雷宏杰,纪珍珍,杨 沫,冯 莉,张鹤鑫,徐怀德

(西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌 712100)



不同干燥方式对花椒叶品质特性的影响

雷宏杰,纪珍珍,杨 沫,冯 莉,张鹤鑫,徐怀德*

(西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌 712100)

以大红袍花椒叶为原料,采用三种干燥方式(热风干燥、真空干燥和中短波红外干燥)对花椒叶进行干燥,研究不同干燥方法对花椒叶中黄酮和总酚含量的影响。结果表明,热风干燥、真空干燥和中短波红外干燥对花椒叶中黄酮和总酚的含量均有显著影响(p<0.05)。热风干燥(55 ℃、2 h)的花椒叶中黄酮和总酚含量分别为13.39、8.82 mg/g;真空干燥(65 ℃、0.07 MPa、12 h)的花椒叶中黄酮和总酚含量分别为15.49、14.12 mg/g;中短波红外干燥(风速4.5 m/s、温度60 ℃、功率450 W、干燥时间2 h)的花椒叶中黄酮和总酚含量分别为14.40、13.81 mg/g。因此,与热风干燥和真空干燥相比,中短波红外干燥方式耗时短,且干制花椒叶中的黄酮和总酚含量较高,更适合花椒叶的干燥。

花椒叶,干燥,黄酮,多酚,工艺优化

花椒叶是花椒的副产物,具有独特的麻香味[1]和丰富的营养[2-3],研究表明:花椒叶中富含芳香油、纤维素、糖苷、黄酮类化合物等多种成分,其中黄酮类化合物具有抑菌[4-5]、抗癌、抗氧化[6-8]、降血脂、降血糖、抗衰老、止痛[9]等药理活性,已被广泛应用于食品、药品、日用化工等领域。花椒叶产量较大,但是一直以来椒农只关注花椒果实的采收,而忽略了花椒叶的合理利用[10]。对花椒叶进行干燥处理后作为提取黄酮和多酚的原料来源可避免浪费[11]。

现代食品加工技术的一个重要发展趋势是最大限度地保持食品的营养和色香味,而干燥工艺和设备的选择对干燥产品的营养和色香味有很大影响[12]。对于花椒叶来说,选择合适的干燥方法和干燥条件既能加快干燥速度,提高生产效率,又能较大程度上减少营养成分的破坏[13]。花椒叶中含有大量的蛋白酶,各种酶的作用使花椒叶品质劣化,严重影响其风味和色泽,从而大大降低了营养价值。在干燥前对花椒叶进行烫漂处理,破坏酶的活性,可防止或减少花椒叶因为酶而造成的营养损失。过氧化物酶(POD)的耐热性较强,若其活性已被破坏,则说明其他酶早已失活,因此果品蔬菜热烫时常以POD酶活性被破坏的程度作为烫漂时间的依据[14-15]。

本文采用不同的干燥方式对花椒叶进行干燥处理,研究不同干燥方式对花椒叶中黄酮和总酚含量的影响。以期为花椒叶的利用开辟新的消费市场和新的经济增长点,增加椒农的经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花椒叶 陕西凤县白石铺花椒实验站,品种为凤城大红袍,采摘于2016年8月;愈创木酚 安徽天启华工科技;芦丁 上海西陇化工;没食子酸 天和生物有限公司;福林酚 北京索莱宝;所有试剂均为分析纯。

DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱、真空干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;STC型中短波红外干燥设备 秦州圣泰科红外科技有限公司;PB-10 pH计 赛多利斯(上海)贸易有限公司;HJ-4A数显恒温多头磁力搅拌器 金坛市杰瑞尔电器有限公司;KDC-40低速离心机 科大创新股份有限公司中佳分公司；FTX-FA1004电子天平 美国康州HZ电子科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 烫漂处理 将待处理的花椒叶进行烫漂预处理,烫漂温度参数设定为85、90、95、100 ℃,时间参数设定为60、90、120、150、180 s。烫漂后立即用流动水冷却,并沥干其表面活水,测定POD酶活性的变化,找出最佳烫漂温度和时间。

1.2.2 热风干燥 花椒叶经烫漂、冷却和沥水后,置于鼓风干燥箱中干燥[16],在温度为45、55、65、75、85 ℃下干燥至安全含水量(9%)。

1.2.3 真空干燥 花椒叶经烫漂、冷却和沥水后,置于真空干燥箱进行干燥。在不同的温度(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 中短波红外干燥 花椒叶经烫漂、冷却和沥水后,置于不同温度、不同风速和不同功率的中短波红外干燥箱中进行干燥,干燥至花椒叶达到安全含水量(9%)后干燥结束。温度设置为45、55、65、75、85 ℃,风速设置为2、3、4、5、6 m/s,功率设置为225、675、1125、1575、2025 W。

1.2.5 过氧化物酶(POD)的测定 采用愈创木酚法进行测定[18]。

1.2.6 花椒叶总酚含量的测定 采用福林酚比色法进行测定[19]。

1.2.7 花椒叶黄酮含量的测定 采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法进行测定[20]。

1.3 数据统计分析

实验数据采用SPSS 21.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 花椒叶烫漂参数的确定

烫漂的目的是为了钝化POD酶和杀菌,以便更好地保持花椒叶的营养和感官品质[14,21]。从图1可以看出,烫漂温度和烫漂时间对POD酶活具有显著影响,如图1A所示,在150 s的时间内,随着温度的升高,POD酶活迅速降低,100 ℃的沸水可使POD酶迅速失活。如图1B所示,花椒叶在100 ℃沸水中随着烫漂时间的延长,POD酶活性迅速降低,在150 s时可失活。因此,花椒叶烫漂最适宜的条件是在沸水中烫漂150 s。

图1 花椒叶烫漂参数的确定Fig.1 Blanching parameters of pepper leaf

2.2 热风干燥参数的确定

2.2.1 花椒叶含水量的变化 湿物料在干燥时首先蒸发的是非结合水,干燥速率快速升高;然后蒸发的是结合水,干燥速率显著降低[22]。如图2所示,温度越高,干燥速度越快,花椒叶中的非结合水迅速蒸发,结合水开始蒸发时,干燥速度迅速降低。85 ℃干燥时,花椒叶的含水量在30 min内减少到20%,在60 min时含水量为1%;而在45 ℃下干燥30 min,花椒叶的含水量仅减少了9%。

图2 不同温度下花椒叶含水率变化曲线Fig.2 Moisture content of pepper leaf at different temperature

2.2.2 花椒叶中黄酮和总酚含量的变化 干燥在实践生产和食品贮藏中起着很重要的作用。在干燥过程中,随着花椒叶含水量降低，其黄酮和总酚含量也会随着水分的蒸发而减少[13]。从图3中可以看出,干燥温度对花椒叶中的黄酮和总酚含量有显著影响,且黄酮含量的变化趋势与总酚含量的变化趋势一致。随着干燥温度的升高,黄酮和总酚的含量先增加后减少,当温度较低时,干燥所需的时间较长,黄酮和总酚在干燥过程中的损失较多;而温度较高时,水分的迅速蒸发同样会造成黄酮和总酚的损失,故而干燥时要选择适宜的温度。根据图3A、图3B可以看出，在干燥温度为55 ℃,干燥时间为2 h(图2),黄酮和总酚含量较高,分别为13.39、8.82 mg/g。

图3 热风干燥温度对花椒叶中黄酮和总酚含量的影响Fig.3 Effect of temperature of hot-air drying on the flavonoids and total phenolic content of pepper leaves

2.3 真空干燥对花椒叶黄酮和总酚含量的影响

从图4可以看出,在真空度不变的条件下,真空干燥温度变化对花椒叶中黄酮和总酚的含量有影响。黄酮含量达到最大值时的真空干燥温度是65 ℃,而总酚含量达到最大值时对应的干燥温度是55 ℃,由于总酚含量在55～65 ℃之间的变化无显著性差异,故而在选择真空干燥温度时,以黄酮含量为主要指标。真空干燥的最适宜温度为65 ℃。从图5可以看出,相同温度下,不同真空度对花椒叶中黄酮和总酚的含量影响显著,且对总酚含量的影响较大。黄酮和总酚含量均在真空度为0.07 MPa时达到最大值。真空干燥过程中的最适宜真空度为0.07 MPa。因此,在65 ℃、0.07 MPa下真空干燥12 h的花椒叶中黄酮和总酚含量较高,分别为15.49、14.12 mg/g。

图4 真空干燥温度对花椒叶中的 黄酮和总酚的含量的影响Fig.4 Effect of temperature of vacuum drying on the content of flavonoids and total phenols of pepper leaves

图5 真空干燥真空度对花椒叶中的 黄酮和总酚的含量的影响Fig.5 Effect of vacuum degree of vacuum drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

2.4 中短波红外干燥对花椒叶黄酮和总酚的影响

用中短波红外干燥对花椒叶进行干燥处理,干燥2 h后,花椒叶内的含水量达到安全含水量(9%)即为干燥结束。结束后得到的花椒叶于干燥器中冷却至室温,研磨成粉末状测定不同温度、风速及功率下花椒叶中的黄酮和总酚含量,结果见图6～图8。

图6 中短波红外干燥温度对花椒叶中的 黄酮和总酚的含量的影响Fig.6 Effect of temperature of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

图7 中短波红外干燥风速对花椒叶中的 黄酮和总酚的含量的影响Fig.7 Effect of air speed of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

图8 中短波红外干燥功率对花椒叶中的 黄酮和总酚的含量的影响Fig.8 Effect of power of middle-short wavelength infrared drying on the flavonoids and total phenols content of pepper leaves

从图6可以看出,不同干燥温度对花椒叶中黄酮和总酚的含量具有一定影响,且黄酮和总酚含量的变化趋势一致,均为先增加后减少,于55 ℃时含量达到最大值。55 ℃之后随着温度的增加,黄酮和总酚的含量开始下降,故中短波红外干燥花椒叶的温度参数是55 ℃。风速对干燥速率有一定影响,风速越高表示干燥箱中的空气流动越快,使水分蒸发速度加快,提高干燥速率,缩短干燥时间。从图7可以看出,低风速和较高风速均不利于花椒叶中黄酮和多酚的保留,这是由于低风速时,干燥时间长,对花椒叶黄酮和多酚的含量影响较大;较高风速时,虽然缩短了干燥时间,但加快了空气的流动,导致黄酮和多酚被过度氧化而损失。因此,应选择5 m/s的风速作为花椒叶中短波红外干燥的风速。在干燥过程中,干燥功率也是影响干燥效率的因素之一。从图8可以看出,花椒叶中黄酮和总酚的含量受功率影响的趋势一致,呈现先升高后降低的趋势。干燥功率越高,越不利于花椒叶中黄酮和总酚的保留。根据图8A、图8B可以确定,干燥功率为675 W时,干燥后花椒叶中黄酮和总酚的含量较高。因此,中短波红外干燥的适宜功率为675 W。在风速4.5 m/s、温度60 ℃、功率450 W、中短波红外干燥2 h的花椒叶中黄酮和总酚含量较高,分别为14.40、13.81 mg/g。

3 结论

热风干燥、真空干燥、中短波红外干燥三种干燥方式对大红袍花椒叶中黄酮和总酚的含量具有显著影响。综合比较发现,热风干燥方式干燥时间短,但黄酮和总酚的含量较低;真空干燥方式干燥后花椒叶中的黄酮和总酚的含量较高但耗时较长;而中短波红外干燥方式干燥时间短且黄酮和总酚含量较高,是较适宜的花椒叶干燥方式。

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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，讲师，研究方向：农产品加工与贮藏，E-mail：leihongjie000@163.com。

*通讯作者:徐怀德(1964-)，男，博士，教授，研究方向：果品蔬菜贮藏与加工和天然产物提取，E-mail：Huaide_Xu@163.com。

林业公益性行业科研专项(201304811)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)13-0158-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.029