不同干燥方式对豆腐柴叶干粉理化性质的影响

张 洪，郭瑶堂，吉俊臣，王 馨，熊乙帆，赵定勇，李明元*

(1.四川信息职业技术学院国有资产与后勤管理处，四川 广元 628040；2.西华大学食品与生物工程学院， 四川 成都 610039)

豆腐柴(PremnamicrophyllaTurcz)，别名凉粉叶、豆腐木等，属马鞭草科多年生落叶灌木[1]，但也有最新研究将其归类为唇形科[2-3]。我国豆腐柴资源丰富，主要分布在浙、皖、湘和川渝等省市山区地带[4]。豆腐柴叶果胶含量丰富，多为果糖、葡萄糖和D-甘露糖所组成的一种杂多糖[5]。蒋立科等[6]对豆腐柴叶的毒理性进行了研究，证明食用豆腐柴是安全的。同时豆腐柴叶也被中医用于治疗皮肤割伤、疟疾等和毒蛇咬伤[7]。目前，豆腐柴因其食用价值和药用价值，尝试将其作为经济作物大量种植的人也日益增多[8]。

国外豆腐柴极少，研究不多，国内重视度也不足[9]。目前对豆腐柴的研究主要集中在豆腐柴叶果胶的提取及其性质研究[10-12]，其次是有效成分的分离鉴定[13-14]，再者就是豆腐柴叶的产品开发利用等[15-16]。豆腐柴一般3月长叶，11月落叶，不同月份叶中的果胶含量也有所不同[17]。豆腐柴鲜叶不耐贮存，易腐烂变质，有关干叶及干粉的加工工艺等方面的研究也少有报道。

冷冻干燥能很好地保存产品的营养价值，但投入大，一般用于干燥高附加值的原材料[18]。热风干燥是食品工业中最常见的脱水技术，操作容易、投资少，但不适用于热敏性或含糖量较高的食品[19]。晒干是民间常用的干燥方法，处理量大、成本低，但是占地规模大、易被污染且受天气影响大[20]。本研究以豆腐柴鲜叶为材料，探究3种不同干燥方式对其干粉品质的影响，以期为豆腐柴叶的加工利用提供基础参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆腐柴鲜叶：5月初采摘自四川达州，经生鲜快递运输至实验室后冷藏备用，时间不超过2 d；硫酸、无水乙醇，成都市科龙化工试剂厂；咔唑，美国Sigma公司；半乳糖醛酸，广州市乐试生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

FDU-1100真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司；BPG-9240A精密鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；QE-200克万能粉碎机，浙江屹立工贸有限公司；PEN3型电子鼻，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；威福WF32精密色差仪，杭州彩谱科技有限公司；Vortex genius3涡旋混匀器，艾卡(广州)仪器设备有限公司；TD-5M台式低速离心机，四川蜀科仪器有限公司；HH-S4型数显恒温水浴锅，金坛市医疗仪器厂；JTM-300胶体磨，上海沃迪智能装备股份有限公司；KQ-250DB数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；UV-2800紫外可见分光光度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.3 样品处理

冷冻干燥组：取100 g鲜叶平摊于盘中，于-70 ℃预冻10 h，在真空冷冻干燥机中干燥30 h。热风干燥组：取100 g鲜叶平摊于铁筛中，厚度约为2 cm，待干燥箱温度上升到60 ℃时放入，干燥4 h。晒干组：取100 g鲜叶平摊于铁筛中，每隔约3 h翻动一次，太阳直射时间总共约20 h，没有阳光时密封放置于阴凉处。所有干叶打粉过80目筛，4 ℃冷藏备用。

1.4 色泽测定

用色差仪测定各组样品的L*值和a*值，其中：L*值表示亮度；a*值表示红绿偏向，正值偏向红色，负值偏向绿色。a*值越小，绿色程度越好，L*值越大，颜色越鲜越亮，表示豆腐柴粉外观品质越好，更易被消费者接受。因此，可根据L*值和a*值来判断豆腐柴干粉的品质[21]。

1.5 基于电子鼻的主成分分析

用便携式电子鼻进行气味分析，测试条件参照俞慧红等[22]方法略作改动。称取2 g样品于40 mL顶空瓶中，清洗时间80.0 s，测量时间100.0 s，进样流量300 mL/min。

1.6 堆积密度的测定

参照Goula等[23]的方法进行测定。将豆腐柴叶干粉经漏斗自由落入10 mL量筒中，测定10 mL干粉的质量，计算堆积密度(g/mL)。

1.7 吸水指数的测定

参照美国专利6461663[24]中的方法，略做改动：称取0.5 g干粉于50 mL离心管中，称质量为m1；加入20 mL水，涡旋混合30 s，30 ℃水浴30 min(每15 min混合一次)；再2 500 r/min(离心力1 300×g)离心20 min；弃去上清液，倒置于滤纸上2 min，称质量为m2。吸水指数计算公式：吸水指数(g水/g粉)=(m2-m1)/样品干物质的质量。

1.8 持油性测定

根据Abdul-hamid等[25]的方法，略作改动：称取1 g干粉置于50 mL离心管中，称质量为m1；加入10 mL大豆油，涡旋混合30 min(每5 min混合30 s)；再4 000 r/min(离心力3328 ×g)离心20 min；移除上层油脂，倒置于滤纸上30 min，称质量为m2。持油性计算公式：持油性(g油/g粉)=(m2-m1)/样品干物质的质量。

1.9 乳化特性测定

参照Elkhalifa等[26]的方法，略作改动： 取1 g干粉置于200 mL烧杯中，加50 mL水，用胶体磨均质30 s，再加入50 mL菜籽油均质1 min。取该乳浊液25 mL置于离心管中，在4 000 r/min下离心10 min，测定离心管中乳浊液体积。

乳化活性=离心后乳浊液体积/原乳浊液体积×100%。

取该乳浊液25 mL于80 ℃加热30 min，冷却至室温后在4 000 r/min(离心力3 328 ×g)下离心10 min，测定离心管中乳浊液体积。

乳化稳定性=加热离心后乳浊液体积/原乳浊液体积×100%。

1.10 果胶含量测定

1.10.1 果胶提取

参照张攀等[27]方法略作改动，料液比1 ∶30，浸提液pH=1.6(H2SO4配制)，100 W、30 ℃水浴超声20 min，再80 ℃水浴提取2 h，4 000 r/min离心20 min，滤渣继续上述操作，合并三次上清液，定容。

1.10.2 果胶测定

参照丁建东等[28]方法进行测定，取适当稀释后的1.10.1中提取液1.0 mL置于试管中，加6.0 mL浓硫酸，用水降温到室温后加入1.5 g/L的咔唑无水乙醇溶液0.5 mL，摇匀，室温暗处放置30 min，在530 nm处测定吸光度。分别配制质量浓度为10、20、30、40、50、60 μg/mL的半乳糖醛酸标准溶液，相同方法作标准曲线，计算各样品果胶含量。所得标准曲线回归方程为：

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

式中：Y为吸光值；X为半乳糖醛酸浓度(μg/mL)。

1.11 数据处理

实验数据用SPSS 17.0进行单因素方差分析，结果用平均值±标准差表示，采用Origin 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 色泽的比较分析

如表1所示，不同干燥方式对豆腐柴叶干粉的L*值和a*值有显著影响(P<0.05)。热风干燥的绿度和亮度最好，冷冻干燥效果最差。常压热风干燥是液态的水分变成气态的过程，而真空冷冻干燥是固态冰通过升华直接变成气体的过程。豆腐柴叶片比较薄，经超低温冷冻放入冷冻干燥机后很容易回温，并不能使叶片中的所有水分直接升华，从而干燥速率变慢，效果变差。热风干燥和晒干组脱水比较充分，更容易粉碎，绿色程度也相对较好。

表1 不同干燥方式对豆腐柴粉L*值和a*值的影响

注：上标具有相同字母则表示无显著性差异(P<0.05)，下同

2.2 气味成分的比较分析

电子鼻通过气体传感器阵列的响应曲线可以分析检测复杂气味[29]。由图1可知，7号传感器对第1主成分的贡献最大，2、6、8号传感器对第2主成分贡献率较大，且对第1主成分贡献率也比较大，说明这4种传感器能很好地识别不同处理的豆腐柴。一般情况下，总贡献率大于70%，方法就可用[30]。

主成分分析法(PCA)是将多个指标化为少数几个综合指标的1种线性判别分析方法。豆腐柴样品电子鼻响应值的PCA分析如图2所示，总贡献率为99.62%，说明该方法可用。冷冻干燥样与热风干燥样重叠较多，说明2者气味差别较小。3种干燥样与未干燥样区别明显，说明干燥能消除豆腐柴鲜叶的特殊臭味，改善产品风味。

图1 不同干燥方式豆腐柴叶的电子鼻响应值Loading分析

2.3 堆积密度、吸水指数和持油性的比较分析

如表2所示，不同干燥方式豆腐柴叶干粉的堆积密度、吸水指数和持油性都有显著差异(P<0.05)。热风干燥和晒干组的堆积密度之间无显著差异，且都比冷冻干燥组小。热风干燥和晒干组脱水比冷冻干燥组更充分，更容易粉碎，平均粒径小，同体积下质量减轻，堆积密度减小。

热效应会影响果胶的质地结构特性和水的释放或结合能力[31]。热风干燥组的吸水能力最强，冷冻干燥组的吸水能力最弱。原因是热风干燥和晒干组平均粒径更小，都形成了凝胶，且热风干燥组形成的凝胶更多。果胶形成凝胶时，相互交联形成的网络结构，会使得溶剂和溶质分子包裹其中[10]。冷冻干燥组大部分仍以颗粒分布于水中，基本只有颗粒吸水复水，这与霍艳荣等[32]所测的复水比为4.08～5.70一致。

注：A—冷冻干燥组；B—热风干燥组；C—晒干组；D—未干燥处理组

图2 不同干燥方式豆腐柴叶的电子鼻响应值PCA分析

持油性不仅与多糖的化学结构有一定关系，更与纤维结构的孔隙率直接相关[33]。同时持油性受蛋白质组成中亲水和亲油基团暴露数量不同的影响，如含非极性尾端较多的蛋白质的含量增加，则持油性也随之增加[34]。冷冻干燥组持油性最差，晒干组最好，这可能是因为不同干燥方式和不同暴露时间对物性影响不同造成的。

表2 不同干燥方式对豆腐柴粉堆积密度、 吸水指数和持油性的影响

2.4 乳化特性的比较分析

如表3所示，不同干燥方式的豆腐柴叶干粉的乳化特性存在显著差异(P<0.05)。冷冻干燥组乳化活性好于其他2组，且差异显著(P<0.05)；热风干燥和晒干组的乳化活性无显著差异(P>0.05)。冷冻干燥组的乳化稳定性最好，热风干燥组最差。

乳化活性(EA)和乳化稳定性(ES)都和蛋白质分子的亲水和亲油基团在分子表面的分布有关。不同干燥方法的蛋白质变性不同，蛋白质内部疏水基团的暴露程度不同，其乳化活性和乳化稳定性就不同[34]。果胶是具有乳化能力的天然多糖[35]，梅新[36]研究发现EA和ES都与果胶浓度呈正相关。果胶分子降低油水界面张力和吸附到油滴表面的效率决定果胶的EA，同时果胶良好的水溶特性，使其具有较好的ES[37]。由此可判断，不同的干燥方式能显著影响豆腐柴粉蛋白质及果胶的物性，从而影响其乳化特性。

表3 不同干燥方式对豆腐柴粉乳化特性的影响

2.5 果胶质量分数的比较分析

如图3所示，不同干燥方式豆腐柴叶干粉的果胶含量差异显著(P<0.05)。冷冻干燥组果胶质量分数最高，为25.77%，晒干组质量分数最低，为21.01%，这与前人研究结果基本一致[5，17]。果胶易受酶和热效应的影响而发生降解与结构变化[38]。刘佳[39]研究苹果果胶发现，在高温情况下，热效应和极化作用对果胶分子的破坏会导致果胶量减少。Geerkens等[40]研究芒果果胶也发现，干燥可以诱导果胶产生相关的变化。冷冻干燥组温度低，果胶不易被破坏；热风干燥温度虽然比晒干温度高，但是晒干组受阳光照射时间长，可能使果胶更容易受影响而分解变化。

图3 不同干燥方式对豆腐柴叶干粉果胶质量分数的影响

3 结论

3种不同干燥方式对豆腐柴叶干粉各项理化指标皆有显著影响。热风干燥色泽最好，吸水指数最大，堆积密度最小；3种干燥方法都能消除豆腐柴鲜叶特殊的臭味；冷冻干燥持油性最差，但果胶质量分数最高，晒干持油性最好，但果胶质量分数最低；冷冻干燥乳化活性和乳化稳定性最好，热风干燥最差。总体而言，考虑到豆腐柴叶目前的主要用途、附加值及各种干燥方式的加工成本，为合理推动山区经济作物的开发与利用，热风干燥优于另外2种干燥方式。