干燥方式对紫苏叶品质的影响

廖正基 廖明系 李清明 王锋 李文佳 周熠 苏小军

摘要：为评价不同干燥方式对紫苏叶品质的影响，采用热泵干燥（heat pump drying，HPD）、远红外干燥（far-infrared drying，FIRD）、真空冷冻干燥（vacuum freeze drying，VFD）、热风干燥（hot air drying，HAD）4种干燥方式对紫苏叶进行处理，测定其基本营养成分含量、活性成分含量及抗氧化能力，并利用隶属函数法进行综合评价，采用顶空固相微萃取-气质联用技术鉴定其挥发性物质。结果表明，VFD处理的紫苏叶中蛋白质、粗脂肪、黄酮、多酚、迷迭香酸含量最高，色差值最小，DPPH、ABTS+自由基清除能力最强；HPD处理的紫苏叶中还原糖含量最高；经4种干燥方式处理后，紫苏叶中挥发性物质的种类与相对含量都有不同程度的增减，烯烃类和醛类为主要挥发性物质。综合评价表明，VFD处理的紫苏叶品质优于其他干燥处理，但能耗较高；HPD处理的紫苏叶品质优于HAD和FIRD，是紫苏叶干燥处理的一种较好选择。

关键词：紫苏叶；干燥方式；品质

中图分类号：TS205.1      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）04-0116-06

Effects of Drying Methods on Quality of Perilla frutescens Leaves

LIAO Zheng-ji1， LIAO Ming-xi2， LI Qing-ming1，2， WANG Feng1，3，

LI Wen-jia1，3， ZHOU Yi2， SU Xiao-jun1，3*

（1.School of Food Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;

2.Pepper Deep Processing Engineering Technology Research Center in Hunan Province，

Yuanjiang 413100， China; 3.Fermented Food Engineering Technology Research

Center in Hunan Province， Changsha 410128， China）

Abstract： To evaluate the effects of different drying methods on the quality of Perilla frutescens leaves， four drying methods， namely heat pump drying （HPD）， far-infrared drying （FIRD）， vacuum freeze drying （VFD） and hot air drying （HAD）， are used to treat Perilla frutescens leaves. The content of basic nutritional components， the content of active components and antioxidant capacity are measured， and comprehensive evaluation is conducted using the membership function method. The volatile substances are identified by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry. The results show that the Perilla frutescens leaves treated with VFD have the highest content of proteins， crude fat， flavonoids， polyphenols and rosmarinic acid， the smallest color difference value， and the strongest DPPH and ABTS+ free radical scavenging capacity. The Perilla frutescens leaves treated with HPD have the highest content of reducing sugar. After being treated with the four drying methods， the types and relative content of volatile substances of Perilla frutescens leaves have varying degrees of increase or decrease， with alkenes and aldehydes as the main volatile substances. The comprehensive

收稿日期：2023-11-19

基金項目：湖南省自然科学基金项目（2021JJ30328）

作者简介：廖正基（1999—），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：苏小军（1975—），男，教授，博士，研究方向：食品科学与工程。

evaluation indicates that the quality of Perilla frutescens leaves treated with VFD is superior to that of other drying methods， but the energy consumption is higher. The quality of Perilla frutescens leaves  treated with HPD is better than that of HAD and FIRD， making HPD a better choice for the drying treatment of Perilla frutescens leaves.

Key words： Perilla frutescens leaves; drying methods; quality

紫苏（Perilla frutescens （L.） Britt.）为唇形科紫苏属一年生直立草本植物，是我国传统药食两用资源，有近2 000年的种植历史[1-2]。紫苏食用部位为叶子，其风味独特、营养丰富，含有蛋白质、还原糖、脂肪等营养成分[3]。此外，紫苏叶还含有多种活性成分，如挥发油类、黄酮类、酚酸类等，这些活性成分具有抗氧化、抗炎、抗菌等多种功能[4-5]。因新鲜紫苏叶含水量高、不易保存，在运输途中易遭受损失，故将其进行脱水干燥，不仅能方便贮运，而且能拓宽其应用领域。

目前，国内外针对紫苏叶的干制开展了多方面的研究。Xing等[6]研究得出烘箱干燥能使紫苏叶保持较高的挥发油产率。卢江长美等[7]研究得出55 ℃是紫苏叶较适宜的干燥温度。Natsuko等[8]研究发现干燥紫蘇叶比新鲜紫苏叶含有更多的抗癌物质——黄酮类。近年来，热泵干燥、远红外干燥等干燥方式由于具有高效节能的优点而被广泛应用于果蔬加工领域。李云嵌等[9]研究发现热泵干燥对三七叶的化学成分和功能活性保持较好。刘芹等[10]研究发现热泵干燥对香菇理化性质、质构、复水特性、微观结构的影响较小。赵伟等[11]研究发现远红外干燥相较于传统热风干燥能够减少蓝莓在干燥过程中花青素类物质的降解。尚建伟等[12]发现远红外干燥的甘草比自然晾晒的甘草品质更优。

本试验采用热泵干燥（heat pump drying，HPD）、远红外干燥（far-infrared drying，FIRD）、真空冷冻干燥（vacuum freeze drying，VFD）、热风干燥（hot air drying，HAD） 4种干燥方式对紫苏叶进行干燥处理，并系统评价其对紫苏叶品质的影响，旨在为紫苏叶干制方法的确定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜紫苏：采自湖南省常德市桃源种植基地。

硝酸铝、浓硫酸、硫酸铜、硼酸、氢氧化钠、硫酸亚铁、无水乙醇、二硝基水杨酸、碳酸钠、石油醚、亚硝酸钠、过硫酸钾、硫酸钾：国药集团化学试剂有限公司；芦丁标准品、无水葡萄糖、福林酚、没食子酸标准品：北京索莱宝科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2，2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）、迷迭香酸标准品：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

RST-100RB热泵除湿干燥器 上海湿腾电器有限公司；YHG·500-BS-Ⅱ远红外快速干燥箱 上海跃进医疗器械有限公司；SCIENTZ-100YG/A真空冷冻干燥机 宁波新芝冻干设备股份有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱 上海飞越实验仪器有限公司；Vapodest 50S全自动凯氏定氮仪 广州德资格哈特仪器有限公司；ML-6C快速水分测定仪 深圳市冠亚技术科技有限公司；V-5000可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；CR-400手持色差仪 柯尼卡美能达公司；6890N-5973N气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料处理

将新鲜紫苏叶（水分含量为88.90%）清洗后，用沸水热烫1 min灭酶，立即取出，浸于冷水中，除去多余水分，均匀平铺于托盘上，铺料厚度约为5 mm，采用55 ℃热风干燥、55 ℃热泵干燥（相对湿度8%）、55 ℃远红外干燥、－30 ℃真空冷冻干燥（真空度13 Pa，冷阱温度－60 ℃） 4种不同干燥方式将紫苏叶干燥至水分含量小于8%，干燥时间分别为5.5，4.5，4.0，24.0 h，然后将样品粉碎过60目筛，于干燥器中避光贮藏。

1.3.2 紫苏叶基本营养成分的测定

蛋白质：按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮法进行测定；还原糖：采用DNS比色法进行测定；粗脂肪：按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》，采用索氏抽提法进行测定。

1.3.3 紫苏叶活性成分及抗氧化能力的测定

样品处理：准确称取干燥紫苏叶2.000 0 g，加入40 mL 60%乙醇溶液，于60 ℃水浴提取1.5 h，以5 000 r/min离心10 min，重复3次，将上清液合并，并利用旋转蒸发仪将其浓缩至25 mL，即得80 mg/mL的样品溶液。

1.3.3.1 黄酮含量的测定

参考赵茜等[13]的方法进行测定。以芦丁为标准物质，芦丁含量为横坐标，吸光度值A为纵坐标，得到标准曲线方程：y=1.046x+0.008 1（R2=0.999 2），用于计算黄酮含量。

1.3.3.2 多酚含量的测定

参考崔丽霞[14]的方法进行测定。以没食子酸为标准物质，没食子酸含量为横坐标，吸光度值A为纵坐标，得到标准曲线方程：y=13.269x－0.010 1（R2=0.999 4），用于计算多酚含量。

1.3.3.3 迷迭香酸含量的测定

采用硫酸亚铁比色法[15]进行测定。以迷迭香酸为标准物质，迷迭香酸浓度为横坐标，吸光度值A为纵坐标，得到标准曲线方程：y=0.000 3x+0.000 1（R2=0.999 4），用于计算迷迭香酸含量。

1.3.3.4 DPPH自由基清除能力的测定

参考Luo等[16]的方法，并稍作修改。以VC作阳性对照，在517 nm波长处测定对照组的吸光度值AC和样品组的吸光度值AS。DPPH自由基清除率按下式计算：

DPPH自由基清除率（%）=AC－ASAC×100%。

1.3.3.5 ABTS+自由基清除能力的测定

参考赵彦巧等[17]的方法，并稍作修改。以VC作阳性对照，在734 nm波长处测定对照组的吸光度值AC和样品组的吸光度值AS。ABTS+自由基清除率按下式计算：

ABTS+自由基清除率（%）=AC－ASAC×100%。

1.3.4 紫苏叶色泽的测定

参考马晓彤[18]的方法，利用CR-400色差仪进行测定，记录L*值、a*值、b*值，并计算色差ΔE= ΔL*2+Δa*2+Δb*2。

1.3.5 紫苏叶挥发性物质的测定

采用顶空固相微萃取-气质联用技术进行测定[19]。

1.3.6 数据处理与分析

采用Excel进行数据处理，Origin 2021进行绘图，Pearson进行相关性分析，SPSS 22.0进行单因素方差分析，Duncan法进行多重比较，试验结果以平均值±标准差表示（n=3）。采用隶属函数法进行综合评价，隶属函数值按下式计算：

U+（Xj）=（Xj－Xmin）/（Xmax－Xmin）。

U－（Xj）=1－U+（Xj）。

式中：Xj为各指标的测定值；U+（Xj）为正相关隶属函数值；U-（Xj）为负相关隶属函数值；Xmin为某个指标的最小值，Xmax为某个指标的最大值。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对紫苏叶基本营养成分的影响

干制过程中会发生各种物理、化学和生物变化，这些变化会对果蔬的营养成分造成影响。不同干燥方式对紫苏叶基本营养成分的影响见表1。

由表1可知，不同干燥方式处理的紫苏叶基本营养成分存在差异。从蛋白质含量保留能力来看，VFD>HPD>FIRD>HAD，其中VFD处理的紫苏叶中蛋白质含量显著高于其他干燥方式处理的紫苏叶（P<0.05），可能是因为VFD过程中温度较低，从而使蛋白质保留较充分，HPD处理的紫苏叶中蛋白质含量高于FIRD、HAD，可能是因为HPD干燥效率较高，蛋白质结构破坏程度与美拉德反应程度较低，从而有利于保持蛋白质成分[20]。从还原糖含量保留能力来看，HPD>VFD>HAD>FIRD，HPD处理的紫苏叶中还原糖含量较高，可能是因为HPD过程相对温和且干燥时间较短，其美拉德反应程度不高，而VFD时间较长会导致还原糖一定程度上的损失[21]。从粗脂肪含量保留能力来看，VFD>HPD>FIRD>HAD，可能是因为VFD过程中温度较低且氧气较少，对粗脂肪的影响较小，而其他干燥方式干燥过程中粗脂肪易出现氧化水解，导致干燥后紫苏叶中粗脂肪含量减少[22]。

2.2 干燥方式对紫苏叶活性成分及抗氧化能力的影响

2.2.1 干燥方式对紫苏叶活性成分的影响

活性成分稳定性较差，在干燥过程中易受温度、氧气等因素的影响[23]。不同干燥方式对紫苏叶活性成分和IC50值的影响见表2。

由表2可知，干燥方式對紫苏叶中黄酮、多酚、迷迭香酸含量的影响显著（P<0.05），从3种活性成分含量保留能力来看，均表现为VFD>HPD>FIRD>HAD，其中VFD对紫苏叶活性成分的保留能力较强，明显优于其他干燥方式，HPD次之。活性成分保留率与其自身的降解转化以及多酚氧化酶、过氧化物酶等的氧化水解有关[24]。VFD处理的紫苏叶中活性成分含量较高，可能是因为VFD过程低温真空环境有益于维持生物活性化合物的稳定性，并抑制氧化酶活性，从而保留更多的活性成分，而HPD处理的紫苏叶中活性成分含量较高，可能是因为HPD过程较HAD、FIRD过程更温和，活性成分的降解转化程度较低[25]。郑艳萍等[26]和Gumusay等[27]研究了不同干燥方式（HAD、VFD等）对杜仲叶和生姜中活性成分的影响，也得到类似结果。

2.2.2 干燥方式对紫苏叶抗氧化能力的影响

由图1可知，不同干燥方式处理的紫苏叶对DPPH自由基、ABTS+自由基的清除率均随着样品浓度的增加呈现先上升后逐渐平稳的趋势。样品的抗氧化能力可通过各个抗氧化指标的IC50值来进行评价，IC50值越小，表明其抗氧化能力越强[28]。由表2可知，不同干燥方式处理的紫苏叶DPPH自由基清除能力的IC50值大小顺序为FIRD>HAD>HPD>VFD，ABTS+自由基清除能力的IC50值大小顺序为HAD>FIRD>HPD>VFD，其中VFD处理的紫苏叶的抗氧化能力较强，HPD处理的紫苏叶次之。这可能是因为干燥方式会对紫苏叶中生物活性成分造成影响，而干制品的抗氧化能力与其所含的生物活性物质的含量密切相关，VFD、HPD能够更好地保留紫苏叶中的抗氧化活性成分，从而使其具有更强的抗氧化能力[29-30]，这与张钟元等[31]、陈璁等[32]的研究结果类似。

2.2.3 紫苏叶活性成分与抗氧化能力的相关性分析

为探究不同干燥方式处理的紫苏叶活性成分与抗氧化能力之间的相关性，将3种活性成分含量与2种抗氧化指标的IC50值进行相关性分析。不同干燥方式处理的紫苏叶活性成分与IC50值的相关性分析见表3。

由表3可知，迷迭香酸含量与DPPH自由基清除能力IC50值呈显著负相关（P<0.05），黄酮含量、多酚含量与DPPH自由基清除能力IC50值没有显著相关性（P>0.05）；黄酮含量、多酚含量、迷迭香酸含量与ABTS+自由基清除能力IC50值呈极显著负相关（P<0.01）。从相关系数来看，相关系数在－0.655～－0.973之间，相关系数绝对值均大于0.650，说明黄酮、多酚、迷迭香酸为紫苏叶中主要抗氧化活性成分[33]。综上表明紫苏叶中活性成分黄酮、多酚、迷迭香酸含量是影响其抗氧化能力的重要因素。

2.3 干燥方式对紫苏叶色泽的影响

色泽是评价果蔬干制品品质的重要指标之一[34]。不同干燥方式对紫苏叶色泽的影响见表4。

由表4可知，VFD、HPD处理的紫苏叶的L*值、b*值相对较大，a*值相对较小，表明VFD、HPD处理的紫苏叶的色泽保持较好，色泽鲜亮，绿色显色度较高。HAD、FIRD处理的紫苏叶的L*值、a*值、b*值差异不显著（P>0.05）。ΔE表示干燥样品色泽变化的总体情况，优质的干燥样品应具有较低的ΔE值，ΔE的大小顺序为FIRD>HAD>HPD>VFD，表明VFD对紫苏叶色泽的影响较小，VFD处理的紫苏叶的品质较好，这可能是因为真空与低温环境可有效抑制酶促褐变反应。

2.4 干燥方式对紫苏叶品质影响的综合评价

隶属函数法是一种利用模糊数学原理将多个指标在同一水平进行定量评价、综合比较以增加评价结果的客观性和准确性的方法[35]。采用隶属函数法对4种干燥方式处理的紫苏叶的品质进行综合性评价，通过计算各项指标的隶属函数值，得到隶属函数均值，隶属函数均值越高，表明紫苏叶品质越好[36]。

由表5可知，隶属函数均值的大小顺序为VFD>HPD>FIRD>HAD，说明VFD能较好地保留紫苏叶的基本营养成分、活性成分、色泽及抗氧化能力，适宜用于紫苏叶的干燥处理，干燥所得紫苏叶的品质较好，HPD处理的紫苏叶的品质次之。

2.5 干燥方式对紫苏叶挥发性物质的影响

不同干燥方式处理的紫苏叶挥发性物质的种类及相对含量见图2。

由图2可知，不同干燥方式处理的紫苏叶挥发性物质之间存在明显的差异，从种类上来看，HAD>FIRD>HPD>VFD，均以烯烃类物质最丰富；从相对含量上来看，4种干燥方式处理的紫苏叶挥发性物质中相对含量最高的均为烯烃类物质，其次为醛类物质。

由表6可知，共筛选出14种相对含量高的挥发性物质，分别占HAD、HPD、FIRD、VFD处理的紫苏叶挥发性物质相对含量的83.19%、85.46%、82.85%、89.98%。HAD、HPD、FIRD处理的紫苏叶挥发性物质中，均以β-石竹烯相对含量最高，其次为D-柠檬烯；β-石竹烯相对含量分别为36.24%、28.24%、37.48%，D-柠檬烯相对含量分别为16.86%、26.99%、16.32%。VFD处理的紫苏叶挥发性物质中，以D-柠檬烯相对含量最高，达到30.98%，其次为β-石竹烯，达到22.99%。经过干燥处理后，4种干燥方式处理的紫苏叶中β-石竹烯、D-柠檬烯相对含量均高于新鲜紫苏叶，其中FIRD、HAD处理的紫苏叶中β-石竹烯相对含量较高，VFD、HPD处理的紫苏叶中D-柠檬烯相对含量较高。新鲜紫苏叶中主要挥发性物质为紫苏醛，这与Huang等[37]的研究结果一致，VFD、HPD处理的紫苏叶能更好地保留紫苏醛。

不同干燥方式处理的紫苏叶中主要挥发性物质的组成在干燥前、后都发生了明显的变化。经过干燥处理，HAD、FIRD处理的紫苏叶中紫苏醛、α-香柠檬烯、蘑菇醇和β-椰油烯均未檢出，但生成了新的物质，如反式-β-金合欢烯、（1S，5S）-4，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）双环[3.1.1]庚-3-烯和γ-榄香烯；HPD、VFD处理的紫苏叶中α-香柠檬烯、蘑菇醇和β-椰油烯均未检出，HPD处理的紫苏叶中生成了反式-β-金合欢烯、反式-α-佛手柑油烯、γ-榄香烯和（+）-双环大根香叶烯，VFD处理的紫苏叶中生成了反式-β-金合欢烯、反式-α-佛手柑油烯、γ-榄香烯、蒎烯和左旋-β-蒎烯。化合物的相对含量和组成都有所变化，可能是由于紫苏叶在干燥过程中会发生一系列反应，使其挥发性物质有一定的损失或发生相互转化，而干燥过程中发生的氧化反应、糖基化物质的水解及细胞壁的破裂也会生成新的挥发性物质[38]。

综上所述，干燥方式对紫苏叶中挥发性物质具有影响，烯烃类和醛类为主要挥发性物质；β-石竹烯、D-柠檬烯为干燥紫苏叶中主要特征性挥发性物质，紫苏醛为新鲜紫苏叶中主要特征性挥发性物质，HAD、FIRD能较好地促进β-石竹烯的生成，HPD、VFD能较好地促进D-柠檬烯的生成及紫苏醛的保留。

3 结论

本文研究了4种干燥方式对紫苏叶品质的影响。VFD处理的紫苏叶整体品质最佳，其蛋白质、粗脂肪、黄酮、多酚、迷迭香酸含量最高，色差值最小，DPPH自由基、ABTS+自由基清除能力最强；HPD处理的紫苏叶整体品质仅次于VFD处理的紫苏叶，且其还原糖含量最高；HAD、FIRD处理的紫苏叶整体品质较差。干燥方式对紫苏叶中挥发性物质具有影响，经过干燥处理，紫苏叶中挥发性物质的种类和相对含量都发生了明显的变化；研究还发现HAD、FIRD能较好地促进β-石竹烯的生成，HPD、VFD能较好地促进D-柠檬烯的生成及紫苏醛的保留。

综上所述，VFD适宜用于紫苏叶的干燥处理，但其处理成本较高，因此可应用于高附加值产品的开发；HPD能较好地保持紫苏叶的品质，操作简单且效率高，是工业化应用的优选方法。

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