王浩，祖正梅，程晨霞，張懷震，楊紹蘭

（青島農業(yè)大學園藝學院，山東青島 266109）

黃瓜（Cucumis sativus）屬葫蘆科一年生攀援草本植物，又名胡瓜、吊瓜等。黃瓜兼具蔬菜和水果雙重特性，富含葫蘆素C，不僅營養(yǎng)價值豐富，還可提高人體免疫力，具有一定的保健功效。黃瓜貯藏過程中易出現皺縮失水，頭部膨大，果皮褪綠變黃和變質腐爛等現象，嚴重影響其口感和營養(yǎng)價值[1]。因此，研制不同的黃瓜加工產品，可以延長其貯藏期，提高其利用率[2]。

非油炸蔬菜脆片有低糖、低脂、低鹽的特點，深受消費者青睞[3]。研究表明，不同預處理及干燥方式可明顯影響蔬菜干的色、香、口感及其營養(yǎng)價值等[4]。目前果蔬預處理方式主要有：冷凍、超聲、蒸汽、燙漂、添加檸檬酸等[5]。金聽祥等[6]在研究胡蘿卜干燥中發(fā)現經過燙漂以后，干燥時間明顯縮短、香味更加濃郁、色澤更亮。但張明等[7]在西蘭花超微粉研究中發(fā)現燙漂后使溶解度降低。Sun 等[8]在馬鈴薯干燥特性研究中發(fā)現，經過檸檬酸處理后可以有效提高馬鈴薯脆片的維生素C 含量。目前果蔬干燥方式主要有以下六種：真空冷凍干燥、紅外干燥、熱風干燥、通風干燥、微波干燥等[9]。且隨各種家電的普及，空氣炸鍋也成為家用干燥、自制果蔬脆片的一種常用方式。熱風干燥和微波干燥等升溫脫水的干燥方式，易使蔬菜脆片制品發(fā)生嚴重褐化和變形，不利于商品銷售。真空冷凍干燥方式則可有效避免高溫引發(fā)的各種不良現象，保持脆片制品的原型，較好維持其營養(yǎng)價值[10]。

本試驗以黃瓜為試材，分別通過蒸汽、燙漂方式對黃瓜片進行預處理，以不處理的黃瓜脆片作為對照。將預處理后的黃瓜片用空氣炸鍋、熱風干燥、真空冷凍干燥三種方式干燥處理。測定干燥后黃瓜脆片的生理指標，并測定其抗氧化活性。通過比較不同預處理和不同干燥方式對黃瓜脆片的生理指標以及抗氧化活性的影響，篩選黃瓜脆片的最佳工藝。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取大小均勻、成熟度一致且無病蟲害和機械損傷的新鮮采摘黃瓜作為試驗材料。

1.2 處理

1.2.1 預處理

選擇粗細均勻無病蟲害的新鮮黃瓜洗凈，橫切成厚度約1 mm 的薄片。將切好的黃瓜片均分為三組：未處理（鮮片）、蒸汽處理（沸水蒸汽處理5 min）和燙漂處理（沸水浴10 s）。

1.2.2 干燥處理1.2.2.1 空氣炸鍋干燥

將預處理后的黃瓜片置于空氣炸鍋中，120 ℃干燥40 min。

1.2.2.2 熱風干燥

將預處理后的黃瓜片置于電熱鼓風干燥箱（GFL-230）風門調至900 r/min，70 ℃干燥4 h。

1.2.2.3 真空冷凍干燥

將預處理后的黃瓜脆片放到-80 ℃冰箱預冷1 h后，再放入真空冷凍干燥機中，-50 ℃冷凍干燥24 h。

1.3 指標檢測

1.3.1 硬度測定

根據李曉等[11]的方法，選取若干片不同干燥處理的黃瓜脆片進行測定。

1.3.2 復水性測定

根據湯夢情等[12]的方法，取若干不同處理黃瓜脆片稱重，置于20 ℃水浴鍋中，每間隔3 min 將黃瓜脆片取出，用吸水紙拭干表面水分后迅速稱重。稱重后迅速放入原容器繼續(xù)水浴計時，重復操作，直至飽和。黃瓜脆片的復水比R按下列公式進行計算。

式中：

R——復水比；

M1——復水后的質量，g；

M2——復水前的質量，g。

1.3.3 色澤測定

取若干不同處理黃瓜脆片，將樣品中心對準色差儀（CR-400，柯尼卡美能達）進行測定。

1.3.4 葉綠素測定

參照丁富功等[14]方法稍做改進。取磨碎樣品0.1 g 加φ=80%丙酮溶解過濾，定容于10 mL 容量瓶中，以φ=80%丙酮溶液做空白對照，立即在645 nm和663 nm 波長下測定吸光值。葉綠素含量C（mg/g）計算公式如下：

式中：

C——葉綠素含量，mg/g；

A645nm——樣品在645 nm 測得的吸光值；

A663nm——樣品在663 nm 測得的吸光值；

V——提取液體積，mL；

m——樣品質量，g。

1.3.5 電子鼻測定

根據Shi 等[15]的方法，將干燥完成的樣品分別放入瓶中用保鮮膜封口，室溫放置1 h，采用頂空吸氣法進行測定。

1.3.6 抗氧化性測定

DPPH 自由基清除率的測定參照王瑩等[15]的方法，取0.2 mg/mL 的樣品，甲醇溶液0.3 mL，加入0.5 mL 6.34×105mol/L 的DPPH 乙醇溶液，以0.5 mL乙醇和0.3 mL 甲醇的混合液位參比，用酶標儀測定517 nm 波長處的吸光度；

超氧陰離子自由基清除率參照Zhang 等[16]方法進行改進。超氧陰離子自由基清除率計算公式如下：

式中：

O——超氧陰離子自由基清除率，%；

A0——空白對照液的吸光度；

A1——樣品溶液本身的吸光度；

A2——樣品組的吸光度。

1.4 數據分析

使用GraphPad Prism 9（http://www.graphpad.com/）進行數據分析及作圖。顯著性分析由Excel 2013 完成。

2 結果與討論

2.1 不同預處理和干燥方式對黃瓜脆片硬度的影響

由圖1 可知，不同預處理后的黃瓜脆片硬度存在明顯差異，未預處理黃瓜片經空氣炸鍋、熱風干燥和冷凍干燥處理后，硬度均低于蒸汽和燙漂處理的黃瓜脆片，未預處理后冷凍干燥的黃瓜脆片硬度最低，為0.22 N（圖1）。不同干燥方式對黃瓜脆片硬度無顯著影響。Wang 等[17]在鮮棗干燥試驗中發(fā)現冷凍干燥具有更高的脆度，但硬度較低。Hou等[18]在香菇干燥后的理化性質研究中發(fā)現由于冷凍干燥處理時間更長，且內部呈海綿狀，其硬度最低。

圖1 不同預處理和干燥方式的黃瓜脆片硬度Fig.1 Hardness of cucumber chips by different pretreatments and drying methods

2.2 不同預處理和干燥方式對黃瓜脆片復水率的影響

由圖2 可知，不同預處理對空氣炸鍋干燥和熱風干燥的復水率無顯著影響。但在冷凍干燥處理樣品中的復水率差異明顯，未預處理、蒸汽、燙漂在復水時間21 min 時復水率分別為6.35%、8.26%、13.38%，復水率從高到低依次為：燙漂、蒸汽、未預處理。

圖2 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片復水率Fig.2 Dry rehydration rate of cucumber chips by different pretreatment and drying methods

不同干燥方式處理中，空氣炸鍋和熱風干燥的黃瓜脆片復水率相近，冷凍干燥的黃瓜脆片復水率較高。對比不同干燥方式、不同預處理對黃瓜脆片復水率的影響，可以明顯看出燙漂后冷凍干燥的復水率更高。在燙漂過程中會使細胞內和細胞間結構受損，使水分在細胞間更易流動[19]；并且經過燙漂后，可以去除細胞內的空氣，增強細胞膜的通透性[20]。所以燙漂后冷凍干燥的復水率更高。

冷凍干燥的黃瓜脆片復水率最高，這可能是由于冷凍干燥加大了細胞間隙，使樣品大量吸水[21]。Si 等[22]在不同干燥方式對樹莓粉物理性質的研究中，經由冷凍干燥處理后，其結構更加疏松，細胞間隙更大并呈海綿結構，水分含量、復水率更高。Xu 等[23]在探究山楂不同干燥方式對風味的影響中由于冷凍干燥是先結晶后升華使復水率更高。

2.3 不同預處理和干燥方式對黃瓜脆片色差的影響

由圖3 可知，真空冷凍干燥的黃瓜脆片明亮偏綠，較好地保持了脆片原形，而空氣炸鍋和熱風干燥的黃瓜脆片皺縮嚴重，并伴隨褐化。通過對黃瓜脆片不同處理色差變化的觀察，發(fā)現冷凍干燥可以更好的保持黃瓜脆片固有色澤，不易氧化變色。根據湯慧民等[24]的研究，這可能與低溫環(huán)境下各種化學反應不活躍有關，低溫減緩了各種色素的分解，使退色現象減弱。同時低溫環(huán)境下大部分酶的活性降低，褐變不易發(fā)生。

圖3 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片樣品Fig.3 Dried cucumber chips prepared by different pretreatment and drying methods

由圖4 可知，冷凍干燥中，經過未預處理、蒸汽和燙漂的ΔL值分別為-22.48、-20.96、-16.76，空氣炸鍋和熱風干燥中，經過未預處理、蒸汽和燙漂的ΔL值分別為-30.08、-42.90、-53.07和-31.78、-57.18、-62.55。在相同預處理下，冷凍干燥后的黃瓜脆皮ΔL值最小，說明冷凍干燥后的黃瓜脆片亮度最高。經不同預處理后在空氣炸鍋和熱風干燥兩種干燥方式中，未預處理的ΔL值最大，說明在兩種干燥方式中未預處理組黃瓜脆片的亮度最高。在冷凍干燥中，經燙漂預處理后的黃瓜脆片ΔL值最大，說明經燙漂預處理后冷凍干燥的黃瓜脆片亮度最高。

圖4 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片色澤Fig.4 Color of cucumber chips prepared by different pretreatment and drying methods

在相同預處理下，冷凍干燥后的未預處理、蒸汽、燙漂ΔA值分別為-6.79、-7.18、-10.03 都低于空氣炸鍋和熱風干燥未預處理、蒸汽、燙漂（-5.39、-7.30、-8.55 和-1.97、-3.48、-7.67）的ΔL值。以上結果表明，在相同預處理下冷凍干燥后的黃瓜脆片顏色更綠，而在不同干燥方式中的黃瓜脆片的ΔA值為未預處理＞蒸汽＞燙漂，說明經燙漂后的黃瓜脆片顏色更綠。Kaveh 等[25]在不同干燥方式對青豆能量和品質的研究中發(fā)現冷凍干燥由于不會暴露在高溫環(huán)境中使其更好的保持顏色，最大限度的保留了青豆的顏色特性。Izli 等[26]在不同干燥方式對菠菜脆片的干燥動力學和抗氧化活性研究中也發(fā)現，通過高溫干燥處理會加快色素降解，不利于保持菠菜顏色。

2.4 不同預處理和干燥方式對葉綠素含量的影響

由圖5 可知，經未預處理、蒸汽和燙漂的黃瓜脆片在冷凍干燥后葉綠素含量分別為0.88、1.11、1.85 mg/g，均顯著高于其他干燥方式的葉綠素含量。在不同的干燥處理中黃瓜脆片葉綠素含量均呈現燙漂＞蒸汽＞未預處理趨勢。試驗證明黃瓜片經燙漂后進行冷凍干燥處理的葉綠素含量（1.85 mg/g）最高。

圖5 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片葉綠素含量Fig.5 Chlorophyll content of cucumber chips prepared by different pretreatment and drying methods

葉綠素與蛋白質結合存在植物中，而高溫破壞了蛋白質，致使葉綠素游離在植物體內[25]，干燥后可能使葉綠素酶失活降低了葉綠素的降解，使在相同干燥條件下經蒸汽、燙漂后的黃瓜脆片葉綠素含量更高，在Araújo 等[27]預處理對干燥羽衣甘藍品質和營養(yǎng)成分的研究中也發(fā)現了，與未處理的羽衣甘藍相比經過燙漂和蒸汽處理后其葉綠素含量更高。冷凍干燥的過程是將物料中預凍成冰的水分直接進行升華，真空低溫環(huán)境保護了其中易氧化的成分且有利于保留熱敏性成分[28]。葉綠素作為易氧化物質，冷凍干燥更容易使葉綠素得到保護。Samakradhamrongthai 等[29]通過三種干燥方式對秋葵粉理化性質的影響中發(fā)現冷凍干燥葉綠素含量更高，這是由于在冷凍過程中會在組織基質中形成大量冰晶，極大的破壞細胞結構，從而更好的用溶劑萃取。

2.5 不同預處理和干燥方式對黃瓜脆片電子鼻的影響

對不同預處理和不同干燥方式處理后的黃瓜脆片進行電子鼻LDA 分析，由圖6 可知，LDA 分析能夠較好的區(qū)分三種干燥方式，空氣炸鍋干燥、熱風干燥、冷凍干燥的黃瓜脆片分別屬于不同的聚集區(qū)，但不同預處理的黃瓜脆片較難采用電子鼻的LDA 進行區(qū)分。圖中橫縱坐標分別對應第一、第二主成分貢獻率，貢獻率分別為70.27%和12.23%，貢獻率之和為82.5%。齊琪等[30]研究發(fā)現，電子鼻LDA 分析可區(qū)分不同提香溫度的韭菜茶，且第一、第二主成分貢獻率分別為83.37%和15.16%，主成分貢獻率和為98.53%。因此，電子鼻可以較好的區(qū)分不同干燥方式的黃瓜脆片。

圖6 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片電子鼻LDA分析Fig.6 Dried cucumber LDA prepared by different pretreatment and drying methods

2.6 不同預處理和干燥方式對黃瓜脆片抗氧化能力的影響

由圖7 可知，在不同的干燥方式中，不同預處理的DPPH·清除活性為未預處理＞蒸汽＞燙漂，冷凍干燥處理的黃瓜脆片中DPPH·的清除活性最強，未預處理后冷凍干燥的黃瓜脆片DPPH·的清除活性最高，為66.30%。Sim 等[31]在不同干燥方式對木槿葉物理性質和抗氧化活性研究中發(fā)現，由于冷凍干燥在低溫下進行，化學降解有限，保留了更多的抗氧化的化合物，所以冷凍干燥的抗氧化能力更強。Ma 等[32]在不同干燥方式對桑葉抗氧化活性的研究中發(fā)現，由于冷凍干燥過程中低溫和無液態(tài)水，可以阻止大部分的酶促反應，減少物質降解，所以冷凍干燥可以更好的保持南瓜脆片的抗氧化活性。

圖7 不同預處理和干燥方式制備的黃瓜脆片對DPPH·清除和O2-·清除率Fig.7 DPPH free radical scavenging and · scavenging rates of cucumber crisp prepared by different pretreatment and drying methods

在不同干燥方式中，冷凍干燥后的黃瓜脆片對DPPH·的清除活性和O2-·的清除率更強。研究顯示，DPPH·和O2-·在細胞中積累過多，會嚴重損傷細胞活性，對DPPH·和O2-·清除率越高，其抗氧化能力也就越強[33,34]。因此，對黃瓜脆片直接使用冷凍干燥更有利于提高黃瓜脆片的抗氧化活性。

3 結論

該研究以黃瓜為原材料，對不同預處理及不同干燥方式處理后黃瓜脆片的各項數據進行了綜合分析發(fā)現，黃瓜片未經預處理進行冷凍干燥后的黃瓜脆片硬度最低；將黃瓜片燙漂后再進行冷凍干燥的黃瓜脆片，在相同時間其復水率更高。在色澤方面，由于冷凍干燥在處理過程中不會將材料置于高溫環(huán)境中，所以更好的保持了黃瓜片的顏色和形狀，最大限度保留了黃瓜的顏色特性；將黃瓜片燙漂后再進行冷凍干燥的黃瓜脆片其葉綠素含量最高；對比不同干燥方式和預處理電子鼻LDA 分析發(fā)現，能夠較好的區(qū)分空氣炸鍋干燥、熱風干燥、冷凍干燥三種干燥方式，但不同預處理的黃瓜脆片較難區(qū)分。在抗氧化活性方面，未預處理冷凍干燥的DPPH·的清除率和O2-·的清除率更高，表明其抗氧化活性更強。

總體來看，經過燙漂后再進行干燥更易保持脆片的顏色特性，燙漂后再冷凍干燥的復水率更高，但燙漂后的抗氧化活性較低。冷凍干燥的黃瓜脆片雖然保持了更高的復水率、葉綠素含量、抗氧化活性并且維持了黃瓜脆片的顏色和形狀，但其干燥時間更長，耗能也更高，脆片制作成本以及制作技術更加復雜；相對的空氣炸鍋制作的脆片，理化特性及抗氧化活性都不如冷凍干燥制作的脆片優(yōu)異，但其干燥時間更短，耗能更低，制作更加簡便。本文對指導黃瓜脆片加工具有一定的參考價值。