干燥方法对沙芥叶片品质的影响

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(1.内蒙古农业大学农学院,内蒙古自治区野生特有蔬菜种质资源与种质创新重点实验室,内蒙古呼和浩特 010019;2.鄂托克前旗草原工作站,内蒙古鄂尔多斯 016200)

干燥方法对沙芥叶片品质的影响

张晓艳1,张凤兰1,*,郝丽珍1,杨忠仁1,张慧1,布仁吉雅2,那顺吉日嘎拉2

(1.内蒙古农业大学农学院,内蒙古自治区野生特有蔬菜种质资源与种质创新重点实验室,内蒙古呼和浩特 010019;2.鄂托克前旗草原工作站,内蒙古鄂尔多斯 016200)

研究自然干燥、真空干燥、鼓风干燥(40、60、80 ℃)3种干燥方法对沙芥干燥产品及复水后产品物理性质及营养成分的影响。结果表明:不同干燥方法处理的沙芥叶的物理性质及营养成分与鲜叶有较大差异,在物理性质方面,真空干燥叶片复水率显著高于其它处理(p<0.05);在营养成分方面,真空干燥条件下沙芥叶片与其复水后叶片的游离氨基酸、VC、可溶性蛋白含量均高于其它干燥方法。综上所述,真空干燥对沙芥叶片营养成分的破坏最小,复水性好而且干燥时间较短,是一种较好的沙芥叶片干制品的制备方法。

沙芥,干燥方法,品质

沙芥(Pugioniumcornutum(L.)Gaertn.)为十字花科二年生草本植物,适合生长在干旱的沙漠地区,主要分布在我国的陕西、宁夏、甘肃和内蒙古等地[1]。沙芥含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、多种维生素和矿物质及人体生长发育所必需的氨基酸,营养成分丰富[2-3],同时具有补气、止痛、止咳、解毒等功效[4]。沙芥嫩叶和茎都可作蔬菜,味清香并具芥子味,是沙区人民喜爱的野生蔬菜之一。

干燥技术在现代食品加工业中被广泛应用[5],通过干燥将果蔬制成果蔬干,既可降低物料的水分活度,又可抑制微生物的生长和酶的活性。但不同的干燥方式对果蔬的色泽和营养成分等影响较大。张凤兰等[6]研究表明,腌制后阴干对沙芥叶片的营养物质破坏最大,而微波杀青5 min和高温杀青均可作为沙芥叶片阴干前预处理方法;纵伟等[7]研究表明,微波-真空干燥的脱水菠菜不仅叶绿素和VC保存率高、复水性好而且干燥时间短,是一种较好的脱水菠菜制备方法;谢述琼等[8]研究表明,阴干处理对西兰花中萝卜硫素破坏最大,而90 ℃烘干处理萝卜硫素保存率最高。目前,沙芥人工栽培面积逐年增加,但沙芥的鲜嫩叶片不耐贮藏,贮藏期一般为3～5 d,限制了市场供应,而将沙芥叶片干燥可以延长贮藏期。因此,本实验以沙芥叶片为原料,探讨自然干燥、鼓风(40、60、80 ℃)干燥及真空干燥3种干燥方法对其产品物理性质与品质特性的影响,为其干燥加工方法的选取和应用提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

沙芥(Pugioniumcornutum(L.)Gaertn.)种子 经由内蒙古农业大学沙生蔬菜课题组张凤兰老师鉴定,于2013年10月采自鄂尔多斯鄂托克前旗(北纬37°44′～38°44′,东经106°26′～108°32′),2014年5月种植在内蒙古农业大学科技园区,以旺盛生长期的沙芥叶片为实验材料,选取第3～4片叶；茚三酮、2,6-二氯酚靛酚、亮氨酸、抗坏血酸、草酸、硫酸锌、蔗糖、3,5-二硝基水杨酸、葡萄糖、考马斯亮蓝G-250、蒽酮、氢氧化钠、酒石酸钾钠、石英砂、正丙醇、正丁醇、乙二醇 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;乙酸钠、亚铁氰化钾、碳酸氢钠、碳酸钙粉、乙酸、异丙醇、二甲苯、乙酸乙酯、浓硫酸、无水乙醇 分析纯,天津市风船化学试剂科技有限公司;牛血清蛋白标准品 购自中国国家标准物质标准样品信息中心。

JC-9076A电热鼓风恒温干燥箱 济南精诚实验仪器有限公司;DZG-6020真空干燥箱 上海森信实验仪器有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;JA2003电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;HHS型电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂出品;HITACHI-CF16RN高速冷冻离心机 天美(中国)科学仪器有限公司;FZ102微型植物试样粉(粉碎效果60～120目、筛口直径0.5 mm) 北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 干燥处理 实验共设5个处理,其中处理Ⅰ为自然干燥,处理Ⅱ为鼓风40 ℃干燥,处理Ⅲ为鼓风60 ℃干燥,处理Ⅳ为鼓风80 ℃干燥,处理Ⅴ为真空干燥,称取新鲜沙芥叶片180 g,分别采用以上5个处理将其干燥至恒重,粉碎机粉碎后过60目筛,各处理三次重复,以新鲜叶片为CK。通过以上干燥处理后样品的水分含量控制在5%±0.1%。

自然干燥:将沙芥叶片平铺到滤纸上,放在室内(温度范围15～25 ℃)阴干,每隔1 h称重一次,直至恒重。

鼓风干燥:分别于40、60、80 ℃温度条件下进行鼓风干燥,风速2 m·s-1,每隔1 h称重一次,直至恒重。

真空干燥:在真空度为0.1 MPa,温度为60 ℃条件下进行干燥,每1 h称重一次,直至恒重。

1.2.2 干燥速率的测定 参考文献[9]的方法。

式中,W1为鲜样的重量,W2为干燥时刻t物料的重量,t为干燥的时间,Wd为干物料的重量。每隔30 min取样,称重,30 min内质量不再变化为干燥终点。

1.2.3 指标的测定

1.2.3.1 失重率和复水率的测定 采用称重法[10],计算公式如下:

式中,W1为鲜样的重量,Wd为干物料的重量,WL为每干燥l h后的重量,Wo为干物料经复水后的重量。

1.2.3.2 其他指标的测定 游离氨基酸总量测定,采用茚三酮溶液显色法;可溶性蛋白质含量,测定采用考马斯亮蓝G-250染色法;可溶性糖含量测定,采用蒽酮比色法;还原糖含量测定,采用3,5-二硝基水杨酸法;维生素C含量测定,采用2,6-二氯酚靛酚比色法;类胡萝卜素、叶绿素的测定,采用乙醇比色法。以上测定参照李合生[10]的方法。

1.3统计分析方法

Excel 2007数据处理和作图,采用SAS 9.0进行相关性及单因素ANOVA方差分析,Duncan’s模型进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1干燥方法对沙芥叶片失重率的影响

由图1可知,随着处理时间的延长、温度的升高,沙芥叶片失重率增加,鼓风80 ℃沙芥叶的失重率在处理6～7 h时达到稳定,且显著高于其它处理(p<0.05)。开始时失重率增加较快,随后增加缓慢直到恒定,这可能是因为叶片水分的散失由蒸腾作用转变为角质层蒸发,沙芥的角质层可能含有蜡质,当叶片的水分经角质层蒸发散失时,蜡质被挤压渗出角质层,从而阻挡了水分的蒸发。同时由于叶片的含水量减少,与大气之间的水势差减少,导致水分散失较慢[11]。

图1 干燥方法对沙芥叶片失重率的影响Fig.1 Effects of drying methods on the weight loss rate in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.注:不同的大写字母表示同一干燥方式不同天数的差异显著(p<0.05);不同的小写字母表示同一天数不同干燥方式的差异显著(p<0.05)。

2.2干燥方法对沙芥叶片复水率的影响

叶片的复水率是由干燥后叶片组织的内部结构所决定的,干燥开始时沙芥叶片中的水分大部分是游离水,叶片表面的水蒸发得快,当水分蒸发到50%～60%时,叶片内部的水分开始转移,由于外扩散的原因,造成叶片表面和内部水分之间存在水蒸气分压差,水分由内部移向表面,从而达到水分平衡。由图2可知,真空干燥的叶片复水率显著高于其它处理(p<0.05),为4.53%,鼓风80 ℃的复水率最低,是因为真空干燥下,叶片的内部组织结构未被破坏,收缩率小并形成多孔的内部结构,而在鼓风干燥过程中,由于表面温度较内部温度高,水分外扩散远远超过内扩散,内部的水分不能转移到叶片表面,从而叶片表面水分迅速转移形成一层硬膜,阻碍了水分继续蒸发,内部水分含量高,蒸气压力大,叶片较软部分组织被压破,呈现出开裂的现象[12],复水性差。这与邵春霖[13]等得到结果相一致,而同周禹含[14]等研究枣粉的复水性:鼓风干燥>真空干燥相反,这可能是由原料的不同造成的。

图2 干燥方法对沙芥叶片复水率的影响Fig.2 Effects of drying methods on the rehydration rate in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.注:不同小写字母代表各组间差异显著(p<0.05),表1、图3～图6同。

2.3干燥方法对沙芥叶片游离氨基酸和可溶性蛋白质湿基含量的影响

由图3可知,沙芥鲜叶的游离氨基酸含量显著高于各处理(p<0.05),干燥后,鼓风80 ℃干燥的沙芥叶的游离氨基酸含量最低,为7.473 μg·100 g-1,而其它处理组间无显著差异(p<0.05)。复水后,真空干燥、鼓风60 ℃干燥沙芥叶片游离氨基酸含量显著高于其它处理(p<0.05),而两者间无显著差异(p<0.05),真空干燥的沙芥叶复水后游离氨基酸含量为5.614 μg·100 g-1,而鼓风40 ℃干燥的沙芥叶复水后游离氨基酸含量最低,是真空干燥的15.92%。

图3 干燥方法对沙芥叶片游离氨基酸和可溶性蛋白质的湿基含量影响Fig.3 Effect of drying methods on the wet content amino acids and proteins in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

沙芥新鲜叶片的可溶性蛋白质含量显著高于各处理(p<0.05),真空干燥的沙芥叶的可溶性蛋白质含量较其它处理高,是鲜叶的31.34%,鼓风40 ℃干燥的沙芥叶的可溶性蛋白质含量最低,为0.117 mg·g-1。真空干燥沙芥叶片复水后可溶性蛋白质含量显著高于其它处理(p<0.05),但显著高于其它处理(p<0.05)。综上所述,干燥条件下可溶性蛋白质含量降低是因为在干燥过程中其结构被破坏,侧链上游离的氨基与羧基相互作用脱水形成肽键,使蛋白质分子间产生交联,引起蛋白质的聚集[15],从而降低了蛋白质的水溶性。

2.4干燥方法对沙芥叶片还原糖和可溶性糖湿基含量的影响

由图4可知,干燥后,自然干燥、鼓风80 ℃、真空干燥的沙芥叶的还原糖含量显著高于鲜叶(0.543 mg·g-1),真空干燥的沙芥叶片还原糖较高,其含量为2.91 mg·g-1。复水后,鼓风80 ℃的沙芥叶片还原糖含量显著高于其它处理,其中鼓风40 ℃的沙芥叶的含量最低。

沙芥鲜叶的可溶性糖含量显著高于各处理(p<0.05),为18.35 μg·g-1,而在干燥后的各处理中鼓风80 ℃的沙芥叶的可溶性糖含量最高,为3.02 μg·g-1,鼓风60 ℃次之,鼓风40 ℃中的含量最低;经过各个处理的沙芥叶片复水后,真空干燥与自然干燥、鼓风60 ℃、鼓风80 ℃的沙芥叶的可溶性糖含量差异显著(p<0.05),与鼓风40 ℃间差异不显著(p>0.05),鼓风60 ℃中的含量达最大,为2.5 μg·g-1。

图4 干燥方法对沙芥叶片还原糖和可溶性糖湿基含量的影响Fig.4 Effect of drying methods on the wet content of reducing sugar and soluble sugar in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

综上所述,干燥后经自然干燥、鼓风80 ℃、真空干燥的沙芥叶的还原糖含量均高于鲜叶,而可溶性糖含量低于鲜叶,是因为叶片含有的糖类物质(如果糖和蔗糖)不稳定,易溶于水,干燥速度缓慢,酶的活性不受抑制,呼吸作用仍然在进行,需要消耗一部分糖,且可溶性糖经水解可转化为还原糖,从而还原糖高于鲜叶,而可溶性糖低于鲜叶。吴迪[16]等研究表明不同的干燥方法对香菇和杏鲍菇可溶性糖种类和含量的影响显著,从而导致干制品的风味发生改变。

2.5干燥方法对沙芥叶片VC湿基含量的影响

VC非常活泼,容易受到光、氧、热等因素影响而损失,在果蔬干燥过程中,VC会随着温度的升高,干燥时间的延长而发生氧化反应[17],从而降低果蔬的营养价值,不同干燥方法对VC保存率的影响也较大[18]。由图5可知,干燥后,各个处理之间沙芥叶片VC含量差异显著(p<0.05),其中真空干燥的VC含量最高,为91.88 mg·100 g-1,其次为自然干燥,鼓风80 ℃的VC含量最低;经过各个处理的沙芥叶片复水后,其VC含量差异显著(p<0.05),以真空干燥的VC含量最高,鼓风40 ℃次之,鼓风80 ℃最低,这是因为在真空条件下无氧气且干燥的时间短,不易发生氧化反应,对VC的破坏较小,而鼓风干燥条件下则相反,这与黄略略等[19]研究结果相一致,说明真空条件下能有效保护VC不易被分解。

图5 干燥方法对沙芥叶片VC湿基含量的影响Fig.5 Effect of drying methods on the wet content of VCin leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

2.6干燥方法对沙芥叶片类胡萝卜素和叶绿素湿基含量的影响

如图6可知,沙芥鲜叶与鼓风80 ℃的沙芥叶的类胡萝卜素显著低于其它处理(p<0.05);沙芥鲜叶的叶绿素含量显著高于各处理(p<0.05),自然干燥与真空干燥的沙芥叶的叶绿素含量显著高于其它处理(p<0.05)。可见干燥处理能增加沙芥叶的类胡萝卜素,可能因为干燥处理过程中类胡萝卜素的生物合成依然进行,当叶片含水量下降到一定值时类胡萝卜素的生物合成才会中断,并且类胡萝卜素的合成大于降解[20],此与Zepka等[21]的研究结果正好相反,其发现果汁经过加热处理后类胡萝卜素含量会下降,并且果汁中的五种叶黄素类全部降解,生成五种环氧化物以及两种新的同分异构体和呋喃衍生物。

图6 干燥方法对沙芥叶片类胡萝卜素和叶绿素湿基含量的影响Fig.6 Effect of drying methods on the wet content of carotenoid and chlorophyll in leaves of Pugionium cornutum(L.)Gaertn.

2.7干燥速率与各指标之间的相关性

干燥速率的快慢,对叶片干制品好坏起决定性的作用,相同条件下,干燥速率越快,越不易发生不良反应,成品的品质也就越好。干燥速度与干燥介质温度、湿度、气流循环的速度有关[22]。由表1可知,鼓风80 ℃干燥速率显著高于其它处理(p<0.05);将干燥速率与各指标进行相关性分析可知,干燥速率与类胡萝卜素含量呈显著负相关(p<0.05),即干燥速率越大,类胡萝卜素含量则越低。叶绿素与VC呈显著正相关(p<0.05),与可溶性糖呈显著负相关(p<0.05)。

表1 不同干燥方法对应的干燥速率Table 1 Drying velocity corresponding to different drying methods

表2 干燥速率与干燥后各指标间的相关分析Table 2 Correlation analysis between drying velocity and indexs

注:*表示在0.05水平上差异显著。

3 结论

实验对不同干燥方法处理沙芥得到的干燥产品及复水后产品的物理性质及营养成分进行分析,发现干燥处理会对沙芥干燥产品及复水后产品的物理性质及营养成分造成影响。结果表明,在物理性质方面,真空干燥叶片复水率显著高于其它处理(p<0.05),热风80 ℃沙芥叶的失重率最快达到恒定;在营养成分方面,真空干燥及其复水后沙芥叶片的游离氨基酸、可溶性蛋白、VC含量均高于其它干燥方法,而叶绿素的降解程度低于其它干燥处理,经过干燥处理的沙芥叶的类胡萝卜素显著高于鲜叶(p<0.05)。综合考虑可得,真空干燥是制备沙芥叶片干制品的较好的干燥方法。

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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

张晓艳(1991-)，女，博士研究生，研究方向：沙生蔬菜种质资源及种质创新，E-mail：zhangxiaoyan5329@163.com。

*通讯作者:张凤兰(1979-)，女，博士，副教授，研究方向：沙生蔬菜种质资源及种质创新，E-mail：zhangfenglan041105@163.com。

国家自然科学基金(31160393)；公益性行业(农业)科研专项(201203004)；内蒙古主席基金项目；内蒙古农业大学科技创新(培育)团队(NDPYTD2013-3)。

TS255.1

:B

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

10.13386/j.issn1002-0306.2017.16.029