不同干燥温度对蝉花孢梗束品质的影响

于士军，万国平，何玲艳，李向东，王 伟

（1.滁州学院 生物与食品工程学院 食品检验检测中心，安徽 滁州 239000；2.宣城市农产品质量安全监管局，安徽 宣城 242000）

蝉花虫草（Cordyceps cicadae）也称金蝉花，是真菌蝉棒束孢寄生在蝉幼虫所形成的虫菌复合体，为我国传统名贵中药材。早在南北朝时期雷斅在《雷公炮炙论》即有记载。后来，在隋唐甄权的《药性论》、宋代苏颂的《图经本草》、明代李时珍的《本草纲目》中均有记载[1]。在我国云南、广东、安徽、四川、福建、浙江和江苏等地区广泛分布，且有长期食用蝉花虫草的习惯。

近年研究表明，天然蝉花和人工培养的蝉花均富含蛋白质、氨基酸、脂肪酸、多种维生素和微量元素等营养物质[2-3]。此外，蝉花还能产生多种在医疗保健上有重要作用的生物活性物质[4]，如多糖[5-6]、环肽[7]、核苷[8]、麦角甾醇[9]、球壳菌素[10]等。腺苷是一种嘌呤核苷，其含量是评价各种虫草质量的主要指标。麦角固醇是真菌细胞膜上重要的固醇类物质，在虫草类真菌中含量相对稳定，通常也作为质量控制指标之一，其具有抗氧化能力，且为维生素D2的前体物，具有重要的药理作用。

自然形成的野生蝉花虫草资源有限，且不断采集会对自然环境造成一定的破坏。但是随着现代人们生活水平的提高，消费者对蝉花虫草的需求量越来越大。因此，人工培育蝉花虫草越来越受到了重视。已有多家企业从事蝉花虫草的人工培养，干燥技术成为人工培育蝉花虫草的生产中的重要环节，也是制约企业大规模生产的一个瓶颈。本研究使用自然干燥和3种不同温度热风干燥对人工培养蝉花孢梗束样品进行干燥，测定所得样品的颜色、主要营养和功能成分的含量并计算所得样品的蛋白质营养价值变化，研究不同干燥温度对蝉花孢梗束品质的影响，以期寻找一种经济、高效、环保的蝉花孢梗束的干燥温度，为企业的干燥生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

新鲜人工培育蝉花虫草，滁州学院生物与食品工程学院培养。

甘露醇、腺苷（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；乙腈、甲醇、石油醚、乙酰丙酮、醋酸铵、高碘酸钠（天津市科密欧化学试剂有限公司）；纯盐酸、三氯甲烷（上海振企化学试剂有限公司）；磷酸二氢钾（天津博迪化工股份有限公司）；鼠李糖（天津市光复精细化工研究所）；冰醋酸（江苏强盛功能化学股份公司）。

1.2 仪器与设备

BPG-9140A鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；JP-400B高速多功能粉碎机（永康久品工贸有限公司）；FA2204B分析天平（上海越平科学仪器有限公司）；MINI-10K+微型离心机（杭州米欧仪器有限公司）；3nh色差仪（深圳三恩时科技有限公司）；SOX500脂肪测定仪（中国海能）；T6新世纪紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；Agilent1260高效液相色谱仪（美国Agilent）；S-433D氨基酸分析仪（德国赛卡姆公司）；Rapid N exceed杜马斯定氮仪（德国Elementar）。

1.3 方法

1.3.1 干燥方法

（1）自然干燥，将新鲜蝉花孢梗束放在室温为15～20℃的通风处干燥3 d；

（2）热风干燥，将新鲜蝉花孢梗束在干燥温度为 50、80、105 ℃，风速 2.5 m/s，干燥 24 h。

1.3.2 样品粉碎

用高速多功能粉碎机分别对自然干燥及50、80、105℃热风干燥的蝉花孢梗束进行粉碎，每次粉碎时间1 min，每次间隔5 min，粉碎5次。

1.3.3 色泽分析

用色差仪测定蝉花孢梗束粉末颜色[11]。

1.3.5 营养成分的检测

（1）水分含量的测定称取1～2 g人工培养蝉花孢梗束粉均匀铺在水分测定仪的托盘上，按照操作说明测定样品的含水量。

（2）采用燃烧法测定样品中蛋白质含量[12]。

（3）氨基酸含量参照GB/T5009.124-2016方法测定。

（4）脂肪的测定参照GB/T5009.6-2016第一法索氏提取法测定。

（5）总糖的含量参考毕金峰等人的方法测定[13]。

（6）灰分的测定参照GB5009.4-2016第一法测定。

1.3.6 功能成分的检测

（1）腺苷含量采用高效液相法测定[14]。

（2）麦角甾醇含量采用高效液相法测定[15]。（3）甘露醇含量测定参考李颜等人的方法[16]。

1.4 数据处理

采用Excel2013和SPSS19.0软件对数据处理分析，采用Duncan新复极差法对组间差异显著性进行分析，以P<0.05为差异具有统计学意义，使用NCSS（2007）软件进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 色泽

干燥后色泽的变化是衡量蝉花孢梗束质量的一个重要的指标，以能保持天然色泽的干制品最为理想。不同干燥温度对蝉花孢梗束的色差值的影响不同。从表1可知，80℃热风干燥蝉花孢梗束产品的L*值明显高于其他3组（P<0.05），其他3组的L*值无显著差异（P＞0.05）。不同温度干燥对蝉花孢梗束粉a*值差异明显（P<0.05），80℃热风干燥蝉花孢梗束a*值最小为6.57，105℃热风干燥的样品a*值最大为10.35；可能是由于干燥温度过高导致部分样品烤焦所致。4种干燥温度干燥得到的蝉花虫草孢梗束粉b*大小顺序依次是80℃干燥＞50℃干燥＞105℃干燥＞自然干燥，样品呈现黄色的程度依次降低；其中自然干燥的蝉花虫草孢梗束粉呈现淡黄色，可能是因自然干燥的温度相对较低，干燥时间较长，其中所含色素物质发生分解所致。105℃热风干燥的样品b*值偏小，呈现黄色略带红色，可能是高温干燥时美拉德反应等非酶褐变所致。

表1 不同干燥温度干燥后色泽变化

2.2 主要营养成分分析

由表2可看出，蝉花孢梗束经不同温度干燥后的含水量差别较大，其中自然干燥后的样品含水量最高达10.03%，105℃干燥的样品含水量最低为4.01%。不同干燥温度对蝉花孢梗束中灰分和总糖的含量的影响无显著性差异（P＞0.05）；干燥温度高于50℃后，蛋白质含量随温度的升高，呈略微降低的趋势，但差异不显著（P＞0.05）。105℃干燥后的蝉花孢梗束中的粗脂肪含量最低仅为2.60%，可能是干燥温度过高使蝉花孢梗束内部的水分以较快的速度迁移到表面，造成水分等迅速蒸发和营养成分破坏。

2.3 氨基酸组成分析

从表3可看出，自然干燥样品中天冬氨酸、苏氨酸、甘氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、组氨酸和精氨酸9种氨基酸的含量最高，其中苏氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸和异亮氨酸为必需氨基酸；50℃干燥样品中丝氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸5种氨基酸含量最高，其中亮氨酸和苯丙氨酸为必需氨基酸；80℃干燥样品中丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和脯氨酸含量最高，其中赖氨酸为必需氨基酸；在所测的17种氨基酸中，105℃干燥的蝉花孢梗束的无含量最高的。不同温度干燥的蝉花孢梗束总氨基酸和必需氨基酸含量随干燥温度升高呈降低趋势。105℃干燥的样品总氨基酸含量最低为18.66 g/100g，其中必需氨基酸含量也是最低为6.19 g/100g。但不同干燥温度干燥的蝉花虫草孢梗束中，必需氨基酸在总氨基酸中的百分比差异不大，在33%～34%左右。

2.4 主要功能成分

由表4可知，蝉花孢梗束经不同温度干燥后，105℃干燥所得样品腺苷含量最高为2.68mg·g-1，其次是自然干燥的样品为2.50mg·g-1，50℃干燥样品腺苷含量最低。80℃干燥样品中麦角甾醇含量最高为9.89mg·g-1，其次是50℃干燥样品，自然干燥样品中麦角甾醇含量均较低。50℃干燥样品甘露醇含量最高为59.20mg·g-1，105℃干燥样品中甘露醇最少。不同温度干燥所得样品中甘露醇含量具有显著性差异（P<0.05）。

2.5 化学成分聚类分析

将不同干燥温度所得蝉花孢梗束样品的含水量、灰分、总糖、蛋白质、脂肪、腺苷、麦角甾醇、甘露醇、氨基酸含量等数据进行标准化，将得到的数据进行聚类分析，结果如图1。可看出，80℃和105℃干燥蝉花孢梗束的成分组成最为接近，其成分又与50℃干燥的蝉花孢梗束成分组成接近。自然干燥蝉花孢梗束含有较多的含水量、总氨基酸、必需氨基酸、天冬氨酸、苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、组氨酸和精氨酸；50℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的甘露醇、蛋白质、脂肪、丝氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸；80℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的总糖、麦角甾醇、丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和脯氨酸；105℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的腺苷和灰分。

表2 不同方式干燥蝉花孢梗束主要营养成分含量（g/100g）

表3 不同干燥温度蝉花孢梗束氨基酸组成（g/100g）

表4 不同方式干燥蝉花孢梗束中主要成分变化/mg·g-1

自然干燥蝉花孢梗束中麦角甾醇含量较低，50℃干燥蝉花孢梗束中总糖、腺苷、精氨酸、异亮氨酸、缬氨酸含量较低，80℃干燥蝉花孢梗束中谷氨酸含量较低，105℃干燥蝉花孢梗束中蛋白质、甘露醇、总氨基酸和必需氨基酸含量均较低。

图1 蝉花孢梗束成分数据的聚类分析热图

评价蛋白质营养价值常用的方式是计算氨基酸组成比例与世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）提出的蛋白质营养价值必需氨基酸模式进行比较[17]，与模式越接近表明该蛋白质营养价值越高。根据氨基酸平衡理论，必须氨基酸组成越接近WHO/FAO的模式比例其质量就越好。将不同干燥温度得到的蝉花孢梗束样品的氨基酸数据与鸡蛋模式和FAO/WHO模式进行对比，结果如表5所示。从表中可以看出总必需氨基酸含量随着干燥温度的升高而降低。然后将表5中的数据进行标准化处理和聚类分析[18]，结果如图2所示。从图2可以看出，鸡蛋模式和FAO/WHO模式聚为一组，50℃、80℃、105℃和自然干燥氨基酸组成聚为一组。并且随着干燥的温度的升高，氨基酸组成与鸡蛋模式和FAO/WHO模式差距越大。表明干燥温度越高所得蝉花孢梗束蛋白质营养价值越差。

3 讨论

干燥是一种传统而又现代的农产品和食品加工方式，在食品加工制造过程中发挥着重要的作用[19]。不同的干燥方式和温度会对干燥产品的感官、营养成分、滋味、气味及物理性质产生不同的影响[20-24]。本研究发现不同干燥温度对蝉花孢梗束的外观、营养和功能成分含量及蛋白质营养价值均有一定影响。从不同干燥温度得到的蝉花孢梗束外观看，80℃干燥所得蝉花孢梗束颜色呈现亮黄色，也是给人感官最好的，其次是50℃干燥蝉花孢梗束为黄色，自然干燥蝉花孢梗束为淡黄色，105℃干燥蝉花孢梗束为黄略带红色。自然干燥蝉花孢梗束中总氨基酸、必需氨基酸、天冬氨酸、苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、组氨酸和精氨酸含量较高，50℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的甘露醇、蛋白质、脂肪、丝氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸，80℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的总糖、麦角甾醇、丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和脯氨酸，105℃干燥的蝉花孢梗束含有较高的腺苷和灰分。不同温度干燥的蝉花孢梗束总氨基酸和必需氨基酸含量随干燥温度升高而降低，与Pendre等人研究发现随着干燥温度的升高干制黄秋葵中蛋白质降低的变化一致[21]。同时本研究还发现不同干燥温度对蝉花孢梗束蛋白质营养价值有影响，干燥温度越高蝉花孢梗束蛋白质营养价值越低。

表5 不同温度干燥蝉花孢梗束必需氨基酸组成/mg·g-1

图2 必需氨基酸组成聚类分析图

4 小结

不同干燥温度对蝉花孢梗束的外观、功能和营养成分含量及蛋白质营养价值均有一定影响作用。80℃干燥所得蝉花孢梗束颜色呈现亮黄色，色泽最佳。105℃干燥所得样品腺苷含量最高为2.68mg·g-1，80℃干燥样品中麦角甾醇含量最高为9.89mg·g-1。不同温度干燥的蝉花孢梗束总氨基酸和必需氨基酸含量随干燥温度升高而降低，蛋白质营养价值也随干燥温度的升高而降低。