不同干燥方式对竹叶花椒叶品质的影响

王安娜，王赟，彭小伟，吴玉芳，阚欢，刘云，全伟，陆斌

不同干燥方式对竹叶花椒叶品质的影响

1西南林业大学生命科学院，昆明 650224；2云南省农村科技服务中心，昆明 650021；3云南省林业和草原科学院，昆明 650201

【目的】花椒叶资源巨大、加工成本低、营养价值高，为提高花椒叶干燥品质，通过研究不同干燥方式对竹叶花椒叶品质的影响，为其开发利用提供参考依据。【方法】以竹叶花椒叶为试验材料，研究自然（natural drying，ND）、热风（hot air drying，AD）、热泵（heat pump drying，PD）、真空（vacuum drying，VD）和冷冻（vacuum freezing drying，FD）等5种不同干燥方式对其干燥特性、功能特性、微观结构，多酚、黄酮、蛋白质、脂肪、总糖的含量以及抗氧化能力和挥发性物质等方面的影响。【结果】5种不同干燥方式对竹叶花椒叶品质的影响存在差异，其水分比均呈指数下降趋势。ND、AD、PD、VD和FD到达干燥终点所需时间分别为32、7、6、16和28 h。在干燥期间水分扩散越快，干燥速率越大，耗时越短，干燥速率大小为PD＞AD＞VD＞FD＞ND。不同干燥方式对竹叶花椒叶色泽的影响大小为VD＞ND＞PD＞AD＞FD，其中AD与FD可较好地保留其叶绿素含量，分别为12.74和12.85 mg·g-1。从微观结构看，温度对于竹叶花椒叶内部结构有显著影响，高温对其破坏较为严重，FD呈多孔结构，具有较好的持水性，达到5.85 g·g-1。ND保留的糖类物质最高，为6.53 g/100 g，使其具有较高的水溶性能力，达到35.93%；PD对其蛋白质、脂肪保留较好，含量分别为2.43和4.86 g/100 g。干燥后竹叶花椒叶中多酚、黄酮物质保留较高，多酚含量在72.16—109.50 mg·g-1，黄酮含量在45.60—82.23 mg·g-1，AD与FD中多酚和黄酮含量高且比较接近；对DPPH·、ABTS+·清除能力及FRAP还原力大小为FD＞AD＞PD＞ND＞VD，多酚、黄酮物质含量与抗氧化能力呈正相关。同时，通过顶空固相微萃取-气质联用测定其挥发性物质，共检测出49种，按结构可分为烯烃、酮、醛、酯、醇、苯、酚等7类，发现5种不同干燥方式下的竹叶花椒叶挥发性物质种类、数目及相对含量均有所差异，其中以烯烃类为主，共有26种，相对含量为58.02%—75.18%。【结论】综合物料的品质指标及实际操作成本，以AD效率高、成本低，且色泽、抗氧化活性等品质相对较好，更适宜竹叶花椒叶干燥。

竹叶花椒叶；干燥方式；干燥特性；品质评价

0 引言

【研究意义】竹叶花椒（）为芸香科（Rutaceae）花椒属（），是云南、贵州等地药食同源性植物资源之一[1]。竹叶花椒使用历史悠久，已经成为日常必不可少的调味品、香料[2]。随着花椒产业的增加，椒叶囤积，为高效利用花椒，减少资源浪费，花椒叶逐渐被开发利用[3]。研究发现，花椒叶与花椒果实类似，均含丰富的脂肪、蛋白质、糖、黄酮、多酚类化合物等多种成分[4]，营养价值并不亚于果实，也具有抗氧化[5]、抑菌[6]、抗炎[7]等功效。花椒叶与果实一样也具有独特的麻香味[3]，民间还会将其花椒叶做成美食。目前花椒叶的主要产品有饼干[8]、饮料[9]、口服液[10]、调味料[11]等。然而，新鲜的花椒叶在储藏过程中，因水分多而易腐败变质，而干燥是食品工业生产保存原料的常用方法之一，可以延长其保质期，降低水活性导致的物流成本，并提供独特的物理性能[12]。【前人研究进展】现代干燥方式与传统干燥相比，不受外部环境影响，干燥时间短，产品质量好[13]。同时，干燥也是一个复杂的过程，耦合了物理、化学和相变的传热与传质过程，且不同的干燥方式可能会导致产品质量有不同的差异[14]。雷宏杰等[15]通过热风、真空和中短波红外干燥大红袍花椒叶对黄酮、多酚的影响，发现红外干燥不仅耗时短，且品质好；王海鸥等[16]采用真空冷冻干燥、传统冷冻干燥、热风干燥3种方式对柠檬片品质的影响，发现真空冷冻干燥色泽、质地较好；杨婉如等[17]用不同温度热泵干燥柑橘果皮中发现温度为60 ℃时，可以较好地保持橘皮品质；尚平等[18]通过不同温度热风干燥桑叶发现60 ℃干燥温度能够较好地保留活性成分。【本研究切入点】竹叶花椒叶资源巨大、成本低、营养保健价值高，目前鲜见对竹叶花椒叶干燥的研究，为减少资源浪费，较好地保留其色泽与营养成分，有必要筛选方便快捷、成本低的干燥方式，以利于竹叶花椒叶的储藏及开发利用。【拟解决的关键问题】本文研究自然、热泵、热风、真空和真空冷冻干燥等5种不同干燥方式对竹叶花椒叶品质的影响，通过对其干燥特性、基本营养成分、活性成分、挥发性物质等进行测定，筛选较为合适的干燥方式，为竹叶花椒叶的开发提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

竹叶花椒叶，于2022年7月采自云南省林业和草原科学院。芦丁、没食子酸、1-二苯基-2-苦肼基自由基（DPPH）、2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）、福林酚，上海源叶生物科技有限公司；6-羟基-2,5,7,8-四甲基苯并二氢吡喃-2-羧酸（Trolox），上海麦克林生化科技有限公司；亚硝酸钠、硝酸铝、碳酸钠、氢氧化钠，天津市风船化学试剂科技有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FD5-3真空冷冻干燥仪，北京华夏莱博仪器仪表有限公司；DNK-4K热泵干燥机，北京东南风科技有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；DP43C真空干燥箱，重庆大和科技有限公司；UV-2600紫外可见分光光度计，日本岛津公司；Regulus8100日立冷场发射扫描电镜，日立科学仪器（北京）有限公司；RCH-1000加热磁力搅拌器，东京理化器械株式会社；7890A-5975B气质联用仪，美国Agilent公司。

1.3 试验方法

1.3.1 干燥工艺 随机选取大小均匀的100.00 g竹叶花椒叶分散于不锈钢烘盘上；分别在室内自然通风条件下（ND），每隔4 h取样测定质量；在热风（AD）60 ℃（风速1.5 m∙s-1）、热泵（PD）60 ℃（湿度10%）的干燥箱中进行干燥，每隔1 h取样测定样品质量；在恒压真空干燥（VD）箱60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔2 h取样测定样品质量；在冷冻干燥（FD）箱-60 ℃（0.06 MPa）干燥，每隔4 h取样测定样品质量；达到安全含水量时，为干燥终点，重复3次取平均值。

1.3.2 干燥特性

（1）干基水分含量

干燥过程中干基含水量的测定参考GB 5009.3— 2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中直接干燥法进行，计算如式（1）所示。

式中，S：时刻样品的干基含水量（g∙g-1）；Q：时刻样品的质量（g）；：样品干燥后的质量（g）。

（2）水分比

竹叶花椒叶干燥的水分比（）据公式（2）计算[19]：

（2）

式中，MR：水分比；：时间时样品的干基含水量（g∙g-1）；0：初始干基含水量（g∙g-1）。

（3）干燥速率测定

竹叶花椒叶干燥速率（）据式（3）计算[19]：

（3）

式中，DR：干燥速率（g∙g-1∙h-1）；S1、S2：干燥1、2时刻的物料干基含水量（g∙g-1）；1、2：干燥时刻（h）。

1.3.3 色泽及叶绿素的测定 参照尚平等[18]的方法进行分析，L表示亮度，a表示红绿度，b表示黄蓝度，ΔE代表总色差值。以新鲜竹叶花椒叶为对比，测得L0、a0、b0；测定样品的L1、a1、b1值，以此反映样品色泽的变化。

称取1.00 g干燥的竹叶花椒叶粉，取10 mL丙酮乙醇溶液（丙酮﹕无水乙醇=1﹕1）浸泡12 h，在8 000 r/min离心10 min，取上清液并测量645 nm、663 nm处的吸光度值。依据Lamber-Beer定律计算叶绿素含量（mg∙g-1）[20]。计算公式如下：

1.3.4 持水能力和水溶性指数测定及电镜扫描 根据Zhang等[21]的方法，并稍作修改。称量离心管的质量并记为0，然后称取0.200 g竹叶花椒叶粉质量为，置于离心管中，加入蒸馏水10 mL，摇晃均匀使其充分溶解；然后在60 ℃水浴锅中水浴30 min，冷却至室温后在8 000 r/min下离心40 min。去除上清液后离心管和沉淀物的质量为1，将上清液置于干燥皿中并烘干至恒重为2，干燥皿质量为3。

（8）

水溶性指数（%）（9）

将不同干燥方式的竹叶花椒叶粉（60目筛），用导电胶固定在样品台上，进行喷金处理，厚度10 nm。采用扫描电镜（SEM），在加速电压5.0 kV的条件下观察其微观形态，放大倍数为500、2 000、4 000倍。

1.3.5 多酚和黄酮活性成分含量测定 称取1.00 g竹叶花椒叶粉于离心管中，加入30 mL 60%乙醇溶液于50 ℃超声波中超声50 min，真空抽滤，置于50 mL容量瓶，定容。多酚含量采用Folin-Ciocalteu法[15]测定，以没食子酸为标准物，于波长765 nm处测定吸光值，得到方程：=83.685+0.1011（²=0.9925）；黄酮含量采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法[15]测定，以芦丁为标准物，于波长510 nm处测定吸光值，得到方程：=11.9-0.0131（²=0.9989）。含量计算公式（10）如下所示：

式中，：样品浓度（mg∙mL-1）；：稀释倍数；：提取液体积（mL）；：竹叶花椒叶质量（g）。

1.3.6 蛋白质、总糖和脂肪含量测定 称取1.00 g竹叶花椒叶粉于离心管中，加入30 mL（pH 9）碱液于50 ℃超声50 min，真空抽滤，置于100 mL容量瓶并定容。蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定[22]，以牛血清蛋白为标准物，于波长595 nm处测定吸光值，得到方程：=31.04+0.0995（²=0.9908），含量按照公式（10）进行计算；称取1.00 g竹叶花椒叶粉于离心管中，加入30 mL蒸馏水于70 ℃超声50 min，真空抽滤，置于100 mL容量瓶并定容。总糖含量采用苯酚-硫酸法测定[23]，以葡萄糖为标准物，于波长490 nm处测定吸光值，得到方程：=78.49+0.0392（²=0.9997）含量按照公式（10）计算；采用GB 5009.7—2016方法测定竹叶花椒叶中还原糖含量；采用GB 5009.6—2016方法测定竹叶花椒叶中脂肪含量。

1.3.7 抗氧化活性测定 按1.3.5获得竹叶花椒叶提取液，并置于50 mL容量瓶，定容。同时，以Trolox为标准物，分别作DPPH∙、ABTS+∙、FRAP的标准曲线，按照公式（11）计算样品的Trolox当量，代表竹叶花椒叶的抗氧化能力，以mmol∙g-1表示。

式中，：样品浓度（mmol∙mL-1）；：稀释倍数；：提取液体积（mL）；：竹叶花椒叶质量（g）。

（1）DPPH自由基清除率测定

根据田平平等[24]的方法，DPPH自由基清除能力以Trolox为标准物，517 nm处测吸光值，以清除率为纵坐标，得回归标准曲线方程为=1.26+0.017（²=0.9914）。将总提取液稀释20倍，取2 mL稀释液加入10 mL的试管中，加入2 mL DPPH反应液为。用乙醇替样液为0，乙醇替DPPH溶液为x，在暗处反应30 min后于波长517 nm处测定吸光度。

（2）ABTS自由基清除率测定

根据HU等[25]的方法，ABTS自由基清除能力以Trolox为标准物，734 nm处测吸光值，以清除率为纵坐标，得回归标准曲线方程为=0.5723+0.3192（²=0.9951）。将总提取液稀释15倍，加样品溶液0.1 mL和3.9 mL ABTS储备液为1，室温下避光反应6 min，于波长734 nm处测定样品组，用乙醇替代样品液作空白记为0。

（3）FRAP抗氧化能力

根据党斌[26]的方法，以Trolox为标准物，593 nm处测吸光值，绘制标准曲线，得回归标准曲线方程为=0.2315+0.0933（²=0.9991）。FRAP储备液的配制：为300 mmol∙L-1pH 3.6的醋酸钠缓冲液（1.23 g C2H3NaO2加8 mL C2H4O2，用蒸馏水定容至100 mL）、10 mmol∙L-1TPTZ溶液（78.1 mg TPTZ用40 mmol∙L-1盐酸定容至50 mL）和20 mmol∙L-1FeCl3溶液，按照体积比为10﹕1﹕1的比例混合，于37 ℃水浴锅中预热备用。加样品溶液50 μL和4.5 mL FRAP储备液，室温下避光反应30 min，用乙醇替代样品液作空白。

1.3.8 挥发性成分测定 采用HS-SPME-GC-MS法[21]测定竹叶花椒叶挥发性物质，精密称取其粉末（过60目筛）1.00 g，置于20 mL顶空瓶中，密封，置于顶空进样器中。

（1）顶空条件

顶空保温平衡温度：70 ℃；顶空保温平衡时间：10 min，将萃取头老化，萃取时间：30 min；进样针温度：250 ℃；进样量：1.0 μL。

（2）色谱条件

色谱柱：HP-FFAP柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度：250 ℃；载气：高纯氦气；升温程序：40 ℃开始以5 ℃∙min-1升至200 ℃，保持5 min，以8 ℃∙min-1升至280 ℃；分流比：50﹕1；流速：1.0 mL∙min-1。

（3）质谱条件

离子源：EI；离子源温度：230 ℃；电子能量：70 eV；电离电压：1.0 kV；接口温度：280 ℃；质量扫描范围：35—500 m/z，无溶剂延迟。

1.3.9 香气成分的定性及香气特征分析 通过NIST14标准谱库对HS-SPME-GC-MS检测得到的化合物进行定性，选择匹配度大于85的结果，根据峰面积归一化法计算竹叶花椒叶中各挥发性化合物的相对含量[21]。

式中，：单个组分香气物质的峰面积；：总体峰面积。

根据ZHU等[27]的方法，略作修改。结合嗅觉阈值对竹叶花椒叶中挥发性风味物质的贡献大小进行评价，并计算其相对气味活性值（ROAV），将样品中风味贡献最大的挥发性风味化合物定义为ROAVmax=100。

式中，i：挥发性风味化合物i的相对含量（%）；i：在空气中的气味阈值（mg∙kg-1）；i：气味活性值；m：所有挥发性风味化合物中的最大气味活性值。

1.4 数据处理

利用软件Origin 2018对试验数据进行绘图；软件IBM SPSS Statistics 26对试验数据进行显著性分析；软件TBtools 1.0986对试验数据进行热图绘制。

2 结果

2.1 不同干燥方式水分比和干燥速率曲线

由图1可知，ND、AD、PD、VD、FD到达竹叶花椒叶干燥终点所需时间分别为32、7、6、16和28 h，受干燥条件的影响，5种干燥方式到达干燥终点时间不一致。5种干燥方式的干燥速率大小顺序为PD＞AD＞VD＞FD＞ND，其中PD干燥速率最大、干燥所需时间最短。由于真空条件下以水分去除汽化为主，VD和FD干燥速率慢，所需时间较长。PD和AD类似，均利用高温迅速向竹叶花椒叶内部传热，加剧水分扩散、干燥速率加快，缩短了干燥时间。然而，ND干燥速率最慢，干燥时间最长。同时，在干燥过程中观察到了干燥速率经升速期、恒速期和降速期3个时期，干燥前期竹叶花椒叶水分去除以自由水为主，自由水结合松散，表面温度梯度加速了其在干燥期间水分的扩散和蒸发，水分比（MR）下降速度加快、干燥速率（DR）为升速期[28]；干燥中期表面温度逐渐传入内部，物料内外部温度一致，水分扩散速率恒定，MR呈线性状态，DR为恒速期；干燥后期水分去除逐步从自由水转移到结合水，结合水联系紧密，水分扩散进入缓慢期，MR下降速度减小、DR也随之下降，进入降速期[12]；而随着干燥时间的推移，水分扩散进入平缓期，MR、DR趋近于0，说明竹叶花椒叶逐渐达到干燥终点，不再变化。同时发现，干燥速率越快，干燥效率越高、干燥时间越快。

图1 不同干燥方式下MR、DR与时间的关系曲线

2.2 不同干燥方式对色泽及叶绿素的影响

颜色是食品表观质量的重要指标，干燥产品的理想颜色要接近于鲜样颜色。考察不同干燥方式对竹叶花椒叶叶绿素及色泽的影响，以鲜样为参照，发现5种干燥方式对其颜色变化都有显著降低（＜0.05）（表1、表2）。在干燥过程中竹叶花椒叶发生酶促或非酶促褐变，受温度、水分扩散等影响，导致竹叶花椒叶叶绿素降解[15]，使其色泽发生变化。随着温度的升高，亮度（L1）降低，红色（a1）也随之增加，而黄色（b1）变化比较小（表1）。竹叶花椒叶颜色变化顺序为VD＞ND＞PD＞AD＞FD，总叶绿素含量顺序为VD＞ND＞PD＞AD＞FD。其中FD可较好地保留颜色，总叶绿素含量高达12.85 mg∙g-1；AD色泽变化也相对较小，总叶绿素含量为12.74 mg∙g-1。而PD、VD和ND颜色变化相对较大，其中VD颜色变化最大，ΔE为17.26，总叶绿素含量仅为8.87 mg∙g-1。

表1 不同干燥方式对竹叶花椒叶色泽的影响

同列不同字母表示差异显著（＜0.05）。下同

With the same column, different letters indicate significant differences (＜0.05). The same as below

2.3 持水能力、水溶性指数及电镜扫描测定

由图2可知，AD、PD、VD微观结构相似，竹叶花椒叶粉表面皱缩、粗糙，有不规则片状结构、组织碎块多，持水性和水溶性指数相对较低。竹叶花椒叶持水能力顺序为FD＞VD＞PD＞AD＞ND，而温度对糖类等水溶性物质影响较显著（表3），其顺序为ND＞FD＞PD＞AD＞VD，ND表面光滑且硬化严重，持水性较低、水溶性较高，为35.93%。FD表面粗糙、伴有大量的孔洞，有较高持水性、水溶性指数，分别为5.85g∙g-1、31.04%，说明微观结构与其持水性、水溶性能力存在一定的相关性。

2.4 不同干燥方式对竹叶花椒叶成分及抗氧化能力的影响

不同干燥方式对竹叶花椒叶成分的影响具有显著差异（＜0.05）。FD与其他干燥方式相比，保留的活性成分最高，黄酮含量和多酚含量分别高达82.23 mg∙g-1、109.50 mg∙g-1（表4）。AD与PD的黄酮含量和多酚含量保留相对较高，VD略低；而ND保留最差，分别为50.37 mg∙g-1、83.98 mg∙g-1，FD黄酮含量和多酚含量分别是其1.63倍、1.30倍。蛋白质、总糖、还原糖、脂肪在干燥过程中易受温度、干燥时间、速率等影响而发生变化。AD、PD干燥速率快、水分扩散快、缩短了干燥时间，AD、PD蛋白质、脂肪含量相对较高；其中PD蛋白质、脂肪含量最高，分别为2.43 g/100 g、4.86 g/100 g。FD蛋白质含量为1.99 g/100 g，略低于AD和PD。在干燥过程中，糖类物质容易发生焦糖化及美拉德反应，高温长时间脱水导致糖损耗严重，因此，AD、PD及VD的总糖和还原糖相对比ND低（表4），分别为6.53 g/100 g、3.82 g/100 g，使ND水溶性能力较高。抗氧化能力的高低与物料本身的多酚、黄酮等成分含量有较大的相关性[17]，研究发现5种干燥方式的竹叶花椒叶多酚、黄酮成分含量与其抗氧化能力存在着相关性，干燥方式对竹叶花椒叶的DPPH∙、ABTS+∙清除能力及FRAP还原力均有显著影响（＜0.05），且存在一定差异（表5）。抗氧化能力顺序为FD＞AD＞PD＞VD＞ND，其中FD的DPPH∙、ABTS+∙清除能力及FRAP还原力分别为383.05、748.44、348.10 mmol∙g-1，且抗氧化能力最强。

ND：自然干燥；AD：热风干燥；PD：热泵干燥；VD：真空干燥；FD：冷冻干燥。下同

表3 竹叶花椒叶的持水能力和水溶性指数

表4 不同干燥方式对竹叶花椒叶成分的影响

表5 不同干燥方式对竹叶花椒叶抗氧化能力的影响

2.5 不同干燥方式对挥发性物质的影响

通过HS-SPME-GC-MS法，共检测出49种挥发性物质（图3），按结构可分为7类。从图4-a可知，不同干燥方式检测出的挥发性物质存在一定差异，其中FD挥发性物质种类最多，共30种，包括烯烃类20种、酮类5种、醛类2种、酯类1种、苯类1种、酚类1种，这是由于真空冷冻条件下能够降低分子对外扩散速率，从而减缓了样品中易挥发性物质的损失。AD中检测出的挥发性物质最少，仅有18种，与FD相反，电热鼓风干燥提高了分子对外扩散速率，致使结构破坏严重（图2），从而加速挥发性物质的散失和氧化降解。从图4-b中可知，5种干燥方式的挥发性物质含量均以烯烃类为主，其次为酮类，醛类、酯类和醇类的含量较少，苯类物质含量最少，酚类物质仅在FD中检测出。同时，将49种挥发性物质进行可视化处理，以表征5种干燥方式中挥发性物质的含量差异，颜色由蓝色到红色代表化合物含量逐渐升高，由图4-c可知，5种处理方式的挥发性物质以烯烃类含量最高，竹叶花椒叶主要挥发性物质为桧烯、月桂烯、D-柠檬烯、石竹烯、-石竹烯、-Muurolene、右旋大根香叶烯等。另外，图4-c中，ND、FD对烯烃类物质的保留相对较多，可见其他干燥模式下高温与烯烃类物质的损失有明显的相关性；ND对醛类物质的保留较好，可能是由于室内环境下，水分扩散缓慢、干燥速率低，能有效缓解醛类物质的散失[29]；AD对挥发性物质的保留相对较差，可见高温有氧条件不利于挥发性物质的保留。

气味活度值是评价挥发性化合物对气味影响的主要指标[30]，一般认为，ROAV值越大，对样品总体风味的贡献越大，ROAV≥1的挥发性化合物被认为是关键气味化合物，ROAV值为0.1—1的挥发性化合物对样品总体风味具有重要修饰作用[27]。研究发现烯烃类是“花香、清香、木香”等香气的主要来源；醛类是“青草香、果香”等香气的主要来源；酯类物质通常具有“花香、果香”等香气；醇类一般具有“花果香、黄油香、甜香”等香气[31]。竹叶花椒叶香味丰富，但不同干燥方式对竹叶花椒叶香味影响显著。如表6所示，对ND气味起着关键作用的化合物为(+)--蒎烯、月桂烯、-石竹烯、()-2-己烯醛、香茅醛、癸醛、-环柠檬醛，呈现松香、辛香、木香、青草香、花香、果香等；AD的关键气味化合物为(+)-蒎烯、香茅醛，呈松香、花香等；PD和VD中起关键作用的气味化合物相同，均为()--紫罗兰酮、香茅醛，呈木香、花香；FD的关键气味化合物为(+)-蒎烯、()--紫罗兰酮，呈松香、木香。

图3 不同干燥方式的竹叶花椒叶总离子流图

3 讨论

3.1 干燥方式影响竹叶花椒叶的品质

竹叶花椒叶水分比呈指数衰减，AD、VD和FD干燥速率经升速期、恒速期和降速期3个时期，与桑叶[18]、红心火龙果[32]等干燥类似。然而，在整个干燥过程中，PD仅观察到升速、降速期，没有恒速期，可能在干燥过程中，水分扩散迅速，热泵烘箱较大，竹叶花椒叶水分被热空气及时带走，使表面周围没有饱和蒸汽，随着干燥过程的进行，竹叶花椒叶与周围热空气之间的温度、湿度梯度逐渐降低[12]，在干燥期初始阶段后，干燥速率随着水分含量的降低而降低。同时，ND受温度、湿度等诸多因素影响，水分扩散受限，干燥速率最慢，导致水分扩散缓慢，干燥速率并不规律，干燥效率低，耗时长[29]。

图4 不同干燥方式的竹叶花椒叶挥发性物质差异图

表6 不同干燥方式竹叶花椒叶样品中挥发性物质及其ROAV

香气贡献物质的香气描述依据http://www.thegoodscentscompany.com/网站查询所得。“-”表示未检出

Aroma descriptions of aroma contributing substances are based on http://www.thegoodscentscompany.com/. "-" indicate not detected

竹叶花椒叶干燥前，组织细胞排列紧密，但在干燥过程中水分迁移会造成不可逆转的细胞破坏[13]，增加收缩率，内部结构破坏加重，会使热敏性或易氧化成分降解，降低物料品质。同时，在干燥过程中，干燥温度、干燥时间等均会影响竹叶花椒叶品质，高温缩短了干燥过程，同时会破坏果实的某些营养成分。AD、PD、VD微观结构相似，可能是受高温影响，水分扩散加快、干燥速率升高，表面水分迅速迁移而形成一层层硬化膜，随着干燥时间的增加，表面收缩变形、组织破坏加重，内容物暴露[17]。FD因为在真空冷冻条件下水分的去除以冰晶升华为主[33]，形成高度多孔结构，能有效维持细胞形态及减缓营养成分的破坏程度，可较好地保留热敏和易氧化成分[29]，但由于竹叶花椒叶内部水分结晶，导致蛋白质结构破坏[34]，蛋白质含量略低于AD和PD。PD在密闭的干燥环境中进行，而AD的干燥室内不断有氧气补充，使热处理与充足的氧气同时作用，在一定程度上促进了美拉德反应，从而使营养成分降解[16-18]，因而AD蛋白质、脂肪等基本营养成分略低于PD。ND耗时高，由于样品长时间暴露在空气中，色素降解严重[29]，氧化反应时间延长，导致品相较差；但ND有较高糖类物质，可能是糖类物质易受温度影响，在室温条件下状态比较稳定[20]。Sehrawat等[28]通过LPSSD（低压热干燥）、VD、AD干燥芒果方块，发现VD品质相对较好；而本研究中VD相比AD品质较差，可能是VD耗时高，导致竹叶花椒叶内部美拉德、酶促褐变等反应时间较长，颜色变化大、营养成分损失严重。王海鸥等[16]、赵愉涵等[35]试验结果也证明真空冷冻条件下，与外界环境隔绝可有效缓解物料本身品质的降低[28]，能最大程度地保持物料结构，品质较佳。另外，本研究中FD拥有较好的品质特性，但此条件下水分的去除以汽化为主，水分扩散缓慢、干燥速率低、时耗长、设备复杂，使其成本增加，不建议大批量干燥。

挥发性物质主要是植物的次生代谢产物，在植物体内的代谢途径有细胞质途径和质体途径[36]。干燥过程中因美拉德反应、脂肪氧化、蛋白质降解、氨基酸转化等反应也会导致植物体产生挥发性物质[31]。因此，5种干燥方式的挥发性物质种类、含量均有所差异，是在干燥期间竹叶花椒叶受温度、水分扩散、干燥速率等影响及内部成分发生的化学反应而导致差异[37]。同时，5种干燥方式挥发性物质以烯烃类为主，与蒲凤琳等[38]的试验结果相似。

随着干燥技术的成熟，干燥方式之间联合使用以及对原料预处理方式协同干燥，可节约能源，提高运行经济性，具有广阔的发展前景。Xu等[34]通过多模式双频超声预处理对真空冷冻干燥草莓的研究发现，原料干燥效果明显，品质佳；说明可进一步对竹叶花椒叶干燥工艺进行优化。

3.2 竹叶花椒叶成分的开发价值

黄酮、多酚物质在干燥过程中会受到温度、干燥速率、干燥时间等因素的影响，发生氧化或降解等反应，导致不同干燥方式含量有所差异。物料的抗氧化能力与黄酮、多酚等活性物质呈正相关[18]，而竹叶花椒叶有较高的抗氧化能力，比芹菜叶[35]、甘薯叶[39]等黄酮、多酚含量更高，有研究开发的巨大潜力。

竹叶花椒叶挥发性物质种类繁多、气味丰富，并以烯烃类物质为主，罗勒烯常用于多种日化香精配方中，并具有良好的抑菌作用；蒎烯具有抗炎、抑菌、抗氧化的作用；石竹烯、右旋大根香叶烯等烯烃类物质已经被证明有抗肿瘤功效；而且柠檬烯等烯烃类物质具有调节情绪、抗焦虑等作用[38]，醇类、醛类等多种挥发性物质均有一定的功效。开发利用竹叶花椒叶挥发性物质在食品保鲜、保健及精油等方面有着宽阔的前景，可加大对花椒叶的研究开发，有助于花椒的高效化利用，以带动花椒产业链的深入发展，提高花椒的经济效益，促进农林经济的发展。

4 结论

通过自然干燥（ND）、热风干燥（AD）、热泵干燥（PD）、真空干燥（VD）、冷冻干燥（FD）等5种干燥方式研究竹叶花椒叶在干燥过程中的变化，发现不同干燥方式对竹叶花椒叶品质变化均有显著差异，并且温度对其品质具有显著的影响。不同干燥方式对竹叶花椒叶干燥速率顺序为PD＞AD＞VD＞FD＞ND；不同干燥方式对竹叶花椒叶色泽的影响顺序为VD＞ND＞PD＞AD＞FD；其多酚、黄酮成分含量保留及抗氧化能力顺序为FD＞AD＞PD＞ND＞VD；温度对糖类物质及挥发性物质有较显著的影响，ND保留最佳。PD水分扩散快，干燥速率高，耗时最短，对其蛋白质、脂肪保留较好；FD的综合品质较为突出，AD次之，但FD干燥耗时长、效率低、成本高，综合实际操作成本及物料的品质等问题，AD更适宜竹叶花椒叶干燥。

[1] 马金双, 程用谦. 中国植物志. 北京: 科学出版社, 1997.

MA J S, CHENG Y Q. Flora Reipublicae Popularis Sinicae. Beijing: Science Press, 1997. (in Chinese)

[2] 毕君, 曹福亮. 花椒属植物化学有效成分与开发利用研究进展. 林业科技开发, 2008, 22(3): 9-13.

BI J, CAO F L. Research progress on chemical effective components and development and utilization of. China Forestry Science and Technology, 2008, 22(3): 9-13. (in Chinese)

[3] 孟资宽, 任元元, 邹育, 张鑫, 张星灿, 王拥军. 花椒副产物的研究现状及展望. 食品与发酵科技, 2021, 57(3): 140-144.

MENG Z K, REN Y Y, ZOU Y, ZHANG X, ZHANG X C, WANG Y J. Summary of the research status and future prospects ofby-products. Sichuan Food and Fermentation, 2021, 57(3): 140-144. (in Chinese)

[4] 孟佳敏, 邸江雪, 江汉美, 卢金清, 喻祥龙, 肖宇硕. 花椒及花椒叶挥发性成分对比研究. 中国调味品, 2018, 43(4): 49-52, 58.

MENG J M, DI J X, JIANG H M, LU J Q, YU X L, XIAO Y S. Comparative study on volatile components ofandleaves. China Condiment, 2018, 43(4): 49-52, 58. (in Chinese)

[5] PHUYAL N, JHA P K, PRASAD RATURI P, RAJBHANDARY S.DC.: Current knowledge, gaps and opportunities in Nepal. Journal of Ethnopharmacology, 2019, 229: 326-341.

[6] NOOREEN Z, BUSHRA U, BAWANKULE D U, SHANKER K, AHMAD A, TANDON S. Standardization and xanthine oxidase inhibitory potential offruits. Journal of Ethnopharmacology, 2019, 230: 1-8.

[7] 史芳芳, 周孟焦, 梁晓峰, 康明, 陈凯. 竹叶花椒叶挥发油提取及其化学成分的GC-MS分析. 中药材, 2020, 43(5): 1191-1195.

SHI F F, ZHOU M J, LIANG X F, KANG M, CHEN K. Extraction of volatile oil fromleaves and GC-MS analysis of its chemical constituents. Journal of Chinese Medicinal Materials, 2020, 43(5): 1191-1195. (in Chinese)

[8] 张欢, 梁晶晶, 刘阳, 乔明锋, 胡军, 姜元华. 花椒叶在椒盐曲奇饼干制作工艺中的应用研究. 食品研究与开发, 2018, 39(14): 103-109.

ZHANG H, LIANG J J, LIU Y, QIAO M F, HU J, JIANG Y H. Study on the application ofleaves in the processing of salt and pepper cookies. Food Research and Development, 2018, 39(14): 103-109. (in Chinese)

[9] 郑若菲, 刘子嘉, 努尔尼萨∙喀斯木, 王冬梅. 花椒叶-金露梅叶复合饮料的制备及其抗氧化活性研究. 林产化学与工业, 2022, 42(2): 115-124.

ZHENG R F, LIU Z J, NVERNISA∙KASIMU, WANG D M. Preparation and antioxidant effect ofleaves andleaves extracts compound beverage. Chemistry and Industry of Forest Products, 2022, 42(2): 115-124. (in Chinese)

[10] 何枫媛. 花椒叶抗氧化功能口服液的研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2015.

HE F Y. Study on antioxidant oral liquid ofleaves [D]. Yangling: Northwest A & F University, 2015. (in Chinese)

[11] 唐文, 陈思伊, 朱艳, 侯芙蓉, 欧阳晶晶. 一种甜味型花椒叶调味料及其制备方法: CN113679025A [P]. 2021-11-23.

TANG W, CHEN S Y, ZHU Y, HOU F R, OUYANG J J. Sweet pepper leaf seasoning and preparation method: CN113679025A [P]. 2021-11-23. (in Chinese)

[12] GETAHUN E, DELELE M A, GABBIYE N, FANTA S W, VANIERSCHOT M. Studying the drying characteristics and quality attributes of chili pepper at different maturity stages: Experimental and mechanistic model. Case Studies in Thermal Engineering, 2021, 26: 101052.

[13] KARAM M C, PETIT J, ZIMMER D, BAUDELAIRE DJANTOU E, SCHER J. Effects of drying and grinding in production of fruit and vegetable powders: a review. Journal of Food Engineering, 2016, 188: 32-49.

[14] SU D B, LV W Q, WANG Y, WANG L J, LI D. Influence of microwave hot-air flow rolling dry-blanching on microstructure, water migration and quality ofduring hot-air drying. Food Control, 2020, 114: 107228.

[15] 雷宏杰, 纪珍珍, 杨沫, 冯莉, 张鹤鑫, 徐怀德. 不同干燥方式对花椒叶品质特性的影响. 食品工业科技, 2017, 38(13): 158-162.

LEI H J, JI Z Z, YANG M, FENG L, ZHANG H X, XU H D. Effect of different drying methods on the quality characteristic of dried pepper leaves. Science and Technology of Food Industry, 2017, 38(13): 158-162. (in Chinese)

[16] 王海鸥, 谢焕雄, 陈守江, 扶庆权, 王蓉蓉, 张伟, 胡志超. 不同干燥方式对柠檬片干燥特性及品质的影响. 农业工程学报, 2017, 33(14): 292-299.

WANG H O, XIE H X, CHEN S J, FU Q Q, WANG R R, ZHANG W, HU Z C. Effect of different drying methods on drying characteristics and qualities of lemon slices. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(14): 292-299. (in Chinese)

[17] 杨婉如, 余洋洋, 陈树鹏, 余元善, 傅曼琴, 卜智斌. 不同热泵干燥温度对柑橘果皮品质的比较分析. 现代食品科技, 2021, 37(6): 237-243.

YANG W R, YU Y Y, CHEN S P, YU Y S, FU M Q, BU Z B. Quality ofpeels dried at different temperatures using heat pump. Modern Food Science & Technology, 2021, 37(6): 237-243. (in Chinese)

[18] 尚平, 关亚鹏, 张丽媛, 田亚红. 热风干燥桑叶的干燥特性、活性成分含量及抗氧化能力研究. 食品研究与开发, 2022, 43(1): 52-59.

SHANG P, GUAN Y P, ZHANG L Y, TIAN Y H. Study of the drying characteristics, active component content and antioxidant capacity of hot-air-dring mulberry leaves. Food Research and Development, 2022, 43(1): 52-59. (in Chinese)

[19] LI H Y, XIE L, MA Y, ZHANG M, ZHAO Y W, ZHAO X Y. Effects of drying methods on drying characteristics, physicochemical properties and antioxidant capacity of okra. LWT-Food Science and Technology, 2019, 101: 630-638.

[20] 吴雅璐. 不同干燥方法对花椒叶色泽、挥发性物质及抗氧化性的影响[D]. 临汾: 山西师范大学, 2019.

WU Y L. Effects of different drying methods on color, volatile substances and antioxidant activity ofleaves [D]. Linfen: Shanxi Normal University, 2019. (in Chinese)

[21] ZHANG Z P, SONG H G, PENG Z, LUO Q N, MING J, ZHAO G H. Characterization of stipe and cap powders of mushroom () prepared by different grinding methods. Journal of Food Engineering, 2012, 109(3): 406-413.

[22] 赵璐, 何婷, 丁文欢, 田树革. 考马斯亮兰法(Bradford法)测定驼乳中蛋白质的含量. 应用化工, 2016, 45(12): 2366-2368, 2372.

ZHAO L, HE T, DING W H, TIAN S G. Determination of protein from camel milk by Bradford. Applied Chemical Industry, 2016, 45(12): 2366-2368, 2372. (in Chinese)

[23] 黄阿根, 陈学好, 高云中, 车婧. 黄秋葵的成分测定与分析. 食品科学, 2007, 28(10): 451-455.

HUANG A G, CHEN X H, GAO Y Z, CHE J. Determination and analysis of ingredient in okra. Food Science, 2007, 28(10): 451-455. (in Chinese)

[24] 田平平, 李仁宙, 简永健, 李健明, 王杰. 核桃青皮的强抗氧化活性成分及其抗氧化稳定性. 中国农业科学, 2016, 49(3): 543-553.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.012.

TIAN P P, LI R Z, JIAN Y J, LI J M, WANG J. Analysis of antioxidative functional components from walnut green rind and its antioxidation stability. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(3): 543-553. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.012. (in Chinese)

[25] HU L, WANG C, GUO X, CHEN D K, ZHOU W, CHEN X Y, ZHANG Q. Flavonoid levels and antioxidant capacity of mulberry leaves: effects of growth period and drying methods. Frontiers in Plant Science, 2021, 12: 684974.

[26] 党斌. 青海藜麦资源酚类物质及其抗氧化活性分析. 食品工业科技, 2019, 40(17): 30-37.

DANG B. Analysis on phenols and antioxidant activities of quinoa resources in Qinghai. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(17): 30-37. (in Chinese)

[27] ZHU Y F, CHEN J, CHEN X J, CHEN D Z, DENG S G. Use of relative odor activity value (ROAV) to link aroma profiles to volatile compounds: Application to fresh and dried eel (). International Journal of Food Properties, 2020, 23(1): 2257-2270.

[28] SEHRAWAT R, NEMA P K, KAUR B P. Quality evaluation and drying characteristics of mango cubes dried using low-pressure superheated steam, vacuum and hot air drying methods. LWT-Food Science and Technology, 2018, 92: 548-555.

[29] TULY S S, MAHIUDDIN M, KARIM A. Mathematical modeling of nutritional, color, texture, and microbial activity changes in fruit and vegetables during drying: a critical review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023, 63(13): 1877-1900.

[30] 里奥·范海默特著//李智宇. 化合物嗅觉阈值汇编. 北京: 科学出版社, 2018.

VANHERIMER L//LI Z Y. Compilation of Compounds Olfactory Thresholds (2nd ed.). Beijing: Science Press, 2018. (in Chinese)

[31] 闫新焕, 谭梦男, 孟晓萌, 潘少香, 刘雪梅, 郑晓冬, 白瑞亮, 宋烨. 红枣片热风干制过程中特征香气活性化合物的确定及表征. 食品科学, 2022, 43(20): 222-231.

YAN X H, TAN M N, MENG X M, PAN S X, LIU X M, ZHENG X D, BAI R L, SONG Y. Characterization of key aroma-active compounds in red jujube slices during hot air drying. Food Science, 2022, 43(20): 222-231. (in Chinese)

[32] 楚文靖, 盛丹梅, 张楠, 于艳, 张峰, 叶双双. 红心火龙果热风干燥动力学模型及品质变化. 食品科学, 2019, 40(17): 150-155.

CHU W J, SHENG D M, ZHANG N, YU Y, ZHANG F, YE S S. Hot-air drying of red-fleshed pitaya: kinetic modelling and quality changes. Food Science, 2019, 40(17): 150-155. (in Chinese)

[33] VIEIRA DA SILVA E Jr, LINS DE MELO L, BATISTA DE MEDEIROS R A, PIMENTA BARROS Z M, AZOUBEL P M. Influence of ultrasound and vacuum assisted drying on papaya quality parameters. LWT-Food Science and Technology, 2018, 97: 317-322.

[34] XU B G, CHEN J N, SYLVAIN TILIWA E, YAN W Q, ROKNUL AZAM S M, YUAN J, WEI B X, ZHOU C S, MA H L. Effect of multi-mode dual-frequency ultrasound pretreatment on the vacuum freeze-drying process and quality attributes of the strawberry slices. Ultrasonics Sonochemistry, 2021, 78: 105714.

[35] 赵愉涵, 袁丽雪, 王敏, 孙斐, 韩聪, 陈庆敏, 岳凤丽, 崔波, 傅茂润. 不同干燥方式对芹菜叶品质的影响. 食品与发酵工业, 2022, 48(8): 205-211.

ZHAO Y H, YUAN L X, WANG M, SUN F, HAN C, CHEN Q M, YUE F L, CUI B, FU M R. Effects of different drying methods on quality attributes of celery leaves. Food and Fermentation Industries, 2022, 48(8): 205-211. (in Chinese)

[37] ZHANG L J, DONG X B, FENG X, IBRAHIM S A, HUANG W, LIU Y. Effects of drying process on the volatile and non- volatile flavor compounds of. Foods, 2021, 10(11): 2836.

[36] FEI X T, QI Y C, LEI Y, WANG S J, HU H C, WEI A Z. Transcriptome and metabolome dynamics explain aroma differences between green and red prickly ash fruit. Foods, 2021, 10(2): 391.

[38] 蒲凤琳. 不同产地花椒风味分析及其特征香气指纹图谱的构建 [D]. 成都: 西华大学, 2017.

PU F L. Flavor analysis offrom different producing areas and construction of its characteristic aroma fingerprint [D]. Chengdu: Xihua University, 2017. (in Chinese)

[39] 赵珊, 仲伶俐, 秦琳, 黄世群, 李曦, 郑幸果, 雷欣宇, 雷绍荣, 郭灵安, 冯俊彦. 不同干燥方式对甘薯叶功能成分及抗氧化活性的影响. 中国农业科学, 2021, 54(21): 4650-4663. doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2021.21.014.

ZHAO S, ZHONG L L, QIN L, HUANG S Q, LI X, ZHENG X G, LEI X Y, LEI S R, GUO L A, FENG J Y. Effects of different drying methods on functional components and antioxidant activity in sweet potato leaves. Scientia Agricultura Sinica, 2021, 54(21): 4650-4663. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.21.014. (in Chinese)

Effects of Different Drying Methods on the Quality Characteristics of DriedLeaves

1College of Life Sciences, Southwest Forestry University, Kunming 650224;2Yunnan Rural Science and Technology Service Center, Kunming 650021;3Yunnan Academy of Forestry and Grassland Sciences, Kunming 650201

【Objective】In order to ensure improved drying quality of() leaves with low processing cost and high nutritional value, the effects of different drying methods on the quality ofleaves were studied, so as to provide a reference basis for its development and utilization. 【Method】Withleaves as test materials, 5 different drying methods were set, including natural drying (ND), hot air drying (AD), heat pump drying (PD), vacuum drying (VD), and vacuum freezing drying (FD). The effects of 5 different drying methods on their drying characteristics, functional characteristics, microstructure, content of polyphenol, flavonoid, protein, fat, and total sugar, as well as antioxidant capacities and volatile compounds, were investigated. 【Result】The moisture ratios ofleaves under 5 different drying methods all exhibited an exponential downward trend, and the time required to reach the end of drying was 32, 7, 6, 16 and 28 h for ND, AD, PD, VD and FD, respectively. During the drying period, the faster the water diffusion, the greater the drying rate and the shorter the elapsed time, and the drying rate was PD＞AD＞VD＞FD＞ND. The effects of different drying methods on the color ofleaves was VD＞ND＞PD＞AD＞FD, where AD and FD could better retain their chlorophyll content at 12.74 and 12.85 mg∙g-1, respectively. The microstructure showed that temperature had a significant effect on the internal structure ofleaves, which was more seriously damaged by high temperature, and FD exhibited a porous structure with better water-holding capacity of 5.85 g∙g-1. ND had the highest retention of sugars at 6.53 g/100 g, resulting in a higher water-solubility of 35.93%. PD retained its protein and fat better, with content of 2.43 and 4.86 g/100 g, respectively. The retention of polyphenols and flavonoids in driedleaves was high, with polyphenol content ranging from 72.16 to 109.50 mg∙g-1and flavonoid content ranging from 45.60 to 82.23 mg∙g-1, where AD and FD were high and relatively close in polyphenol and flavonoid content. The scavenging capacities of DPPH∙, ABTS+∙ and the power of FRAP reduction were FD＞AD＞PD＞ND＞VD, with positive correlation between the content of polyphenols, flavonoids and antioxidant capacities. Simultaneously, the volatile compounds were determined by headspace solid-phase microextraction-mass spectrometry coupled with gas chromatography-mass spectrometry, and a total of 49 species were detected, which could be classified into seven categories according to structures, including olefins, ketones, aldehydes, esters, alcohols, benzenes, and phenols. It was found that the types, numbers, and relative content of volatile compounds inleaves varied under 5 different drying methods, among which olefins were dominant, with a total of 26 species and relative content ranging from 58.02% to 75.18%.【Conclusion】Based on the comprehensive quality indexes of materials and actual operation cost, it was found that AD was more suitable for dryingleaves, with higher efficiency, lower cost, as well as relatively better quality of color and antioxidant capacities.

leaves; drying methods; drying characteristics; quality assessment

2023-03-20；

2023-04-19

云南省2021年农业领域科技计划（202102AE090013）、生物学质量工程项目（503190106）

王安娜，E-mail：2290471303@qq.com。通信作者全伟，E-mail：819739856@qq.com。通信作者陆斌，E-mail：kmlubin@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.013

（责任编辑 赵伶俐）