不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)與品質(zhì)特性的影響

鄧媛元，湯琴，張瑞芬，張雁，劉磊，魏振承，馬永軒，張名位

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610）

不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)與品質(zhì)特性的影響

鄧媛元，湯琴，張瑞芬，張雁，劉磊，魏振承，馬永軒，張名位

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610）

【目的】研究不同干燥加工方式對苦瓜營養(yǎng)成分含量、抗氧化活性及品質(zhì)特性的影響，為苦瓜干燥加工的工業(yè)化生產(chǎn)方式優(yōu)選提供理論依據(jù)。【方法】以營養(yǎng)成分（多糖、維生素C、總酚、總黃酮、類胡蘿卜素含量）、總抗氧化能力（ORAC）、感官特征（色澤、硬度）和微觀結(jié)構(gòu)為評價指標(biāo)，研究真空冷凍干燥、日曬干燥、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥和真空熱干燥共6種干燥方式對苦瓜營養(yǎng)成分、抗氧化活性、感觀和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響。【結(jié)果】在營養(yǎng)成分與抗氧化活性方面，除真空冷凍干燥外，其余5種干燥方式下苦瓜中多糖提取率無顯著降低；熱泵干燥多糖含量最高為29.22 mg·g-1DW，微波干燥最低為16.91 mg·g-1DW。干燥后Vc、總酚、總黃酮、類胡蘿卜素含量和ORAC值均有所下降。熱泵干燥Vc含量最高，微波最低，分別為84.81和6.64 mg·100 g-1。熱風(fēng)干燥總酚和總黃酮含量最高，分別為32.04 mg GAE·g-1和7.44 mg CE·g-1；真空冷凍干燥最低，分別為14.14 mg GAE·g-1和0.36 mg CE·g-1。熱泵干燥類胡蘿卜素含量最高，日曬最低，分別為0.86和0.11 mg·g-1DW。熱泵、微波和真空熱干燥ORAC值均較高，分別為226.44、224.66、244.10 μmol TE·g-1；真空冷凍干燥最低，為113.23 μmol TE·g-1。在感觀品質(zhì)方面，加熱干燥會引起苦瓜的褐變，真空冷凍干燥可以較好的保持苦瓜的色澤；熱泵干燥葉綠素a和b含量最高，日曬干燥含量最低；日曬干燥苦瓜硬度最高，真空冷凍最低。掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)真空冷凍和真空熱干燥苦瓜呈現(xiàn)蜂窩狀松散結(jié)構(gòu)，熱風(fēng)、熱泵和日曬干燥苦瓜組織結(jié)構(gòu)緊縮，微波干燥組織破裂，但無明顯收縮?！窘Y(jié)論】不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)與品質(zhì)特性的影響差異較大。綜合比較，熱泵和熱風(fēng)干燥苦瓜營養(yǎng)成分與抗氧化活性損失較小，真空冷凍干燥苦瓜色澤和質(zhì)構(gòu)特征較好，日曬和微波干燥苦瓜的綜合品質(zhì)相對較差。

苦瓜；干燥方式；抗氧化活性；營養(yǎng)；色澤；微觀結(jié)構(gòu)

0 引言

【研究意義】苦瓜（Momordica charantia L.）為葫蘆科苦瓜屬植物，別名涼瓜、賴葡萄、錦荔枝，主要分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)[1]?？喙献鳛樗幨硟捎弥参?，被廣泛用于“降火”和“清熱解毒”。干燥是苦瓜最主要的初加工方式，苦瓜干燥有利于原料的保存和進(jìn)一步的精深加工。以苦瓜干為原料開發(fā)的苦瓜粉、苦瓜袋泡茶、苦瓜涼茶、活性提取物膠囊等，既滿足了消費者的功效需求，又延長了苦瓜的貨架期?？喙细勺鳛榭喙献钪匾某跫庸ぎa(chǎn)品形式，其品質(zhì)決定了二次加工產(chǎn)品的性質(zhì)，因此，研究不同干燥方式下苦瓜的品質(zhì)差異對于提高苦瓜產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】傳統(tǒng)的干燥方式是日曬（sun drying，SD）或日曬與其他方式結(jié)合。該種方式能耗低，設(shè)備投入少，但加工時間長，產(chǎn)品質(zhì)量差。目前較多采用的是熱風(fēng)干燥（heat air drying，HAD）或熱泵干燥（heat pump drying，HPD），以及熱風(fēng)或熱泵輔助結(jié)合其他方式干燥。RATIYA等[2]比較了熱風(fēng)、熱泵，以及遠(yuǎn)紅外輻射輔助熱泵干燥大蒜泥品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)熱泵干燥可以保持物料水分在穩(wěn)定的溫度下蒸發(fā)，制得的蒜泥中活性成分蒜素含量較高，且具有更加明亮的色澤。CHONG等[3]比較了熱風(fēng)、熱泵、熱風(fēng)-真空微波、熱泵-真空微波干燥對蘋果、梨、木瓜和芒果色澤、多酚和抗氧化能力的影響。發(fā)現(xiàn)熱泵干燥對產(chǎn)品色澤和外觀影響最小，并指出根據(jù)原料中酚類物質(zhì)組成的不同選擇合適的干燥方式更加利于酚類物質(zhì)的保存。此外，新興的一些干燥方式如真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）可以較好的保持原料色澤和營養(yǎng)，但需要較高的能耗和設(shè)備投資，且干燥時間較長；真空熱干燥（vacuum heat drying，VHD）可以提高熱效率，適合于熱敏性物質(zhì)的干燥加工，但同樣存在運行成本高、設(shè)備投入大的問題；微波干燥（microwave drying，MD）能效利用率高，熱傳遞速率快，但會造成物料局部溫度過高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定[4]。鄒宇曉等[5]采用熱風(fēng)、熱泵和真空微波干燥苦瓜，指出真空微波干燥效率最高，但部分苦瓜干會出現(xiàn)局部焦糊及起泡的現(xiàn)象。YANG等[6]采用熱風(fēng)、微波和真空冷凍干燥番薯，發(fā)現(xiàn)微波干燥造成了番薯中β-胡蘿卜素和抗壞血酸的降解，但可以提高番薯干中酚類含量，增加其抗氧化活性，效果優(yōu)于其余兩種干燥方式。與此相反，AN等[7]比較了冷凍、熱風(fēng)、微波、紅外和間歇式微波對流干燥對生姜中活性成分、抗氧化活性及結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)間歇式微波對流干燥和冷凍干燥可以較好的保持生姜中總酚、總黃酮和抗氧化能力，紅外和熱風(fēng)干燥次之，微波干燥效果最差。【本研究切入點】干燥方式對果蔬品質(zhì)影響巨大。目前關(guān)于苦瓜干燥的研究較少，更缺少綜合比較不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)成分、抗氧化活性、感觀品質(zhì)和結(jié)構(gòu)影響的研究報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過采用熱風(fēng)干燥（HAD）、熱泵干燥（HPD）、真空熱干燥（VHD）、微波熱風(fēng)干燥（MD）、真空冷凍干燥（FVD）以及日曬干燥（SD），比較不同干燥方式對苦瓜中營養(yǎng)成分、抗氧化活性、色澤和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響，旨在篩選獲得苦瓜最佳干燥方式，為工業(yè)生產(chǎn)方式的優(yōu)選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗于2014年11月至2015年1月在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室進(jìn)行。

1.1 試驗材料

供試苦瓜品種為‘綠寶石’，由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供。種植于廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所廣州市白云基地試驗田。2014年3月播種，同年8月，苦瓜初熟時收獲。AAPH（2,2’-azobis (2-methylpropion-amidine)-dihydrochloride）、Trolox（6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethy lchroman-2-carboxylic acid）、熒光素鈉鹽、沒食子酸、兒茶素、Trolox和福林酚試劑均購自Sigma-Aldrich公司。重蒸酚、草酸、硼酸、乙酸鈉、鄰苯二胺、抗壞血酸等，均為國產(chǎn)分析純試劑，購自天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

BS124S分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器公司）；FDU-2110真空冷凍干燥儀（日本東京理化器械株式會社）；DHG-9425A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科技有限公司）；GHRH-20熱泵干燥機(jī)（廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所）；P70D20AP-TD微波爐（格蘭仕集團(tuán)）；DZF-6030A真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）；FRD-1000墨輪封口機(jī)（溫州市余特包裝機(jī)械有限公司）；ULT-2586-4-V超低溫冰箱（Thermo Scientific公司）；ESEM XL-30掃描電子顯微鏡（荷蘭FEI電子光學(xué)有限公司）；UltraScan VIS型色差儀（美國HunterLab公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 苦瓜干的制備 挑選不干縮、無病蟲害、果肉厚直順的新鮮苦瓜2 kg，在流水中清洗苦瓜表面的塵埃、泥沙及農(nóng)藥殘留等，去籽并切除苦瓜兩端，切成3—4 mm均勻厚度，于200 mg·kg-1的葡萄糖酸鋅溶液中浸泡護(hù)綠，再將苦瓜片于沸水中燙漂5 min進(jìn)行護(hù)色，然后單層平鋪裝盤采用不同的方法干燥至水分達(dá)到5%以下。取部分干燥后的苦瓜片粉碎過60目篩，與剩余未粉碎的苦瓜干片分別用封口袋分裝，再裝入不透光袋，封口機(jī)密封后放入干燥器皿中保存?zhèn)溆谩Ｃ糠N干燥方式重復(fù)3次。

真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，VFD）：真空冷凍干燥機(jī)干燥。新鮮苦瓜片放入-80℃超低溫冰箱冷凍12 h，之后將冷凍的苦瓜片移入真空冷凍干燥室，腔內(nèi)壓強(qiáng)3—4 Pa，低溫-80℃，連續(xù)干燥40 h，得率為4.47%，水分含量4.62%。

日曬干燥（sun drying，SD）：將新鮮苦瓜片放置于電熱干燥箱中，60℃條件下風(fēng)干1 h，然后將半干的苦瓜片，平鋪于空曠的地方，無任何遮掩物，日曬8 h（9：30—16：30），得率為4.20%，水分含量4.32%。

熱泵干燥（heat pump drying，HPD）：熱泵干燥機(jī)進(jìn)行干燥，熱風(fēng)溫度為60℃，風(fēng)速1 m·s-1，連續(xù)干燥6 h，得率為4.13%，水分含量4.11%。

熱風(fēng)干燥（heat air drying，HAD）：電熱干燥箱干燥，熱風(fēng)溫度95℃，連續(xù)干燥3 h，得率為3.39%，水分含量2.34%。

微波干燥（microwave drying，MD）：微波爐干燥，微波800 w，干燥5 min后將已經(jīng)半干的苦瓜片移入電熱干燥箱，60℃條件下繼續(xù)風(fēng)干30 min，得率為3.44%，水分含量2.76%。

真空熱干燥（vacuum heat drying，VHD）：真空干燥機(jī)干燥，真空度180—200 Pa，溫度為60℃，連續(xù)干燥6 h，得率為3.85%，水分含量3.18%。

1.3.2 多糖提取及含量測定 多糖的提取和含量測定參照KONG等[8]方法，分別稱取5 g不同干燥方式的苦瓜粉，或5 g新鮮苦瓜用打漿機(jī)打漿3 min，1∶20（W/V）加入蒸餾水，95℃水浴浸提4 h，200目紗布趁熱過濾，濾渣重復(fù)浸提一次。合并兩次提取上清液濃縮至原體積的1/4，加入濃縮液體積1/4的Sevag試劑（氯仿∶正丁醇=4∶1）脫除蛋白質(zhì)，重復(fù)8次，至基本無蛋白層為止。向多糖溶液中加入95%的乙醇至乙醇終濃度為 85%，4℃靜置過夜，離心得到多糖沉淀。上清液濃縮后，重復(fù)醇沉一次。多糖沉淀用無水乙醇洗滌3次后收集并冷凍干燥，稱重。多糖提取率以冷凍干燥后多糖質(zhì)量和苦瓜粉質(zhì)量比值表示，單位為%。

多糖含量用苯酚-硫酸法測定[9]。稱取冷凍干燥的苦瓜多糖5 mg，置于100 mL容量瓶中，蒸餾水定容。吸取配制的溶液1 mL于具塞試管中，再補(bǔ)蒸餾水至2 mL，向試管中加入0.5 mL 8%重蒸苯酚溶液，搖勻后迅速滴入5 mL濃硫酸，混勻后室溫放置30 min，490 nm處測吸光值。同時以葡萄糖作標(biāo)準(zhǔn)曲線。多糖含量以每g苦瓜粉中所含多糖的含量表示，單位mg·g-1DW，重復(fù)測定3次。

1.3.3 Vc含量測定 精密稱取1 g不同干燥方式的苦瓜粉，或新鮮苦瓜用打漿機(jī)打漿3 min，加入6 mL1%草酸研磨后加入0.2 g活性炭振蕩、離心。上述氧化處理后的上清液分別吸取1 mL，加入1 mL 250 g·L-1乙酸鈉溶液或1 mL 30 g·L-1硼酸和250 g·L-1乙酸鈉混合液（混合液管為對白對照）?；靹蚝蟊芄夥胖?0 min。避光條件下迅速向各試管加入1 mL 0.2 g·L-1鄰苯二胺溶液并混勻，避光反應(yīng)40 min。激發(fā)波長355 nm，發(fā)射波長425 nm條件下測定各管熒光強(qiáng)度。同時以Vc標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。以干基每100 g苦瓜粉中所含Vc的含量表示，單位mg·100 g-1DW，重復(fù)測定3次。

1.3.4 總酚含量 參照 SINGLETON等[10]方法進(jìn)行改進(jìn)。精確稱取不同干燥方式苦瓜干50 g，或50 g新鮮苦瓜加入100 mL 預(yù)冷的80%丙酮，打漿3 min后在冰浴條件下繼續(xù)勻漿5 min，5 000 r·min-1離心10 min。沉淀物重復(fù)提取1次。合并兩次上清液，45℃蒸干，甲醇定容至 25 mL，得到苦瓜多酚提取液。分裝后-20℃保存。取0.125 mL溶液加入0.5 mL蒸餾水和0.125 mL福林酚試劑，混勻靜置6 min，加入1.25 mL 7%（m/v）Na2CO3溶液和蒸餾水1 mL，混勻避光靜置90 min。760 nm測吸光值。以0.125 mL甲醇代替提取液作空白對照，以沒食子酸溶液標(biāo)準(zhǔn)品作標(biāo)準(zhǔn)曲線。總酚含量以每 g樣品中所含沒食子酸當(dāng)量（mg gallic acid equivalents/1 g dry weight）表示，簡寫為mg GAE·g-1DW。測定重復(fù)3次。

1.3.5 總黃酮含量 參考 JIA等[11]的方法并略加改動。按照1.3.4中得到的苦瓜多酚提取液，配制成25 mg·mL-1溶液，取0.3 mL溶液，加入5%（m/v）NaNO2溶液0.09 mL和蒸餾水1.5 mL，混勻放置 6 min。加入0.18 mL 10% （m/v）AlCl3·6H2O溶液，靜置5 min，再加入0.6 mL 1 mol·L-1NaOH溶液，蒸餾水補(bǔ)足至3 mL，510 nm 波長測吸光值。同時以0.3 mL甲醇代替提取液作空白對照，以兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線?？傸S酮含量結(jié)果以每g樣品中所含的兒茶素當(dāng)量（mg catechin equivalents/g dry weight）表示，簡寫為 mg CE·g-1DW。測定重復(fù)3次。

1.3.6 ORAC指數(shù)測定 ORAC 指數(shù)測定參照WOLFE等[12]的方法稍作改動。將1.3.4中苦瓜多酚提取液用75 mmol·L-1磷酸緩沖液（pH 7.4）稀釋至一定濃度。96孔板中加入20 μL緩沖液（空白）或20 μL不同濃度的Trolox標(biāo)準(zhǔn)品溶液或20 μL苦瓜甲醇溶液，及0.96 μmol·L-1熒光素工作液200 μL，37℃孵育20 min。之后各孔加入新鮮配置的119 mmol·L-1AAPH溶液20 μL。37℃下以激發(fā)波長485 nm，發(fā)射波長538 nm，立即連續(xù)測定各孔熒光強(qiáng)度，每4.5 min重復(fù)測定一次，共35個循環(huán)。ORAC指數(shù)以每g苦瓜干中所含Trolox當(dāng)量（μmol TE·g-1DW）表示。測定重復(fù)3次。

1.3.7 色差值測定 將苦瓜干或新鮮苦瓜片平鋪于鏡頭前，讀取色差值，記錄L*、a*、b*值，每個樣品測定8次，剔除最大值和最小值，取平均值。色差值ΔE按以下公式計算，表示干燥后樣品與對照間的顏色差值。公式中“0”為新鮮苦瓜片測定值，“*”為干燥后樣品測定值。

1.3.8 硬度測定 參考 NADULSKI[14]方法略作修改。選取干燥均勻的苦瓜干裝入薄的封口袋中，選擇P/50探頭，設(shè)定測定參數(shù)為觸發(fā)力 5 g，測前速 1 mm·s-1，測中速1 mm·s-1，測后速5 mm·s-1，壓縮率75%。每種干燥方式重復(fù)取10個樣品進(jìn)行測定，去除最大和最小值，取平均值。

1.3.9 葉綠素和類胡蘿卜素含量測定 參照李合生[13]方法，略加修改。分別稱取0.2 g不同干燥方式的苦瓜干于研缽中，加入少量碳酸鈣、石英砂及少量80%丙酮研磨后抽濾，殘渣重復(fù)研磨抽濾至無色，濾液用80%丙酮定容至25 mL。470、646、663 nm波長條件下測定吸光度，分別測定3次。按照下面公式計算，其中Ca、Cb分別為葉綠色a和葉綠素b的濃度，Cx,c為類胡蘿卜素的總濃度，A470、A646、A663分別為提取液在波長470、646和663 nm條件下的吸光度。葉綠素的含量以每g苦瓜粉中所含相應(yīng)的葉綠素量表示，單位mg·100 g-1DW，重復(fù)測定3次。

1.3.10 結(jié)構(gòu)特征觀察 不同干燥方式的苦瓜粉碎后采用Canon G11拍照觀察粉體形貌。不同干燥方式的苦瓜片，用刀片將其切成合適大小，取其正面和橫截面分別裝盤處理，置于掃描電子顯微鏡下，掃描電鏡觀察顯微結(jié)構(gòu)。設(shè)置加速電壓10 kV，對苦瓜片表面和橫截面于放大倍數(shù)300倍下觀察。

2 結(jié)果

2.1 不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)成分與抗氧化活性的影響

2.1.1 多糖提取率及含量 不同干燥方式的苦瓜多糖提取率和含量見表1。真空冷凍干燥苦瓜多糖的提取率顯著低于其他干燥方式（P＜0.05），其余各干燥方式間多糖提取率無差異（P＞0.05）。不同干燥方式下苦瓜的多糖含量有顯著差異，多糖含量最高的是熱泵干燥，為29.22 mg·g-1DW；含量最低的是微波干燥，為16.91 mg·g-1DW。微波干燥多糖含量僅為熱泵干燥的57.87%，說明干燥方式的不同對苦瓜多糖的提取率影響較小，但對其含量影響較大。

表1 不同干燥方式對苦瓜多糖提取率和含量的影響Table 1 Effects of different drying methods on the extraction rate and content of the polysaccharides of M. charantia

2.1.2 Vc含量 不同干燥方式苦瓜 Vc含量見表2。干燥造成了苦瓜中Vc含量的顯著降低，各干燥方式下Vc含量差異顯著，其中熱泵干燥苦瓜的Vc含量最高為84.81 mg·100 g-1，微波干燥苦瓜Vc含量最低為6.64 mg·100 g-1。微波干燥苦瓜Vc含量僅為熱泵干燥的7.81%，表明微波干燥對苦瓜中Vc的破壞能力最強(qiáng)。

2.1.3 總酚和總黃酮含量 不同干燥方式處理下苦瓜的總酚和總黃酮含量見表 2。干燥造成了苦瓜中總酚和總黃酮含量的顯著降低，各干燥方式下總酚和總黃酮含量均有顯著差異。其中熱風(fēng)干燥苦瓜的總酚含量最高為32.04 mg GAE·g-1，真空冷凍干燥苦瓜總酚含量最低為14.14 mg GAE·g-1。真空冷凍干燥苦瓜總酚含量為熱風(fēng)干燥的44.13%。熱風(fēng)干燥苦瓜的總黃酮含量最高為7.44 mg CE·g-1，真空冷凍干燥苦瓜總黃酮含量最低為0.36 mg CE·g-1，真空冷凍干燥苦瓜總黃酮含量僅為熱風(fēng)干燥的4.84%。

2.1.4 類胡蘿卜素含量 不同干燥方式苦瓜類胡蘿卜素含量見表2。干燥造成了苦瓜中類胡蘿卜素含量的顯著降低，各種干燥方式下類胡蘿卜素含量差異顯著，其中熱泵干燥苦瓜的類胡蘿卜素含量最高為 0.86 mg·g-1DW，日曬干燥最低為0.11 mg·g-1DW。日曬干燥苦瓜類胡蘿卜素含量僅為熱泵干燥的12.79%，表明日曬干燥對苦瓜中類胡蘿卜素的破壞能力最強(qiáng)。

2.1.5 總抗氧化能力 不同干燥方式對苦瓜總抗氧化能力的影響見表 2。干燥后苦瓜總抗氧化能力顯著下降。6種干燥方式中，熱泵干燥、微波干燥和真空熱干燥苦瓜的總抗氧化能力較強(qiáng)，3組之間無顯著差異（P＞0.05）。真空冷凍干燥苦瓜的 ORAC指數(shù)最低。

2.2 不同干燥方式對苦瓜感官品質(zhì)的影響

2.2.1 色澤 不同干燥方式對苦瓜色澤的影響見表3。L*表示物料的明度，不同干燥方式苦瓜的 L*有顯著性差異（P＜0.05），其中L*最高的是真空冷凍干燥，最小的是微波干燥。a*和b*分別表示紅（+a*）/綠（-a*）和黃（+b*）/藍(lán)（-b*），不同干燥方式的苦瓜a*和b*均有顯著性差異（P＜0.05），其中真空冷凍干燥和熱泵干燥的a*為負(fù)值，表示苦瓜干偏綠色，日曬、真空熱干燥、微波和熱風(fēng)干燥的a*值依次增大。各組干燥方式的苦瓜b*均為正值，表示苦瓜干偏黃色，其中熱泵干燥黃值最高，真空熱干燥黃值最低。ΔE顯示真空冷凍干燥苦瓜干色澤變化最小，其次是日曬和熱泵干燥。熱風(fēng)、微波和真空熱干燥對苦瓜的色澤影響較大。

表2 不同干燥方式對苦瓜Vc、總酚、總黃酮含量和ORAC值的影響Table 2 Effects of different drying methods on Vc, total phenolics, flavonoid, carotenoid content and ORAC of M. charantia

表3 不同干燥方式對苦瓜色差值的影響Table 3 Effects of different drying methods on values of color difference of M. charantia

2.2.2 葉綠素含量 不同干燥方式對苦瓜葉綠素的影響見表4。葉綠素a含量最高的是熱泵干燥，為1.54 mg·g-1DW；最低的是微波干燥，為1.50 mg·g-1DW；葉綠素b含量最高的是熱泵干燥，為0.12 mg·g-1DW；最低的是日曬干燥，為0.02 mg·g-1DW。葉綠素a和葉綠素b的含量之和最高的是熱泵干燥，為1.65 mg·g-1DW；兩者之和最少的是日曬干燥，為1.54 mg·g-1。因此，不同類型的葉綠素在不同干燥方式中的損失不一致，熱泵干燥苦瓜的葉綠素?fù)p失最小。

表4 不同干燥方式對苦瓜葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響Fig. 4 Effects of different drying methods on chlorophyll content of M. charantia (mg·g-1DW)

2.2.3 硬度 不同干燥方式對苦瓜干硬度的影響見圖 1。日曬干燥苦瓜干的硬度最大；熱風(fēng)和真空熱干燥的硬度其次，兩者間無顯著性差異（P＞0.05）；熱泵和微波干燥苦瓜干硬度依次降低，兩者間無顯著性差異（P＞0.05）；真空冷凍干燥苦瓜干硬度最小，顯著低于其他干燥方式。

圖1 不同干燥方式對苦瓜干硬度的影響Fig. 1 Effects of different drying methods on the hardness of M. charantia slices

2.3 不同干燥方式對苦瓜微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖2-a為不同干燥方式處理后的苦瓜粉體外觀形貌。真空冷凍干燥后的苦瓜呈淡綠色疏松粉末。熱泵干燥后苦瓜呈黃綠色，但色澤均一度略差。日曬干燥苦瓜顏色偏黃，但亮度高。其余3種干燥方式所得苦瓜顏色較深且不均勻。圖2-b和圖2-c分別表示不同干燥方式苦瓜干縱截面和橫截面的掃描電鏡300倍放大后的結(jié)構(gòu)。從縱截面結(jié)構(gòu)可以看出，真空冷凍干燥苦瓜干為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，空隙較大，結(jié)構(gòu)松散，表面組織破碎；真空熱干燥苦瓜干結(jié)構(gòu)較蓬松，表面明顯變性、皺縮和塌陷；熱風(fēng)、熱泵和日曬干燥苦瓜干表面組織結(jié)構(gòu)緊縮，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較完整，且 3種干燥方式的苦瓜表面微觀結(jié)構(gòu)差異不明顯；微波干燥苦瓜干表面結(jié)構(gòu)完好，組織收縮不明顯，無突出。

圖2 不同干燥方式苦瓜的組織結(jié)構(gòu)Fig. 2 Tissue structure of M. charantia with different drying methods

對比不同干燥方式苦瓜干的橫截面微觀結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，真空冷凍干燥空隙較大，組織蓬松，蜂窩狀結(jié)構(gòu)均勻；真空熱干燥苦瓜干橫截面組織結(jié)構(gòu)疏松，空隙很大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)無規(guī)律；熱風(fēng)、熱泵和日曬干燥苦瓜干橫截面結(jié)構(gòu)致密，組織干縮嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，呈現(xiàn)不同大小的空腔；微波干燥橫截面結(jié)構(gòu)組織松散，空隙很大，有明顯的小碎渣。

3 討論

3.1 不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)成分和抗氧化活性的影響

本研究比較了真空冷凍、日曬、熱泵、熱風(fēng)、微波和真空熱干燥方式對苦瓜干營養(yǎng)活性物質(zhì)、色澤和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明熱泵干燥和真空冷凍干燥所得苦瓜干多糖含量較高，微波干燥多糖含量最低。其原因可能是微波干燥引起C-O-C等具有極性的糖苷鍵發(fā)生極化，同時配合分子內(nèi)部的劇烈運動，造成糖鏈斷裂；且由于物料溫度急劇升高，部分多糖發(fā)生美拉德和焦糖化反應(yīng)，生成低聚糖或焦糖[16]，最終造成多糖含量下降。

本研究中熱干燥方式（熱風(fēng)、微波、熱泵、真空熱干燥）的總酚和總黃酮含量均相對較高，且抗氧化活性明顯高于非強(qiáng)熱干燥方式（日曬和真空冷凍），可能是因為大部分的酚酸都是與碳水化合物和蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合在一起，加熱促進(jìn)果蔬的組織細(xì)胞破碎和共價鍵的斷裂，有利于酚類物質(zhì)的溶出和提取[17]。盡管熱加工過程中細(xì)胞破裂，會引起氧化和水解酶的釋放，氧化細(xì)胞內(nèi)的酚類物質(zhì)。但高溫過程同時也會造成內(nèi)源酶的失活，從而阻止了酚類物質(zhì)被氧化[18]。KIM等[19]研究發(fā)現(xiàn)整粒葡萄經(jīng)150℃高溫處理40 min后比100℃處理10 min具有更高的多酚含量。同樣，本研究中熱風(fēng)干燥（95℃，3 h）苦瓜干中多酚和黃酮含量均高于熱泵干燥（60℃，7 h）。CHANG等[20]比較新鮮、熱風(fēng)干燥以及冷凍干燥的番茄的抗氧化活性成分，發(fā)現(xiàn)新鮮的番茄含有較高的Vc，但總黃酮含量最低，熱風(fēng)干燥的番茄總酚含量最高。進(jìn)一步測定各干燥方式下番茄酚類提取物的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥的亞鐵離子螯合能力和 DPPH清除能力相對較好，和本研究的結(jié)果基本一致。另有學(xué)者比較了新鮮和冷凍干燥的五種熱帶水果的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥的各種水果總酚、抗壞血酸以及β胡蘿卜素的含量均有所下降，且DPPH清除能力也相應(yīng)下降，三價鐵還原抗氧化能力（FRAP）除西瓜外都有所下降[21]。但冷凍干燥過的楊桃和芒果的抗脂質(zhì)過氧化作用顯著高于新鮮的水果，而新鮮的木瓜、甜瓜和西瓜的抗脂質(zhì)過氧化能力顯著高于冷凍干燥的水果?？梢姼稍飳呖寡趸钚缘挠绊懪c果蔬種類有關(guān)。

3.2 不同干燥方式對苦瓜感觀品質(zhì)的影響

干燥加工可以延長苦瓜的貨架期，但干燥過程中由于美拉德反應(yīng)、色素降解、酶促褐變、抗壞血酸氧化等會造成產(chǎn)品色澤變化[22]。美拉德反應(yīng)引起干燥苦瓜片的亮度下降，黃色增加，同時多酚氧化酶催化多酚氧化為醌，醌聚合并與細(xì)胞內(nèi)氨基酸反應(yīng)生成黑色素[3]。此外，Vc氧化生成的羰基化合物，例如α-和β-不飽和羰基是強(qiáng)促褐變劑，可以生成內(nèi)酯、3-羥基-2-吡喃酮，5-羥甲基糠醛等呋喃類化合物[23]。本研究中真空冷凍干燥苦瓜酚類化合物含量最低，但色澤保留卻優(yōu)于加熱干燥，可能是由于苦瓜中酚類物質(zhì)含量較少[24]，因此，酚類氧化引起的褐變在苦瓜干色澤中貢獻(xiàn)度較小。而苦瓜中含有較多的Vc，因此，微波干燥過程中 Vc氧化褐變與美拉德反應(yīng)共同作用，使得苦瓜干色澤變化最為顯著。

此外，不同干燥方式對物料硬度的影響也不一致。影響硬度的主要原因是干燥過程中的水分遷移速率。水分在干燥過程中迅速去除，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成組織纖維收縮。微波和真空冷凍干燥形成的孔狀結(jié)構(gòu)較多，其硬度相對較小[25]。熱風(fēng)干燥長時間處于高溫狀態(tài)，導(dǎo)致毛細(xì)管收縮嚴(yán)重，組織塌陷，形成相對致密的結(jié)構(gòu)，且隨著水分的遷移，表面形成硬殼[26]，而日曬水分散發(fā)較慢，但前期的熱風(fēng)干燥使組織結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，水分遷移更慢，更易形成硬殼，因此硬度最高。

3.3 不同干燥方式對苦瓜干組織結(jié)構(gòu)的影響

物料在干燥過程中隨著水分的遷移，內(nèi)部孔隙率增加，細(xì)胞破碎、錯位，毛細(xì)管收縮，組織結(jié)構(gòu)塌陷，硬度增加。由于干燥方法的不同，物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化不同[27]。干燥使果蔬體積產(chǎn)生不同程度的收縮與干燥方式的工作原理有關(guān)[28]。熱風(fēng)和熱泵干燥時物料表面水分迅速蒸發(fā)，超過內(nèi)部水分?jǐn)U散速率，形成表面硬膜。隨著干燥時間的延長，物料中心干燥收縮時又會出現(xiàn)內(nèi)裂空隙，造成產(chǎn)品表皮起皺、表面硬度高復(fù)水性差等。真空熱干燥是因為壓力差，使原料處于負(fù)壓狀態(tài)下，水的沸點下降，物料容易形成微孔狀疏松的結(jié)構(gòu)。而微波干燥是電磁波作用使物料內(nèi)部的水分子劇烈的碰撞和摩擦，從而使體系的溫度迅速升高，水分汽化達(dá)到干燥的目的[29]。日曬干燥過程較慢，水分揮發(fā)較慢，本研究中先將苦瓜片熱風(fēng)干燥使大部分水分散失，再自然曬干。真空冷凍干燥是將物料中的水分從冰晶狀直接升華，所占空間仍然保留，因此產(chǎn)品疏松多孔，收縮較小[30-31]。KROKIDA等[32]比較了不同干燥方式對香蕉、蘋果、胡蘿卜和馬鈴薯容積密度及孔隙率的影響，發(fā)現(xiàn)微波干燥或真空干燥的容積密度因物料品種不同而不同，冷凍干燥物料容積密度最低、孔隙率最高，微波、真空干燥較低。陳鑫等[25]用掃描電鏡觀察不同干燥方式對姬松茸組織結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥與真空熱干燥后的姬松茸組織結(jié)構(gòu)均發(fā)生了明顯的變形、皺縮和塌陷；微波干燥能較好保持原始組織結(jié)構(gòu)；真空冷凍干燥能保持良好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與本研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

真空冷凍干燥、日曬干燥、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥和真空熱干燥6種不同干燥方式對苦瓜中營養(yǎng)物質(zhì)、抗氧化活性、色澤和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)均有顯著影響。熱泵干燥能夠更好的保留苦瓜中的多糖、Vc、黃酮、類胡蘿卜素和葉綠素含量，具有更好的抗氧化活性。真空冷凍干燥能夠更好的保持苦瓜的色澤，且具有更加疏松的組織結(jié)構(gòu)，但所得苦瓜干中總酚和總黃酮含量最低且抗氧化活性最弱。微波和日曬干燥耗能最少，但苦瓜中營養(yǎng)成分損失較大，且褐變嚴(yán)重。綜合考慮，熱泵為苦瓜干燥加工的最佳方式。

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（責(zé)任編輯 趙伶俐）

Effects of Different Drying Methods on the Nutrition and Physical Properties of Momordica charantia

DENG YuanYuan, TANG Qin, ZHANG RuiFen, ZHANG Yan, WEI ZhenCheng, LIU Lei, MA YongXuan, ZHANG MingWei
(Sericultura & Agri-Food Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing, Guangzhou 510610)

【Objective】The objective of this study is to provide a theoretical basis for choose the optimal industrial production mode of drying process of Momordica charantia L. by studying the effect of different drying methods on nutrition, antioxidant and physical properties. 【Method】Nutrition components (polysaccharide, Vc, total phenolics, total flavonoid, carotenoid ), oxygen radical absorbance capacity (ORAC), sensory evaluation (color and hardness) and microstructure were taken as evaluation indices. Vacuum freeze drying (VFD), sun drying (SD), heat pump drying (HPD), heat air drying (HAD), microwave drying (MD) and vacuum heat drying (VHD) were adopted to dry M. charantia, and then the effects of six drying methods on texture quality and related physicochemical indices during processing were studied. 【Result】For effects of different drying methods on nutritionalingredient and antioxidant, except for VFD, M. charantia processed by other methods had the same extract ratio of polysaccharide. M. charantia dried by HPD had the highest contents of polysaccharide of 29.22 mg·g-1DW, while MD presented the lowest contents of 16.91 mg·g-1DW. The contents of Vc, total phenolics, flavonoid, carotenoid and ORAC of different drying methods on M. charantia were reduced after processing. M. charantia dried by HPD had the highest contents of Vc (84.81 mg·100 g-1), while MD contained the lowest (6.64 mg·100 g-1). HAD had the highest contents of total phenolic and total flavonoid (32.04 mg GAE·g-1and 7.44 mg CE·g-1, respectively), while VFD contained the lowest (14.14 mg GAE·g-1and 0.36 mg CE·g-1, respectively). HPD had the highest contents of carotenoid (0.86 mg·g-1DW), while SD contained the lowest (0.11 mg·g-1DW). The highest ORAC was obtained from HPD, MD and VHD (226.44, 224.66 and 244.10 μmol TE·g-1, respectively), while the lowest was 113.23μmol TE·g-1, which observed in VFD. As for sense and physical properties, browning degree caused by thermal processing, but VFD presented the lowest browning degree. M. charantia dried by HPD had the highest contents of chlorophyll-a and chlorophyll-b, while SD contained the lowest. SD had the highest hardness, while VFD presented the lowest. As for microstructure, HAD, HPD and SD caused more shrinkage, and MD caused damage to structure, while VFD and VHD effectively retained the myosin integrity of M. charantia slices.【Conclusion】The results indicated that there were significant differences in nutrition and physical properties of M. charantia among different drying methods. The best nutrition and antioxidant activity were found in HPD and HAD. The bright color and good texture profile were found inVFD. M. charantia dried by SD and MD had the poor quality.

Momordica charantia; drying methods; antioxdant; nutrition; color; microstructure

2016-05-09；接受日期：2016-09-05

廣東省中國科學(xué)院全面戰(zhàn)略合作專項資金競爭性分配項目（2013B091100011）、廣東省社會發(fā)展項目（2013B021800071）

聯(lián)系方式：鄧媛元，E-mail：yuanyuan_deng@yeah.net。通信作者張名位，E-mail：mwzhh@vip.tom.com