摘要:研究自然干燥、热风干燥、真空干燥、烫漂后干燥等 4 种工艺分别对马齿苋干粉中总黄酮、总酚、多糖含量及挥发性风味成分的影响。 结果表明,在活性成分方面,真空干燥法制得的总酚、总黄酮含量最高,烫漂后干燥法次之;经热风干燥法处理的样品多糖含量最高,略高于烫漂后干燥。 气相色谱 - 质谱联用分析结果表明,不同加工工艺处理后的马齿苋挥发性风味物质成分存在较大差异,4 种工艺得到的马齿苋粉的香味贡献最大的成分各不相同,对 4 种制备工艺贡献最大的物质分别为 β - 紫罗兰酮、乙醛、β - 紫罗兰酮、二甲基硅烷二醇。 综合分析可知,采用真空干燥处理制得的马齿苋干综合品质较好,但考虑成分含量及加工成本,采用烫漂后干燥法更为合理。
关键词:马齿苋;干燥工艺;活性成分;风味物质;气相色谱 - 质谱联用分析
马齿苋(Portulaca oleracea L. )是马齿苋科马齿苋属一年生肉质草本植物,其富含多糖、多酚、生物碱和黄酮等生物活性物质,已成为人们广泛食用和喜爱的 功 能 性 食 品, 具 有 清 除 体 内 自 由 基 等 功效[1 - 4]。 随着马齿苋在医疗保健领域的广泛应用,人们对其质量的要求也越来越高,而新鲜马齿苋全株含水量较高,在贮藏过程中容易腐烂,使其营养成分下降,严重影响其价值及用途[5 - 6]。 本研究探讨 4 种不同的加工工艺对马齿苋主要生物活性化合物含量的影响,同时采用气相色谱 - 质谱联用仪(GC - MS)对其挥发性风味物质进行分析,对比不同加工工艺对马齿苋风味成分含量的影响,以期为马齿苋的合理化加工提供科学依据,同时也为马齿苋的开发利用提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
马齿苋由江苏沿海地区农业科学研究所提供,于 2020 年 6 月采自江苏省盐城市沿海滩涂,清洗后沥干水分备用。
1. 2 原料处理
试验于 2020 年 6 月 22 日进行,地点位于江苏沿海地区农业科学研究所检验检测中心。 马齿苋采用自然干燥 ( ND) 、热风干燥 ( HD) 、真空干燥(VD) 、烫漂后干燥( BD)等 4 种干燥方法处理。 每种方法分别使用约 500 g 的马齿苋在不同条件下进行干燥。 ND 处理中,马齿苋在自然条件下干燥,使用天平(FA2004N,上海精密科学仪器有限公司)每12 h 称 1 次干燥样品,直至恒质量。 HD 处理中,马齿苋在电热恒温鼓风干燥箱(DHC - 9073S - Ⅲ,上海精密科学仪器有限公司)中以121 ℃杀青30 min,随后以(80 ± 2) ℃ 进行干燥,干燥后的样品每 1 h称质量 1 次,直至恒质量。 VD 处理中,将马齿苋置于真空干燥箱(DZF - 6020,上海一恒科学仪器有限公司)中[温度为(60 ± 2) ℃ ,压强为 - 0. 01 MPa]干燥,干燥样品每 1 h 称质量 1 次,直至恒质量。 BD处理中,将马齿苋按料水质量比为 1 ∶ 4 放入沸水中进行烫漂 2 min,把烫漂后的样品立刻放入 4 ℃水中冷却,随后置于自然条件下干燥,干燥后的样品每12 h 称质量 1 次,直至恒质量。 所有样品处理好后均粉碎并过筛网(孔径为 250 μm ) 。
1. 3 测定方法
采用 Folin - Ciocalteau 法测定马齿苋总酚含量[7];采用分光光度法测定马齿苋总黄酮含量[7];采用苯酚 - 硫酸法测定马齿苋多糖含量[7];马齿苋挥发性风味成分采用气相色谱 - 质谱联用仪分析,由青岛科创质量检测有限公司代为检测。
1. 4 数据处理
采用 Excel 2016 和 SPSS 19. 0 统计分析软件对试验数据进行处理。
2 结果与分析
2. 1 不同处理方法下马齿苋干最大含水量及所需时间
由表 1 可知,自然干燥最终所得马齿苋干含水量均高于其他方法。 自然干燥处理的干燥时间最长,其次是烫漂后干燥、真空干燥和热风干燥。 因此,真空干燥有可能取代目前广泛使用的热风干燥法。
2. 2 不同干燥方式下马齿苋干燥外观
干燥后的马齿苋外观因干燥方法的不同而有所不同(图 1) 。 采用自然干燥方法处理的植株同烫漂后干燥法相似,均呈棕褐色皱缩状,但自然干燥法处理后的马齿苋植株叶片脱落较多。 热风干燥法处理导致马齿苋植株变脆,皱缩并呈褐色,有浓郁香气。 真空干燥法处理的植株暴露在阳光下时,叶子呈灰绿色,几乎没有皱缩,茎呈红色,因此这种方法最能保持新鲜植物的外表。
2. 3 不同干燥方式对马齿苋活性成分的影响
由图 2 可知,自然干燥处理显著降低了马齿苋多糖、黄酮类化合物以及酚类化合物的含量,影响了其营养价值。 热风干燥法是目前应用最广泛的干燥方法,与其他干燥方法相比,热风干燥法能较好地保持马齿苋的多糖含量。 经热风干燥处理的样品中总黄酮含量显著低于真空干燥处理。 真空干燥处理下,马齿苋总酚和总黄酮的含量显著高于其他 3 种干燥处理,但烫漂后干燥处理在保持多糖含量方面略优于真空干燥处理。 干燥后的样品中有效成分含量如下:多糖含量表现为热风干燥处理 > 烫漂后干燥处理 > 真空干燥处理 > 自然干燥处理;总黄酮含量表现为真空干燥处理 > 烫漂后干燥处理 > 热风干燥处理 > 自然干燥处理;总酚含量表现为真空干燥处理 > 烫漂后干燥处理 > 热风干燥处理 > 自然干燥处理。 从总体上看,真空干燥法在保持植物活性成分方面优于其他干燥方法。
2. 4 不同干燥方式对马齿苋挥发性风味成分的影响
气相色谱 - 质谱联用分析结果(表 2)表明,在不同加工工艺处理下,马齿苋风味物质成分存在较大差异。 自然干燥处理的马齿苋主要风味物质有 β - 紫罗兰酮(21. 64% ) 、苯甲醛(16. 87% ) 、苯乙醛(15. 30% ) 。 热风干燥处理的马齿苋主要风味物质有乙醛(23. 08% ) 、3 - 戊烯 - 2 - 酮(13. 64% ) 。 在真空干燥法处理的样品中,风味物质主要有 β - 紫罗兰 酮 ( 14. 83% ) 、 苯 乙 醛 ( 8. 47% ) 、 苯 甲 醛(7 96% ) 、( 3E, 5E) - 辛 - 3, 5 - 二烯 - 2 - 酮(6 67% ) 。 烫漂后干燥处理的样品中,主要的风味物 质 是 二 甲 基 硅 烷 二 醇 ( 22. 76% ) 、 己 醛(10 38% ) 、反 - 2 - 己烯醛(9. 29% ) 、2,3 - 二甲基吡嗪(8. 97% ) 。
3 讨论与结论
干燥是食品加工和储存的基础,不同的干燥方法对马齿苋的外观品质有重要影响。 本研究中,真空干燥法对马齿苋的收缩作用最小,植株表面没发生明显的断裂。 相比之下,其他几种方法处理的马齿苋植株萎缩明显,植物表面也有相当大的破裂。自然干燥仅靠水分蒸发,所需时间最长,干燥速率相对比较小。 此外,自然干燥的叶片收缩的很厉害,因为叶片表面接触气流的面积更大,干燥效率比较高,容易导致干燥不均匀。
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马齿苋干中主要挥发性物质成分包括酮类、醛类、烯烃类、杂环类等,其中杂环类化合物主要以吡嗪类化合物为主。 研究表明,吡嗪类化合物具有典型的烧烤香味特点[8]。 不同的加工工艺对植物挥发性物质成分及含量影响显著[9],从目前的研究中可以看出,热风干燥、真空干燥或烫漂后干燥方法处理的马齿苋样品产生了与自然干燥处理样品不同的风味。 从自然干燥法与真空干燥法得到的挥发性物质成分里看,β - 紫罗兰酮的香味贡献最大,烫漂后干燥法处理后,其含量明显降低,而经热风干燥法处理后没有检测出,这可能与加工的温度有关。 β - 紫罗兰酮在室温下具有特征香气,是一种重要的香料,用于皂用香精,也是合成维生素 A 的原料[10]。除烫漂后干燥法外,在马齿苋粉中还检测出较高含量的苯甲醛,其在室温下具有特殊的杏仁气味,可广泛应用于药物、化妆品、香料等领域[11]。GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定苯甲醛是允许使用的食品用合成香料,可用于制备樱桃、可可、香子兰、杏仁等香精,苯甲醛同时是除草剂野燕枯、植物生长调节剂抗倒胺的中间体。 袁桥娜等在传统工艺加工后的菜籽油的挥发性风味物质中也发现了较低含量的苯甲醛,而在另外 2 种加工工艺制备的菜籽油中没有检测出[12]。
魏学军等研究表明,经过各处理方式处理的杜仲总黄酮含量从高到低依次为微波干燥、烘干、晒干、阴干[13]。 本研究中,马齿苋黄酮类化合物含量在真空干燥处理后最高,而经热风干燥法处理的样品多糖含量最高。 有研究发现,不同工艺干燥后的金线莲总酚含量排序为微波干燥 > 真空干燥 > 热风干燥 > 冷冻干燥 > 自然干燥[14]。 本研究中,真空干燥法制得的总酚、总黄酮含量最高,均高于自然干燥法及热风干燥法,原因可能有 2 个方面:(1)在高温下,尤其是超过 70 ℃ ,植物组织中酚类物质受热降解速度很快;(2)由于空气中多酚氧化酶的作用,也会导致酚类物质部分降解。 真空干燥过程中酚类物质也会有损失,但由于真空干燥法加热快、均匀,且真空条件下水汽化点低,从而在一定程度上减少了对酚类物质的损伤。
综上所述,自然干燥和热风干燥方法分别需要最长和最短的干燥时间,而真空干燥法比其他试验干燥法能更好地保持马齿苋的外观。 此外,热风干燥法可以保持多糖的含量,而真空干燥法可以保持马齿苋活性成分(总酚、多糖、黄酮类化合物) 的丰度。 真空干燥的时间与热风干燥所需时间相比相对较长,如果真空干燥法能以更低的成本完成,可以在工业环境中代替热风干燥法。——论文作者:董 静, 邢锦城, 洪立洲, 刘 冲, 朱小梅, 赵宝泉, 温祝桂, 贺亭亭, 赵小慧
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