营养地瓜叶菜粉的研制

傅海庆,林 洁,何梅兰

(福建农林大学金山学院,福建福州 350002)



营养地瓜叶菜粉的研制

傅海庆,林 洁,何梅兰

(福建农林大学金山学院,福建福州 350002)

目的:将地瓜叶加工成粉末状的营养调料粉作为一种添加料。方法:采用单因素筛选、正交实验和工厂中试等方法,研究了地瓜叶的最佳干燥工艺。结果:地瓜叶以真空干燥方法所得的叶绿素保留率最高;但最终地瓜叶在无护色工艺情况下,以温度为60 ℃、真空度为0.09 MPa、装载量为75%的真空干燥方法最佳。结论:护色工艺无法改善地瓜叶菜粉的叶绿素含量及色泽,仅以真空干燥方法就可以获得叶绿素含量及色泽俱佳的地瓜叶菜粉。

地瓜叶菜粉,护色,叶绿素,真空干燥

近年来,随着生活水平的逐步提高,越来越多的人对于健康食品的需求不断增加。被誉为“蔬菜皇后”的地瓜叶因其含有丰富粗纤维、粗蛋白和矿物元素等被冠以殊称,是一种营养价值很高的蔬菜,具有较好的开发利用前景[1]。地瓜叶又名红薯叶、甘薯叶、番薯叶、过沟菜等,一年生或多年生草本植物,茎细长,块根既可充主食,也可与其他粮食混食或做成各种副食[2]。地瓜叶中富含胡萝卜素、维生素B1、B2和C以及钙、磷、铁等矿物质,其营养价值明显高于芹莱、菠莱等蔬莱;尤其是胡萝卜素的含量,比胡萝卜中的胡萝卜素大约高3.8倍[3];其维生素B6、维生素C及核黄素含量分别比地瓜高3倍,5倍和10倍[4-5]。此外,地瓜叶还含有多糖、绿原酸、黄酮类、多肽、SOD、脱氢表雄酮、粘液蛋白、准女性激素等多种生物活性成分,具有提高免疫力、预防动脉硬化,防止细胞癌变,预防夜盲等保健功能[6-10]。然而,地瓜叶却仅在广东、香港、台湾、欧美、日本等地作为美食佳肴,而在大部分地区一向是被人们弃之不用的,或只将其作为猪的饲料,实为可惜[6]。由此可见,若是能找到一个适合地瓜叶的加工方法并将其制成营养添加料或方便食品,将扩大食用地瓜叶的人群范围。

因此,本实验研究如何将地瓜叶加工成粉末状的添加料来食用,在前人研究的基础上,针对地瓜叶加工过程中的脱水干燥方式等较为重要的环节开展研究[11-12]。近年来随着干燥技术发展迅速,热风干燥、真空干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥等技术被广泛应用。真空冷冻干燥虽能得到较好的产品质量,但是能耗较高、干燥时间较长,故一般用于成本较高的原材料的干燥,如人参、草莓等[13-14],以此来保证高成本材料的品质;热风干燥虽然成本低,但在加工过程中会存在后期失水速率慢导致产品外观、色泽劣变以及有效成分的损失等一系列问题;而微波干燥对于厚薄不均一的原料难以保证品质。目前也有一些机构和学者应用真空干燥技术来干燥果蔬产品,如玉米、猕猴桃切片加工等[15-16],但对于真空干燥技术应用于地瓜叶干制的研究未见报道。本实验研究依据低能耗、易推广原则,拟选择热风干燥、真空干燥、微波干燥以及微波真空干燥等4种干燥方法进行研究,结合工厂中试进行验证和优化工艺,以期制成可作为营养添加料的地瓜叶菜粉,可提高地瓜叶这一农产品的附加值,并将有较好的市场前景。

表1 四种干燥方式的参数水平
Table 1 The parameter level of four drying methods

水平序号ABCDEF热风干燥50℃60℃70℃80℃真空干燥60℃、005MPa60℃、007MPa70℃、005MPa70℃、007MPa80℃、005MPa80℃、007MPa微波干燥120W250W450W600W700W微波真空干燥007MPa、2kW007MPa、3kW007MPa、4kW008MPa、2KW008MPa、3kW008MPa、4kW

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

新鲜地瓜叶 (叶菜型甘薯新品种福菜薯18号[17],由福建省沙县益康生态农业专业合作社提供),选取叶片大小均匀、色泽一致、鲜嫩度相近、无病虫害、叶片无损伤的地瓜叶(带叶柄)作为供试材料,清水洗净、凉干备用。

所用丙酮、石英砂等试剂,均为分析纯。

精密酸度计PHS-2 上海雷磁仪器厂;电热恒温水浴锅DK-S22，电热恒温鼓风干燥箱DHG-9240，DZF-6050型真空干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;电子分析天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;;MI-2270型海尔微波炉 青岛胶南海尔微波制品有限公司;美的粉碎机 广东美的精品制造电器制造有限公司;UV-1750紫外可见分光光度计 岛津仪器苏州有限公司;ADCI系列全自动色差计 北京辰泰克仪器技术有限公司;水分测定仪 Sartorius MA150水分测定仪;YZG真空干燥机 常州市范群干燥设备有限公司;KL-2D-4ZG微波真空干燥设备 广州凯凌工业用微波设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 地瓜叶干燥工艺实验 新鲜地瓜叶经挑选与清洗后,分别取一定量采用热风、真空、微波、微波真空干燥这四种方法,在一定条件下进行干燥至质量恒重,取出粉碎后测定其叶绿素含量和色差a值,采用叶绿素含量结合色差a值的双指标法进行筛选,分别研究其主要的最佳干燥参数。各种干燥方法的参数选择和水平设置是参考了前人研究的基础[18-23],见表1所示。

1.2.2 地瓜叶结合护色的真空干燥优化实验 在前期护色预实验中,得知在温度100 ℃、时间30 s、pH7.5、锌添加量0.01%的护色条件下可获得最佳的护色效果。在此基础上,与上述实验所得最佳干燥方式——真空干燥结合起来,对地瓜叶先后进行护色与干燥处理,选取温度、真空度、装载量三个主要因素采取四因素三水平进行正交实验设计研究(见表2),考察其叶绿素含量与色差a值的情况。

1.2.3 地瓜叶真空干燥中试实验 中试实验设置了对照组和验证组两个实验组,对照组的条件为温度60 ℃、真空度0.07 MPa、装载量75%,验证组的条件为温度60 ℃、真空度0.09 MPa、装载量75%,以观察工厂化生产条件下的效果。

表2 地瓜叶真空干燥正交实验的因素水平表
Table 2 The orthogonal test design of vacuum drying on sweet potato leaves

水平因素温度(℃)真空度(MPa)装载量(%)155007552600087536500995

1.3 指标的测定

1.3.1 色差a值的测定 以陶瓷标准版作为白板标准,采用国际公认的CIEL*a*b*均匀色空间表色系统,由CIE三刺激X、Y、Z自动计算出相应的L、a、b值,ADCI系列全自动色差计用L*a*b*色彩系统表示其结果。其中L*值(Lightness,亮度),数值在0～100之间,0表示黑色,100表示白色;a*值(Redness,红色度),表示红绿之间的色泽,100为红色,-80为绿色;b*值(Yellowness,黄色度),表示黄蓝之间的色泽,100为黄色,-80为蓝色[24]。地瓜叶每片随机测五个部位色差a*值,每个处理重复三次,取平均值;地瓜叶粉样每次测定三次,取其平均值。

1.3.2 叶绿素含量的测定:紫外分光光度法 在电子天平上称取样品1.00 g,加入少许石英砂,充分研磨后全部无损地转入干净的25 mL容量瓶,用浓度80%的丙酮分几次洗涤研钵并倒入容量瓶中,用80%的丙酮定容调至刻度,塞住瓶塞,猛烈摇荡混合后混匀过滤,过滤后的滤液用分光光度计分别于645 nm和663 nm波长下,测定其吸光值;以80%丙酮作空白对照实验,并作平行样,按下列公式求其平均值:

式中：X:为叶绿素含量(mg/g)；D1:在645 nm波长下叶绿素丙酮提取液的吸光值;D2:在663 nm波长下叶绿素丙酮提取液的吸光值;V:丙酮提取叶绿素的最终体积(mL);W:样品的鲜重克数(g)[25]。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel、DPS数据分析软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方法对地瓜叶叶绿素含量及色差的影响

2.1.1 热风干燥中不同温度对地瓜叶叶绿素含量及色差的影响 地瓜叶经不同温度的热风干燥后测定其叶绿素含量及色差a*值如图1、图2所示。

图1 热风干燥温度对叶绿素含量的影响Fig.1 Effect of hot air drying temperature on the chlorophyll content

图2 热风干燥温度对色差a*值的影响Fig.2 Effect of hot air drying temperature on color difference a*-value

由图1可知,在60 ℃时叶绿素含量最高;方差分析显示,除了50 ℃和80 ℃差异显著外,其余温度下的差异极显著。在其他蔬菜加工这一方面的研究上,王丽萍[18]、Peerajit[19]等在60 ℃热风干燥条件下制备得到的蔬菜样品,在后期加工中容易粉碎制成蔬菜粉,且在呈色方面比较理想。由图2可知,烘干后的样品在50、60 ℃时的颜色呈现较好;方差分析显示,各温度间差异显著。结合两项指标及干燥时长、呈色效果、粉碎容易程度等因素来看,60 ℃是地瓜叶热风干燥法最适宜的温度,其叶绿素保留率为74.13%。

2.1.2 真空干燥中不同温度和真空度组合对地瓜叶叶绿素含量及色差的影响 地瓜叶经表1所示各组真空干燥处理后,测定其叶绿素含量及色差a*值如图3、图4所示。

图3 真空干燥初筛实验的叶绿素含量Fig.3 The content of chlorophyll in vacuum drying initial screening test

图4 真空干燥初筛的色差a*值Fig. 4 Color difference a*-value in vacuum drying initial screening test

由图3显示,在温度一致的情况下,随着真空度的升高,其叶绿素含量有升高的趋势;在真空度一致的情况下,相对的在60 ℃下测得的叶绿素值较高。从图4可知,在温度一致的情况下,随着真空度的升高,其色差a*值也相对升高;在真空度一致的情况下,相对的60 ℃下测得的色差a*值较高。方差分析表明,各组合间均有显著差异,故从叶绿素含量和色差来考虑,真空度在0.07 MPa、温度在60 ℃左右的情况下最佳,其叶绿素保留率达75.05%。

2.1.3 微波干燥中不同微波功率对地瓜叶叶绿素含量及色差的影响 地瓜叶经不同功率的微波干燥后测定其叶绿素含量及色差a*值如图5、图6所示。

图5 微波功率对叶绿素含量的影响Fig.5 Effect of microwave power on the content of chlorophyll

图6 微波功率对色差a*值的影响Fig.6 Effect of microwave power on the color difference a*-value

由图5可知,叶绿素含量随着微波功率的提高而增多,到450 W时达到一个最高值,但各处理间差异不显著。由图6可以看出,微波功率越高呈色越好,到700 W时,呈色效果最好,各处理间差异性显著。参考朱德泉[21]、Murthy T[22]在其他果蔬加工中关于品质方面的研究结果,以450 W作为微波干燥的较好参数,其叶绿素保留率为71.26%。

2.1.4 微波真空干燥中不同微波功率和真空度组合对地瓜叶叶绿素含量及色差的影响 地瓜叶经表1所示不同微波功率和真空度组合的微波真空干燥后,测定其叶绿素含量及色差a*值如图7、图8所示。

表4 地瓜叶真空干燥L9(34)正交实验结果
Table 4 The sweet potato leaves vacuum drying L9(34)orthogonal experiment results

实验号因素A(温度)B(真空度)C(装载量)空列叶绿素含量(mg/g)色差a值1111105459-4242122206880-3333133307188-2074212308001-2525223107087-3906231206380-2317313206371-2638321304052-2949332106793-422K119527198311589119339K221468180192167419631K317216203612064619241k10650906610529706446k207156060060722506544k305739067870688206414R0141700781019280013

图7 微波真空干燥初筛实验的叶绿素含量Fig.7 The content of chlorophyll of microwave vacuum drying initial screening test

图8 微波真空干燥初筛实验的色差a*值Fig.8 Color difference a*-value of microwave vacuum drying initial screening test

由图7显示,在同一真空度的情况下,随着微波功率的升高,其叶绿素含量有升高的趋势;在微波功率一致的情况下,相对的真空度较高下测得的叶绿素含量较高;故可初步得出,在真空度为0.08 MPa和微波功率4 kW的情况下测得的叶绿素含量较高。由图8可以看出,微波功率和真空度越高呈色越好,在0.08 MPa和4 kW时,呈色效果最好,其叶绿素保留率为65.02%。

将上述四种干燥方式初筛实验所得的最佳结果进行比较(见表3)可知,以真空干燥方法所得的叶绿素含量最高、叶绿素保留率最高;呈色效果方面,感官上热风干燥法略优于其他几种干燥法,但经方差分析显示,真空干燥法与其它干燥法无显著差异,故以真空干燥法为地瓜叶干燥的最适合方法。

2.2 地瓜叶结合护色的真空干燥优化实验

首先,将地瓜叶用前期实验所得护色参数与真空干燥结合进行优化实验,进行了温度、真空度、装载量四因素三水平的正交实验研究,结果如表4所示。

表5 地瓜叶菜粉中重要的营养素含量
Table 5 The important nutrients content in the sweet potato leaves powder

营养素名称含量(mg/100g)营养素名称含量(mg/100g)营养素名称含量(mg/100g)蛋白质34400胡萝卜素34钾6410膳食纤维32400总黄酮252钙1080镁308铁158锌658

表3 四种干燥方式最佳初筛实验结果比较
Table 3 Comparison of the best initial screening test results of four kinds of drying methods

干燥方式最优参数水平叶绿素含量(mg/g)叶绿素保留率(%)色差a∗值热风干燥60℃128847413-1051微波干燥450W123857126-97真空干燥60℃、007MPa130447505-891微波真空干燥008MPa，4kW084026502-624

以叶绿素含量为主要指标来分析,各因素的最优水平为A2B3C2,即温度60 ℃、真空度0.09 MPa、装载量75%。但所得最高叶绿素含量及最佳色差a*值均大大低于未护色的真空干燥样品,这可能与两次热处理导致相关物质的劣变有关。因此,在地瓜叶的干燥过程中可省去护色环节,能获得更好的样品。

其次,将实验室所得的最优真空干燥工艺,进行了工厂化的中试。中试结果表明,验证组所得样品的叶绿素含量(1.1009 mg/g)、叶绿素保留率(76.44%)均比对照组的(分别为1.0188 mg/g、70.74%)高,颜色也更加鲜绿,气味十分香郁浓烈,较好地印证了正交优化实验的结果。

中试样品经检测显示,其主要几种营养成分见表5所示,多种重要的营养素含量均较为丰富。

3 结论

研究表明,不用护色环节,仅以真空干燥方法就可以获得叶绿素含量及色泽俱佳的地瓜叶菜粉;其最佳工艺参数为温度60 ℃、真空度0.09 MPa、装载量75%。所得样品富含营养成分,适合作为营养添加料。本文可为地瓜叶菜粉的进一步应用研究提供有益的参考。

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Development of nutrition sweet potato leaves powder

FU Hai-qing,LIN Jie,HE Mei-lan

(Jinshan College of Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Objective:The sweet potato leaves was processed into powder as a natural food additive to increase its nutrition and varieties. Methods:The optimal drying process during the sweet potato leaves powder processing were obtained through single factor screening,orthogonal experiments and pilot-plant experiments. Results:The vacuum drying was the best method including the condition of the temperature of 60 ℃,vacuum degree of 0.09 MPa and 75% loading capacity,without the color-protecting techniques. The vacuum drying was highest retention in obtain chlorophyll. Conclusion:The chlorophyll content and colour of sweet potato leaves powder was unable to improve through color-protecting techniques,but the better chlorophyll content and color of sweet potato leaves powder was obtained just by vacuum drying method.

sweet potato leaves powder;color-protecting;chlorophyll;vacuum drying

2016-06-06

傅海庆(1973-)，男，硕士，副教授，主要从事食品科学方面的研究和教学工作，E-mail:627511829@qq.com。

国家级大学生创新创业训练项目(201514046002)。

TS255.3

B

1002-0306(2016)23-0188-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.027