不同热风干燥温度对方竹笋品质的影响

吕朝燕，高智席，马秀情，李 敏，张柏林，蔡致广，蔡 春

（1.遵义师范学院生物与农业科技学院，贵州遵义 563006；2.遵义师范学院方竹笋综合利用工程研究中心，贵州遵义 563006）

金佛山方竹（Chimonobambusa utilis（Keng） P.C. Keng）是禾本科竹亚科寒竹属（Chimonobambusa）植物，多集中、成片生长在黔北大娄山系1300～2200 m海拔无风多雾、阴湿的河谷和山坡地，因其竹竿方形而得名，秋后出笋，与绝大多数竹类春季出笋形成季节反差，极具特色，甚是珍奇[1−2]。其竹笋笋体较细长，呈黄色或黄白色，触摸有棱角感、略呈方形，笋肉丰腴、脆嫩，笋箨光亮且不萎蔫，兼具“鲜、嫩、香、脆”的特点，素有“竹类之冠”的美誉[3−4]。刚采摘的方竹笋质脆、细嫩，必须尽快，最好在采摘当天进行加工处理，以免变质。目前，炭火或煤火烘干是黔北地区方竹笋传统加工的主要方式之一。烘干可以除去鲜竹笋中水分、延长保质期，可基本保留其原有的风味及营养成分，笋干的低水分活度还能够抑制导致原料腐败变质的微生物的生长和繁殖，并使水分介导的变质反应达到最小化[5]。但是，传统的炭火或煤火烘干方法存在烘干温度不易控制，实际生产中笋干多偏褐色甚至黑色，严重影响笋干品质，其加工方式亟需改造升级。

热风干燥具有设备投资少、适应性强、设备及操作简单、加工成本低、加工数量大等优点，已经在果蔬干制加工中广泛应用[6]。热风干燥采用热空气对流循环的方式，与物料进行水热交换，在物料表面形成水分梯度差，使物料内部水分逐渐向外部扩散蒸发而达到干燥目的[7]。温度是热风干燥过程中的重要影响因素，温度不仅对干制时间有显著影响，还对干燥产品的色泽、营养、质构等品质有很大影响[8]。竹笋干燥方面，已有研究多集中在热泵干燥工艺方面，比如陆蒸等[9]初步分析了切分厚度、漂烫处理、热泵干燥温度等对毛竹笋干燥特性的影响；龙成树等[10]综合干燥速率和品质评定，获得了绿竹笋热泵干燥的最优参数。然而，已有研究对于竹笋热风干燥工艺几乎没有涉及，仅有个别定性描述，定量研究异常缺乏，对于方竹笋热风干燥工艺而言更是如此。本研究通过设置不同热风干燥温度（65、75、85、95 ℃）对鲜方竹笋进行烘干处理，进而分析热风干燥温度对方竹笋感官和营养品质的影响，以期为方竹笋传统干制工艺的改造升级提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

方竹笋鲜笋 采自贵州省遵义市桐梓县楚米镇大娄山南侧；食盐（NaCl含量≥98.5%） 贵州盐业（集团）有限责任公司；蒽酮、盐酸、硫酸、葡萄糖、氢氧化钠、乙醇、磷酸、考马斯亮蓝G-250、牛血清蛋白、茚三酮、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、冰醋酸、亮氨酸等 国药集团上海化学试剂有限公司。

T9CS紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；YS3060光栅分光测色仪 深圳市三恩驰科技有限公司；DHG-9625A烘箱 上海一恒科学仪器有限公司；Mitutoyo数显游标卡尺 日本三丰公司；AX523ZH-E分析天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 方竹笋干样品的制备 选择大小相对一致的、新鲜、无损伤的方竹笋，初始湿基含水率为92.26%±0.43%，清洗干净；带壳称量，并测量高度和地径；去除笋箨，称量可食部分；应用四分法采样，人工纵切竹笋，并进一步切成1～2 cm宽的细丝后，单层均匀平铺于托盘内，每次载量200 g，放入烘箱（风速0.2 m/s）中，分别在65、75、85和95 ℃下烘干至恒重。在烘干过程中每隔1 h取样测定样品含水率，并对各温度下烘干至恒重的笋干进行色泽、复水比、总糖、还原糖、可溶性蛋白、游离氨基酸等感官和养分指标测定。

1.2.2 可食率的测定 按公式（1）计算：

式中：W为可食率，%；m1为鲜笋去壳净质量，g；m0为鲜笋总质量，g。

1.2.3 含水率的测定 采用《食品安全国家标准-食品中水分的测定》（GB 5009.3-2016）中直接干燥法测定方竹笋含水率并记录。

1.2.4 色泽的测定 方竹笋干色泽采用光栅分光测色仪测量。测定前先用白色校准板对测色仪进行校准。每个样品重复测量6次，记录其亮度（L∗）值、红度（a∗）值和黄度（b∗）值。其中，亮度（L∗）值表征样品的明亮程度，L∗=0表示黑色，L∗=100表示白色。红度（a∗）值为正值时表示红色，值越大表示红色越深；为负值时表示绿色，值越小表示绿色越深。黄度（b*）值为正值表示黄色，值越大表示黄色越深；为负值表示蓝色，值越小表示蓝色越深[11]。∆E表征样品与对照（鲜竹笋，用和表示）之间的色差值，按公式（2）计算：

1.2.5 复水比的测定 分别取不同温度热风干燥方竹笋干样品5 g，称量其初始质量，然后放入已经在水浴锅中60 ℃水浴恒温的装有150 mL水的烧杯中，间隔15 min捞出样品，沥水并用滤纸擦干表面水分，然后称重。以连续2次称重差值小于1 g作为复水已经完成的标准。每个处理重复4次。

方竹笋干的复水性应用复水比来度量[12]，按公式（3）计算：

式中：Rf为复水比；Gf为复水后样品沥干质量，g；Gg为干制品样品质量，g。

1.2.6 总糖、还原糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量的测定

1.2.6.1 总糖含量的测定 以葡萄糖为标准品，总糖含量采用蒽酮-硫酸法测定[13]。

标准曲线制作：取6个写有编号的具塞试管，分别加入葡萄糖标准溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，用纯水补充至1.0 mL，置冰水浴中5 min，分别加入4.0 mL蒽酮试剂，煮沸10 min，冷却后室温放置10 min，于630 nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，标准葡萄糖浓度（mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线y=2.7413x+0.0091（R2=0.9990）。

总糖含量测定：称取1 g粉碎后竹笋干样品，放入三角烧瓶中，加蒸馏水约15 mL，再向三角烧瓶中加入6 mol/L盐酸10 mL，搅拌均匀后在沸水浴中水解30 min，冷却后用20%NaOH溶液中和至pH呈中性，取出置于离心管内，5000 r/min离心10 min，然后用蒸馏水定容至100 mL。吸取1 mL滤液置于试管中，浸于冰浴中冷却，再加入4 mL蒽酮试剂，沸水浴中煮沸10 min，取出冷却后，于630 nm波长测定吸光值，并按公式（4）计算总糖含量：

式中：W1为总糖含量，%；c1为总糖质量浓度，mg/mL；v1为总糖提取液体积，mL；m1为竹笋干样品质量，g。

1.2.6.2 还原糖含量的测定 以葡萄糖为标准品，还原糖含量采用蒽酮-硫酸法测定[13]。

标准曲线制作：标准曲线的绘制同总糖的测定。

还原糖含量测定：称取1 g粉碎后竹笋干样品，放入三角烧瓶中，加蒸馏水约15 mL，搅拌均匀后，50 ℃水浴中水解约30 min，取出置于离心管内，5000 r/min离心10 min，然后用蒸馏水定容至100 mL。吸取1 mL滤液置于试管中，浸于冰浴中冷却，再加入4 mL蒽酮试剂，沸水浴中煮沸10 min，取出冷却后，于630 nm波长测定吸光值，并按公式（5）计算还原糖含量：

式中：W2为还原糖含量，%；c2为还原糖质量浓度，mg/mL；v2为还原糖提取液体积，mL；m2为竹笋干样品质量，g。

1.2.6.3 可溶性蛋白含量的测定 以牛血清蛋白为标准品，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定[14]。

标准曲线制作：分别吸取蛋白质标准溶液0、0.03、0.06、0.12、0.24、0.48、0.72、0.84、0.96 mL于10 mL的比色管中，分别加入蒸馏水1.00、0.97、0.94、0.88、0.76、0.52、0.28、0.16、0.04 mL，再分别加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，振荡混匀，静置2 min，于595 nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，标准蛋白质浓度（mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线y=7.3178x+0.5711（R2=0.9910）。

可溶性蛋白含量测定：称取1 g粉碎后竹笋干样品，用80 mL蒸馏水洗入100 mL容量瓶中，超声提取15 min，用蒸馏水定容至刻度。取10 mL溶液于离心管内，4000 r/min离心15 min，上清液为试样待测液。吸取0.5 mL试样待测液，置于10 mL的比色管中，加入0.5 mL蒸馏水，再加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，振荡混匀，静置2 min，于595 nm处测定吸光度，并按公式（6）计算可溶性蛋白含量：

式中：W3为可溶性蛋白含量，mg/g；c3为可溶性蛋白质量浓度，mg/mL；v3为可溶性蛋白提取液体积，mL；m3为竹笋干样品质量，g。

1.2.6.4 游离氨基酸含量的测定 以亮氨酸为标准品，游离氨基酸含量采用茚三酮法测定[14]。

标准曲线制作：取8个写有编号的10 mL的比色管，分别加入氨基酸标准溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL，对应分别加入蒸馏水1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9 mL，再分别加入茚三酮溶液0.4 mL和磷酸缓冲液0.4 mL，置水浴锅上沸水浴15 min，取出冷却至室温后加水至10 mL刻度线，静置15 min后，于570 nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，标准氨基酸质量（μg）为横坐标，绘制标准曲线y=2.8587x+0.0464（R2=0.9965）。

表1 方竹笋干感官评价标准（分）Table 1 Sensory evaluation criteria of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots (score)

表2 方竹笋基本特征Table 2 Basic characteristics of Chimonobambusaquadrangularis shoots

游离氨基酸含量测定：称取1 g粉碎后竹笋干样品，用50 mL蒸馏水洗入100 mL烧杯中，加热煮沸，过滤，收集滤液至100 mL容量瓶中，用蒸馏水将滤渣清洗数遍后转移至容量瓶中，定容至刻度线。吸取滤液1 mL，按照标准曲线的测定方法测定，并按公式（7）计算游离氨基酸含量：

式中：W4为游离氨基酸含量，μg/100 g；c4为游离氨基酸质量，μg；v4为游离氨基酸提取液体积，mL；m4为竹笋干样品质量，g。

1.2.7 感官评价 不同温度热风干燥方竹笋干按复水比测定的方法完成复水以后，随即进行感官评定。参考绿竹笋干制品感官评价指标[15]，由40名具备感官评鉴知识的人员组成评价小组，包括20男20女，对不同温度热风干燥方竹笋干的外观、色泽、香味和滋味等4项指标进行品评，满分100分。方竹笋干感官评价标准见表1。

1.3 数据处理

应用Excel 2016软件对所有数据进行统计分析并作图，同时，采用SPSS 22.0统计软件对不同温度烘干方竹笋干的色泽、总糖、还原糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量以及感官指标分别进行方差分析（one-way ANOVA），并应用最小显著差异法（LSD）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 方竹笋基本特征

采自贵州省遵义市桐梓县楚米镇大娄山南侧的鲜方竹笋基本特征见表2。与采自重庆市南川区大娄山北侧的鲜方竹笋比较，桐梓方竹笋含水率为92.26%，大于南川方竹笋91.83%的含水率，同时，其也大于同属合江方竹笋91.30%的含水率[16]。桐梓方竹笋含水率相对较高，其热风干燥能耗也相对较高。

2.2 不同干燥温度对方竹笋含水率的影响

干制效率低、耗时长是当前方竹笋加工中亟待研究和解决的问题[17]。方竹笋的湿基含水率随干燥时间的延长而呈持续下降趋势，且热风干燥温度越高，湿基含水率下降越快（图1）。方竹笋热风干燥过程可以大致划分为2个阶段，首先是经过1 h左右预热后，会进入一个含水率快速下降的阶段，历时8～12 h。其次，在干燥后期会进入较明显的恒速阶段。快速下降阶段，方竹笋含水率下降速率由大到小依次为95 ℃>85 ℃>75 ℃>65 ℃。温度越高，水分子运动越快，越有利于水分的外部扩散[18]。以10%作为产品目标含水率，65、75、85、95 ℃处理分别在烘干11、10、9、8 h后达到。干燥温度越高，水分蒸发越快，达到目标含水率历时越短。这与陆蒸等[9]对毛竹笋干燥特性的研究结果一致。在干燥后期恒速阶段，各温度下方竹笋含水率基本保持稳定。65、75、85、95 ℃处理分别在烘干13、11、10、9 h进入恒速阶段。温度越低，水分蒸发越慢，进入恒速阶段需要的时间越长。同时，伴随着方竹笋含水量的快速下降，水分扩散阻力也不断增加，含水率下降速率继而随之下降[19]。

图1 不同干燥温度对方竹笋含水率的影响Fig.1 Effects of different drying temperatures on water content of Chimonobambusa quadrangularis shoots

2.3 不同干燥温度对方竹笋干色泽的影响

色泽是干燥产品重要的商品品质，直接决定消费者的接受程度，是最直观的衡量干燥产品品质的重要标准[20]。不同温度热风干燥方竹笋干色泽与鲜竹笋相比均发生了明显变化（表3）。随干燥温度的升高，方竹笋干亮度（L∗）值、红度（a∗）值和黄度（b∗）值均呈整体先增加后减小的趋势，而色差（∆E）值呈先减小后增大的趋势。亮度值方面，方竹笋干亮度值在75 ℃时最大，且与其它处理差异显著（P<0.05），其后下降，可能是因为温度太高导致太多色泽类物质氧化与美拉德反应加速所致[21]；红度值方面，新鲜方竹笋红度值为负值，其更偏向于绿色，而不同温度干燥方竹笋干红度值均为正值，偏向于红色。85 ℃时红度值最大，高于65和75 ℃处理且差异显著（P<0.05）。其后温度过高，可能是高温影响了色素、糖等成分的降解以及聚合[22]，红度值降低；黄度值方面，方竹笋干黄度值在85 ℃时最大，且不同温度干燥方竹笋干黄度值均与鲜竹笋差异不显著（P>0.05）。一般认为，当色差（∆E）值超过2时就可以判定样品间颜色存在显著性区别[23]，可见，不同温度干燥方竹笋干色差（∆E）值均与鲜竹笋差异显著（P<0.05）。75 ℃处理方竹笋干的色差（∆E）值最小，且与其它处理差异显著（P<0.05），说明该温度下方竹笋干的色泽与鲜竹笋相比差异最小，与鲜方竹笋最为接近。同时，仅就色泽这一个方面的特性尚不足以充分判断其品质的优劣，仍需结合感官、营养等指标进行综合判断。

表3 不同干燥温度对方竹笋干色泽的影响Table 3 Effects of different drying temperatures on color of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

2.4 不同干燥温度对方竹笋干复水性能的影响

复水性能是蔬菜干制品商品品质的重要指标，一般用复水比表示其重新吸收水分的能力，复水比越大，其吸水能力越快，复水时间越短[24]。不同温度热风干燥方竹笋干的复水比均随复水时间的增加而逐渐增大（图2）。复水30 min内，各温度处理复水比均快速增加，其后增速放缓，95 ℃处理在复水105 min时复水比增加趋于平缓，65和85 ℃处理在复水120 min时复水比增加趋于平缓。75 ℃处理在复水150 min时复水比增加趋于平缓，其复水比保持增加的时间长于其他处理。同时，不同温度热风干燥方竹笋干复水比随温度的升高呈先增加后减小的趋势（图2），其复水比由大到小依次为75 ℃>85 ℃>65 ℃>95 ℃。导致这一现象的可能原因是方竹笋表面的水分随着温度的升高而快速蒸发，其表面组织结构受到部分破坏，逐渐变硬，阻止了水分的进入，因而复水能力降低[25]。郭婷等[26]对热风干燥甘薯粉的研究表明，随着温度升高，甘薯粉的复水性呈先增大后减小的趋势，与本实验结果一致。另外，65 ℃处理复水比也相对75和85 ℃处理要低，可能的原因是低温条件下，干燥时间较长，导致方竹笋表面严重形变皱缩，复水性能下降。可见，温度较高（95 ℃）和较低（65 ℃）干燥处理均降低了方竹笋干的复水能力，75 ℃热风干燥方竹笋干的复水性能较好。

图2 不同干燥温度对方竹笋干复水比的影响Fig.2 Effects of different drying temperatures on rehydration rate of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

2.5 不同干燥温度对方竹笋干营养成分含量的影响

蔬菜中总糖、还原糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量是蔬菜类农产品营养价值的重要指标[27]。不同温度热风干燥方竹笋干的总糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量均随干燥温度升高而降低，还原糖含量随温度升高呈先增加后减小趋势（图3～图6）。95 ℃处理总糖含量最低且与其它处理差异显著（P<0.05），较65 ℃处理减少了1.23%，这与李佳等[28]研究发现哈密瓜片总糖含量随干制温度升高呈逐渐下降趋势的研究结果一致。随着干燥温度的升高，越来越强烈的美拉德反应是造成总糖含量下降的主要原因。对于还原糖而言，75和85 ℃干燥方竹笋干还原糖含量高于65和95 ℃处理，且差异显著（P<0.05）。一定温度下多糖分解可导致还原糖含量增加，但在高温条件下，美拉德反应与焦糖化反应均会造成还原糖损失，使其含量降低[29]。张馨允等[30]研究表明，随温度升高，脱苦杏仁干还原糖含量先增加后减少，与本实验研究结果一致。同时，95 ℃处理可溶性蛋白含量最低，且与其它处理差异显著（P<0.05），较65 ℃处理减少了2.67%，这与杨靖东等[31]报道的发芽糙米可溶性蛋白含量随着干燥温度的升高而降低的研究结果一致，可能的原因是温度升高，美拉德反应受到促进，更多的蛋白质被消耗，含量降低。并且，95 ℃处理游离氨基酸含量最低，且与其它处理差异显著（P<0.05），较65 ℃处理减少了0.71 μg/100 g，杨晓红等[32]研究发现番木瓜粉氨基酸含量随干燥温度的升高而降低，与本实验研究结果一致，这可能与氨基酸的热稳定性有关，温度升高导致美拉德反应程度加深，也使得氨基酸发生了羰氨褐变而减少。综合来看，低温干燥（65和75 ℃）更有利于保留方竹笋干的营养成分。

图3 不同干燥温度对方竹笋干总糖含量的影响Fig.3 Effects of different drying temperatures on total sugar content of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

图4 不同干燥温度对方竹笋干还原糖含量的影响Fig.4 Effects of different drying temperatures on reducing sugar content of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

2.6 不同干燥温度对方竹笋干感官评分的影响

图5 不同干燥温度对方竹笋干可溶性蛋白含量的影响Fig.5 Effects of different drying temperatures on soluble protein content of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

图6 不同干燥温度对方竹笋干游离氨基酸含量的影响Fig.6 Effects of different drying temperatures on free amino acid content of dried Chimonobambusa quadrangularis shoots

食品感官检验是建立在人类生理学、心理学及统计学原理基础上，通过人的感觉（视觉、触觉、嗅觉及味觉）对食品进行感官检验、测量及评估，并进行统计分析，进而对食品的形、色、香、味等指标做出的综合性评价[33]。不同温度热风干燥方竹笋干的感官评分差异明显（表4）。方竹笋干的色泽随干燥温度的升高呈降低趋势，65与75 ℃处理差异不显著（P>0.05），但显著高于85和95 ℃处理（P<0.05）。低温干燥较好地保留了方竹笋原有的色泽，评分较高，这与光栅分光测色仪实际测量的结果基本一致。而方竹笋干的香味随温度升高呈增加趋势，65和75 ℃处理差异显著（P<0.05），且显著低于85和95 ℃处理（P<0.05）。高温引起美拉德反应和焦糖化反应加强[32]，产生一些其他风味物质是可能的原因。另一方面，不同温度热风干燥方竹笋干的滋味呈先增大后减小的趋势，75 ℃显著高于其它处理（P<0.05），95 ℃处理显著低于其它处理（P<0.05）。可能的原因是高温引起部分营养成分的分解，口感变差。同时，不同温度热风干燥方竹笋干的外观评分也呈先增大后减小的趋势，85和95 ℃处理差异不显著，但显著低于65和75 ℃处理（P<0.05）。高温导致方竹笋干表面因美拉德反应和焦糖化反应而变成棕色甚至黑色是可能的原因[34]。综合来看，方竹笋干感官评分的总分也呈先增大后减小的趋势，75 ℃干燥方竹笋干综合评分显著高于其它处理（P<0.05），其感官评分总分大于86分，达到一级分类标准。可见，75 ℃是方竹笋较为适宜的热风干燥温度。胡云峰等[35]对热风干燥枸杞的研究得到了类似的结论，适当的高温有益于提升干制品的滋气味和口感。

表4 不同干燥温度对方竹笋干感官品质的影响Table 4 Effects of different drying temperatures on sensory quality of dried Chimonobambusaquadrangularis shoots

3 结论

热风干燥温度越高越有利于水分的扩散，含水率下降越快，干制时间越短。然而，一方面温度过高（85和95 ℃），方竹笋中的糖类物质会因美拉德反应而发生分解或焦化造成部分营养物质损失。95 ℃处理较65 ℃处理总糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量分别减少了1.23%、2.67%、0.71 μg/100 g。高温还导致方竹笋干表面发褐甚至发黑，95 ℃处理感官评分最低为70.80±3.94分。另一方面，温度过低（65 ℃）则会延长干燥时间，导致有机物质氧化褐变，感官评分也相对较低。75 ℃热风干燥方竹笋干复水比最高达6.11±0.44，与鲜竹笋色差值最小，仅15.47±3.94，感官评分总分最高为86.30±3.92分，且营养成分含量相对较高，该温度是方竹笋热风干燥相对适宜的温度。同时，本实验仅就热风干燥温度对方竹笋干加工产品品质的影响进行了初步研究，对其贮藏品质方面未有涉及，后续可以结合加工和贮藏两个方面进一步探讨，以更好地探寻适宜温度范围，为方竹笋热风干燥加工提供基础理论支撑。