AD對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的保留相對(duì)較差，可見高溫有氧條件不利于揮發(fā)性物質(zhì)的保留。

氣味活度值是評(píng)價(jià)揮發(fā)性化合物對(duì)氣味影響的主要指標(biāo)[30]，一般認(rèn)為，ROAV值越大，對(duì)樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)越大，ROAV≥1的揮發(fā)性化合物被認(rèn)為是關(guān)鍵氣味化合物，ROAV值為0.1—1的揮發(fā)性化合物對(duì)樣品總體風(fēng)味具有重要修飾作用[27]。研究發(fā)現(xiàn)烯烴類是“花香、清香、木香”等香氣的主要來源；醛類是“青草香、果香”等香氣的主要來源；酯類物質(zhì)通常具有“花香、果香”等香氣；醇類一般具有“花果香、黃油香、甜香”等香氣[31]。竹葉花椒葉香味豐富，但不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉香味影響顯著。如表6所示，對(duì)ND氣味起著關(guān)鍵作用的化合物為(+)--蒎烯、月桂烯、-石竹烯、()-2-己烯醛、香茅醛、癸醛、-環(huán)檸檬醛，呈現(xiàn)松香、辛香、木香、青草香、花香、果香等；AD的關(guān)鍵氣味化合物為(+)-蒎烯、香茅醛，呈松香、花香等；PD和VD中起關(guān)鍵作用的氣味化合物相同，均為()--紫羅蘭酮、香茅醛，呈木香、花香；FD的關(guān)鍵氣味化合物為(+)-蒎烯、()--紫羅蘭酮，呈松香、木香。

圖3 不同干燥方式的竹葉花椒葉總離子流圖

3 討論

3.1 干燥方式影響竹葉花椒葉的品質(zhì)

竹葉花椒葉水分比呈指數(shù)衰減，AD、VD和FD干燥速率經(jīng)升速期、恒速期和降速期3個(gè)時(shí)期，與桑葉[18]、紅心火龍果[32]等干燥類似。然而，在整個(gè)干燥過程中，PD僅觀察到升速、降速期，沒有恒速期，可能在干燥過程中，水分?jǐn)U散迅速，熱泵烘箱較大，竹葉花椒葉水分被熱空氣及時(shí)帶走，使表面周圍沒有飽和蒸汽，隨著干燥過程的進(jìn)行，竹葉花椒葉與周圍熱空氣之間的溫度、濕度梯度逐漸降低[12]，在干燥期初始階段后，干燥速率隨著水分含量的降低而降低。同時(shí)，ND受溫度、濕度等諸多因素影響，水分?jǐn)U散受限，干燥速率最慢，導(dǎo)致水分?jǐn)U散緩慢，干燥速率并不規(guī)律，干燥效率低，耗時(shí)長[29]。

圖4 不同干燥方式的竹葉花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)差異圖

表6 不同干燥方式竹葉花椒葉樣品中揮發(fā)性物質(zhì)及其ROAV

香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)的香氣描述依據(jù)http://www.thegoodscentscompany.com/網(wǎng)站查詢所得。“-”表示未檢出

Aroma descriptions of aroma contributing substances are based on http://www.thegoodscentscompany.com/. "-" indicate not detected

竹葉花椒葉干燥前，組織細(xì)胞排列緊密，但在干燥過程中水分遷移會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞破壞[13]，增加收縮率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞加重，會(huì)使熱敏性或易氧化成分降解，降低物料品質(zhì)。同時(shí)，在干燥過程中，干燥溫度、干燥時(shí)間等均會(huì)影響竹葉花椒葉品質(zhì)，高溫縮短了干燥過程，同時(shí)會(huì)破壞果實(shí)的某些營養(yǎng)成分。AD、PD、VD微觀結(jié)構(gòu)相似，可能是受高溫影響，水分?jǐn)U散加快、干燥速率升高，表面水分迅速遷移而形成一層層硬化膜，隨著干燥時(shí)間的增加，表面收縮變形、組織破壞加重，內(nèi)容物暴露[17]。FD因?yàn)樵谡婵绽鋬鰲l件下水分的去除以冰晶升華為主[33]，形成高度多孔結(jié)構(gòu)，能有效維持細(xì)胞形態(tài)及減緩營養(yǎng)成分的破壞程度，可較好地保留熱敏和易氧化成分[29]，但由于竹葉花椒葉內(nèi)部水分結(jié)晶，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞[34]，蛋白質(zhì)含量略低于AD和PD。PD在密閉的干燥環(huán)境中進(jìn)行，而AD的干燥室內(nèi)不斷有氧氣補(bǔ)充，使熱處理與充足的氧氣同時(shí)作用，在一定程度上促進(jìn)了美拉德反應(yīng)，從而使?fàn)I養(yǎng)成分降解[16-18]，因而AD蛋白質(zhì)、脂肪等基本營養(yǎng)成分略低于PD。ND耗時(shí)高，由于樣品長時(shí)間暴露在空氣中，色素降解嚴(yán)重[29]，氧化反應(yīng)時(shí)間延長，導(dǎo)致品相較差；但ND有較高糖類物質(zhì)，可能是糖類物質(zhì)易受溫度影響，在室溫條件下狀態(tài)比較穩(wěn)定[20]。Sehrawat等[28]通過LPSSD（低壓熱干燥）、VD、AD干燥芒果方塊，發(fā)現(xiàn)VD品質(zhì)相對(duì)較好；而本研究中VD相比AD品質(zhì)較差，可能是VD耗時(shí)高，導(dǎo)致竹葉花椒葉內(nèi)部美拉德、酶促褐變等反應(yīng)時(shí)間較長，顏色變化大、營養(yǎng)成分損失嚴(yán)重。王海鷗等[16]、趙愉涵等[35]試驗(yàn)結(jié)果也證明真空冷凍條件下，與外界環(huán)境隔絕可有效緩解物料本身品質(zhì)的降低[28]，能最大程度地保持物料結(jié)構(gòu)，品質(zhì)較佳。另外，本研究中FD擁有較好的品質(zhì)特性，但此條件下水分的去除以汽化為主，水分?jǐn)U散緩慢、干燥速率低、時(shí)耗長、設(shè)備復(fù)雜，使其成本增加，不建議大批量干燥。

揮發(fā)性物質(zhì)主要是植物的次生代謝產(chǎn)物，在植物體內(nèi)的代謝途徑有細(xì)胞質(zhì)途徑和質(zhì)體途徑[36]。干燥過程中因美拉德反應(yīng)、脂肪氧化、蛋白質(zhì)降解、氨基酸轉(zhuǎn)化等反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致植物體產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)[31]。因此，5種干燥方式的揮發(fā)性物質(zhì)種類、含量均有所差異，是在干燥期間竹葉花椒葉受溫度、水分?jǐn)U散、干燥速率等影響及內(nèi)部成分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致差異[37]。同時(shí)，5種干燥方式揮發(fā)性物質(zhì)以烯烴類為主，與蒲鳳琳等[38]的試驗(yàn)結(jié)果相似。

隨著干燥技術(shù)的成熟，干燥方式之間聯(lián)合使用以及對(duì)原料預(yù)處理方式協(xié)同干燥，可節(jié)約能源，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的發(fā)展前景。Xu等[34]通過多模式雙頻超聲預(yù)處理對(duì)真空冷凍干燥草莓的研究發(fā)現(xiàn)，原料干燥效果明顯，品質(zhì)佳；說明可進(jìn)一步對(duì)竹葉花椒葉干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 竹葉花椒葉成分的開發(fā)價(jià)值

黃酮、多酚物質(zhì)在干燥過程中會(huì)受到溫度、干燥速率、干燥時(shí)間等因素的影響，發(fā)生氧化或降解等反應(yīng)，導(dǎo)致不同干燥方式含量有所差異。物料的抗氧化能力與黃酮、多酚等活性物質(zhì)呈正相關(guān)[18]，而竹葉花椒葉有較高的抗氧化能力，比芹菜葉[35]、甘薯葉[39]等黃酮、多酚含量更高，有研究開發(fā)的巨大潛力。

竹葉花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)種類繁多、氣味豐富，并以烯烴類物質(zhì)為主，羅勒烯常用于多種日化香精配方中，并具有良好的抑菌作用；蒎烯具有抗炎、抑菌、抗氧化的作用；石竹烯、右旋大根香葉烯等烯烴類物質(zhì)已經(jīng)被證明有抗腫瘤功效；而且檸檬烯等烯烴類物質(zhì)具有調(diào)節(jié)情緒、抗焦慮等作用[38]，醇類、醛類等多種揮發(fā)性物質(zhì)均有一定的功效。開發(fā)利用竹葉花椒葉揮發(fā)性物質(zhì)在食品保鮮、保健及精油等方面有著寬闊的前景，可加大對(duì)花椒葉的研究開發(fā)，有助于花椒的高效化利用，以帶動(dòng)花椒產(chǎn)業(yè)鏈的深入發(fā)展，提高花椒的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)林經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4 結(jié)論

通過自然干燥（ND）、熱風(fēng)干燥（AD）、熱泵干燥（PD）、真空干燥（VD）、冷凍干燥（FD）等5種干燥方式研究竹葉花椒葉在干燥過程中的變化，發(fā)現(xiàn)不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉品質(zhì)變化均有顯著差異，并且溫度對(duì)其品質(zhì)具有顯著的影響。不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉干燥速率順序?yàn)镻D＞AD＞VD＞FD＞ND；不同干燥方式對(duì)竹葉花椒葉色澤的影響順序?yàn)閂D＞ND＞PD＞AD＞FD；其多酚、黃酮成分含量保留及抗氧化能力順序?yàn)镕D＞AD＞PD＞ND＞VD；溫度對(duì)糖類物質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)有較顯著的影響，ND保留最佳。PD水分?jǐn)U散快，干燥速率高，耗時(shí)最短，對(duì)其蛋白質(zhì)、脂肪保留較好；FD的綜合品質(zhì)較為突出，AD次之，但FD干燥耗時(shí)長、效率低、成本高，綜合實(shí)際操作成本及物料的品質(zhì)等問題，AD更適宜竹葉花椒葉干燥。

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Effects of Different Drying Methods on the Quality Characteristics of DriedLeaves

1College of Life Sciences, Southwest Forestry University, Kunming 650224;2Yunnan Rural Science and Technology Service Center, Kunming 650021;3Yunnan Academy of Forestry and Grassland Sciences, Kunming 650201

【Objective】In order to ensure improved drying quality of() leaves with low processing cost and high nutritional value, the effects of different drying methods on the quality ofleaves were studied, so as to provide a reference basis for its development and utilization. 【Method】Withleaves as test materials, 5 different drying methods were set, including natural drying (ND), hot air drying (AD), heat pump drying (PD), vacuum drying (VD), and vacuum freezing drying (FD). The effects of 5 different drying methods on their drying characteristics, functional characteristics, microstructure, content of polyphenol, flavonoid, protein, fat, and total sugar, as well as antioxidant capacities and volatile compounds, were investigated. 【Result】The moisture ratios ofleaves under 5 different drying methods all exhibited an exponential downward trend, and the time required to reach the end of drying was 32, 7, 6, 16 and 28 h for ND, AD, PD, VD and FD, respectively. During the drying period, the faster the water diffusion, the greater the drying rate and the shorter the elapsed time, and the drying rate was PD＞AD＞VD＞FD＞ND. The effects of different drying methods on the color ofleaves was VD＞ND＞PD＞AD＞FD, where AD and FD could better retain their chlorophyll content at 12.74 and 12.85 mg?g-1, respectively. The microstructure showed that temperature had a significant effect on the internal structure ofleaves, which was more seriously damaged by high temperature, and FD exhibited a porous structure with better water-holding capacity of 5.85 g?g-1. ND had the highest retention of sugars at 6.53 g/100 g, resulting in a higher water-solubility of 35.93%. PD retained its protein and fat better, with content of 2.43 and 4.86 g/100 g, respectively. The retention of polyphenols and flavonoids in driedleaves was high, with polyphenol content ranging from 72.16 to 109.50 mg?g-1and flavonoid content ranging from 45.60 to 82.23 mg?g-1, where AD and FD were high and relatively close in polyphenol and flavonoid content. The scavenging capacities of DPPH?, ABTS+? and the power of FRAP reduction were FD＞AD＞PD＞ND＞VD, with positive correlation between the content of polyphenols, flavonoids and antioxidant capacities. Simultaneously, the volatile compounds were determined by headspace solid-phase microextraction-mass spectrometry coupled with gas chromatography-mass spectrometry, and a total of 49 species were detected, which could be classified into seven categories according to structures, including olefins, ketones, aldehydes, esters, alcohols, benzenes, and phenols. It was found that the types, numbers, and relative content of volatile compounds inleaves varied under 5 different drying methods, among which olefins were dominant, with a total of 26 species and relative content ranging from 58.02% to 75.18%.【Conclusion】Based on the comprehensive quality indexes of materials and actual operation cost, it was found that AD was more suitable for dryingleaves, with higher efficiency, lower cost, as well as relatively better quality of color and antioxidant capacities.

leaves; drying methods; drying characteristics; quality assessment

2023-03-20；

2023-04-19

云南省2021年農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科技計(jì)劃（202102AE090013）、生物學(xué)質(zhì)量工程項(xiàng)目（503190106）

王安娜，E-mail：2290471303@qq.com。通信作者全偉，E-mail：819739856@qq.com。通信作者陸斌，E-mail：kmlubin@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.013

（責(zé)任編輯 趙伶俐）