APP下载

不同干燥方式桑叶粉物理特性、氨基酸及挥发性成分分析

2022-04-26盛金凤王雪峰叶冬青零东宁雷雅雯何雪梅

食品工业科技 2022年9期
关键词:冷冻干燥热泵桑叶

盛金凤,陈 坤 ,王雪峰,叶冬青,零东宁,雷雅雯,何雪梅, ,孙 健,

(1.广西农业科学院农产品加工研究所,广西 南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西 南宁 530007;3.广西农业科学院玉米研究所,广西 南宁 530007)

桑叶是桑属植物桑(Morus albaL.)的叶子,在我国种植栽培历史超过4000年[1],桑叶营养丰富,富含氨基酸、蛋白质、维生素和微量元素等营养成分,同时还含有黄酮、多糖、多酚等,如芸香苷、槲皮素、β-谷甾醇及1-脱氧野尻霉素[2−4];具有降血压、降血脂、降血糖[5−7]、抗动脉粥样硬化[8]、抗惊厥[9]和血管扩张[10]等的作用,被国家卫生健康委员会列为“药食同源”的植物资源。近年来,桑叶生物活性成分在食品和制药行业得到了越来越多关注,桑叶原料的需求大幅增加[11]。桑叶含水量高不耐储藏,因此将新鲜桑叶干燥制备成桑叶粉是桑叶加工的重要环节,既可以作为提取活性成分的原料,同时加工的桑叶粉可以作为辅料添加到其他食品中改善产品的营养、口感和质地等,如开发桑叶饼干、桑叶米乳饮料等[12−13];因此,开展桑叶粉干燥技术的研究对桑叶资源的综合利用与开发具有重要意义。

国内外针对蔬菜等绿色植物叶子的干燥开展了多方面的研究。郭刚军等[14]对比分析了阴干、晒干、热风干燥、微波干燥与远红外干燥6种干燥方式对辣木叶的影响,得出辣木叶蛋白质、多酚、β-胡萝卜素、维生素含量在不同干燥方式样品间存在显著性差异,最后得出60 ℃热风干燥方式较适合于辣木鲜叶的干燥。而冷冻干燥能较好地保持辣木叶中的维生素C、叶绿素,真空微波干燥能较好地减少酚类物质、多糖类物质等活性成分和抗氧化活性的损失[15]。微波干燥野生荠菜导致荠菜鲜样中的特征醇类化合物含量大大降低,醛类化合物种类和含量总体略有下降,但异戊醛等含量增加;480 W干燥条件下荠菜挥发性物质保留率高达93.68%[16]。司金金等[17]分析了热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥等4种方式对红薯叶粉物理特性、微观结构和成分含量的影响,得出喷雾干燥的红薯叶粉品质最好,其次为真空冷冻干燥的红薯叶粉。

前人对桑叶的研究主要集中在桑叶功能活性的提取分离及功效评价方面,对桑叶干燥后开发的食用桑叶粉物理特性、氨基酸组分及挥发性成分的研究较少[18],本课题对比分析了热泵干燥、微波干燥、真空冷冻干燥三种方式对桑叶粉的物理特性及氨基酸组分的影响,并采用HS-SPME-GC-MS(headspace solid phase microextraction-gas chromatographymass spectrometry)分析桑叶粉挥发性成分的差异,为食用桑叶粉加工及下游产品的开发提供理论参考和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桑叶桂桑优12号 采自广西壮族自治区蚕业科学研究院资源圃,2020年8月上旬采收,所选桑叶颜色鲜绿,无损伤,无病虫害;玉米胚芽油 中粮集团有限公司;氯化钠、无水乙醇、碳酸钠、茚三酮、丙酮、三氯乙酸、乙酸钠、三乙胺、乙酸、没食子酸 均为分析纯,成都市科隆化学品有限公司;磷酸氢二钠、磷酸二氢钾 分析纯,成都金山化学试剂有限公司;乙腈、甲醇 色谱纯,赛默飞世尔科技(中国)有限公司;Folin-酚 上海源叶生物科技有限公司。

热泵干燥烘房 自制;LGJ-18冷冻干燥机 北京松源华兴科技发展有限公司;DF-20中药粉碎机粉碎机 温岭市林大机械有限公司;HSX-150智能恒温恒温箱 上海南荣实验室有限公司;UV-6100紫外可见分光度计 上海元析仪器有限公司;SHZD3循环水真空泵 巩义市予华仪器有限公司;WGLL-230BE电热鼓风干燥机 天津市泰斯特仪器有限公司;G80F20CSL-B8微波炉 广东格兰仕微波生活电器有限公司;CS-10精密色差仪 杭州彩谱科技有限公司;HH-2数显恒温水浴锅 常州普天仪器制造有限公司;3-18KS高速冷冻离心机SIGMA;ATX124精密电子天平 SHIMADZU;Pegasus HRT 4D Plus全二维气相-高通量高分辨质谱联用仪 美国力可公司;Agilent 1100高效液相色谱仪美国安捷伦公司。

1.2 实验方法

1.2.1 干燥方法

1.2.1.1 原料制备 新鲜桑叶清洗后去除叶柄,切成宽度2~4 cm的条,经过不同方式干燥后,用高速粉粹机粉碎制粉,过100目筛,−20 ℃保藏待用。

1.2.1.2 热泵干燥 在前期实验优化的基础上,选择将桑叶平铺在干燥托盘上,厚度控制在1.0 cm左右,温度60 ℃,风速0.8~1.0 m/s,湿度50%~60%,干燥至桑叶湿基含水量5%时停止干燥,桑叶粉湿基含水量的测定采用GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的105 ℃干燥法进行测定。

1.2.1.3 微波干燥 在前期实验优化的基础上,选择将微波设备设置560 W的功率,桑叶均匀置于微波盘中,控制桑叶干燥初期微波功率5.5 W/g,干燥至桑叶湿基含水量5%时停止干燥。

1.2.1.4 真空冷冻干燥 在前期实验优化的基础上,选择将桑叶均匀平铺于不锈钢托盘中,放入−20 ℃冰箱中预冻4 h,后采用真空冷冻干燥设备干燥;干燥参数为−70 ℃干燥200 min,−40 ℃干燥200 min,−20 ℃干燥200 min,后升温到40 ℃,干燥至桑叶湿基含水量5%时停止干燥。

1.2.2 物理特性分析

1.2.2.1 色泽测定 使用分光测色计进行样品L*、a*、b*值测量,亮度L*、红绿a*、黄蓝b*,L*、a*、b*值为正数即分别表示色泽偏白、红、黄,反之偏暗、绿、蓝,每组样品平行测量6次。

1.2.2.2 叶绿素含量测定 参考NY/T 3082-2017《水果、蔬菜及其制品中叶绿素含量的测定分光光度法》标准测定[19]。

1.2.2.3 润湿性 参考李明娟等[20]的方法,在250 mL烧杯中加入100 mL蒸馏水,称取0.5 g桑叶粉样品均匀平铺在水面上,测定粉末全部被水润湿所需的时间(s),重复测定3次。以此来表征润湿性。

1.2.2.4 吸湿性 桑叶粉吸湿性参考ZHAO等[21]的方法并略做改动,将3 g桑叶粉均匀平铺于干净的玻璃皿中,然后将玻璃皿置入盛有饱和氯化钠溶液的密闭干燥器中,放置7 d后精确称取玻璃皿与样品的质量。

式中:m0为桑叶粉吸湿前后质量的改变量(g),M为桑叶粉的初始质量(g),m1为干燥后桑叶粉的水分含量(g)。

1.2.2.5 持水力 参考郑慧等[22]的方法并略做修改,准确称取1.0 g桑叶粉于50 mL离心管中,加入25 mL纯净水,室温条件磁力搅拌30 min,3000 r/min离心20 min,弃去上清液并用滤纸吸干离心管壁残留水分,称质量。平行测定3次,取平均值与标准偏差制图。公式如下:

式中:M1为桑叶粉离心后的质量(g);M0为桑叶粉初始质量(g)。

1.2.2.6 持油力 桑叶粉的持油性参照CAPREZ等[23]的方法,称取0.5 g(精确至0.001 g)桑叶粉置于50 mL离心管中,加入10 mL玉米胚芽油,漩涡振荡器震荡充分混合均匀后静置18 h,2000 r/min离心30 min,弃去上清液并用滤纸吸干离心管壁残留油脂后称重。

式中:M1为桑叶粉被油饱和后的质量(g),M0为桑叶粉的初始质量(g)。

1.2.2.7 溶解性 参考GONG等[24]的方法稍作修改,称取0.5 g桑叶粉置入离心管中,量取25 mL蒸馏水用混匀器与桑叶粉充分振荡5 min,10000 r/min离心10 min,上清液定容至50 mL。取10 mL上清液移到预先称重的铝盒中,105 ℃干燥5 h。继续干燥2 h并每小时称重1次。

式中:m为上清液中固形物含量(g),M0为桑叶粉初始质量(g)。

1.2.2.8 堆积密度 参照SOWBHAGYA等[25]的方法,将一定量的桑叶粉装入10 mL容量瓶中,振实,直至桑叶粉填充至容量瓶刻度。粉体的堆积密度(do)计算公式如下:

式中:M1为容量瓶质量(g),M2为粉体和容量瓶的总质量(g)。

1.2.3 氨基酸组分分析 参照文献方法[26]。样品前处理方法:精确称取桑叶粉1.0 g(精确至0.0001)加入10 mL 5%(v/v)的三氯乙酸沉淀2 h。吸取一定的量于10000 r/min离心15 min。取一定体积的上清液调pH至2.0左右定容,用0.45 μm微膜过滤至样品杯中上机测定。

高效液相色谱仪:四元泵,自动进样器进样1 μL,荧光检测器,hypersil ODS C184.6×250 mm柱OPA自动衍生,安捷伦色谱工作站。柱温40 ℃;流速1.0 mL/min;紫外检测器:0~22.5 min波长338 nm,22.5 min后波长262 nm;荧光检测器:激发波长340 nm,发射波长450 nm;22.5 min时激发波长266 nm,发射波长305 nm。

流动相:A相:称取2.0 g乙酸钠(三个结晶水)倒入800 mL毫升烧杯中;加入500 mL水搅拌至乙酸钠充分溶解;加入90 μL三乙胺并混合;滴加1%~2%的醋酸,将pH调到7.20;加入2.5 mL四氢呋喃,并混合均匀。

流动相:B相:称取2.00 g乙酸钠(三个结晶水)倒入200 mL烧杯中;加入100 mL水搅拌至乙酸钠充分溶解;滴加1%~2%醋酸将pH调到7.20;后继续加入200 mL乙腈和200 mL甲醇并摇匀混合。

1.2.4 挥发性成分分析 取2 g样品置于20 mL顶空瓶中,将老化后的50/30 μm CAR/PDMS/DVB萃取头插入样品瓶顶空部分,60 ℃恒温吸附30 min,吸附后的萃取头取出后立即插入气相色谱进样口,250 ℃解吸3 min,并启动仪器采集数据。

色谱柱:DB-Wax(30 m×0.25 mm,0.25 μm);柱温:初始温度40 ℃,初始时间3 min,速率10 deg/min;最终温度230 ℃,保持时间6 min;载气:He;柱流量1.00 mL/min,进样口温度250 min,不分流进样。质谱条件:电子电离(electron ionization,EI)离子源,发射电流1 mA,电子能70 eV,界面温度250 ℃,源温度200 ℃,检测电压2000 V。

1.3 数据处理

理化和粉体特性指标进行三次平行测定,运用Excel 2007软件进行数据处理,采用SPSS 22软件的Duncan检验分析进行方差分析,P<0.05表示差异显著;使用Origin 9.1作图。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对桑叶粉色泽的影响

桑叶在生长过程中颜色随着生长期的延长逐渐呈现出黄绿-青绿-深绿的变化。加工后产品的颜色与消费者的购买欲密切相关,果蔬粉色泽以接近新鲜果蔬本身颜色较为理想[27]。L*值是指测量样品的亮度,L*值越高表示样品亮度越高、反之越暗;a*值代表红绿值,正值偏红,负值偏绿;b*值表示黄蓝值,正值偏黄,负值偏蓝。由表1不同干燥方式的桑叶粉色泽结果可知真空冷冻干燥的桑叶粉L*最高为62.05,其次为热泵干燥组(59.66),微波干燥的桑叶粉L*最低,三组桑叶粉L*均存在显著性差异(P<0.05);真空冷冻干燥的桑叶粉a*最小为−20.28,而热泵干燥和微波干燥桑叶粉a*分别为−16.15和−16.38;真空冷冻干燥的桑叶粉b*最大为31.55,热泵干燥与微波干燥的桑叶粉b*分别为28.76、27.74;三组桑叶粉a*、b*同样也存在显著性差异(P<0.05)。由以上结果可知,真空冷冻干燥桑叶粉色泽保持最好,这与林羡等[15]研究报道的不同方式干燥辣木叶的色泽结果相似。

表1 不同干燥方式对桑叶粉色泽的影响Table 1 Color of mulberry leaf powder by different drying methods

2.2 不同干燥方式对桑叶粉叶绿素含量的影响

农产品在干制过程中色泽变化的影响因素较多,干燥过程中的酶促和非酶促反应程度不同、叶绿素的降解、维生素C的氧化、美拉德反应均会影响产品的色泽[15]。从图1可知,不同干燥方式叶绿素a含量间存在显著性差异(P<0.05),微波干燥含量最高为6.06 mg/g,其次为真空冷冻干燥桑叶粉,热泵干燥的桑叶粉叶绿素a仅为4.74 mg/g;叶绿素b含量在1.84~2.05 mg/g之间,三种干燥方式的桑叶粉叶绿素b含量无显著性差异(P>0.05);三种干燥方式的桑叶粉叶绿素总含量的趋势性与叶绿素a整体一致,微波干燥的桑叶粉叶绿素总含量8.11 mg/g,热泵干燥的桑叶粉叶绿素总含量为6.58 mg/g,是微波干燥桑叶粉叶绿素总量的81.13%,由此可知,微波干燥由于干燥时间短,更好地保留了桑叶中叶绿素的含量;真空冷冻干燥避免了高温和与氧气的接触,叶绿素总含量也高于热泵干燥组;热泵干燥过程中长时间的高温导致了叶绿素降解较多从而导致叶绿素含量最低。

图1 不同干燥方式对桑叶粉叶绿素含量的影响Fig.1 Chlorophyll content of mulberry leaf powder by different drying methods

2.3 不同干燥方式桑叶粉物理特性

润湿性即液体在固体表面铺开的能力。粉体在蒸馏水中润湿下沉时间越短,说明产品在水中可较快地扩散,具有良好的冲调溶解性[28]。三种干燥方法中,微波干燥桑叶粉润湿时间为6.20 s,热泵干燥为12.55 s,真空冷冻干燥为12.85 s,后两者润湿性较为接近,而微波干燥桑叶粉的润湿时间仅为其它两种干燥方式的1/2,这可能与桑叶粉的结构疏密有关,桑叶粉结构紧密,则表面张力小;结构疏松,则张力大。而表面张力越小,润湿性能越好。

吸湿性是评价粉体在贮藏和分销过程中粘结和结块可能性的重要指标[29]。吸湿性是指粉末在贮藏过程中吸收附近范围水分的能力,吸湿性的大小直接决定了该物质的存放期限。表2可知不同干燥方式对桑叶粉吸湿性影响不同,真空冷冻干燥桑叶粉吸湿性为9.42%,其次为微波干燥8.93%,热泵干燥的桑叶粉吸湿性为7.89%,三者之间存在显著性差异(P<0.05);结果与不同方式干燥的红薯叶吸湿性排序有差异[17],说明不同的干燥方式对不同物料影响并不相同。桑叶粉吸湿性可能与粉体粒径相关,粉体粒径越小,比表面积越大,与周围环境接触的面积越大,吸湿性越好。

表2 不同干燥方式桑叶粉粉体特性Table 2 Powder characteristics of mulberry leaf powder by different drying methods

高膳食纤维食品一般都具有较高的持水、持油和溶胀的能力,从而起到减弱油腻,增加饱腹感等作用[30]。持水力是桑叶粉保持结构内部水分的关键指标,是指通过物理方式截留水分而阻止水渗出的能力;从结果可知热泵干燥桑叶粉持水力最强为5.07 g/g,而微波干燥桑叶粉持水力最低为2.79 g/g。这可能是因为微波干燥过程温度过高,破坏了桑叶粉的内部结构,导致较多膳食纤维长链结构断裂,从而减弱了对水的束缚力。不同干燥方式桑叶粉持油力也不相同。其中,真空冷冻干燥1.65 g/g持油力最强,与热泵干燥和微波干燥的桑叶粉持油力有显著性差异(P<0.05)。这应该与干燥温度有关,真空冷冻干燥是低温干燥,而微波干燥由于受热不均局部温度可达100 ℃以上,温度过高使膳食纤维的持油力降低。

溶解性是粉末在水中经过下沉、分散、吸湿完成溶解过程后得到的[31]。不同干燥方式对桑叶粉溶解性有一定的差异,微波干燥桑叶粉溶解性为34.70%,真空冷冻干燥桑叶粉溶解性为32.07%,热泵干燥组的溶解性最低为29.35%。堆积密度是表现桑叶粉内部结构特性的主要品质指标;堆积密度大可节约空间,堆积密度与粉体粒径和表面粗糙度有关相关;SYAMALADEVI等[32]研究认为粉末表面光滑和均匀,堆积密度较大,表面光滑均匀减小了分子间的间隙,同体积内分子间隙越小,质量越大,堆积密度越大。从不同干燥方式桑叶粉堆积密度结果看,微波干燥的堆积密度最大为0.60 g/cm3,真空冷冻干燥最小为0.46 g/cm3。这与司金金等[17]采用微波干燥和真空冷冻干燥红薯叶粉的堆积密度结果类似。

2.4 不同干燥方式桑叶粉氨基酸组分

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位,也是人体必需的重要营养元素。不同干燥方式桑叶粉中各氨基酸的含量如表3所示,从结果可以看出,桑叶粉中含有天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸等16种氨基酸(色氨酸未检测),三种干燥方式的桑叶粉中均未检测出蛋氨酸;热泵干燥组桑叶粉氨基酸含量较高的为谷氨酸和天冬氨酸,含量分别为3.87和1.57 mg/g;微波干燥桑叶粉氨基酸含量较高的为谷氨酸、丙氨酸和缬氨酸,含量分别为3.58、2.46和1.34 mg/g;而真空冷冻干燥桑叶粉氨基酸含量较高的为谷氨酸和天冬氨酸,含量分别为2.57和0.89 mg/g。微波干燥桑叶粉总氨基酸含量最高为11.68 mg/g,其次为热泵干燥组,而真空冷冻干燥桑叶粉总氨基酸含量最低为5.80 mg/g。干燥方式对不同的物料氨基酸含量的影响不尽相同,热风干燥杏鲍菇中游离氨基酸含量高于微波干燥和冷冻干燥处理的杏鲍菇[33];而真空冷冻干燥的枣花氨基酸则是热风干燥氨基酸含量的2倍[34]。桑叶在微波干燥过程中由于微波分子热运动,加速了桑叶中蛋白质的降解;真空冷冻干燥属于低温干燥,在一定程度上防止蛋白质降解产生游离氨基酸因而真空冷冻干燥的必需氨基酸含量最低。微波干燥的桑叶粉必需氨基酸含量和必需氨基酸占比也最高,分别为3.40 mg/g、29.11%;其次为真空冷冻干燥组,必需氨基酸含量和必需氨基酸占比分别为1.33 mg/g、22.93%;热泵干燥桑叶粉必需氨基酸含量以及占比都最低分别为1.09 mg/g、13.90%。由此可知不同干燥方式对桑叶粉氨基酸含量及组成影响差异明显。

表3 不同干燥方式桑叶粉氨基酸组分Table 3 Amino acids of mulberry leaf powder by different drying methods

2.5 不同干燥方式桑叶粉呈味氨基酸组成

氨基酸不仅具有各种生理功能,也是食物重要的呈味物质来源,其呈现出的鲜、甜、酸、苦及涩等味感形成了食物丰富的味觉层次。鲜味氨基酸是指赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸,甜味氨基酸是指苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸,苦味氨基酸包括缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、精氨酸,芳香族氨基酸包括苯基丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸[35]。谷氨酸是所有呈味氨基酸中鲜味最强的氨基酸,作为食品调味行业中一种重要的鲜味剂,不仅具有较高的营养价值,同时具有预防治疗肝昏迷及保护肝脏的功能[36−37];甘氨酸、丙氨酸是主要的甜味氨基酸,甘氨酸有清香甜味,能有效降低苦味,去除食物中令人不快的口味[38]。由表4可知热泵干燥的桑叶粉鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸、苦味氨基酸含量分别为5.56、1.06、0.34、0.82 mg/g,相对含量分别为71.47%、13.62%、4.37%、10.54%;微波干燥干燥的桑叶粉鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸、苦味氨基酸含量分别为4.19、3.98、0.77、2.46 mg/g,相对含量分别为35.87%、34.08%、6.59%、21.06%;真空冷冻干燥的桑叶粉鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸、苦味氨基酸含量分别为3.53、0.94、0.33、0.95 mg/g,相对含量分别为60.86%、16.21%、5.69%、16.38%。三种干燥方式的桑叶粉鲜味氨基酸含量在四种呈味氨基酸中含量均最高,但不同干燥方式的桑叶粉鲜味氨基酸占比和含量差距较大,热泵干燥桑叶粉鲜味氨基酸含量是是微波干燥组的1.33倍,但相对含量是微波干燥组的1.99倍。三种干燥方式中微波干燥桑叶粉甜味氨基酸、芳香族氨基酸和苦味氨基酸含量与相对含量都高于热泵干燥和真空冷冻干燥组,说明微波干燥过程中蛋白质降解成鲜味氨基酸的量较少。

表4 不同干燥方式桑叶粉呈味氨基酸组成Table 4 Flavor amino acid composition of mulberry leaf powder dried by different methods

2.6 不同干燥方式桑叶粉挥发性成分分析

采用HS-SPME-GC-MS对不同干燥方式的桑叶粉挥发性成分进行分析,离子流图见图2~图4,表5为桑叶粉挥发性成分相对含量大于0.1%的化合物。热泵干燥桑叶粉共鉴定出115种化学物,其中,含有11种酯类化学物(1.65%;相对含量,下同)、10种醇类化学物(2.04%)、10种醛类化学物(5.63%)、26种酮类化学物(12.98%)、11种烷烃类化学物(42.01%),9种烯烃类化学物(2.04%)、4种酸类化学物(3.84%)以及34种其他化学物(27.58%)。

表5 不同干燥方式桑叶粉挥发性成分分析Table 5 Volatile aroma components of mulberry leaf powder dried by different methods

图2 热泵干燥桑叶粉总离子色谱图Fig.2 Total ion chromatograms of mulberry leaf powder by hot pump drying

图3 微波干燥桑叶粉总离子色谱图Fig.3 Total ion chromatograms of mulberry leaf powder by microwave drying

图4 真空冷冻干燥桑叶粉总离子色谱图Fig.4 Total ion chromatograms of mulberry leaf powder by vacuum freeze drying

微波干燥桑叶粉共鉴定出109种化学物,其中,含有13种酯类化学物(1.10%)、17种醇类化学物(35.23%)、18种醛类化学物(7.41%)、20种酮类化学物(27.05%)、9种烷烃类化学物(13.91%)、7种烯烃类化学物(0.92%)、8种酸类化学物(3.47%)、17种其他化学物(9.37%)。真空冷冻干燥桑叶粉共鉴定出98种化学物,其中,9种酯类化学物(0.82%)、16种醇类化学物(37.28%)、18种醛类化学物(23.59%)、13种酮类化学物(10.94%)、9种烷烃类化学物(20.63%)、5种烯烃化学物(0.58%)、6种酸类化学物(0.44%)、22种其他化学物(3.73%)。热泵干燥桑叶粉烷烃类和其他化合物相对含量最高,微波干燥桑叶粉醇类、酮类含量较高,而真空冷冻干燥桑叶粉醇类、醛类含量较高,从含量较高的大类化合物结果可知,微波干燥和真空冷冻干燥的桑叶粉挥发性成分更为类似。热泵干燥、微波干燥和真空冷冻干燥桑叶粉鉴定出的化合物总峰面积分别为7.42×107、8.73×107和1.44×108,说明真空冷冻干燥桑叶粉挥发性成分总含量最多,其次为微波干燥桑叶粉,而热泵干燥的桑叶粉挥发性成分含量最少;这可能是由于真空冷冻干燥方式干燥温度低且处于真空环境中,减少了桑叶粉挥发性成分的损失,而热泵干燥温度高且干燥时间长,桑叶粉挥发性成分损失最多。

续表 5

热泵干燥桑叶粉相对含量前五大物质为2,2,4,6,6-五甲基庚烷(31.55%)、丙烯基乙醚(9.62%)、羟基丙酮(5.97%)、2,2,4,4-四甲基辛烷(4.93%)、2,5-二甲基吡嗪(3.95 %),5种化合物的总相对含量为56.02%;微波干燥桑叶粉相对含量前五大物质为乙醇(17.42%)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷(11.08%)、3-羟基-2-丁酮(10.94%)、1-戊烯-3-醇(8.60%)、2,3-丁二酮(8.37%),5种化合物的总相对含量为56.41%;真空冷冻干燥桑叶粉相对含量前五大物质为2,2,4,6,6-五甲基庚烷(15.77%)、反式-2-己烯醛(14.40 %),3-己烯-1-醇(12.00%)、1-戊烯-3-醇(9.13%)、顺-2-戊烯醇(7.89%),5种化合物的总相对含量为59.19%。三种干燥方式的桑叶粉排名前五的共有化合物只有1种为2,2,4,6,6-五甲基庚烷,相对含量依次为31.55%、11.08%、15.77%;该化合物的峰面积分别为2.34×107、9.66×106和2.28×107。

由以上结果可知,不同的干燥方式对桑叶挥发性成分影响较大,桑叶的干燥应根据最终桑叶粉的用途,在充分考虑挥发性成分的基础上,选择合适的干燥方式。

续表 5

3 结论

本文对比分析了热泵干燥、微波干燥、真空冷冻干燥三种干燥方式对桑叶粉物理特性、氨基酸组分的影响,并采用HS-SPME-GC-MS技术分析桑叶粉挥发性成分;得出不同干燥方式的桑叶粉物理特性、氨基酸组分及挥发性成分都存在显著性差异(P<0.05);真空冷冻干燥L*、b*最高,a*最小;微波干燥润湿性、持水力和持油力最差,溶解性和堆积密度最强;真空冷冻干燥桑叶粉润湿性、吸湿性、持水力和持油力最强,堆积密度最小。三种干燥方式中,微波干燥桑叶粉总氨基酸、必需氨基酸以及必需氨基酸占比均为最高,分别为11.68 mg/g、3.40 mg/g、29.11%。桑叶粉鲜味氨基酸含量在四种呈味氨基酸中含量最高,但不同干燥方式的桑叶粉鲜味氨基酸占比和含量差距较大,热泵干燥桑叶粉鲜味氨基酸含量是微波干燥组的1.33倍,但相对含量是微波干燥组的1.99倍。三种干燥方式中微波干燥组桑叶粉的甜味氨基酸、芳香族氨基酸和苦味氨基酸含量与相对含量都高于热泵干燥组和真空冷冻干燥组。干燥方式对桑叶粉挥发性物质的种类和含量影响显著(P<0.05),热泵干燥桑叶粉烷烃类和其他化合物相对含量均最高,分别占42.01%和27.58%,微波干燥桑叶粉醇类、酮类含量较高,分别占35.23%和27.05%;而真空冷冻干燥桑叶粉醇类、醛类含量较高,分别占37.28%、23.59%;由此可知,微波干燥和真空冷冻干燥桑叶粉挥发性成分相似。综合可知,真空冷冻干燥的桑叶粉具有较好的物理特性和香气,而微波干燥比较适宜桑叶粉产业化加工。

猜你喜欢

冷冻干燥热泵桑叶
直膨式太阳能热泵供暖系统运行控制策略
发酵桑叶在动物生产中的应用
燃气机热泵与电驱动热泵技术经济性实测对比
疫苗的泡沫冷冻干燥工艺分析
开式吸收热泵余热回收系统优化改造浅析
冷冻干燥法制备稻壳灰基二氧化硅气凝胶及其改性研究
桑叶茶成“致富茶”
阳城:桑叶茶『火』了 农民乐了
浅谈真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用与前景
地黄真空冷冻干燥工艺的优化