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        兩種干燥方式對(duì)麥綠素粉品質(zhì)的影響

        2015-01-06 07:13:34韓宇斌黃少波
        關(guān)鍵詞:黃酮

        高 甜, 張 慜*, 韓宇斌, 黃少波

        (1.江南大學(xué) 食品學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122;2.海通食品集團(tuán)股份有限公司,浙江 慈溪 315300)

        兩種干燥方式對(duì)麥綠素粉品質(zhì)的影響

        高 甜1, 張 慜*1, 韓宇斌2, 黃少波2

        (1.江南大學(xué) 食品學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122;2.海通食品集團(tuán)股份有限公司,浙江 慈溪 315300)

        以冷凍的嫩大麥苗為原料,研究真空冷凍干燥和噴霧干燥對(duì)麥綠素粉的溶解性、堆積密度、平均粒徑、色差和關(guān)鍵組分葉綠素、黃酮、SOD酶活性及抗氧化性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在物理特性方面,噴霧干燥的麥綠素粉溶解性較好、堆積密度較大、平均粒徑較小、色澤較暗;在關(guān)鍵組分方面,噴霧干燥的麥綠素粉的葉綠素含量、黃酮含量、SOD酶活性分別是真空凍干麥綠素粉的56.7%、68.1%、47.9%;抗氧化性方面,真空冷凍干燥的麥綠素粉還原力和清除DPPH自由基的能力均大于噴霧干燥粉。因此,要得到粒徑小、溶解性好的麥綠素粉適宜選擇噴霧干燥,若要得到營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、色澤好的麥綠素粉適宜選擇真空冷凍干燥。

        真空冷凍干燥;噴霧干燥;麥綠素粉;關(guān)鍵組分;抗氧化性

        麥綠素(Barley Grass)是以大麥、小麥或青稞麥等麥類作物的嫩葉為原料,提取有效成分再經(jīng)干燥而成的復(fù)合營(yíng)養(yǎng)素,含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),主要包括植物類黃酮、抗氧化性酶、葉綠素、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等,這種復(fù)合營(yíng)養(yǎng)素是一種卓越的生物抗氧化劑、免疫功能增強(qiáng)劑、細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)劑,其中黃酮、葉綠素和SOD酶是麥綠素關(guān)鍵組分,在麥綠素抗氧化方面起到主要作用。Masumi K等[1]研究發(fā)現(xiàn),從大麥嫩苗中提取的類黃酮主要是皂苷和大麥黃素(質(zhì)量比4.5∶1),并具有較強(qiáng)的抗氧化活性,通過(guò)食用大麥嫩苗可以預(yù)防氧化損傷引起的疾病,如各種癌癥、炎癥、心血管疾病等。J.Ehrenbergerová等[2]研究發(fā)現(xiàn),大麥嫩葉中含有大量的抗氧化性酶,這些抗氧化性酶可以清除自由基,防止體內(nèi)的生物分子如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸氧化導(dǎo)致細(xì)胞代謝終止。葉綠素不僅是天然色素賦予麥綠素鮮艷的綠色,而且具有抗氧化、抗腫瘤、消炎、預(yù)防癌癥等多種生理功能[3]。

        由于麥綠素關(guān)鍵組分都是熱敏性物質(zhì),所以不同的干燥方式對(duì)其含量影響較大。真空冷凍干燥在低溫低壓下進(jìn)行,水分直接由冰晶升華為氣體除去,此干燥方式能最大限度地保留干燥物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)、色澤和風(fēng)味。冷凍干燥產(chǎn)品一般成海綿狀、無(wú)干縮、復(fù)水性較好[4],但真空冷凍干燥效率低,成本高。噴霧干燥是利用霧化器將料液分散為細(xì)小的霧滴,并在熱干燥介質(zhì)中迅速蒸發(fā)溶劑形成干粉的過(guò)程[5],但高溫會(huì)對(duì)一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有一定的破壞。通過(guò)比較噴霧干燥的麥綠素粉和真空冷凍干燥兩者物理性質(zhì)和關(guān)鍵組分及抗氧化性的差異,確定麥綠素粉的合適生產(chǎn)方法。

        1 材料與方法

        1.1 原料與試劑

        大麥嫩苗:海通食品集團(tuán)提供(漂燙后放在-65℃貯藏備用);丙酮,亞硝酸鈉,硝酸鋁九水,氫氧化鈉,無(wú)水乙醇,氯化鐵,六氰合鐵酸鉀,乙二胺四乙酸二鈉,氯化高鐵,三氯乙酸,甲硫氨酸,核黃素,十二水合磷酸氫二鈉,一水磷酸二氫鈉,鹽酸:均為分析純;氯化硝基四氮唑藍(lán):生化試劑;蕓香葉苷三水:純度≥95%;DPPH:Sigma-Aldrich。

        1.2 主要儀器與設(shè)備

        CR-400型色度計(jì):日本KONICA MINOLTA公司產(chǎn)品;SHB-ⅢA型循環(huán)水式多用真空泵:上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品;高速離心噴霧干燥機(jī):無(wú)錫市林洲干燥機(jī)廠;721型分光光度計(jì):上海第三分析儀器廠;JYL-C020九陽(yáng)榨汁機(jī):九陽(yáng)股份有限公司;KQ3200DE型數(shù)控超聲波清洗器:昆山市超聲儀器有限公司;S3500型激光粒度分析儀:美國(guó)Microtrac公司產(chǎn)品;高速均質(zhì)機(jī):德國(guó)IKA公司產(chǎn)品;冷凍干燥機(jī):實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)組裝。

        1.3 方法

        1.3.1 工藝流程

        冷凍麥苗→切碎→打漿→過(guò)濾→濃縮→均質(zhì)→噴霧干燥→成品。

        冷凍麥苗→切碎→打漿→過(guò)濾→濃縮→均質(zhì)→真空干燥→粉碎→成品。

        1.3.2 操作要點(diǎn)

        1)打漿:40 g冷凍麥苗加120 mL蒸餾水,放入榨汁機(jī)打漿4 min,得到的勻漿過(guò)80目篩,取漿液。

        2)濃縮:300 mL漿液真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)皿中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)50 min,溫度(50±2)℃。

        3)噴霧干燥:進(jìn)料濃度3%,進(jìn)風(fēng)溫度150℃,出風(fēng)溫度(85±5)℃,進(jìn)料量10 r/min,離心霧化器的轉(zhuǎn)速25 000 r/min。真空包裝,置于-65℃冰箱,一周內(nèi)測(cè)指標(biāo)。

        4)均質(zhì):高速均質(zhì)機(jī)均質(zhì)4 min。

        5)真空冷凍干燥:加熱板的溫度(24±1)℃,干燥時(shí)間24 h,真空度(8.8±0.2)KPa,物料厚度(5± 0.5)mm,-60℃下預(yù)凍4 h,冷凝溫度-(48±2)℃。

        1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

        1)水分含量:參照國(guó)標(biāo)GB5009.3-2010(食品中水分的測(cè)定方法),每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

        2)色澤:采用自動(dòng)色差儀直接測(cè)定,樣品于反射大孔模式測(cè)定色澤,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。L*值表示色澤明暗度,a*值表示色澤紅綠的程度,b*值表示色澤黃藍(lán)的程度。

        3)堆積密度:精確稱取2.0 g的麥綠素粉于10 mL量筒中,漩渦振蕩1 min,讀取量筒讀數(shù),粉末質(zhì)量與體積之比為麥綠素粉的堆積密度[6],每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

        4)溶解性測(cè)定:略有改動(dòng)。精確稱取100 mg樣品于大玻璃試管中,加入10 mL蒸餾水,蒸餾水的溫度分別為25、40、55、70℃,立即用漩渦振蕩器中速混合溶解,用電子計(jì)時(shí)器記錄樣品完全溶解所需時(shí)間[7],每個(gè)樣品平行測(cè)定3次行。

        5)粒度分析:稱取2.0 g樣品,完全溶解在20 mL蒸餾水中,用S3500型激光粒度分析儀進(jìn)行粒徑分析,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

        6)黃酮含量測(cè)定[8]:NaNO2-Al(NO3)3-NaOH顯色法,精確稱取一定量的干燥粉,75%丙酮提取18 h以上,超聲10 min,定容。取4 mL置25 mL容量瓶中,加8.5 mL 30%乙醇,混勻,加0.7 mL 0.5%亞硝酸鈉,放置5 min,加0.7 mL 10%硝酸鋁,混勻放置6 min,加5 mL 1%氫氧化鈉,混勻放置10 min,過(guò)濾,在510 nm處以30%乙醇為空白測(cè)吸光度,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

        7)葉綠素含量測(cè)定:精確稱取一定量的干燥粉,用95%乙醇浸提,過(guò)濾取濾液,用95%乙醇稀釋一定倍數(shù),在665、649 nm處以95%乙醇為空白,測(cè)吸光度,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次[9]。按式(1)-(3)計(jì)算,ca、cb、c分別是葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素濃度(mg/L)。

        8)SOD酶活性測(cè)定:參照《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[9],每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

        9)還原力測(cè)定:分別精確配制1、2、3、4、5 mg/mL的樣品溶液,4℃靜置2 h,5 000 r離心30 min。分別取上清液2.5 mL于6只10 mL具塞試管中 (其中1只空白,以蒸餾水代替),加2.5 mL磷酸鹽緩沖液 (0.2 mol/L,pH 6.6)和2.5 mL 1%的鐵氰化鉀混合,于50℃水浴20 min。水浴后添加2.5 mL、10%三氯乙酸。取上清液2.5 mL添加2.5 mL去離子水、0.5 mL、0.1%氯化鐵?;旌暇鶆?,靜置10 min。以空白為參比,在700 nm處測(cè)量吸光度,每個(gè)樣品測(cè)定3次[10]。

        10)二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)的清除率測(cè)定[11]:分別精確配制2,4,6,8,10 mg/mL的樣品溶液,4℃靜置2 h,5 000 r離心30 min后取上清液。樣品提取液1 mL添加4 mL含有0.1 mmol/L DPPH的乙醇溶液并混勻,樣品提取液1 mL添加4 mL無(wú)水乙醇,1 mL無(wú)水乙醇和4 mL含有0.1 mmol/L DPPH的乙醇溶液,在室溫暗處反應(yīng)30 min。于517 nm處測(cè)量吸光值,記為Ai、Aj、Ac。Ac作為空白,每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。按下式計(jì)算樣品的清除率:清除率I%=[1-(Ai-Aj)/Ac]×100,其中Ac為對(duì)照組的吸光度值,Ai為樣品的吸光度值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉的色澤的影響

        色澤是麥綠素的重要指標(biāo)之一,麥綠素的綠色來(lái)源于葉綠素,葉綠素在加工過(guò)程中容易發(fā)生變化而引起褪色,影響產(chǎn)品的感官價(jià)值。干燥方式不同對(duì)產(chǎn)品色澤影響很大,噴霧干燥的麥綠素粉(BGPS)和真空凍干麥綠素粉(BGP-F)色差L*、a*、b*值見(jiàn)表1。從表1可以看出,噴霧干燥的麥綠素粉和真空凍干麥綠素粉的L*、a*、b*有顯著性差異 (P<0.05)。真空冷凍干燥麥綠素粉的L*值較大,a*值較小,即色澤較為鮮亮,是鮮綠色的。而經(jīng)噴霧干燥麥綠素粉的L*值較低,a*值較大,即色澤較灰暗、濃綠,這可能與麥綠素在干燥過(guò)程葉綠素分解褐變有關(guān)。溫度越高、加熱時(shí)間越長(zhǎng),葉綠素分解褐變程度越大,這與楊華等[12]研究噴霧干燥和真空冷凍干燥對(duì)西蘭花粉色澤影響一致。

        表1 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉色差的影響Table 1 Effect of different drying methods on the colour of barley grass powder

        2.2 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉的堆積密度及粒徑的影響

        圖1顯示噴霧干燥的麥綠素粉的堆積密度大于真空干燥的麥綠素粉的堆積密度。圖2是兩種干燥方式的粉溶解在水中的粒徑分析??梢钥闯?,噴霧干燥的麥綠素粉的粒徑主要分布40~60 μm,平均粒徑39.89 μm。真空冷凍干燥麥綠素粉的粒徑主要分布在40~120 μm,平均粒徑59.94 μm。這主要是因?yàn)檎婵绽鋬龈稍锏漠a(chǎn)品的特點(diǎn)是呈海綿狀,疏松,成品需要再次粉碎,而噴霧干燥利用霧化器將料液分散為細(xì)小的霧滴,并在熱干燥介質(zhì)中迅速蒸發(fā)溶劑形成細(xì)小的顆粒[5],所以噴霧干燥的麥綠素粉堆積密度大、平均粒徑小。

        圖1 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉堆積密度的影響Fig.1 Effect of different drying methods on the bulk density of barley grass powder

        圖2 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉粒徑的影響Fig.2 Effect of different drying methods on the particle size of barley grass powder

        2.3 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉的溶解性的影響

        麥綠素是一種復(fù)合營(yíng)養(yǎng)素,其中大部分屬于熱敏性物質(zhì),所以飲用時(shí)沖調(diào)溫度不宜過(guò)高,最好是溫水沖調(diào)以保留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。圖3顯示兩種干燥方式的麥綠素粉在25~70℃范圍內(nèi)的溶解性??梢钥闯觯瑖婌F干燥的麥綠素粉在相同的溫度條件下的溶解時(shí)間都比真空冷凍干燥的麥綠素粉短,這主要可能因?yàn)閲婌F干燥粉的顆粒較小,更容易分散在水中,溶解性更好。隨著溫度的升高,溶解時(shí)間減小,溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越快,麥綠素粉的溶解性越好,但溫度不宜過(guò)高,否則破壞麥綠素粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

        圖3 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉溶解性的影響Fig.3 Effect of different drying methods on the solubility of barley grass powder

        2.4 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉關(guān)鍵組分的影響

        葉綠素、黃酮、SOD酶是麥綠素的主要營(yíng)養(yǎng)成分,這三個(gè)營(yíng)養(yǎng)素都屬于熱敏性物質(zhì),不同的干燥條件對(duì)它們的影響較大。從表2可知,真空冷凍干燥的麥綠素粉的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和SOD酶活性均高于噴霧干燥的麥綠素粉,噴霧干燥的麥綠素粉的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、SOD酶活性分別是真空冷凍干燥麥綠素粉的56.7%、68.1%、47.9%。段黎昊等[13]研究青稞麥綠素發(fā)現(xiàn),真空冷凍干燥比噴霧干燥更能最大限度保留麥綠素中的黃酮和SOD酶。兩種干燥方法制備的產(chǎn)品最終含水量沒(méi)有顯著性差異,都能達(dá)到干燥的目的。

        表2 不同干燥方式對(duì)麥綠素關(guān)鍵組分的影響Table 2 Effect of different drying methods on the key components of barley grass powder

        2.5 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉的抗氧化性的影響

        檢測(cè)還原力是檢驗(yàn)物質(zhì)是否是良好的電子供應(yīng)體,提供的電子不僅可以還原氧化性物質(zhì),也可與自由基反應(yīng),使自由基成為穩(wěn)定的物質(zhì)。吸光值越大,說(shuō)明樣品的還原能力越強(qiáng)。從圖4可以看出,在相同濃度條件下,真空冷凍干燥的麥綠素粉還原力要大于噴霧干燥粉的還原力,隨著質(zhì)量濃度的增加,還原力呈線性增加。DPPH是穩(wěn)定的自由基,它被用來(lái)評(píng)價(jià)物質(zhì)的抗氧化能力。DPPH清除能力越大,抗氧化能力越強(qiáng)。由圖5可以看出,在相同條件下,真空冷凍干燥大于噴霧干燥麥綠素粉DPPH清除率。當(dāng)質(zhì)量濃度大于8 mg/mL時(shí),清除能力緩慢增加,真空冷凍干燥麥綠素粉和噴霧干燥麥綠素粉最大DPPH清除率分別為78.21%和74.09%。通過(guò)還原力和DPPH自由基清除率來(lái)看,真空冷凍粉的抗氧化性要強(qiáng)于噴霧干燥粉。真空冷凍干燥的麥綠素粉和噴霧干燥麥綠素粉的抗氧化性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大麥苗粉的抗氧化性,王麗萍[14]研究的超微粉碎的大麥苗粉的DPPH自由基清除率在質(zhì)量濃度為40 mg/mL時(shí)才達(dá)到40%。

        圖4 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉還原力的影響Fig.4 Effect of different drying methods on the reducing power of barley grass powder

        圖5 不同干燥方式對(duì)麥綠素粉DPPH自由基清除率的影響Fig.5 Effect of different drying methods on the DPPH· radical scavenging capacity of barley grass powder

        3 結(jié)語(yǔ)

        1)通過(guò)兩種干燥方式的對(duì)比,從關(guān)鍵組分上看,真空冷凍干燥麥綠素粉的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、SOD酶活性均均高于噴霧干燥粉,后者的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、SOD酶活性分別是前者的56.7%、68.1%、47.9%。在抗氧化性方面真空冷凍干燥麥綠素粉的還原力和DPPH自由基清除率也較高,在色澤方面也優(yōu)于噴霧干燥粉。所以,真空冷凍干燥可以生產(chǎn)高品質(zhì)麥綠素粉,但是真空冷凍干燥耗能大,成本高,不適合企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)[4]。

        2)通過(guò)堆積密度、溶解性、粒徑大小比較,噴霧干燥麥綠素粉的堆積密度大,溶解性好,平均粒徑小,粉末細(xì)膩。

        3)綜合各因素,通過(guò)噴霧干燥的麥綠素粉雖然營(yíng)養(yǎng)成分有一定的破壞,但是每克麥綠素中的葉綠素(6.84±0.21)mg,黃酮(11.76±0.32)mg,SOD酶活性 (241±29)U,仍具有相對(duì)較強(qiáng)的還原力和較高DPPH自由基清除率。噴霧干燥具有可連續(xù)性,生產(chǎn)規(guī)模大,適合企業(yè)生產(chǎn)[5],因而噴霧干燥適合大規(guī)模生產(chǎn)麥綠素粉。

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        Effect of Two Drying Methods on the Quality of Barley Grass Powder

        GAO Tian1, ZHANG Min*1, HAN Yubing2, HUANG Shaobo2
        (1.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;2.Haitong Food Group Company,Cixi 315300,China)

        Using frozen barley leaves as raw material,the effects of vacuum freeze-drying and spray drying on the solubility,bulk density,mean particle size,color difference and the key components of chlorophyll,flavonoids,SOD enzyme activity,and oxidation resistance of barley grass powder were studied in this paper.The results showed that spray-dried barley grass powder has better solubility,higher packing density,smaller mean particle size,and poor color in terms of physical characteristics. However,its content of the chlorophyll and flavonoids,and SOD enzyme activity of spray-dried powder were only 56.7%,68.1%,47.9%of vacuum freeze-dried powder,respectively.Moreover,the reducing power and DPPH·radical scavenging capacity of vacuum freeze-dried barley grass powder were greater than that of spray-dried powder.In summary,in order to get the barley grass powder with small size and good solubility,spray drying was a good choice,whereas vacuum freeze-drying was a suitable choice to obtain a high nutritional value and good color barley grass powder.

        vacuum freeze-drying,spray drying,barely grass powder,key components,antioxidant

        TS255.3

        A

        1673—1689(2015)08—0822—06

        2014-03-20

        國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2011AA100802)。

        *通信作者:張 慜(1962—),男,浙江平湖人,工學(xué)博士,教授,博士研究生導(dǎo)師,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究。E-mail:min@jiangnan.edu.cn

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