藜菜粉微波干燥工艺研究

◎ 陈春明，詹锐旭，谢书垚，洪子琳，何 融，谢雨轩，梅秀芹，于 笛

（广州工商学院 工学院，广东 佛山 528131）

藜菜（Chenopodium albumLinn）是藜科藜属植物，别名灰菜、灰藜等，为一年生草本植物，分布于温带、热带及亚热带，在我国各地基本都有生长，其自然生长于荒地和田间，目前也有培育。其茎笔直，紫红或青色，多分枝；叶片呈菱形，带宽波浪状锯齿。其花果期一般为5—10月，亦有部分地区花果期较早。藜菜富含纤维、糖类、维生素、钙及铁等多种营养，利用价值很高，幼苗可作蔬菜食用，茎叶可喂家畜；入药可治痢疾腹泻，还具有净血护肝等功效[1-2]，因此有很大的开发价值。

干燥是保存果蔬的一种方法，通过脱水抑制微生物繁殖，延长保质期，且可以减少体积，降低贮运成本，提高附加值[3]。蔬菜干燥有许多方式，如自然干燥、真空干燥、热风干燥等，与其他工艺相比，微波干燥具有快速经济、营养损失小、保质期长等优点[4]，叶菜的微波干燥一般只需几分钟到几十分钟，且加热相对均匀，物料表面过热和结壳现象很少发生[5-6]。目前对于藜菜的干燥方法较单一，本文将微波干燥运用到藜菜上，并其制作成高利用率、易运易贮的菜粉，为工业生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜藜菜（河南省驻马店市瓦岗山生态农业基地）；2,6-二氯酚靛酚钠（AR，上海士锋生物科技有限公司）；草酸（AR，天津福晨化学试剂有限公司）；抗坏血酸（AR，天津福晨化学试剂有限公司）；去离子水（自制，611D超纯水机）。

1.2 仪器与设备

P70F20L-DG（S0）微波炉（广东格兰仕微波生活电器制造有限公司）；LHS-16A水分测定仪（上海衡平仪器仪表厂）；博郎3205食品加工机（De’Longhi Braun Household GmbH公司）；200T粉碎机（永康市铂欧五金制品有限公司）；611D超纯水机（Sartorius公司）；100 mm玻璃培养皿。

1.3 方法

1.3.1 数据处理

采用WPS对数据进行处理和极差分析，采用SPSS对实验数据进行方差分析，采用LSD法分析显著水平。

1.3.2 物料处理

（1）前处理。取鲜藜菜打碎成浆（打至碎末），即装入玻璃皿中待加工。

（2）菜粉的加工。采用微波炉进行干燥，完成后取出粉碎（转速25000 r·min-1，2 min），所得即为藜菜粉。

1.3.3 指标的测定

（1）含水量。70 ℃，60 s恒重自动测定，每个 样品平行3次。根据《绿色食品 果蔬粉》（NY/T 1884— 2021）[7]，菜粉的含水量应小于6%。鲜藜菜的含水量约为81.65%。

（2）复水比。参考陈冉静等[8]的研究方法，精确称取样品2 g置于烧杯中，加入100 ℃的水100 mL并轻微搅拌，30 min后沥干，用吸水纸吸去表面水分后准确称量，每个样品重复3次，计算式如下：

式（1）中：M1为原干样质量（g）；M2为复水后质量（g）。

（3）抗坏血酸。参考《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》（GB 5009.86—2016）[9]，采用 2,6-二氯酚靛酚滴定法。取样品2 g，与25 mL 2%草酸溶液混合，然后转移至100 mL容量瓶中，使用1%草酸定容，静置30 min后用标定好的2,6-二氯酚靛酚钠标准溶液滴定，直至溶液由蓝变为粉红30 s内不褪色为止，重复3次；同时另取10 mL1%草酸溶液做空白试验。记录两次滴定所消耗的标准溶液体积的抗坏血酸含量。样品的抗坏血酸含量最终表示为mg/100 g，计算式如下：

式（2）中：V1为滴定样品所耗2,6-二氯酚靛酚用量（mL）；V0为空白实验所耗2,6-二氯酚靛酚用量（mL）；T为2,6-二氯酚靛酚染料滴定度（mg·mL-1）；W为标定时样品稀释液中所含样品的克数（g）。

（4）能耗。参考朱德泉等[10]，计算如下：

式（3）中：Q为能耗（W·h）；P为功率（W）；t为时间（h）。

1.4 干燥工艺的考察

1.4.1 微波功率

精确称取3份相同质量和厚度的藜菜浆（20 g， 0.5 cm）于相同的玻璃器皿之中，微波功率分别设置406 W、567 W、680 W，时间3 min，加工后制粉备用。

1.4.2 加工时间

精确称取3份相同质量和厚度的藜菜浆（20 g，0.5 cm）于相同的玻璃器皿之中，时间分别设置为 2 min、3 min、4 min，微波功率为406 W，加工后制粉备用。

1.4.3 物料厚度

取藜菜浆于相同的玻璃皿之中，精确物料厚度分别设置为0.2 cm、0.5 cm、0.8 cm（分别为10 g、20 g、30 g），功率为406 W，时间3 min，加工后制粉备用。

1.4.4 主要因素的确定和工艺优化

采用正交试验进行考察，以含水量为主要品质的考察指标，结合能耗分析进行工艺优化。正交试验水平因素设计如表1所示。

表1 藜菜粉微波干燥工艺正交试验因素水平表

2 结果与分析

2.1 微波功率对藜菜粉干燥的影响

如图1（a）所示，随着功率的增加，藜菜粉的自由水被大量蒸发，含水量逐渐下降，在567 W和680 W 两个功率即达极低的含水量。图1（b）中，复水比则是先上升，后有略微下降趋势，这主要是因为当微波功率在406～567 W时，物料含水量随着微波功率的增加而减少，由此567 W出来的回吸水量比406 W要大，故而复水比大；而680 W时，物料易发焦，细胞结构破坏较严重，回吸水的能力略微下降，故复水比稍567 W低。抗坏血酸含量如图1（c）所示，其随着含水量的降低而呈现上升，这可能是因为随着功率的增加，物料含水量减少，抗坏血酸被浓缩。

2.2 加工时间对藜菜粉干燥的影响

如图1（a）所示，总体上随着加工时间的延长，藜菜粉的含水量逐渐下降，但在2～3 min时的含水量下降速率要大于3～4 min时的含水量下降速率，其原因可能是在3～4 min时，样品中的自由水已经被大量蒸发，越来越接近含水量极低的状态。图1（b）中，复水比随着加工时间的延长逐步下降，这可能是加工时间的延长，使原有的组织结构被微波破坏的程度增加，导致成品回吸水能力的降低。而图1（c）中，抗坏血酸含量则随着加工时间的延长，含量越来越高，结合含水量的变化来看，这可能是加工时间越长，藜菜粉干燥越彻底，含水量变低，从而使得抗坏血酸浓缩，含量增加。

2.3 物料厚度对藜菜粉干燥的影响

如图1（a）所示，物料的厚度增大，其含水量也随之增加，其主要原因是物料厚度越大，越容易出现加热不均的现象，使得物料内部尚存有大量水分。而在图1（b）中，复水比则是先上升，后下降，在0.2～0.5 cm 阶段，随着物料厚度的增加呈现略微上升趋势，其主要原因是0.2 cm相对较薄，在相同的微波功率和加工时间下，若产生焦糊，其焦糊比重会大于0.5 cm样品的焦糊比重，故0.2 cm的复水比不如0.5 cm的复水比；而在0.5～0.8 cm阶段，随着物料厚度的增加，复水比呈现下降趋势，结合含水量来看，这可能是0.8 cm太厚，使成品干燥不够彻底，故不易回吸水分。图1（c）中，抗坏血酸则是随着物料厚度的增加而逐渐降低，结合含水量来看，随着物料厚度的增加，干燥越来越不彻底，抗坏血酸也不易被浓缩，故而物料厚度越大，抗坏血酸含量越低。

图1 不同因素对藜菜粉品质的影响图

2.4 最佳工艺的选择

由单因素试验可知，藜菜粉的含水量越低，则复水比越高，抗坏血酸浓度越大；而且，含水量又是决定藜菜粉是否合格的主要因素。因此选择含水量作为正交试验的唯一考察指标，考察各因素变化对藜菜粉微波干燥工艺的影响，并优选出最佳工艺。

R值的大小表示不同因素对藜菜粉微波干燥工艺的影响程度，由表2可以得知，以上3个因素对微波干燥的藜菜粉含水量影响主次如下：含水量：时间＞厚度＞功率，且影响极显著。根据试验结果，结合行业要求，可得出两个较优的组合为A3B3C3和A3B2C2，通过验证发现，A3B2C2的含水量为5.58%，故最佳工艺为A3B3C3，即为功率680 W、时间4 min，厚度0.8 cm，在此条件下，复水比3.77 （g∶g）、抗坏血酸498.67 mg/100 g、 能耗45.33 W·h。

表2 藜菜粉微波干燥工艺正交试验设计与结果分析表

（续表2）

3 结论

通过单因素试验可知，时间3 min、厚度0.5 cm、567～680 W；或功率406 W、时间3 min、厚度0.2 cm 时藜菜粉各指标能够达到比较好的水平。采用正交试验得到最佳工艺为功率680 W、时间4 min、厚度 0.8 cm，在此条件下，藜菜粉的含水量4.97%、复水比 3.77 （g∶g）、抗坏血酸498.67 mg/100 g、能耗45.33 W·h，且符合《绿色食品 果蔬粉》（NY/T 1884-2021）的要求。本研究不仅革新了传统藜菜单一耗时的自然干燥工艺，较好保留鲜藜菜的色泽和营养，并且制成食用方便的菜粉，为类似产品的加工提供参考，在蔬菜储存和方便食品等的研究方面上具有重大意义。微波干燥技术效率高，加热均匀，不易结壳，并能够较好地保留产品营养和原有色泽，在食品加工领域中具有广泛的运用前景。