不同干燥方式對(duì)豆腐柴葉干粉理化性質(zhì)的影響

張 洪，郭瑤堂，吉俊臣，王 馨，熊乙帆，趙定勇，李明元*

(1.四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院國(guó)有資產(chǎn)與后勤管理處，四川 廣元 628040；2.西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院， 四川 成都 610039)

豆腐柴(PremnamicrophyllaTurcz)，別名涼粉葉、豆腐木等，屬馬鞭草科多年生落葉灌木[1]，但也有最新研究將其歸類(lèi)為唇形科[2-3]。我國(guó)豆腐柴資源豐富，主要分布在浙、皖、湘和川渝等省市山區(qū)地帶[4]。豆腐柴葉果膠含量豐富，多為果糖、葡萄糖和D-甘露糖所組成的一種雜多糖[5]。蔣立科等[6]對(duì)豆腐柴葉的毒理性進(jìn)行了研究，證明食用豆腐柴是安全的。同時(shí)豆腐柴葉也被中醫(yī)用于治療皮膚割傷、瘧疾等和毒蛇咬傷[7]。目前，豆腐柴因其食用價(jià)值和藥用價(jià)值，嘗試將其作為經(jīng)濟(jì)作物大量種植的人也日益增多[8]。

國(guó)外豆腐柴極少，研究不多，國(guó)內(nèi)重視度也不足[9]。目前對(duì)豆腐柴的研究主要集中在豆腐柴葉果膠的提取及其性質(zhì)研究[10-12]，其次是有效成分的分離鑒定[13-14]，再者就是豆腐柴葉的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用等[15-16]。豆腐柴一般3月長(zhǎng)葉，11月落葉，不同月份葉中的果膠含量也有所不同[17]。豆腐柴鮮葉不耐貯存，易腐爛變質(zhì)，有關(guān)干葉及干粉的加工工藝等方面的研究也少有報(bào)道。

冷凍干燥能很好地保存產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但投入大，一般用于干燥高附加值的原材料[18]。熱風(fēng)干燥是食品工業(yè)中最常見(jiàn)的脫水技術(shù)，操作容易、投資少，但不適用于熱敏性或含糖量較高的食品[19]。曬干是民間常用的干燥方法，處理量大、成本低，但是占地規(guī)模大、易被污染且受天氣影響大[20]。本研究以豆腐柴鮮葉為材料，探究3種不同干燥方式對(duì)其干粉品質(zhì)的影響，以期為豆腐柴葉的加工利用提供基礎(chǔ)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆腐柴鮮葉：5月初采摘自四川達(dá)州，經(jīng)生鮮快遞運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后冷藏備用，時(shí)間不超過(guò)2 d；硫酸、無(wú)水乙醇，成都市科龍化工試劑廠；咔唑，美國(guó)Sigma公司；半乳糖醛酸，廣州市樂(lè)試生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FDU-1100真空冷凍干燥機(jī)，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；BPG-9240A精密鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；QE-200克萬(wàn)能粉碎機(jī)，浙江屹立工貿(mào)有限公司；PEN3型電子鼻，北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；威福WF32精密色差儀，杭州彩譜科技有限公司；Vortex genius3渦旋混勻器，艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司；TD-5M臺(tái)式低速離心機(jī)，四川蜀科儀器有限公司；HH-S4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠；JTM-300膠體磨，上海沃迪智能裝備股份有限公司；KQ-250DB數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；UV-2800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 樣品處理

冷凍干燥組：取100 g鮮葉平攤于盤(pán)中，于-70 ℃預(yù)凍10 h，在真空冷凍干燥機(jī)中干燥30 h。熱風(fēng)干燥組：取100 g鮮葉平攤于鐵篩中，厚度約為2 cm，待干燥箱溫度上升到60 ℃時(shí)放入，干燥4 h。曬干組：取100 g鮮葉平攤于鐵篩中，每隔約3 h翻動(dòng)一次，太陽(yáng)直射時(shí)間總共約20 h，沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)密封放置于陰涼處。所有干葉打粉過(guò)80目篩，4 ℃冷藏備用。

1.4 色澤測(cè)定

用色差儀測(cè)定各組樣品的L*值和a*值，其中：L*值表示亮度；a*值表示紅綠偏向，正值偏向紅色，負(fù)值偏向綠色。a*值越小，綠色程度越好，L*值越大，顏色越鮮越亮，表示豆腐柴粉外觀品質(zhì)越好，更易被消費(fèi)者接受。因此，可根據(jù)L*值和a*值來(lái)判斷豆腐柴干粉的品質(zhì)[21]。

1.5 基于電子鼻的主成分分析

用便攜式電子鼻進(jìn)行氣味分析，測(cè)試條件參照俞慧紅等[22]方法略作改動(dòng)。稱(chēng)取2 g樣品于40 mL頂空瓶中，清洗時(shí)間80.0 s，測(cè)量時(shí)間100.0 s，進(jìn)樣流量300 mL/min。

1.6 堆積密度的測(cè)定

參照Goula等[23]的方法進(jìn)行測(cè)定。將豆腐柴葉干粉經(jīng)漏斗自由落入10 mL量筒中，測(cè)定10 mL干粉的質(zhì)量，計(jì)算堆積密度(g/mL)。

1.7 吸水指數(shù)的測(cè)定

參照美國(guó)專(zhuān)利6461663[24]中的方法，略做改動(dòng)：稱(chēng)取0.5 g干粉于50 mL離心管中，稱(chēng)質(zhì)量為m1；加入20 mL水，渦旋混合30 s，30 ℃水浴30 min(每15 min混合一次)；再2 500 r/min(離心力1 300×g)離心20 min；棄去上清液，倒置于濾紙上2 min，稱(chēng)質(zhì)量為m2。吸水指數(shù)計(jì)算公式：吸水指數(shù)(g水/g粉)=(m2-m1)/樣品干物質(zhì)的質(zhì)量。

1.8 持油性測(cè)定

根據(jù)Abdul-hamid等[25]的方法，略作改動(dòng)：稱(chēng)取1 g干粉置于50 mL離心管中，稱(chēng)質(zhì)量為m1；加入10 mL大豆油，渦旋混合30 min(每5 min混合30 s)；再4 000 r/min(離心力3328 ×g)離心20 min；移除上層油脂，倒置于濾紙上30 min，稱(chēng)質(zhì)量為m2。持油性計(jì)算公式：持油性(g油/g粉)=(m2-m1)/樣品干物質(zhì)的質(zhì)量。

1.9 乳化特性測(cè)定

參照Elkhalifa等[26]的方法，略作改動(dòng)： 取1 g干粉置于200 mL燒杯中，加50 mL水，用膠體磨均質(zhì)30 s，再加入50 mL菜籽油均質(zhì)1 min。取該乳濁液25 mL置于離心管中，在4 000 r/min下離心10 min，測(cè)定離心管中乳濁液體積。

乳化活性=離心后乳濁液體積/原乳濁液體積×100%。

取該乳濁液25 mL于80 ℃加熱30 min，冷卻至室溫后在4 000 r/min(離心力3 328 ×g)下離心10 min，測(cè)定離心管中乳濁液體積。

乳化穩(wěn)定性=加熱離心后乳濁液體積/原乳濁液體積×100%。

1.10 果膠含量測(cè)定

1.10.1 果膠提取

參照張攀等[27]方法略作改動(dòng)，料液比1 ∶30，浸提液pH=1.6(H2SO4配制)，100 W、30 ℃水浴超聲20 min，再80 ℃水浴提取2 h，4 000 r/min離心20 min，濾渣繼續(xù)上述操作，合并三次上清液，定容。

1.10.2 果膠測(cè)定

參照丁建東等[28]方法進(jìn)行測(cè)定，取適當(dāng)稀釋后的1.10.1中提取液1.0 mL置于試管中，加6.0 mL濃硫酸，用水降溫到室溫后加入1.5 g/L的咔唑無(wú)水乙醇溶液0.5 mL，搖勻，室溫暗處放置30 min，在530 nm處測(cè)定吸光度。分別配制質(zhì)量濃度為10、20、30、40、50、60 μg/mL的半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，相同方法作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，計(jì)算各樣品果膠含量。所得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)回歸方程為：

Y=0.005 7X+0.002 7(R2=0.997 8)

式中：Y為吸光值；X為半乳糖醛酸濃度(μg/mL)。

1.11 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Origin 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 色澤的比較分析

如表1所示，不同干燥方式對(duì)豆腐柴葉干粉的L*值和a*值有顯著影響(P<0.05)。熱風(fēng)干燥的綠度和亮度最好，冷凍干燥效果最差。常壓熱風(fēng)干燥是液態(tài)的水分變成氣態(tài)的過(guò)程，而真空冷凍干燥是固態(tài)冰通過(guò)升華直接變成氣體的過(guò)程。豆腐柴葉片比較薄，經(jīng)超低溫冷凍放入冷凍干燥機(jī)后很容易回溫，并不能使葉片中的所有水分直接升華，從而干燥速率變慢，效果變差。熱風(fēng)干燥和曬干組脫水比較充分，更容易粉碎，綠色程度也相對(duì)較好。

表1 不同干燥方式對(duì)豆腐柴粉L*值和a*值的影響

注：上標(biāo)具有相同字母則表示無(wú)顯著性差異(P<0.05)，下同

2.2 氣味成分的比較分析

電子鼻通過(guò)氣體傳感器陣列的響應(yīng)曲線(xiàn)可以分析檢測(cè)復(fù)雜氣味[29]。由圖1可知，7號(hào)傳感器對(duì)第1主成分的貢獻(xiàn)最大，2、6、8號(hào)傳感器對(duì)第2主成分貢獻(xiàn)率較大，且對(duì)第1主成分貢獻(xiàn)率也比較大，說(shuō)明這4種傳感器能很好地識(shí)別不同處理的豆腐柴。一般情況下，總貢獻(xiàn)率大于70%，方法就可用[30]。

主成分分析法(PCA)是將多個(gè)指標(biāo)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的1種線(xiàn)性判別分析方法。豆腐柴樣品電子鼻響應(yīng)值的PCA分析如圖2所示，總貢獻(xiàn)率為99.62%，說(shuō)明該方法可用。冷凍干燥樣與熱風(fēng)干燥樣重疊較多，說(shuō)明2者氣味差別較小。3種干燥樣與未干燥樣區(qū)別明顯，說(shuō)明干燥能消除豆腐柴鮮葉的特殊臭味，改善產(chǎn)品風(fēng)味。

圖1 不同干燥方式豆腐柴葉的電子鼻響應(yīng)值Loading分析

2.3 堆積密度、吸水指數(shù)和持油性的比較分析

如表2所示，不同干燥方式豆腐柴葉干粉的堆積密度、吸水指數(shù)和持油性都有顯著差異(P<0.05)。熱風(fēng)干燥和曬干組的堆積密度之間無(wú)顯著差異，且都比冷凍干燥組小。熱風(fēng)干燥和曬干組脫水比冷凍干燥組更充分，更容易粉碎，平均粒徑小，同體積下質(zhì)量減輕，堆積密度減小。

熱效應(yīng)會(huì)影響果膠的質(zhì)地結(jié)構(gòu)特性和水的釋放或結(jié)合能力[31]。熱風(fēng)干燥組的吸水能力最強(qiáng)，冷凍干燥組的吸水能力最弱。原因是熱風(fēng)干燥和曬干組平均粒徑更小，都形成了凝膠，且熱風(fēng)干燥組形成的凝膠更多。果膠形成凝膠時(shí)，相互交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，會(huì)使得溶劑和溶質(zhì)分子包裹其中[10]。冷凍干燥組大部分仍以顆粒分布于水中，基本只有顆粒吸水復(fù)水，這與霍艷榮等[32]所測(cè)的復(fù)水比為4.08～5.70一致。

注：A—冷凍干燥組；B—熱風(fēng)干燥組；C—曬干組；D—未干燥處理組

圖2 不同干燥方式豆腐柴葉的電子鼻響應(yīng)值PCA分析

持油性不僅與多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，更與纖維結(jié)構(gòu)的孔隙率直接相關(guān)[33]。同時(shí)持油性受蛋白質(zhì)組成中親水和親油基團(tuán)暴露數(shù)量不同的影響，如含非極性尾端較多的蛋白質(zhì)的含量增加，則持油性也隨之增加[34]。冷凍干燥組持油性最差，曬干組最好，這可能是因?yàn)椴煌稍锓绞胶筒煌┞稌r(shí)間對(duì)物性影響不同造成的。

表2 不同干燥方式對(duì)豆腐柴粉堆積密度、 吸水指數(shù)和持油性的影響

2.4 乳化特性的比較分析

如表3所示，不同干燥方式的豆腐柴葉干粉的乳化特性存在顯著差異(P<0.05)。冷凍干燥組乳化活性好于其他2組，且差異顯著(P<0.05)；熱風(fēng)干燥和曬干組的乳化活性無(wú)顯著差異(P>0.05)。冷凍干燥組的乳化穩(wěn)定性最好，熱風(fēng)干燥組最差。

乳化活性(EA)和乳化穩(wěn)定性(ES)都和蛋白質(zhì)分子的親水和親油基團(tuán)在分子表面的分布有關(guān)。不同干燥方法的蛋白質(zhì)變性不同，蛋白質(zhì)內(nèi)部疏水基團(tuán)的暴露程度不同，其乳化活性和乳化穩(wěn)定性就不同[34]。果膠是具有乳化能力的天然多糖[35]，梅新[36]研究發(fā)現(xiàn)EA和ES都與果膠濃度呈正相關(guān)。果膠分子降低油水界面張力和吸附到油滴表面的效率決定果膠的EA，同時(shí)果膠良好的水溶特性，使其具有較好的ES[37]。由此可判斷，不同的干燥方式能顯著影響豆腐柴粉蛋白質(zhì)及果膠的物性，從而影響其乳化特性。

表3 不同干燥方式對(duì)豆腐柴粉乳化特性的影響

2.5 果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較分析

如圖3所示，不同干燥方式豆腐柴葉干粉的果膠含量差異顯著(P<0.05)。冷凍干燥組果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為25.77%，曬干組質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為21.01%，這與前人研究結(jié)果基本一致[5，17]。果膠易受酶和熱效應(yīng)的影響而發(fā)生降解與結(jié)構(gòu)變化[38]。劉佳[39]研究蘋(píng)果果膠發(fā)現(xiàn)，在高溫情況下，熱效應(yīng)和極化作用對(duì)果膠分子的破壞會(huì)導(dǎo)致果膠量減少。Geerkens等[40]研究芒果果膠也發(fā)現(xiàn)，干燥可以誘導(dǎo)果膠產(chǎn)生相關(guān)的變化。冷凍干燥組溫度低，果膠不易被破壞；熱風(fēng)干燥溫度雖然比曬干溫度高，但是曬干組受陽(yáng)光照射時(shí)間長(zhǎng)，可能使果膠更容易受影響而分解變化。

圖3 不同干燥方式對(duì)豆腐柴葉干粉果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

3 結(jié)論

3種不同干燥方式對(duì)豆腐柴葉干粉各項(xiàng)理化指標(biāo)皆有顯著影響。熱風(fēng)干燥色澤最好，吸水指數(shù)最大，堆積密度最小；3種干燥方法都能消除豆腐柴鮮葉特殊的臭味；冷凍干燥持油性最差，但果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，曬干持油性最好，但果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低；冷凍干燥乳化活性和乳化穩(wěn)定性最好，熱風(fēng)干燥最差?？傮w而言，考慮到豆腐柴葉目前的主要用途、附加值及各種干燥方式的加工成本，為合理推動(dòng)山區(qū)經(jīng)濟(jì)作物的開(kāi)發(fā)與利用，熱風(fēng)干燥優(yōu)于另外2種干燥方式。