任貴平，王曉雨，程竹林，黃文書,2*，楊海燕,2

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）（2.新疆果品采后科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，新疆烏魯木齊 830052）

枸杞子為前科枸杞子屬多分枝灌木，目前大約有八十余種，為中國十分主要的中藥材，主產(chǎn)于寧夏、青海、新疆、山西、河南等地[1]，有很高的營養(yǎng)價值與藥用價值[2]。枸杞子中富含的枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素等諸多抗氧化活性化學(xué)物質(zhì)，有明顯降低血糖濃度、防止老年癡呆癥、明目、活腎、延緩衰老等作用[3,4]。是目前市場上食用最廣的滋補營養(yǎng)品，廣受群眾的愛戴。其中，枸杞多糖具有免疫調(diào)節(jié)和抵抗惡性腫瘤生長等功能[5]，而枸杞黃酮則能夠抑制神經(jīng)細(xì)胞的衰老、凋亡、以及腫瘤的產(chǎn)生，還可以提高血液循環(huán)，從而減少膽固醇，類胡蘿卜素具有抗氧化作用。市場中常見的枸杞主要是經(jīng)過干燥處理后的干果，由于枸杞鮮果在常溫下很難保存，保質(zhì)期一般為2～3 d，并且在常溫下極易腐爛、發(fā)霉、變色，所以枸杞鮮果采摘后需盡快的進(jìn)行干燥加工處理，將枸杞中的含水率降低到10%以下，使內(nèi)部活性分子活性降低，防止其腐爛變質(zhì)[6]。

變異系數(shù)法是一種客觀評價的數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法，其根據(jù)不同因素下各指標(biāo)的變化確定權(quán)重，并將各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，避免了人為干預(yù)權(quán)重的情況。使實驗更加客觀準(zhǔn)確[7]。閆澤華[8]通過變異系數(shù)法確定了研制馬鈴薯莜面鍋巴的最優(yōu)制作工藝。劉盼盼[9]通過變異系數(shù)法確定了白蘿卜干制品的最佳干燥方式。

枸杞干燥一直是近年來國內(nèi)的熱點，選擇一種既節(jié)能又能保證品質(zhì)的干燥方式是至關(guān)重要的，熱風(fēng)干燥是一種常見的干燥方式，其使用方法簡單，設(shè)備普遍，造價低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于干燥處理中。胡云峰[10]以感官評價作為衡量指標(biāo)干燥枸杞，設(shè)置50、55、60、65 ℃四個溫度梯度，得出55 ℃感官品質(zhì)最好，鄭碩[11]則采用了控制枸杞在干燥過程中的三種因素，相對濕度、氣溫、與風(fēng)力等進(jìn)行了試驗研究，以枸杞風(fēng)干速度和外觀質(zhì)量為衡量標(biāo)準(zhǔn)，從干燥三階段確定了最佳枸杞風(fēng)干的加工工藝。此研究將利用不同熱風(fēng)溫度干燥枸杞，以枸杞干的色澤，復(fù)水率、枸杞多糖、枸杞生物活性成分等作為指標(biāo)，采用變異系數(shù)法對枸杞的溫度進(jìn)行篩選，選擇一個最佳烘干溫度，使枸杞最大程度上保留枸杞的營養(yǎng)物質(zhì)，為枸杞干燥工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)提供工藝參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

枸杞，精河枸杞農(nóng)手中購買；硫酸、苯酚、丙酮，成都市科隆化肥企業(yè)；無水乙醇，天津市鑫鉑特化學(xué)股份公司；硝酸鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉，天津市致遠(yuǎn)生化反應(yīng)試劑股份有限公司；以上均為國產(chǎn)分析純；

1.2 主要儀器與設(shè)備

JEA202 型電子天平，上海浦春計量儀器有限公司產(chǎn)品；NH-A-1808 型色差儀，上海雷磁儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海申賢恒溫設(shè)備廠；水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；T6 新世紀(jì)紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限股份公司；

1.3 方法

1.3.1 枸杞干制作

選擇新鮮大小均一的精河枸杞去柄，分別放入40、45、50、55、60 ℃的烘箱進(jìn)行烘干，當(dāng)枸杞的水分含量少于13%時，停止干燥。自然晾曬的枸杞放置于實驗室窗臺進(jìn)行干燥至結(jié)束。

1.3.2 色澤的測定

采由全球照明委員會（CIE）所提出的LAB 表色系統(tǒng)描述枸杞干的色澤，并用L*、a*、b*、C*值顯示。L*值是亮度，a*值是紅度，b*值是黃藍(lán)度，C*值表示色彩飽和度，。使用色差計時需預(yù)熱5～10 min，在干燥好的枸杞冷卻后，將其表面置于傳感器下直接測量，測定過程中防止漏光行為，每個樣品測定10 次，取平均值。

1.3.3 褐變度的測定

參考劉小丹[12]的方法測定褐變度進(jìn)行適量修改。將樣品打碎，過60 目篩，稱取1 g，加蒸餾水10 mL，靜置2 h，后用冷凍離心機在3 800 r/min 下離心10 min，取測定樣1 mL，再加入95%的乙醇3 mL，用冷凍離心機在3 800 r/min 下離心10 min，在420 nm 處測定吸光度（A420），用吸光度的大小直接表示褐變度。

1.3.4 復(fù)水比的測定

參考邱陽[13]的方法。稱取6 g 干燥好的顆粒完整的枸杞，放置150 mL 溫度為80 ℃的熱水中，將燒杯置于80 ℃的水浴鍋中20 min 后取出，放在干凈的濾紙上，吸去其表面水分，陰涼處晾置30 min，稱取復(fù)水后枸杞質(zhì)量。復(fù)水比=枸杞樣品后質(zhì)量/枸杞樣品前的質(zhì)量。

1.3.5 枸杞多糖的測定

參考王航宇[14]的方法。精密稱取枸杞粉末0.3 g（精密到0.001 g），加入φ=80%的乙醇100 mL，50 kHz超聲提取兩次，每次25 min 過濾，濾渣加水50 mL于50 kHz 超聲提取20 min，過濾，再加水50 mL 重復(fù)超聲提取一次，合并兩次提取液，然后定容于250 mL 容量瓶中，從中精密吸取10.0 mL，照標(biāo)準(zhǔn)曲線制備項下的方法測定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.051 7x-0.014 2，R2=0.997。

1.3.6 黃酮的測定

參考宋慧慧等[15]的方法。將干燥樣品粉碎之后，稱取1 g 樣品于50 mL 的離心管中用10 mL 的體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶液溶解，超聲輔助提?。?0 kHz、150 W）1 h 后，靜置0.5 h，上清液過0.45 μm 濾膜后得待測液，取1 mL 于25 mL 比色管中，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線方法測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品中總黃酮含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.012 5x-0.000 9，R2=0.999。

1.3.7 類胡蘿卜素的測定的測定

參考Knockaert 等[16]的方法。取0.5 g 枸杞粉加50 mL 提取液（含φ=50%正己烷、25%丙酮、25%乙醇和0.1% BHT，0.5 g NaCl）在4 ℃下攪拌20 min。之后混合物加入15 mL 蒸餾水，在4 ℃下攪拌10 min。將混合物放入分液漏斗中，收集有機相。在450 nm波長處測定吸光度，用正己烷加m=0.1% BHT 作空白。總類胡蘿卜素含量按式（1）計算：

式中：

H——總類胡蘿卜素含量，μg/g；

A——450 nm 波長處的吸光度；

m——稱取原料的質(zhì)量/g；

V——收集的有機相體積/mL；

1%E1cm——β-胡蘿卜素在正己烷中的消光系數(shù)（2 560）。

1.3.8 綜合評價

變異系數(shù)法是直接使用各指標(biāo)變化所涉及的信息，估算指標(biāo)權(quán)重的方法異系數(shù)法，這是一種客觀的加權(quán)方法[17]。因為公式中各個指標(biāo)的維度不同，不宜直接比較差異的程度。為消除各種度量的各個角度的影響，應(yīng)該使用各種度量的變異系數(shù)，來反映各種度量值的差異程度。公式為：

式中：

Vi——第i項指標(biāo)的變異系數(shù)值；

σi——第i項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差值；

i——第i項指標(biāo)的算數(shù)平均值。

各項指標(biāo)的權(quán)重為：

式中：

Vi——第i項指標(biāo)的變異系數(shù)；

Wi——第i項指標(biāo)的權(quán)重。

采用Z-score 將各項指標(biāo)的數(shù)值加以標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式如下：

式中：

Zij——標(biāo)準(zhǔn)化后各指標(biāo)值；

Xij——各指標(biāo)實際測量值；

σi——第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差；

Xi——第i個指標(biāo)的算術(shù)平均值。

數(shù)值越小越好的指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化之后需要在數(shù)值前加負(fù)號，將各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)與權(quán)重想乘積后，計算總和，得到5 種不同干燥溫度下枸杞干的總分。綜合評分公式：

式中：

W1～W8——分別為6 項指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；

BD——枸杞的褐變度；

EH——枸杞復(fù)水比；

MS——黃酮的含量，mg/g；

SH——類胡蘿卜素的含量，μg/g；

LBP——枸杞多糖（Lycium barbarumpolysaccharide）百分含量，%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 統(tǒng)計，分析軟件處理實驗數(shù)據(jù)，分析各處理水平間差異；p＜0.01 為差異極顯著，p＜0.05 為差異顯著；采用Origin 2018 軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同干燥溫度對干燥時間的的影響

圖1 是采用不同干燥溫度干燥枸杞至含水量13%所需要的時間。各溫度間干燥時間差異顯著（p＜0.05），將新鮮枸杞從含水量78%干燥到國標(biāo)要求的13%，溫度越高，所需干燥時間越短。40、45、50、55、60 ℃干燥枸杞需要的時間分別為150、104、94、80、49 h，自然晾曬需要288 h。60 ℃與自然晾曬枸杞相比干燥時間縮短83%，但部分干枸杞有局部焦黑現(xiàn)象。45 ℃干燥枸杞相較于40 ℃干燥枸杞，溫度升高5 ℃，時間減少46 h，干燥時間縮短31%，且干枸杞?jīng)]有局部焦黑現(xiàn)象。

圖1 不同干燥溫度處理下烘干時間的變化Fig.1 Variation of drying time under different drying temperature treatments

2.2 不同干燥溫度對干燥時間的影響

從圖2 中可知，隨著枸杞子干燥溫度的提高，L*、a*、C*數(shù)值呈現(xiàn)降低態(tài)勢，溫度越高，L*數(shù)值也越低，到了60 ℃時呈最低值46.05，40 ℃和45 ℃的L*值最高為52.94 和52.34，自然晾曬的L*值較低為47.70，適宜的烘干可增加L*值，這與黃妍等[18]研究結(jié)果一致，各溫度對枸杞a*差異顯著（p＜0.05），a*值在60 ℃達(dá)到最低值29.45，40 ℃的a*值最高為41.60，自然的a*值為40.32，45 ℃的a*值為39.09，而C*代表了枸杞子的飽和程度，C*值越小色澤也越暗淡，隨著溫度的提高，C*逐漸降低，自然、40 ℃和45 ℃差異顯著（p＜0.05）分別為51.68、49.75、46.33，50 ℃、55 ℃和60 ℃差異不顯著（p＞0.05），影響枸杞色澤的主要有酶促褐變、非酶促褐變，還原性抗壞血酸的氧化分解[19]，干燥前期枸杞酶促褐變中的多酚氧化酶活性較大[20,21]，發(fā)生了很多酶引起的褐變反應(yīng)，枸杞的顏色逐漸變深。隨著干燥時間的增加，多酚氧化酶的活性逐漸降低，但枸杞的顏色依舊變深，此時為非酶促褐變和抗壞血酸的氧化分解，枸杞非酶促褐變中的還原糖、氨基酸態(tài)氮和抗壞血酸含量下降[22]，相應(yīng)的美拉德反應(yīng)以及抗壞血酸氧化反應(yīng)就越徹底，枸杞的褐變度越高。干枸杞的L*、a*、C*值和褐變度成負(fù)相關(guān)，褐變度隨著溫度的升高逐漸增加，60 ℃褐變度達(dá)到最高1.61，40 ℃和45 ℃褐變度差異不顯著（p＞0.05）分別為0.59 和0.67，且較40 ℃干燥時間少46 h。

圖2 不同干燥溫度處理下枸杞色澤的變化Fig.2 Changes in color of wolfberry under different drying temperatures

圖3 不同干燥溫度處理下枸杞褐變度的變化Fig.3 Changes of browning degree of wolfberry under different drying temperature treatments

2.3 不同干燥溫度對干燥枸杞復(fù)水比的影響

復(fù)水性主要和果蔬表面孔隙率有關(guān)[23,24]，而復(fù)水性的高低也可反映枸杞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的疏松程度，疏松程度又影響了枸杞的口感[25]，復(fù)水率越高就貼近新鮮枸杞的含水率，也貼近鮮嫩枸杞的口感，所以復(fù)水率越高越好[26]，由圖4 可知，烘干溫度為45 ℃的復(fù)水比最高，達(dá)到1.22，與自然晾曬枸杞的1.19 差異不顯著（p＞0.05），40、50、55、60 ℃烘干枸杞的復(fù)水比分別1.08、0.80、0.65、0.60，與自然晾曬、45 ℃差異顯著（p＜0.05），溫度越高枸杞的復(fù)水率越低，這是因為高溫使枸杞迅速失水產(chǎn)生皺縮，從而破壞了果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和果肉組織相互交織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞之間分離[27]，溫度越高，枸杞表面失水越快，皺縮越明顯，硬化越迅速，枸杞表面的微觀結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，進(jìn)行復(fù)水實驗，枸杞難以恢復(fù)至原來的形狀。在60 ℃干燥枸杞，枸杞出現(xiàn)明顯的果皮與果肉分離的現(xiàn)象。

圖4 不同干燥溫度處理下枸杞復(fù)水比的變化Fig.4 Changes of rehydration ratio of Lycium barbarum under different drying temperature treatments

2.4 不同干燥溫度對干燥枸杞多糖含量的影響

由圖5 所示，枸杞多糖隨著溫度的升高變化顯著（p＜0.05），隨著溫度的升高，枸杞多糖的含量呈下降趨勢，60 ℃烘干枸杞多糖含量最低為5.64%。自然晾曬枸杞的枸杞多糖達(dá)到7.82%，45 ℃與50 ℃枸杞多糖含量為5.98%和6.24%，45 ℃烘干時間較長，使枸杞多糖含量降低，這與吳中華等[28]60 ℃烘干枸杞多糖含量最低結(jié)果一致。枸杞多糖為熱敏性水溶性蛋白多糖，從熱水中提取的枸杞多糖是一種含有酸性糖成分的雜多糖。謝雪梅[29]通過對枸杞多糖進(jìn)行熱分析發(fā)現(xiàn)全局上能夠?qū)⑵湟曌鳛橘|(zhì)量的兩次損失，第一次損失是由脫水引起的，第二次損失是由多糖結(jié)構(gòu)的裂解反應(yīng)引起的。朱彩平[30]用不同溫度處理枸杞多糖水溶液30 min 后冷卻觀察其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，加熱與冷卻使枸杞多糖分子有一個變性與復(fù)性的相對可逆過程，但無論怎樣不能完全恢復(fù)到原來狀態(tài)。表明經(jīng)過升高溫度處理后，枸杞多糖分子解聚的空間構(gòu)象發(fā)生了改變，但在冷卻后多糖分子間的相互作用又增強而產(chǎn)生聚集，但不能完全恢復(fù)至原來的狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)中含有大量氫鍵，含有-COOH、-OH、-NH2等官能團(tuán)，糖鏈中含有β-吡喃或α-異構(gòu)體吡喃環(huán)吡[31]，高溫使氫鍵斷裂，部分雜多糖經(jīng)過高溫處理分解為單糖，發(fā)生了美拉德反應(yīng)[32]，使其含量減少。因此55 ℃與60 ℃干燥枸杞，枸杞多糖含量較低，為5.77%和5.64%。

圖5 不同干燥溫度處理下枸杞多糖的含量Fig.5 Contents of Lycium barbarum polysaccharides under different drying temperatures

2.5 不同干燥溫度對干燥枸杞黃酮的影響

由圖6 所示，自然晾曬的枸杞黃酮含量最高，達(dá)到0.38 mg/g，隨著溫度的升高，黃酮的含量逐步減少，40 ℃干燥枸杞黃酮為0.28 mg/g，45 ℃和50 ℃差異不顯著（p＞0.05），黃酮含量分別為0.27、0.26 mg/g，55 ℃和60 ℃差異不顯著（p＞0.05），黃酮含量分別為和0.22、0.21 mg/g。干燥溫度超過45 ℃，溫度相差10 ℃以上，黃酮含量有顯著差異（p＜0.05）。這是因為黃酮屬于生物活性物質(zhì)，枸杞黃酮以C6-C3-C6作為基本的骨架結(jié)構(gòu)，主要以糖苷形式存在，在體內(nèi)分解成小分子的黃酮類似物[33]。何莉萍等[34]研究發(fā)現(xiàn)，荷葉黃酮萃取率在25～45 ℃時，吸光度變化不明顯，黃酮不易分解；在55 ℃條件下，吸光度降低程度較大，荷葉總黃酮的耐熱性偏差；化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，高溫條件使黃酮加速分解，產(chǎn)生了更多的酚羥基，黃酮含量減少。干枸杞中的黃酮含量隨著溫度的升高而降低，這與忻曉庭等[35]的研究結(jié)果一致。

圖6 不同干燥溫度處理下枸杞黃酮的含量Fig.6 Contents of flavonoids in Lycium barbarum under different drying temperatures

2.6 不同干燥溫度對干燥枸杞類胡蘿卜素的影響

由圖7 可知，隨著溫度升高，各溫度之間類胡蘿卜素的含量差異明顯（p＜0.05），自然晾曬的枸杞類胡蘿卜素含量為522.44 μg/g，與45 ℃干燥枸杞的類胡蘿卜素含量522.21 μg/g 差異不顯著（p＞0.05），與55 ℃烘干枸杞差異最為顯著（p＜0.05），55 ℃干燥枸杞類胡蘿卜素含量為490.72 μg/g，相差31.72 μg/g。40 ℃和50 ℃干燥枸杞的類胡蘿卜素含量分別為502.90、500.57 μg/g，60 ℃干燥枸杞類胡蘿卜素升高，達(dá)到508.85 μg/g。這是因為類胡蘿卜素在極端條件下如氧、酸、強光及高溫下易發(fā)生降解或異構(gòu)化[36]，因此高溫使類胡蘿卜素發(fā)生了降解，含量減少。受熱時間長也會導(dǎo)致類胡蘿卜素降解增加，含量下降。由圖可知，對枸杞類胡蘿卜素來說，干燥時間的影響因素比干燥溫度的影響因素更為顯著，60 ℃烘干枸杞的類胡蘿卜素明顯高于40 ℃、50 ℃，這一結(jié)果與宋慧慧等[15]研究結(jié)果一致。

圖7 不同干燥溫度處理下枸杞類胡蘿卜素的含量Fig.7 Contents of carotenoids in Lycium barbarum under different drying temperatures

2.7 不同干燥溫度對干燥枸杞品質(zhì)的影響綜合評價

以枸杞多糖、黃酮、褐變度、類胡蘿卜素、L*值、a*值、C*值、復(fù)水比、干燥時間為評價因素，采用變異系數(shù)法計算出各因素的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差值和變異系數(shù)值，計算各因素的權(quán)重，結(jié)果見表1

表1 不同干燥溫度下枸杞各指標(biāo)的權(quán)重Table 1 The weight of each index of Lycium barbarum under different drying temperatures

由表1 可以看出，干燥時間、褐變度、復(fù)水比、黃酮和多糖這5 個因素所占權(quán)重較大，表明干燥溫度對這5 個因素影響較大，其中干燥溫度對干燥時間的影響最大。這5 個因素能夠較好地體現(xiàn)不同干燥溫度的干燥效果。

對5 種干燥溫度所干制的枸杞的9 個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（表2），將標(biāo)準(zhǔn)化值數(shù)與各指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重乘積得到總綜合評價分（表1）。其中，時間、褐變度的數(shù)值與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，需要在標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值前加上減號，然后將得到的各個干燥溫度下各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值與該指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重相乘，最后將同一干燥溫度下各個指標(biāo)的數(shù)值疊加求和，得到總綜合評價分。45 ℃綜合評分最高。

表2 不同干燥溫度下枸杞的各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值Table 2 Standardized values of various indexes of Lycium barbarum under different drying temperatures

表3 不同干燥溫度下枸杞各項指標(biāo)的綜合評分Table 3 Comprehensive score of each index of wolfberry under different drying temperatures

3 結(jié)論

通過對枸杞不同干燥溫度的研究，使用變異系數(shù)法，研究了各溫度與各指標(biāo)的聯(lián)系，結(jié)果表明溫度對各指標(biāo)影響較大。45 ℃烘干枸杞在色澤、復(fù)水比、類胡蘿卜素方面有一定的優(yōu)勢，復(fù)水比達(dá)到1.22，類胡蘿卜素達(dá)到522.21 μg/g，在枸杞多糖、黃酮方面略低于40 ℃，但干燥時間縮短46 h，基于變異系數(shù)法對各指標(biāo)進(jìn)行分析處理，得出40 ℃干燥枸杞的綜合評分為0.402 6，45 ℃干燥枸杞的綜合評分為0.430 5，50 ℃干燥枸杞的綜合評分為0.011 2，55 ℃干燥枸杞的綜合評分為-0.316 7，60 ℃干燥枸杞的綜合評分為0.668 2，自然干燥枸杞的綜合評分為0.140 7，45 ℃綜合評分最高，與胡文峰從感官評價方面相比，全面的考察了溫度對干燥枸杞營養(yǎng)指標(biāo)的變化，因此，選擇45 ℃干燥溫度作為本實驗條件下最佳的干燥溫度。