不同干燥方式對堿蓬植物鹽品質(zhì)特性的影響

王瑞華，孫佳佳，*，戴華磊，王秀英，戴永昌

（1.東營廣元生物科技股份有限公司，山東東營257000；2.山東元正檢測技術(shù)有限公司，山東東營257000）

植物鹽是一種以天然植物（一般為鹽生植物）為原料提取的天然低鈉、富鉀，含有多種礦物質(zhì)及微量元素的平衡鹽，近幾年已逐漸以一種新型的食用鹽類型出現(xiàn)在國際市場[1-2]。目前美國、日本、歐洲等國家已生產(chǎn)且皆受專利保護(hù)，國內(nèi)相關(guān)研究剛剛起步，提取原料多為鹽地堿蓬[3-4]、海蘆筍[5-6]、白刺[7]、杜氏鹽藻[8]等，且近幾年研究內(nèi)容及種類不斷豐富，提取工藝也在不斷優(yōu)化。

堿蓬（Suaeda salsa），又稱“翅堿蓬”、“黃須菜”、“堿蒿”、“鹽蒿”、“海鮮菜”和“堿蔥”等，是一種生長于鹽堿地和海濱沙灘的抗逆性極強的一年生草本積鹽植物，是一種典型的鹽堿地指示植物。我國共有堿蓬屬植物20種及1變種，常見種為灰綠堿蓬（Suaeda glauca bunge）及鹽地堿蓬（S.salsa L.Pall）[9]。鹽地堿蓬是世界上含鹽量最高的草本植物之一，資源豐富，為植物鹽（生物活性鹽）制備提供天然條件。本試驗以堿蓬為原料，研究不同干燥方式對堿蓬植物鹽品質(zhì)特性的影響，為進(jìn)一步的堿蓬植物鹽商業(yè)化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

鮮堿蓬：黃河三角洲，2017年6月13日采30 kg鮮樣；娃哈哈純凈水。

1.2 儀器與設(shè)備

TWPZ-0.5破碎榨汁機：靖江市特威機械設(shè)備廠；SHF-100不銹鋼板框過濾器：禹州市東龍化工機械有限公司；LPG-5高速離心噴霧干燥機：常州先竹干燥設(shè)備有限公司；LGJ-1A-50冷凍干燥機：北京亞泰科隆儀器技術(shù)有限公司；CT-C熱風(fēng)循環(huán)烘箱、YZG/FZG真空干燥機：常州先竹干燥設(shè)備有限公司；FAZ004N電子天平（萬分之一）：上海菁海儀器有限公司；BT 1500電子天平（千分之一）：上海友聲衡器有限公司；85-2 A雙數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：金壇市華城潤滑實驗儀器廠；扁形稱量瓶、燒杯、漏斗、量筒：廣州市典銳化玻實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

堿蓬摘取嫩葉及頂芽，榨汁得堿蓬嫩葉青汁粗品；堿蓬嫩葉青汁在0℃～4℃冷沉24 h，板框過濾機過濾（微孔濾膜0.8 μm）得堿蓬嫩葉青汁，待干燥、滅菌，備用。

1.3.2 干燥方法

1.3.2.1 真空冷凍干燥

堿蓬嫩葉青汁置于真空冷凍干燥機冷阱，-40℃預(yù)凍；真空干燥機冷阱-70℃，抽真空至20 Pa以下，第一階段干燥24 h得堿蓬嫩葉青汁粗粉；真空干燥機冷阱-70℃，抽真空至10 Pa以下，堿蓬嫩葉青汁粗粉溫度5℃～10℃，第二階段干燥6 h制得堿蓬植物鹽。

1.3.2.2 噴霧干燥

打開噴霧干燥機電源預(yù)熱：進(jìn)風(fēng)口溫度140℃～150℃，出風(fēng)口溫度70℃，溫度穩(wěn)定后啟動蠕動泵，將堿蓬嫩葉青汁通過蠕動泵輸送至霧化器進(jìn)行霧化，噴霧干燥制得堿蓬植物鹽。

1.3.2.3 真空干燥

堿蓬嫩葉青汁置于低壓真空干燥箱，設(shè)置溫度在50℃，真空度1 kPa，時間4 h，干燥得堿蓬植物鹽。

1.3.2.4 熱風(fēng)干燥

堿蓬嫩葉青汁置于烘箱，溫度設(shè)置在70℃，風(fēng)速2.5 m/s，干燥時間6 h，烘干制得堿蓬植物鹽。

1.3.3 感官評價

取適量試樣置于白色瓷盤中，在自然光下觀察色澤和狀態(tài)，嗅其氣味，用溫開水漱口，品其滋味，分析評價不同干燥方法得到的堿蓬植物鹽。

1.3.4 含水量測定[10]

精密稱取樣品2 g～5 g，平鋪于干燥至恒重的扁形稱量瓶中，開啟瓶蓋在105℃干燥5 h，將瓶蓋蓋好，移至干燥器中，放冷30 min，精密稱定，再在上述溫度干燥1 h，放冷，稱重，至連續(xù)兩次稱重的差異不超過5 mg為止。根據(jù)減失的重量，計算供試品中含水量（%）。

式中：X為樣品的含水量，%；m1為樣品與恒重稱量瓶總重，g；m2為干燥后恒重樣品與稱量瓶總重，g；m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.5 溶解時間測定

于100 mL燒杯中加入50 mL（25±1）℃純化水，置于適當(dāng)轉(zhuǎn)速的恒溫磁力攪拌器上攪拌，稱取1 g堿蓬植物鹽，快速加入燒杯中，同時記錄從加入植物鹽開始至溶解完全所需要的時間（s），即為堿蓬植物鹽的溶解時間[11-12]。

1.3.6 堆積密度測定

將生物鹽從漏斗散落于10 mL量筒中，測定10 mL堿蓬植物鹽的質(zhì)量，換算其堆積密度（g/mL）。

1.3.7 溶脹能力測定

取0.2 g生物鹽置于帶刻度試管中，記錄其初始體積后加入10 mL去離子水混合均勻，室溫條件下靜置18 h，記錄樣品吸水后的體積，計算溶脹能力（mL/g）。

式中：V為樣品吸水后的體積，mL；V0為樣品吸水前體積，mL；m 為樣品質(zhì)量，g。

1.3.8 復(fù)水性測定

精密稱取堿蓬植物鹽2 g加至50 mL去離子水中，充分混勻，在25℃下靜置1 h，將混合液轉(zhuǎn)移至離心機，10 000 r/min離心20 min，棄去上清液，倒置2 min后稱量復(fù)水粉的質(zhì)量。復(fù)水性以復(fù)水比（R）作為評價指標(biāo)[13]。

式中：R為復(fù)水比；m1為復(fù)水后粉的質(zhì)量，g；m2為復(fù)水前粉的質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以上所有測定均設(shè)置3個重復(fù)，結(jié)果采用SPSS軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式對堿蓬植物鹽感官品質(zhì)的影響

干燥方式對堿蓬植物鹽的感官品質(zhì)影響見表1、圖1。

從表1和圖1可以看出，不同干燥方式得到的樣品感官存在差異性，噴霧干燥、真空冷凍干燥、真空干燥優(yōu)于熱風(fēng)干燥。各種干燥方式的干燥特性及時間不同直接影響制品的品質(zhì)特性，如：熱風(fēng)干燥熱風(fēng)溫度較高且干燥時間較長，破壞產(chǎn)品的色澤、香味、口感、營養(yǎng)成分、內(nèi)里結(jié)構(gòu)等，使其品質(zhì)較差；噴霧干燥干燥時間短，且干燥過程中物料本身不承受高溫，營養(yǎng)價值損失少，制品外觀良好；真空干燥即在低壓狀態(tài)干燥，雖然溫度不會太高但相對時間稍長，制品品質(zhì)稍差；真空冷凍干燥則是使制品在冷凍狀態(tài)真空環(huán)境中使水分升華排出，制品原物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)皆可得到較好保留。故僅從感官評價分析，真空冷凍干燥法最佳。

表1 干燥方式對堿蓬植物鹽的感官影響Table 1 Effect of drying methods on sensory of Suaeda salsa phyto-salt

圖1 不同干燥方式下堿蓬植物鹽圖片F(xiàn)ig.1 Appearance of Suaeda salsa phyto-salt in different drying methods

2.2 不同干燥方式對堿蓬植物鹽水分含量的影響

干燥方式對堿蓬植物鹽水分含量影響見圖2。

圖2 不同干燥方式對堿蓬植物鹽水分含量的影響Fig.2 Effect of drying methods on water content of Suaeda salsa phyto-salt

由圖2可知，真空冷凍干燥方式下的堿蓬植物鹽含水量顯著高于噴霧干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥（P<0.05）。不同處理水分含量大小為：真空冷凍干燥>真空干燥>熱風(fēng)干燥>噴霧干燥，這與不同干燥方式的干燥特性與時間有關(guān)，但4種干燥方式下植物鹽水分均小于6%。

2.3 不同干燥方式對堿蓬植物鹽溶解時間的影響

干燥方式對堿蓬植物鹽溶解時間的影響見圖3。

圖3 不同干燥方式對堿蓬植物鹽溶解時間的影響Fig.3 Effect of drying methods on dissolve time of Suaeda salsa phyto-salt

圖3結(jié)果顯示，熱風(fēng)干燥下溶解時間顯著長于噴霧干燥和真空干燥（P<0.05），真空干燥和噴霧干燥下溶解時間顯著長于真空冷凍干燥（P<0.05），真空冷凍干燥下植物鹽溶解時間最短，在40 s以內(nèi)。溶解時間與干燥制品的復(fù)水速率直接相關(guān)，產(chǎn)品復(fù)溶性能越好，復(fù)水速率越高，溶解時間越短，而復(fù)水速率與產(chǎn)品收縮性、孔隙率及細(xì)胞破壞程度相關(guān)[14]。

4種干燥方式中，真空冷凍干燥又稱冷凍升華干燥[15]，所得制品較好的保留了物料原組織結(jié)構(gòu)，制品疏松多孔，即產(chǎn)品收縮最小、孔隙率最大，細(xì)胞破壞程度最小，復(fù)水速率最高，溶解時間最短；熱風(fēng)干燥長時間高溫環(huán)境，產(chǎn)品板結(jié)硬化，組織結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，復(fù)水性能最差，溶解時間最長；真空干燥因處于低壓干燥環(huán)境，噴霧干燥干燥時間短且物料本身不承受高溫，兩種干燥方式限制了產(chǎn)品組織收縮，改善了產(chǎn)品復(fù)水性能，提高了產(chǎn)品復(fù)水速率，縮短了溶解時間。

2.4 不同干燥方式對堿蓬植物鹽堆積密度的影響

堆積密度是指粉體在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，是反映粉體質(zhì)構(gòu)的重要參數(shù)之一。相同質(zhì)量下，體積越小，堆積密度越大。一般來說同一粉體，質(zhì)地越松散，相同質(zhì)量下體積越大，即堆積密度會變小。4種不同干燥方式對堿蓬植物鹽的堆積密度的影響見圖4。

圖4 不同干燥方式對堿蓬植物鹽堆積密度的影響Fig.4 Effect of drying methods on bulk density of Suaeda salsa phyto-salt

圖4結(jié)果顯示，熱風(fēng)干燥所得植物鹽堆積密度顯著高于其它3種干燥方式制品（P<0.05），這與宋振，木泰華等[16]對甘薯莖葉粉研究結(jié)果一致。原因分析可能為：熱風(fēng)干燥過程中熱風(fēng)流動使植物鹽的平均粒徑變小，相同質(zhì)量下體積變小，即堆積密度增大；噴霧干燥由于較高的均質(zhì)壓力所得制品，纖維大量被粉碎，顆粒細(xì)小、質(zhì)地松散；真空干燥、真空冷凍干燥采用真空冷凍升華脫水技術(shù)，其制品較好的保持了植物鹽原有組織的疏松多孔結(jié)構(gòu)；真空干燥則位于真空冷凍干燥與噴霧干燥之間。

2.5 不同干燥方式對堿蓬植物鹽溶脹能力的影響

干燥方式對堿蓬植物鹽溶脹能力的影響見圖5。

由圖5可以看出，4種干燥方式下植物鹽溶脹能力無顯著差異（P≥0.05）。其中噴霧干燥的溶脹能力最低，分析原因可能為噴霧干燥過程中溫度較高，破壞了分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)（尤其高分子聚合物，如淀粉等），使其內(nèi)部顆粒間、顆粒與水之間的相互作用減小，最終導(dǎo)致溶脹能力較低。其它3種干燥方式中真空冷凍干燥、真空干燥對物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響較小，且結(jié)構(gòu)相對疏松，凝膠化時與水的作用相對增加，即溶脹能力較高；而熱風(fēng)干燥過程中溫度稍高，但時間相對長，對內(nèi)部成分性質(zhì)有一定影響，故溶脹能力較真空干燥偏低。

圖5 不同干燥方式對堿蓬植物鹽溶脹能力的影響Fig.5 Effect of drying methods on swelling ability of Suaeda salsa phyto-salt

2.6 不同干燥方式對堿蓬植物鹽復(fù)水性的影響

復(fù)水性是現(xiàn)代研究中衡量干燥制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，而復(fù)水性部分受原料影響，部分則因干燥方式不同而存在差異[17]。干燥方式對堿蓬植物鹽復(fù)水性的影響見圖6。

圖6 不同干燥方式對堿蓬植物鹽復(fù)水性的影響Fig.6 Effect of drying methods on rehydration performance of Suaeda salsa phyto-salt

由圖6可以看出，4種干燥方式下植物鹽復(fù)水性均差異顯著（P<0.05）。根據(jù)4種干燥方式的特點分析，真空冷凍干燥較好的保持產(chǎn)品原組織結(jié)構(gòu)，且干燥后物料結(jié)構(gòu)疏松，復(fù)水性最佳；噴霧干燥瞬時高溫霧化脫水，而且物料本身不受高溫，干燥物料結(jié)構(gòu)較疏松，復(fù)水性較好；真空干燥低壓低溫，相對干燥時間稍長致干燥物料受其影響，部分萎縮、硬化，復(fù)水性稍差；而熱風(fēng)干燥所得植物鹽復(fù)水比不到真空干燥制品的1/2，究其原因則為熱風(fēng)干燥在初期失水速率快，干制品體積收縮大，而后干燥時間持續(xù)很長，物料細(xì)胞組織破壞嚴(yán)重，干制品硬化，干制品復(fù)原能力差[18]。

3 結(jié)論與討論

以上結(jié)果分析得出，真空冷凍干燥、噴霧干燥、真空干燥、熱風(fēng)干燥制得的堿蓬植物鹽，以真空冷凍干燥制品品質(zhì)最佳，復(fù)水性最好，熱風(fēng)干燥最差。綜合分析，真空冷凍干燥制品品質(zhì)佳、營養(yǎng)損失少、復(fù)水性好，便于運輸與食用，但設(shè)備復(fù)雜且昂貴、處理量有限，成本高，不宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；噴霧干燥是液體物料直接霧化脫水，操作簡單，制品外觀良好，適宜連續(xù)性生產(chǎn)；熱風(fēng)干燥方法簡單、方便，但高溫破壞產(chǎn)品色澤和香味，且制品復(fù)水性差；真空干燥介于真空冷凍干燥與噴霧干燥間，一般實驗用居多。

此外，隨著國民健康及食品安全意識提高，營養(yǎng)物質(zhì)豐富且富含生物活性的植物鹽日漸受關(guān)注。近年植物鹽研究越來越多，提取來源范圍擴(kuò)大，由鹽生植物提取到基源特定營養(yǎng)物質(zhì)添加、復(fù)配[19]。我國蘊藏豐富的植物資源，利用天然植物、不添加提取的植物鹽未來借助鹽業(yè)改革及新的提取、干燥等技術(shù)的出現(xiàn)，將會朝著綠色、多樣化、營養(yǎng)化的方向不斷發(fā)展[20]。而目前，植物鹽缺少國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，首要任務(wù)是建立相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)植物功能鹽的商業(yè)化發(fā)展。