熱風(fēng)烘干溫度對(duì)線椒和朝天椒干制品質(zhì)的對(duì)比分析

田玉肖，羅靜紅，宋占鋒，羅芳耀，朱永清,3，高佳,3*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，成都 610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，成都 610066；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)及種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610066)

辣椒(CapsicumannuumL.)為茄科辣椒屬植物，原產(chǎn)于中南美洲等熱帶地區(qū)，目前在世界各地廣泛種植。新鮮辣椒含有豐富的維生素C、維生素E、類胡蘿卜素和辣椒素等物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值[1]。干制辣椒是辣椒干燥加工后的產(chǎn)品，在國(guó)際香料貿(mào)易中占有重要地位[2]。線椒和朝天椒是我國(guó)辣椒干制加工的兩種重要辣椒類型[3]。

辣椒素類物質(zhì)是辣椒辣味的主要來源，包含23種以上的辣椒素同系物[4]，其中辣椒素和二氫辣椒素占辣椒素類物質(zhì)的90%以上[5]。辣椒素類物質(zhì)具有抗菌活性[6]、抗氧化活性、潛在抗癌作用[7]和鎮(zhèn)痛消炎[8]等多種生物學(xué)特性，還可以促進(jìn)食欲，改善消化[9]，在食品餐飲、醫(yī)療藥物等方面均具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

辣椒含有豐富的類胡蘿卜素，是提取天然色素的重要材料。紅辣椒中最主要的類胡蘿卜素組分是辣椒紅素。除此之外，辣椒還含有豐富的紫黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、葉黃素、β-胡蘿卜素等成分[10-11]，是維生素A前體的重要來源。類胡蘿卜素具有很強(qiáng)的抗氧化能力，可有效清除自由基，增強(qiáng)人體免疫力，抑制癌癥[12]、心血管等疾病的發(fā)生。

隨著人們對(duì)辣椒消費(fèi)需求量的不斷增加，干椒加工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。熱風(fēng)烘干是目前生產(chǎn)中辣椒干制加工的主要方式，加工過程中伴隨著加熱處理，類胡蘿卜素和辣椒素等物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定損失。因此，探究烘干溫度等干制加工條件對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品品質(zhì)損失具有重要作用。目前有關(guān)辣椒干制加工的研究主要集中在干制方式[13]和熱風(fēng)干燥的熱力學(xué)模型上[14]，而對(duì)于不同類型辣椒烘干方式的比較及最適烘干條件的研究較少。辣度和色度是劃分商品辣椒等級(jí)的重要指標(biāo)[15]。本試驗(yàn)以線椒和朝天椒為對(duì)象，研究烘干溫度對(duì)兩種不同類型辣椒干制后辣度和色度等主要品質(zhì)的影響差異，以期為生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為線椒和朝天椒(見圖1)，線椒品種為紅冠3號(hào)，朝天椒品種為紅冠603，均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所選育。辣椒原料統(tǒng)一種植于四川省成都市新都區(qū)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研示范基地，生產(chǎn)管理?xiàng)l件一致。辣椒鮮樣于紅熟期采收，挑選成熟度一致、外觀完整、無明顯病蟲害的新鮮樣品于采收當(dāng)天運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，冷藏暫存24 h備用。紅冠3號(hào)和紅冠603辣椒鮮樣的干物質(zhì)量分別為16.38%和26.41%。

圖1 干制前后的辣椒Fig.1 The peppers before and after drying

1.2 材料處理

新鮮辣椒去蒂，將不同品種辣椒各分為3組，分別進(jìn)行50，60，70 ℃熱風(fēng)烘干處理，每30 min查看辣椒狀態(tài)，待其變脆、能輕易折斷時(shí)停止處理，取出后粉碎成粉末狀，采用聚乙烯薄膜密封包裝，于0 ℃冷庫避光保存?zhèn)溆?。?0個(gè)線椒果實(shí)為一組，每30個(gè)朝天椒果實(shí)為一組，每個(gè)處理均設(shè)置4組。

1.3 儀器與設(shè)備

JA31002電子天平 上海精天電子儀器有限公司；DHG-9075A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；XM-300UVF超聲清洗機(jī) 小美超聲儀器有限公司；TU-1810紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；FW-200高速萬能粉碎機(jī) 北京科偉永興儀器有限公司；Agilent 1260高效液相色譜儀 美國(guó)Agilent Technologies公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 含水量的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[16]測(cè)定不同溫度下烘干后干椒中的含水量。稱取5 g樣品，在105 ℃干燥箱中干燥5 h至恒重，放入干燥器中冷卻后稱取質(zhì)量，計(jì)算干椒含水量。

1.4.2 辣椒素的測(cè)定

參考王燕等[17]的方法。稱取0.2 g樣品粉末于離心管中，加入6 mL甲醇，在60 ℃超聲提取30 min，冷卻后以6 000 r/min離心5 min，取上清液1 mL用0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾到色譜瓶中待測(cè)。檢測(cè)條件：色譜柱：Zorbax SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相：70%甲醇，流速：0.8 mL/min，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)：280 nm，柱溫：兩端均為30 ℃，進(jìn)樣量：10 μL，用辣椒素和二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算辣椒樣品中辣椒素和二氫辣椒素的含量，總辣椒素為辣椒素和二氫辣椒素含量的總和。

1.4.3 ASTA色度的測(cè)定

參考GB/T 22299-2008《辣椒粉 天然著色物質(zhì)總含量的測(cè)定》[18]，稱取0.1 g樣品于容量瓶中，加入100 mL丙酮，搖勻，黑暗處提取16 h，取上清液測(cè)定其在460 nm波長(zhǎng)處的吸光值，ASTA色度=A460 nm×16.4/m(m為樣品質(zhì)量,g)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010處理，結(jié)果以4組的“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。使用DPS 7.5進(jìn)行隨機(jī)分組設(shè)計(jì)方差統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 烘干時(shí)間和干椒含水量

分別在50，60，70 ℃對(duì)紅冠3號(hào)和紅冠603進(jìn)行烘干處理，烘干所需時(shí)間及干椒含水量見表1。

表1 不同溫度下處理時(shí)間和干椒含水量Table 1 The treatment time and water content of dried peppers at different temperatures

兩種類型辣椒的烘干時(shí)間均隨著烘干溫度的升高而縮短，最終干椒含水量為6.99%～8.63%，但辣椒類型和溫度對(duì)烘干時(shí)間均有較大影響。紅冠3號(hào)由于果實(shí)較大，烘干時(shí)間較紅冠603長(zhǎng)，但隨著溫度的升高，兩者之間的烘干時(shí)間差減少。紅冠3號(hào)在50，60，70 ℃下的烘干時(shí)間分別為65，30.5，19 h，其中60 ℃的烘干時(shí)間比50 ℃縮短了53.08%，70 ℃比60 ℃縮短了37.70%。紅冠603的烘干時(shí)間分別為49，24，19 h，60 ℃的烘干時(shí)間比50 ℃縮短了51.02%，70 ℃比60 ℃縮短了20.83%。結(jié)果表明，隨著溫度的增加，兩種類型辣椒的烘干速率均增加，但增加速率有所降低。張茜等[19]認(rèn)為辣椒熱風(fēng)干燥符合Page模型干燥規(guī)律，一直處于降速干燥階段，隨著溫度的升高，干燥時(shí)間縮短，干燥速率增加，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。本試驗(yàn)中辣椒的烘干時(shí)間與其他研究[20]相比較長(zhǎng)，原因主要是本次試驗(yàn)干椒最終含水率較低，其次烘干時(shí)間還與烘干方式、物料厚度[21]、預(yù)處理方式[22]等因素有關(guān)。

2.2 辣椒素

對(duì)不同溫度下線椒和朝天椒的辣椒素組分進(jìn)行分析，結(jié)果見圖2。

圖2 不同烘干溫度對(duì)辣椒素和二氫辣椒素含量的影響Fig.2 The effects of different drying temperatures on the content of capsaicin and dihydrocapsaicin

不同類型辣椒之間辣椒素和二氫辣椒素的變化趨勢(shì)稍有差異。隨著烘干溫度的升高，辣椒素的損失率也不斷增加。紅冠3號(hào)的辣椒素含量從50 ℃的432.29 μg/g DW降到60 ℃的346.82 μg/g DW，損失率為19.77%，但差異不顯著，60～70 ℃(206.15 μg/g DW)的損失率高達(dá)40.56%，差異顯著。紅冠603樣品在50，60，70 ℃下的辣椒素含量分別為956.61，867.22，740.64 μg/g DW，每升高10 ℃的損失率分別為9.34%和14.60%，且各處理組之間差異顯著。相同烘干溫度下，紅冠603比紅冠3號(hào)的辣椒素?fù)p失率低，可能是因?yàn)槠浠A(chǔ)辣椒素含量顯著高于紅冠3號(hào)。

紅冠3號(hào)二氫辣椒素含量的變化趨勢(shì)與辣椒素一致，隨著烘干溫度的升高其含量逐漸降低，且損失率逐漸增加。50，60，70 ℃的二氫辣椒素含量分別為151.79，132.64，77.97 μg/g DW，每升高10 ℃二氫辣椒素?fù)p失率分別為12.62%和41.21%，50 ℃和60 ℃之間的二氫辣椒素含量沒有顯著差異，且均顯著高于70 ℃。而紅冠603中含量最高的為60 ℃(638.50 μg/g DW)，其次是50 ℃(611.30 μg/g DW)，但兩者之間沒有顯著差異。

不同類型辣椒之間辣椒素含量差異顯著。朝天椒品種紅冠603的總辣椒素含量顯著高于線椒品種紅冠3號(hào)，見圖3。

圖3 不同烘干溫度對(duì)總辣椒素含量的影響Fig.3 The effects of different drying temperatures on the content of total capsaicins

仲輝等[23]認(rèn)為辣度與辣椒果實(shí)類型有一定的相關(guān)性，果實(shí)較小的朝天椒辣度高于線椒，與本試驗(yàn)結(jié)果一致?？偫苯匪嘏c辣椒素的變化趨勢(shì)一致，紅冠3號(hào)與紅冠603的總辣椒表含量均隨著溫度的升高逐漸降低，變化范圍分別為284.12～584.08 μg/g DW和1 307.73～1 567.91 μg/g DW，50 ℃和60 ℃之間差異不顯著，且均顯著高于70 ℃。繆武[24]研究了50，60 ℃熱風(fēng)烘干后辣椒素的變化，發(fā)現(xiàn)烘干溫度對(duì)辣椒素含量沒有顯著影響，與本研究結(jié)果一致?？偫苯匪氐淖兓厔?shì)與辣椒素一致，是因?yàn)槔苯匪厥抢苯分欣苯匪仡愇镔|(zhì)的最主要成分，約占總辣椒素的46%～77%[25]。不同類型辣椒中辣椒素類物質(zhì)各組分的比例有一定的差異[26]，本試驗(yàn)中，線椒和朝天椒中辣椒素含量均比二氫辣椒素含量高，其中朝天椒的辣椒素占總辣椒素的比例為56.64%～61.01%，線椒中比例為72.34%～74.01%。結(jié)果表明，線椒中辣椒素的比例更高，二氫辣椒素的比例更低，說明相較朝天椒而言，辣椒素的變化對(duì)線椒的影響較大，二氫辣椒素的變化影響較小。

2.3 ASTA色度

對(duì)不同烘干溫度下的辣椒進(jìn)行ASTA色度測(cè)定，結(jié)果見圖4。

圖4 不同烘干溫度對(duì)ASTA色度的影響Fig.4 The effects of different drying temperatures on ASTA chroma

紅冠3號(hào)在各溫度處理下的色度均高于紅冠603，但隨著烘干溫度的升高，線椒和朝天椒色度的變化趨勢(shì)完全不同，紅冠3號(hào)呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，色度最高值在70 ℃，為117.60，與50 ℃(115.22)相比差異不顯著，且兩者均顯著高于60 ℃(98.12)。而紅冠603呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，在60 ℃下色度最高，為85.34，顯著高于50 ℃(66.51)和70 ℃(62.35)。楊詠鵑等[27]認(rèn)為隨著溫度的增加，辣椒紅素的含量逐漸降低，以顏色相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析[28]，對(duì)干辣椒進(jìn)行綜合評(píng)分，認(rèn)為70 ℃的得分最高；且50 ℃和60 ℃之間綜合評(píng)分差異不大，這與本試驗(yàn)的結(jié)果有一定差異，這種差異可能是試驗(yàn)辣椒類型不同導(dǎo)致的。

不同類型辣椒之間截然不同的變化趨勢(shì)可能是因?yàn)槠漕惡}卜素組分差異較大[29]，類胡蘿卜素各組分的熱穩(wěn)定性也不同。成熟紅色辣椒中辣椒紅素和辣椒玉紅素約占總色素的46%，其次是玉米黃質(zhì)、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)等[30]。其中紅色素比黃色素的熱穩(wěn)定性高，辣椒玉紅素比辣椒紅素的熱穩(wěn)定性高[31]。所以，熱風(fēng)干燥過程中在干燥溫度與干燥時(shí)間的綜合影響下，不同類胡蘿卜素組分在不同干燥溫度下產(chǎn)生不同程度的損失，最終導(dǎo)致其色度差異，此外，Isabel等[32]也發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥過程中不同類型辣椒的各類胡蘿卜素組分的損失率不同，甚至某些成分的含量還會(huì)增加。

2.4 方差貢獻(xiàn)率分析

為了明確各因素對(duì)辣椒素、二氫辣椒素、總辣椒素、ASTA色度、烘干時(shí)間變異的影響，對(duì)各因素的方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行了分析，見表2。

表2 方差貢獻(xiàn)率Table 2 The variance contribution rate %

由表2可知，烘干溫度、辣椒類型及其交互作用對(duì)辣椒各指標(biāo)都有極顯著的影響，但貢獻(xiàn)率有一定差異。在3個(gè)因素中，溫度×類型對(duì)烘干時(shí)間、辣椒素、二氫辣椒素和總辣椒素的影響最大，且溫度的方差貢獻(xiàn)率均高于類型，類型對(duì)ASTA色度的影響最大，約占總體變異的50%。

3 結(jié)論

線椒和朝天椒在不同熱風(fēng)干制溫度下品質(zhì)變化差異主要體現(xiàn)在二氫辣椒素和色度上。紅冠3號(hào)的辣椒素各組分及總辣椒素含量均顯著低于紅冠603，ASTA色度顯著高于紅冠603。兩種類型辣椒在烘干時(shí)間、辣椒素、總辣椒素含量變化趨勢(shì)上一致，在二氫辣椒素含量變化上稍有差異，在ASTA色度上變化完全不同。隨著溫度的升高，辣椒的烘干時(shí)間縮短，烘干速率均隨之增加，但增加速率越來越小?？偫苯匪睾侩S著溫度的升高而降低，且降低的速率越來越快，但50 ℃與60 ℃之間沒有顯著差異。紅冠3號(hào)在70 ℃下ASTA色度最高，紅冠603在60 ℃下最高。方差分析結(jié)果表明，溫度、辣椒類型及溫度×類型的交互作用對(duì)辣椒素、二氫辣椒素、ASTA色度和烘干時(shí)間均有顯著影響。其中溫度×類型對(duì)烘干時(shí)間、辣椒素和二氫辣椒素的影響最大，方差貢獻(xiàn)率分別為81.01%、65.19%、44.37%；辣椒類型對(duì)ASTA色度的影響最大，方差貢獻(xiàn)率為49.85%。綜合干燥效率、辣椒素含量和ASTA色度，紅冠603在60 ℃下熱風(fēng)干制能最大程度保持其辣度和色度品質(zhì)。紅冠3號(hào)的辣度較低，色度較高，可用于提取色素、低辣調(diào)味或加工，適宜在70 ℃干制加工。