雷宏杰,紀(jì)珍珍,楊 沫,馮 莉,張鶴鑫,徐懷德

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西楊凌 712100)

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不同干燥方式對花椒葉品質(zhì)特性的影響

雷宏杰,紀(jì)珍珍,楊 沫,馮 莉,張鶴鑫,徐懷德*

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西楊凌 712100)

以大紅袍花椒葉為原料,采用三種干燥方式(熱風(fēng)干燥、真空干燥和中短波紅外干燥)對花椒葉進(jìn)行干燥,研究不同干燥方法對花椒葉中黃酮和總酚含量的影響。結(jié)果表明,熱風(fēng)干燥、真空干燥和中短波紅外干燥對花椒葉中黃酮和總酚的含量均有顯著影響(p<0.05)。熱風(fēng)干燥(55 ℃、2 h)的花椒葉中黃酮和總酚含量分別為13.39、8.82 mg/g;真空干燥(65 ℃、0.07 MPa、12 h)的花椒葉中黃酮和總酚含量分別為15.49、14.12 mg/g;中短波紅外干燥(風(fēng)速4.5 m/s、溫度60 ℃、功率450 W、干燥時間2 h)的花椒葉中黃酮和總酚含量分別為14.40、13.81 mg/g。因此,與熱風(fēng)干燥和真空干燥相比,中短波紅外干燥方式耗時短,且干制花椒葉中的黃酮和總酚含量較高,更適合花椒葉的干燥。

花椒葉,干燥,黃酮,多酚,工藝優(yōu)化

花椒葉是花椒的副產(chǎn)物,具有獨(dú)特的麻香味[1]和豐富的營養(yǎng)[2-3],研究表明:花椒葉中富含芳香油、纖維素、糖苷、黃酮類化合物等多種成分,其中黃酮類化合物具有抑菌[4-5]、抗癌、抗氧化[6-8]、降血脂、降血糖、抗衰老、止痛[9]等藥理活性,已被廣泛應(yīng)用于食品、藥品、日用化工等領(lǐng)域?；ń啡~產(chǎn)量較大,但是一直以來椒農(nóng)只關(guān)注花椒果實(shí)的采收,而忽略了花椒葉的合理利用[10]。對花椒葉進(jìn)行干燥處理后作為提取黃酮和多酚的原料來源可避免浪費(fèi)[11]。

現(xiàn)代食品加工技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢是最大限度地保持食品的營養(yǎng)和色香味,而干燥工藝和設(shè)備的選擇對干燥產(chǎn)品的營養(yǎng)和色香味有很大影響[12]。對于花椒葉來說,選擇合適的干燥方法和干燥條件既能加快干燥速度,提高生產(chǎn)效率,又能較大程度上減少營養(yǎng)成分的破壞[13]。花椒葉中含有大量的蛋白酶,各種酶的作用使花椒葉品質(zhì)劣化,嚴(yán)重影響其風(fēng)味和色澤,從而大大降低了營養(yǎng)價值。在干燥前對花椒葉進(jìn)行燙漂處理,破壞酶的活性,可防止或減少花椒葉因?yàn)槊付斐傻臓I養(yǎng)損失。過氧化物酶(POD)的耐熱性較強(qiáng),若其活性已被破壞,則說明其他酶早已失活,因此果品蔬菜熱燙時常以POD酶活性被破壞的程度作為燙漂時間的依據(jù)[14-15]。

本文采用不同的干燥方式對花椒葉進(jìn)行干燥處理,研究不同干燥方式對花椒葉中黃酮和總酚含量的影響。以期為花椒葉的利用開辟新的消費(fèi)市場和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),增加椒農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花椒葉 陜西鳳縣白石鋪花椒實(shí)驗(yàn)站,品種為鳳城大紅袍,采摘于2016年8月;愈創(chuàng)木酚 安徽天啟華工科技;蘆丁 上海西隴化工;沒食子酸 天和生物有限公司;福林酚 北京索萊寶;所有試劑均為分析純。

DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、真空干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;STC型中短波紅外干燥設(shè)備 秦州圣泰科紅外科技有限公司;PB-10 pH計(jì) 賽多利斯(上海)貿(mào)易有限公司;HJ-4A數(shù)顯恒溫多頭磁力攪拌器 金壇市杰瑞爾電器有限公司;KDC-40低速離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；FTX-FA1004電子天平 美國康州HZ電子科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 燙漂處理 將待處理的花椒葉進(jìn)行燙漂預(yù)處理,燙漂溫度參數(shù)設(shè)定為85、90、95、100 ℃,時間參數(shù)設(shè)定為60、90、120、150、180 s。燙漂后立即用流動水冷卻,并瀝干其表面活水,測定POD酶活性的變化,找出最佳燙漂溫度和時間。

1.2.2 熱風(fēng)干燥 花椒葉經(jīng)燙漂、冷卻和瀝水后,置于鼓風(fēng)干燥箱中干燥[16],在溫度為45、55、65、75、85 ℃下干燥至安全含水量(9%)。

1.2.3 真空干燥 花椒葉經(jīng)燙漂、冷卻和瀝水后,置于真空干燥箱進(jìn)行干燥。在不同的溫度(45、55、65、75、85 ℃)和真空度(0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 MPa)下干燥[17]至安全含水量(9%)。

1.2.4 中短波紅外干燥 花椒葉經(jīng)燙漂、冷卻和瀝水后,置于不同溫度、不同風(fēng)速和不同功率的中短波紅外干燥箱中進(jìn)行干燥,干燥至花椒葉達(dá)到安全含水量(9%)后干燥結(jié)束。溫度設(shè)置為45、55、65、75、85 ℃,風(fēng)速設(shè)置為2、3、4、5、6 m/s,功率設(shè)置為225、675、1125、1575、2025 W。

1.2.5 過氧化物酶(POD)的測定 采用愈創(chuàng)木酚法進(jìn)行測定[18]。

1.2.6 花椒葉總酚含量的測定 采用福林酚比色法進(jìn)行測定[19]。

1.2.7 花椒葉黃酮含量的測定 采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法進(jìn)行測定[20]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 花椒葉燙漂參數(shù)的確定

燙漂的目的是為了鈍化POD酶和殺菌,以便更好地保持花椒葉的營養(yǎng)和感官品質(zhì)[14,21]。從圖1可以看出,燙漂溫度和燙漂時間對POD酶活具有顯著影響,如圖1A所示,在150 s的時間內(nèi),隨著溫度的升高,POD酶活迅速降低,100 ℃的沸水可使POD酶迅速失活。如圖1B所示,花椒葉在100 ℃沸水中隨著燙漂時間的延長,POD酶活性迅速降低,在150 s時可失活。因此,花椒葉燙漂最適宜的條件是在沸水中燙漂150 s。

圖1 花椒葉燙漂參數(shù)的確定Fig.1 Blanching parameters of pepper leaf

2.2 熱風(fēng)干燥參數(shù)的確定

2.2.1 花椒葉含水量的變化 濕物料在干燥時首先蒸發(fā)的是非結(jié)合水,干燥速率快速升高;然后蒸發(fā)的是結(jié)合水,干燥速率顯著降低[22]。如圖2所示,溫度越高,干燥速度越快,花椒葉中的非結(jié)合水迅速蒸發(fā),結(jié)合水開始蒸發(fā)時,干燥速度迅速降低。85 ℃干燥時,花椒葉的含水量在30 min內(nèi)減少到20%,在60 min時含水量為1%;而在45 ℃下干燥30 min,花椒葉的含水量僅減少了9%。

圖2 不同溫度下花椒葉含水率變化曲線Fig.2 Moisture content of pepper leaf at different temperature

2.2.2 花椒葉中黃酮和總酚含量的變化 干燥在實(shí)踐生產(chǎn)和食品貯藏中起著很重要的作用。在干燥過程中,隨著花椒葉含水量降低，其黃酮和總酚含量也會隨著水分的蒸發(fā)而減少[13]。從圖3中可以看出,干燥溫度對花椒葉中的黃酮和總酚含量有顯著影響,且黃酮含量的變化趨勢與總酚含量的變化趨勢一致。隨著干燥溫度的升高,黃酮和總酚的含量先增加后減少,當(dāng)溫度較低時,干燥所需的時間較長,黃酮和總酚在干燥過程中的損失較多;而溫度較高時,水分的迅速蒸發(fā)同樣會造成黃酮和總酚的損失,故而干燥時要選擇適宜的溫度。根據(jù)圖3A、圖3B可以看出，在干燥溫度為55 ℃,干燥時間為2 h(圖2),黃酮和總酚含量較高,分別為13.39、8.82 mg/g。

圖3 熱風(fēng)干燥溫度對花椒葉中黃酮和總酚含量的影響Fig.3 Effect of temperature of hot-air drying on the flavonoids and total phenolic content of pepper leaves

2.3 真空干燥對花椒葉黃酮和總酚含量的影響

從圖4可以看出,在真空度不變的條件下,真空干燥溫度變化對花椒葉中黃酮和總酚的含量有影響。黃酮含量達(dá)到最大值時的真空干燥溫度是65 ℃,而總酚含量達(dá)到最大值時對應(yīng)的干燥溫度是55 ℃,由于總酚含量在55～65 ℃之間的變化無顯著性差異,故而在選擇真空干燥溫度時,以黃酮含量為主要指標(biāo)。真空干燥的最適宜溫度為65 ℃。從圖5可以看出,相同溫度下,不同真空度對花椒葉中黃酮和總酚的含量影響顯著,且對總酚含量的影響較大。黃酮和總酚含量均在真空度為0.07 MPa時達(dá)到最大值。真空干燥過程中的最適宜真空度為0.07 MPa。因此,在65 ℃、0.07 MPa下真空干燥12 h的花椒葉中黃酮和總酚含量較高,分別為15.49、14.12 mg/g。

圖4 真空干燥溫度對花椒葉中的 黃酮和總酚的含量的影響Fig.4 Effect of temperature of vacuum drying on the content of flavonoids and total phenols of pepper leaves

圖5 真空干燥真空度對花椒葉中的 黃酮和總酚的含量的影響Fig.5 Effect of vacuum degree of vacuum drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

2.4 中短波紅外干燥對花椒葉黃酮和總酚的影響

用中短波紅外干燥對花椒葉進(jìn)行干燥處理,干燥2 h后,花椒葉內(nèi)的含水量達(dá)到安全含水量(9%)即為干燥結(jié)束。結(jié)束后得到的花椒葉于干燥器中冷卻至室溫,研磨成粉末狀測定不同溫度、風(fēng)速及功率下花椒葉中的黃酮和總酚含量,結(jié)果見圖6～圖8。

圖6 中短波紅外干燥溫度對花椒葉中的 黃酮和總酚的含量的影響Fig.6 Effect of temperature of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

圖7 中短波紅外干燥風(fēng)速對花椒葉中的 黃酮和總酚的含量的影響Fig.7 Effect of air speed of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

圖8 中短波紅外干燥功率對花椒葉中的 黃酮和總酚的含量的影響Fig.8 Effect of power of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

從圖6可以看出,不同干燥溫度對花椒葉中黃酮和總酚的含量具有一定影響,且黃酮和總酚含量的變化趨勢一致,均為先增加后減少,于55 ℃時含量達(dá)到最大值。55 ℃之后隨著溫度的增加,黃酮和總酚的含量開始下降,故中短波紅外干燥花椒葉的溫度參數(shù)是55 ℃。風(fēng)速對干燥速率有一定影響,風(fēng)速越高表示干燥箱中的空氣流動越快,使水分蒸發(fā)速度加快,提高干燥速率,縮短干燥時間。從圖7可以看出,低風(fēng)速和較高風(fēng)速均不利于花椒葉中黃酮和多酚的保留,這是由于低風(fēng)速時,干燥時間長,對花椒葉黃酮和多酚的含量影響較大;較高風(fēng)速時,雖然縮短了干燥時間,但加快了空氣的流動,導(dǎo)致黃酮和多酚被過度氧化而損失。因此,應(yīng)選擇5 m/s的風(fēng)速作為花椒葉中短波紅外干燥的風(fēng)速。在干燥過程中,干燥功率也是影響干燥效率的因素之一。從圖8可以看出,花椒葉中黃酮和總酚的含量受功率影響的趨勢一致,呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。干燥功率越高,越不利于花椒葉中黃酮和總酚的保留。根據(jù)圖8A、圖8B可以確定,干燥功率為675 W時,干燥后花椒葉中黃酮和總酚的含量較高。因此,中短波紅外干燥的適宜功率為675 W。在風(fēng)速4.5 m/s、溫度60 ℃、功率450 W、中短波紅外干燥2 h的花椒葉中黃酮和總酚含量較高,分別為14.40、13.81 mg/g。

3 結(jié)論

熱風(fēng)干燥、真空干燥、中短波紅外干燥三種干燥方式對大紅袍花椒葉中黃酮和總酚的含量具有顯著影響。綜合比較發(fā)現(xiàn),熱風(fēng)干燥方式干燥時間短,但黃酮和總酚的含量較低;真空干燥方式干燥后花椒葉中的黃酮和總酚的含量較高但耗時較長;而中短波紅外干燥方式干燥時間短且黃酮和總酚含量較高,是較適宜的花椒葉干燥方式。

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Effect of different drying methodson the quality characteristic of dried pepper leaves

LEI Hong-jie,JI Zhen-zhen,YANG Mo,FENG Li,ZHANG He-xin,XU Huai-de*

(College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,China)

Dahongpao pepper leaves were chosen to study the effects of three kinds of drying methods(hot air drying,vacuum drying and middle-short wavelength infrared drying)on the content of flavonoid and total phenols of dried pepper leaves. Results showed that the contents of flavonoid and total phenols in dried pepper leaves were significantly different with different drying methods(p<0.05). The contents of flavonoid and total phenols in pepper leaves dried by hot air drying(55 ℃,2 h)were 13.39,8.82 mg/g,respectively,while those in pepper leaves dried by vacuum drying(65 ℃,0.07 MPa,12 h)were 15.49 mg/g and 14.12 mg/g,respectively,those in pepper leaves dried by medium-short wave infrared drying(4.5 m/s of wind speed,60 ℃,450 W,and 2 h)were 14.40,13.81 mg/g,respectively. Therefore,compared to hot air drying and vacuum drying,medium-short wave infrared drying was more appropriate for pepper leaves drying due to the shorter drying time and higher contents of flavonoids and total phenols.

pepper leaves;drying;flavonoid;polyphenols;process optimization

2016-11-17

雷宏杰(1984-)，男，博士，講師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏，E-mail：leihongjie000@163.com。

*通訊作者:徐懷德(1964-)，男，博士，教授，研究方向：果品蔬菜貯藏與加工和天然產(chǎn)物提取，E-mail：Huaide_Xu@163.com。

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201304811)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)13-0158-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.029