忻曉庭 劉大群 鄭美瑜 李小瓊 李 喬 張程程

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所 浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州310021）

冰菜（Mesembryanthemum crystallinum Linn.），別名冰葉日中花、冰草，屬番杏科，分布在非洲、歐洲、亞洲西部等地，在日本、韓國、英國等國家作為一種新興的綠色健康蔬菜被食用，近年來也逐漸傳入我國[1]。冰菜葉面底部和莖上附著大量包含著鹽類的泡狀細(xì)胞，自身帶微咸味，口感清脆，風(fēng)味獨(dú)特，可生食或炒食，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值[2]。研究表明：冰菜中多酚（包含黃酮）含量豐富，其具有良好的抗氧化活性，能有效清除體內(nèi)自由基，抑制脂質(zhì)過氧化及保護(hù)機(jī)體生物大分子[3]。

干燥是通過物理方式將水分除去，以延長果蔬貯藏時(shí)間的一種方法。通過干燥加工可改變果蔬風(fēng)味，提高食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。冰菜水分含量高，極不耐貯藏，除鮮食外，可通過干燥等方式延長其貯藏期以提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。陳瑋琦等[6]研究表明，食品干燥目前已從傳統(tǒng)的陰干曬干方式等轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代多元化干燥，例如微波干燥，真空冷凍干燥、冷凍干燥等。熱風(fēng)干燥由于成本較低，處理量大，易于操作等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較普遍的干燥技術(shù)，然而此方法也存在營養(yǎng)成分損失較大，熱效率低等缺點(diǎn)[7]。研究表明，不同的熱風(fēng)干燥溫度對(duì)果蔬的多酚含量及抗氧化活性等功能性品質(zhì)影響很大[8-9]。干燥是冰菜初加工最為重要的環(huán)節(jié)，其工藝參數(shù)對(duì)干燥冰菜的功能性品質(zhì)有重要的影響。本試驗(yàn)中通過比較冷凍干燥和不同溫度下熱風(fēng)干燥對(duì)冰菜中多酚物質(zhì)含量和抗氧化活性的影響，篩選冰菜干燥的最適條件，為冰菜的初加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冰菜，購于市場。

Folin-Ciocalteu 試劑、DPPH、TPTZ，美國sigma 公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，中國藥品生物制品檢定所；沒食子酸、原兒茶酸、香豆酸、綠原酸、阿魏酸、咖啡酸、槲皮素、山奈酚標(biāo)準(zhǔn)品，阿拉丁試劑（上海）有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

UV-2600 型紫外分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司；TP-214 電子天平，美國Denver 公司；SCIENTZ-18N 冷凍干燥機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；Waters 2695 液相色譜儀；HD-5型水分活度測量儀；CR-400 色差計(jì)，柯尼卡美能達(dá)有限公司；DHG-9070A 電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SHA-C 恒溫振蕩器，常州澳華儀器有限公司。

1.3 干燥方法

1）熱風(fēng)干燥 稱取均勻切分的500 g 冰菜樣品，均勻地平鋪在托盤內(nèi)，置電熱鼓風(fēng)干燥箱中熱風(fēng)干燥（40，60，80，100，120 ℃）。設(shè)置不同的干燥時(shí)間間隔，繪制不同溫度下冰菜水分比（MR）與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線。

式中，Mt——在干燥時(shí)間t 時(shí)的濕基含水量（g水/g 干基）；M0——初始含水量（g 水/g 干 基）；Me——平衡含水量（g 水/g 干基），可忽略不計(jì)[10]。

2）冷凍干燥 挑選一定量新鮮且不腐爛、無損傷的冰菜，切分成均勻的小份，放入-80 ℃超低溫冰箱冷凍12 h，之后用真空冷凍干燥機(jī)干燥至水分含量小于10%。干燥粉碎后的冰菜用密封袋避光保存，備用。

1.4 理化指標(biāo)的測定

1.4.1 水分含量的測定 采用GB 5009.3-2010方法中的直接干燥法（105 ℃干燥法）測定水分含量。

1.4.2 水分活度的測定 稱取約1 g 冰菜試樣，迅速放入樣品皿中，封閉測量倉，在溫度20～25 ℃，相對(duì)濕度50%～80%條件下測定，每隔5 min 記錄水分活度儀響應(yīng)值，相鄰兩次響應(yīng)值之差小于0.005 Aw 時(shí)，即測定值。儀器平衡充分平衡后，同一樣品重復(fù)測定3 次。

1.4.3 色差的測定 色差的測定采用色差儀，將不同干燥溫度處理后的冰菜樣品超微粉碎。將色差儀校準(zhǔn)后測定樣品顏色參數(shù)。L*代表黑白偏差量，正數(shù)表示偏白，負(fù)數(shù)表示偏黑；a*代表紅綠偏差量，正數(shù)表示偏紅，負(fù)數(shù)表示偏綠；b*代表黃藍(lán)偏差量，正數(shù)表示偏黃，負(fù)數(shù)表示偏藍(lán)；ΔE 代表色差綜合偏差量，它表示所測樣品的L*、a*、b*值與標(biāo)準(zhǔn)白板之間的色差值，以此反映樣品色澤的變化。ΔE 按下式計(jì)算：

1.4.4 多酚含量的測定 樣品提?。喝?.0 g 樣品于離心管中，加入10 mL 提取劑（80%甲醇），振蕩搖勻，40 ℃避光超聲提取30 min，取出后8 000 r/min 離心30 min，取上清液，4 ℃冰箱保存，用于多酚、總酚酸、總黃酮及抗氧化活性的測定。

采用高效液相色譜法測定多酚含量，色譜條件：色譜柱：ZORBAX SB-C18 分析柱 （4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相：0.1%甲酸水溶液（A）和乙腈（B），梯度洗脫程序：0～15 min，10%～15% B；15～35 min，15%～30%B；35～36 min，30%～35% B；36～44 min，35%～50%B；44～45 min，50%～10% B。流速：1 mL/min，柱溫：35 ℃；進(jìn)樣體積：10 μL；沒食子酸、丁香酸、原兒茶酸的檢測波長為280 nm，香豆酸、綠原酸、阿魏酸、咖啡酸、槲皮素、山奈酚的檢測波長為320 nm。多酚物質(zhì)采用外標(biāo)法定量，其含量以mg/g 干重（mg/g dw）計(jì)。

1.4.5 總酚含量 采用Folin-Ciocalteu 法測定[11]，以沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)樣，試驗(yàn)結(jié)果以干重計(jì)。分別吸取0.5 mL 冰菜提取液，加入1 mL 福林酚試劑，充分振蕩后靜置3～4 min，加入5 mL 7.5%碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容25 mL，搖勻，40 ℃水浴30 min，以空白試劑調(diào)零，于765 nm 處測吸光值。以吸光值為縱坐標(biāo)，沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線?？偡雍坑?jì)算：

式中：m1——從標(biāo)曲中查得的沒食子酸的含量（mg）；V1——提取液總體積（mL）；V——測量時(shí)所取樣品體積（mL）；M——樣品質(zhì)量（g）。

1.4.6 總黃酮含量的測定 測定方法參考郭興峰等[12]方法并稍作修改。取2.5 mL 提取液于25 mL刻度試管中，加入1 mL 5%亞硝酸鈉，搖勻放置6 min，加1 mL10%硝酸鋁，搖勻放置6 min，加入2.5 mL 4%氫氧化鈉，用水定容25 mL，震蕩搖勻后，室溫放置15 min，使其絡(luò)合完全。以空白管調(diào)零，在波長512 nm 處測吸光值。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，計(jì)算樣品中總黃酮含量。

式中：m1——從標(biāo)曲中查得的蘆丁含量（mg）；V1——提取液總體積（mL）；V——測量時(shí)所取樣品體積（mL）；M——樣品質(zhì)量（g）。

1.4.7 抗氧化能力的測定 DPPH 測定方法參照尚紅梅等[13]的方法并略作修改。以水溶性維生素E（Trolox）為標(biāo)準(zhǔn)品，樣品DPPH 清除能力達(dá)到同樣清除率所需Trolox 的質(zhì)量 （mg TE/g dw） 表示（TE：Trolox equivalent）。取0.1 mL 冰菜提取液于10 mL 試管中，加入3.9 mL DPPH（0.1 mmol/L，用乙醇溶解，現(xiàn)配現(xiàn)用） 反應(yīng)液，在暗處反應(yīng)30 min，用乙醇調(diào)零，在波長517 nm 處測定吸光度，結(jié)果表示為mg TE/g dw。

FRAP 測定方法參照楊小蘭等[14]的方法并略作修改。以水溶性維生素E （Trolox）為標(biāo)準(zhǔn)品，樣品DPPH 清除能力達(dá)到同樣清除率所需Trolox 的質(zhì)量（mg TE/g dw）表示（TE：Trolox equivalent）。取0.1 mL 冰菜提取液于10 mL 試管中，加入3.9 mL FRAP 試劑工作液 （0.1 mol/L 醋酸緩沖試劑，10 mmol/L TPTZ 以及20 mmol/L 氯化鐵按體積比10∶1∶1 混合），混勻后，37 ℃恒溫水浴鍋反應(yīng)10 min，用乙醇調(diào)零，在波長593 nm 處測定吸光度，結(jié)果表示為mg TE/g DW。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

冰菜干燥動(dòng)力學(xué)模型擬合采用Origin 8.0 軟件，用決定系數(shù)R2和均方根誤差RMSE 來評(píng)價(jià)模型擬合效果。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用t-test 和SAS 8.0軟件，繪圖采用GraphPad Prism 6 軟件，數(shù)值表示為平均值±SD。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥溫度對(duì)冰菜的干燥特性及干燥后水分活度的影響

2.1.1 不同干燥溫度下冰菜的干燥動(dòng)力學(xué)模型圖1是冰菜的水分變化比率隨時(shí)間的干燥曲線，熱風(fēng)干燥溫度分別為40，60，80，100，120 ℃。干燥溫度越高，水分下降速度越快。在溫度40，60，80，100，120 ℃下干燥，冰菜達(dá)到安全含水率（低于0.1 g 水/g 干基）的時(shí)間分別為35，9，5，4，3 h。在冰菜干燥中期，水分含量下降幅度較大，這可能是因冰菜肉質(zhì)厚，水分含量高，干燥初期表面的自由水急劇擴(kuò)散至烘箱內(nèi)部空氣中所致。隨著干燥的進(jìn)行，烘箱內(nèi)溫度逐漸向冰菜內(nèi)部傳遞，使內(nèi)部溫度上升，加快了冰菜的干燥速率，且干燥溫度越高，平均干燥速率越快，干燥時(shí)間越短。在熱風(fēng)干燥后期，高溫烘干的冰菜大部分水分己散失，水分含量越來越接近其平衡含水率，因此水分?jǐn)U散速度顯著降低。

圖1 不同溫度下冰菜的熱風(fēng)干燥特性曲線Fig.1 Hot air drying characteristic curves of ice plant at different temperature

干燥過程是一個(gè)極為復(fù)雜的質(zhì)量熱量傳遞過程，與不同物料、不同外界干燥條件有著密切關(guān)系。前人通過對(duì)不同物料的多種干燥試驗(yàn)研究，得出多個(gè)干燥模型，用來描述干燥過程中物料水分含量隨時(shí)間的變化規(guī)律[15-16]。本文采用7 個(gè)通用性較好的干燥模型，對(duì)5 組熱風(fēng)干燥試驗(yàn)進(jìn)行擬合，用決定系數(shù)R2和均方根誤差RMSE 對(duì)模型的擬合程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通常認(rèn)為R2決定著干燥模型擬合程度的優(yōu)、劣，R2值在0.900～1.000 范圍表示模型擬合效果較好。RMSE 表示試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型預(yù)測值的平均偏差程度，RMSE 值越小，模型的擬合效果越好。表1顯示各擬合模型對(duì)應(yīng)的參數(shù)值和擬合結(jié)果。在熱風(fēng)干燥過程中，SLogistic1 方程擬合的R2值均在0.970 以上，擬合度較高。Modified Page、Gauss Amp 和三次多項(xiàng)式模型能很好地?cái)M合40，60，80 ℃的干燥曲線，不能很好地?cái)M合100，120 ℃的干燥曲線，R2值低于0.90。雖然Modified Page 模型被廣泛用于描述果蔬干燥特性[17]，但是本研究發(fā)現(xiàn)在100，120 ℃干燥工藝中，Modified Page 模型的R2值分別為0.4033 和0.4703。綜合考慮，SLogistic1 模型方程能很好地反映各溫度下熱風(fēng)干燥冰菜的干燥規(guī)律，可較好地預(yù)測其干燥過程。

2.1.2 干燥溫度對(duì)冰菜水分活度的影響 水分活度主要反映平衡狀態(tài)下自由水的多少，常用于衡量微生物忍受干燥程度的能力，反映食品的穩(wěn)定性，影響食品品質(zhì)變化、酶活及其它生理生化的變化[18]。降低水分活度能延緩酶促和非酶褐變，有利

于食品的安全儲(chǔ)存。不同溫度干燥處理的冰菜，其水分活度有所差異（圖2）。40 ℃和60 ℃烘干的冰菜水分活度分別為0.420 和0.421，80，100，120 ℃烘干冰菜的水分活度均顯著低于40 ℃和60 ℃時(shí)的（P＜0.05），與凍干的冰菜水分活度無顯著差異（P＞0.05）。

表1 冰菜的干燥數(shù)學(xué)模型表達(dá)式以及相關(guān)參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 1 Expression of drying mathematical model，related parameters and evaluation index of ice plant

2.2 干燥溫度對(duì)冰菜色度的影響

色澤是評(píng)價(jià)干制果蔬品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。在干燥過程中，食品原料因發(fā)生物理和化學(xué)變化，故顏色也發(fā)生變化，這與干燥方式、干燥溫度、物料種類等有關(guān)。由表2可知，不同溫度對(duì)干燥后冰菜色度的影響差異顯著（P＜0.05），溫度越高，紅值a*，黃值b*越大。冰菜中多酚含量豐富，高溫下易發(fā)生酶促褐變和非酶褐變[19]。此外，冰菜呈現(xiàn)的綠色來源于冰菜中的葉綠素，在干燥過程中易褪色或變色，導(dǎo)致冰菜由鮮綠色變?yōu)辄S褐色。本研究發(fā)現(xiàn)，亮度L*隨著干燥溫度的升高呈先增大后減小的趨勢，干燥溫度80～100 ℃時(shí)，冰菜的亮度值最大，與冷凍干燥樣品接近，存在顯著顯著（P＜0.05）?？偵钪郸*也呈現(xiàn)相同的變化趨勢。冷凍干燥過程中，低溫與真空的條件能有效防止物質(zhì)的分解，保護(hù)了易氧化成分[19]。隨著干燥溫度的升高與干燥時(shí)間的延長，冰菜中的色素在高溫下發(fā)生氧化，部分糖類物質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，使冰菜色澤發(fā)生變化[20-21]。

圖2 干燥溫度對(duì)冰菜水分活度的影響Fig.2 Effect of drying temperature on water activity of ice plant

表2 干燥溫度對(duì)冰菜色度的影響Table 2 Effect of drying temperature on coloring degree of ice plant

2.3 干燥溫度對(duì)冰菜多酚物質(zhì)的影響

采用HPLC 分析幾種常見多酚類物質(zhì)在冰菜中的含量。圖3a，3b 為多酚混合標(biāo)準(zhǔn)品在283 nm與330 nm 處的高效液相色譜圖。從冰菜樣品中共檢出6 種酚類物質(zhì)，分別是沒食子酸、原兒茶酸、綠原酸、咖啡酸、香豆酸，未檢出槲皮素和山奈酚。

圖3 多酚混合標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖Fig.3 HPLC chromatograms of phenolic acids standards

由表3可知，不同干燥方法干制冰菜中的酚酸存在差異，與冷凍干燥相比，熱風(fēng)干燥處理后，沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸含量均顯著增加（P<0.05）。熱風(fēng)處理導(dǎo)致冰菜中綠原酸、咖啡酸、香豆酸含量顯著降低（P<0.05）。高溫導(dǎo)致冰菜中沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸含量發(fā)生顯著增加，其可能原因是冰菜中的結(jié)合態(tài)酚酸在高溫作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)的酚酸[22]。綠原酸、咖啡酸、香豆酸含量的下降可能是由于高溫長時(shí)間處理導(dǎo)致其發(fā)生氧化降解。此外，不同干燥溫度熱風(fēng)處理也導(dǎo)致冰菜中酚酸組成差異顯著。隨著熱風(fēng)干燥溫度的上升，沒食子酸含量增加，120 ℃處理時(shí)其含量為（76.96±4.95）μg/g dw。對(duì)于阿魏酸、綠原酸、咖啡酸、香豆酸，40～60 ℃熱風(fēng)干燥處理冰菜，其含量明顯低于冷凍干燥（P<0.05），當(dāng)溫度升至80 ℃時(shí)，這4 類酚酸物質(zhì)含量增加，而100 ℃和120 ℃處理導(dǎo)致其含量又降低，其中120 ℃處理后咖啡酸含量降低了97.25%。不同干燥溫度樣品的酚酸含量呈現(xiàn)較大差異，與干燥過程中的作用溫度及作用時(shí)，間有關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)溫度升到70 ℃以上時(shí)酚類物質(zhì)會(huì)受熱降解[13，23]。由圖1干燥曲線可知，40～60 ℃處理不利于樣品水分的散失，所需干燥時(shí)間較長，而長時(shí)間的熱處理增大了酚酸損失。

表3 不同熱風(fēng)干燥溫度對(duì)冰菜中酚酸的影響Table 3 Effects of different air drying temperature on the phenolic acids of ice plant

2.4 干燥溫度對(duì)冰菜總酚與總黃酮的影響

黃酮類化合物廣泛存在于植物中，是一類具有多種功效的功能活性物質(zhì)。黃酮對(duì)溫度較敏感，高溫處理會(huì)影響冰菜中總黃酮的含量。如圖4a 所示，冷凍干燥的冰菜總黃酮含量為2.0 mg/g dw，顯著高于熱風(fēng)干燥處理后的各組樣品（P<0.05）。隨著熱風(fēng)干燥溫度的升高，冰菜中總黃酮含量呈先下降后上升的趨勢，其中40 ℃烘干冰菜的總黃酮含量為0.7 mg/g dw。隨著溫度的升高，總黃酮含量下降，60 ℃時(shí)降至0.5 mg/g dw，可能是因溫度升高使總黃酮有所損失。當(dāng)干燥溫度在80 ℃以上時(shí)，黃酮含量升高，與40 ℃干燥樣品無顯著差異（P＞0.05）。由此可見，高溫使黃酮大量損失，然而溫度升高，縮短了冰菜干燥的時(shí)間，短時(shí)間的高溫處理減小了黃酮的損失。此結(jié)果與陳瑋琦等[6]的研究結(jié)果一致。

冰菜中的多酚具有抗氧化、抑菌等多種生理活性。干燥溫度對(duì)冰菜總酚含量的影響如圖4b 所示，冷凍干燥的冰菜總酚含量為6.2 mg/g，顯著高于熱風(fēng)干燥的冰菜（P<0.05）。在熱風(fēng)干燥條件下，冰菜總酚含量隨著溫度的升高呈緩慢增加后下降趨勢。80 ℃干燥的冰菜總酚含量最高。研究表明酚類物質(zhì)的變化與多酚氧化酶相關(guān)[24]。低溫烘干時(shí)間較長，烘干過程中冰菜總酚隨著時(shí)間的增加損失較多，而隨著干燥溫度的升高，多酚氧化酶活性降低，且烘干時(shí)間縮短。當(dāng)干燥溫度超過80 ℃時(shí)，總酚含量又逐漸降低，這可能與酚類物質(zhì)的熱敏性有關(guān)。此結(jié)果與尚紅梅等[13]的研究結(jié)果相符。

圖4 干燥溫度對(duì)冰菜多酚與抗氧化活性的影響Fig.4 Effect of drying temperature on polyphenols and antioxidant activity of ice plant

DPPH 自由基清除能力和FRAP 鐵離子抗氧化能力是最常見的抗氧化活性的評(píng)價(jià)方法。由圖4c，4d 可知，冷凍干燥冰菜的DPPH 自由基清除能力和FRAP 鐵離子抗氧化能力分別為24.3 mg TE/g dw 和105.0 mg TE/g dw，均顯著高于熱風(fēng)干燥冰菜的（P＜0.05）。熱風(fēng)干燥處理中，80 ℃干燥冰菜的抗氧化（DPPH、FRAP）能力最強(qiáng)，分別為16.1 mg TE/g dw 和52.8 mg TE/g dw，顯著高于其它干燥溫度的冰菜（P＜0.05）。隨著干燥溫度的升高（40～80 ℃之間），冰菜清除DPPH 自由基清除能力和FRAP 鐵離子抗氧化能力逐漸升高，當(dāng)干燥溫度高于80 ℃時(shí)，冰菜抗氧化能力開始下降。由此可見，不同熱風(fēng)干燥溫度下，冰菜的抗氧化（DPPH、FRAP）能力與總酚、總黃酮含量變化趨勢相同，說明冰菜的抗氧化活性與其中的總酚、總黃酮含量相關(guān)。

3 結(jié)論

1）熱風(fēng)干燥溫度對(duì)冰菜的干燥時(shí)間影響顯著，溫度越高，達(dá)到安全含水率所需的干燥時(shí)間越短，干燥速率越大。

2）冰菜熱風(fēng)干燥的最優(yōu)模型為SLogistic1 模型，各溫度下的決定系數(shù)R2均在0.970 以上，可較好地預(yù)測其干燥過程。

3）冷凍干燥的冰菜酚類物質(zhì)含量最高，抗氧化能力也最強(qiáng)，成本較高。80 ℃熱風(fēng)干燥冰菜的水分活度和色澤與冷凍干燥的最為接近，且多酚含量與抗氧化能力也顯著高于其它溫度處理組（P<0.05）。建議冰菜干燥采用80 ℃的熱風(fēng)干燥。