周先加，毛海峰，魯 瑤，劉毓超

（青海省輕工業(yè)研究所有限責(zé)任公司，青海西寧 810001）

蕨麻（Potentilla anserinaL.），是薔薇科委陵菜屬的多年生草本植物[1]。蕨麻富含淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、皂苷、多糖等多種營養(yǎng)和活性成分，具有營養(yǎng)滋補、口感佳等特性[2]。

蕨麻只在青海等高寒地區(qū)根系才會膨大，可食用，又稱“人參果”“延壽果”，是青海、西藏及甘肅一帶人民歷來喜愛的民間食品及藏藥的主要成分[3-4]。

在蕨麻相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)及實際生產(chǎn)運用中以干蕨麻為主要原料[5]。目前，青海蕨麻以自然晾曬為主，品質(zhì)受外部因素影響較大。由于市場消費升級后，消費人群對蕨麻的色澤、口感、營養(yǎng)等品質(zhì)有更高的要求。因此，引進(jìn)干燥設(shè)備對于蕨麻品質(zhì)提升方面勢在必行。目前，利用多種干燥技術(shù)（如微波真空干燥技術(shù)[6]、熱風(fēng)干燥技術(shù)[7]與真空冷凍干燥技術(shù)相結(jié)合來） 聯(lián)合干燥[8-10]，可以在保證高品質(zhì)的同時達(dá)到降低能耗、縮短干燥時間的目的。在Theodora C等人[11]探究熱風(fēng)聯(lián)合微波干燥方法對桃塊干燥速率的影響研究中，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥后微波干燥提高了干燥速率，干燥時間縮短了89%。宋悅[12]構(gòu)建了黃桃熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥狀態(tài)圖，發(fā)現(xiàn)真空冷凍聯(lián)合熱風(fēng)干燥5 h 為最優(yōu)干燥工藝。

目前，關(guān)于蕨麻的研究集中在新鮮蕨麻的營養(yǎng)成分和品質(zhì)分析方面，而干燥方式對蕨麻品質(zhì)報道較少。采用熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、碳纖維遠(yuǎn)紅外、碳纖維遠(yuǎn)紅外聯(lián)合熱泵干燥（簡稱聯(lián)合干燥） 及真空脈動干燥5 種方式干燥青海地區(qū)蕨麻，通過比較干燥時間、設(shè)備能耗，以及干制蕨麻的感官品質(zhì)（色度、感官評分、復(fù)水比）、營養(yǎng)品質(zhì)（維C、總糖、蛋白質(zhì)、氨基酸）、食用品質(zhì)（電子舌、質(zhì)構(gòu)特性），結(jié)合主成分綜合評價方法，確定最適合青海蕨麻的干燥方式，以期為青海地區(qū)的蕨麻資源合理開發(fā)和綜合利用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 原料與預(yù)處理

青海蕨麻，購自青海省海西蒙古族藏族自治州都蘭縣，品種為“青海1 號”，挑選大小均一、形態(tài)飽滿、硬實完整的褐色或深褐色、無病蟲害的蕨麻為原料。將原料與純化水按料液比1∶2.5（g∶L）浸泡14 h，將浸潤的蕨麻瀝水20 min，再將復(fù)水后的蕨麻在100 ℃蒸鍋上蒸制30 min。之后，將蒸制后的蕨麻冷卻，保持蒸制后蕨麻濕基含水率為（48.35±1.20） %，裝入塑封袋密封，置于4 ℃冰箱中貯存。自然干燥、熱風(fēng)干燥、碳纖維遠(yuǎn)紅外、聯(lián)合干燥及真空脈動干燥5 種干燥方式制得樣品水分含量均控制在12%以下。

1.2 儀器與設(shè)備

蕨麻干燥條件及干燥設(shè)備見表1。

表1 蕨麻干燥條件及干燥設(shè)備

碳纖維遠(yuǎn)紅外- 聯(lián)合熱泵干燥機(jī)（集電加熱、熱泵加熱、碳纖維遠(yuǎn)紅外加熱于一體） 和真空脈動干燥機(jī)，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心團(tuán)隊自制；SA402B 型電子舌味覺分析系統(tǒng)，日本INSENT 公司產(chǎn)品；WP-UPT-20 型標(biāo)準(zhǔn)型超純水機(jī)，四川沃特爾水處理設(shè)備有限公司產(chǎn)品；CR-10PLUS型色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司產(chǎn)品；A300-M 型氨基酸半自動分析儀，德國曼默博爾公司產(chǎn)品；TMS-Pro 物性分析儀，美國FTC 公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 干燥時間與干燥能耗測量方法

干燥時間各組試驗，每組試驗重復(fù)3 次，取其平均值。干燥能耗根據(jù)干燥時間，使用電能表測量干燥能耗。

1.3.2 感官品質(zhì)測定方法

（1） 色度。采用色差儀測定。將待測蕨麻平鋪在白紙上，采用便攜式色差儀進(jìn)行測定，測定3 次，取平均值，L*表示亮度，a*表示紅綠（正值為紅色，負(fù)值為綠色），b*表示黃藍(lán)（正值是黃色，負(fù)值是綠色）。

（2） 感官評分。由10 名（男女各5 名） 專業(yè)的感官評定人員組成，分別對蕨麻的色澤、香氣、形狀3 個方面進(jìn)行評價，取平均值。

蕨麻感官評價見表2。

表2 蕨麻感官評價

（3） 復(fù)水比[13]。取一定量的蕨麻，浸泡在60 ℃熱水中30 min，干燥蕨麻恢復(fù)到其原始狀態(tài)，再進(jìn)行瀝水、稱質(zhì)量，所有試驗進(jìn)行3 次，復(fù)水比按下列公式計算。

式中：R——復(fù)水比，g/g；

m1——復(fù)水后質(zhì)量，g；

m2——復(fù)水前質(zhì)量，g。

1.3.3 營養(yǎng)品質(zhì)測定方法

維C 測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測定》 （GB 5009.86—2016） 中“第三法2,6-二氯靛酚滴定法”；還原糖測定根據(jù)GB 5009.7—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測定》；蛋白質(zhì)采用基于考馬斯亮藍(lán)法試劑盒完成；氨基酸測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》（GB 5009.124—2016） 中方法測定，利用氨基酸分析儀（印三酮柱后衍生離子交換色譜儀） 測定。因干燥后的蕨麻濕基含水率均為（10.00±0.50） %，蛋白質(zhì)、還原糖和維C 含量與氨基酸含量均采用濕基含量計算。

1.3.4 食用品質(zhì)測定方法

電子舌味覺指標(biāo)測定。稱取10 g 干燥蕨麻樣品，加入100 mL 去離子水打成漿狀，置于錐形瓶中，放入超聲機(jī)中處理20 min 后以轉(zhuǎn)速3 500 r/min 離心10 min，取上清液80 mL 進(jìn)行味覺分析。使用SA402B 味覺分析儀，加載酸、甜、苦、咸、鮮、澀味6 種傳感器電極，每個樣品平行3 次，按設(shè)定程序檢測。

質(zhì)構(gòu)特性測定。參考羅南等人[14]的測定方法，選擇壓縮模式，采用P/2 探頭測定酥脆性及硬度，測前速度2.00 mm/s，測試中速度1.00 mm/s，測試后速度10.0 mm/s，測試距離5.00 mm，觸發(fā)力5.0 g。試驗共進(jìn)行10 次平行檢測，去掉最大值與最小值，求得平均值。每個的干燥蕨麻樣品中挑選大小均勻的5 粒，采用P/5 型探頭逐個測得其硬度、彈性、膠黏性。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

使用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行Anova 方差分析、相關(guān)分析和主成分分析及Duncan's 多重比較法檢驗數(shù)據(jù)顯著性差異分析，顯著性水平為p<0.05[15]。采用Origin 2021 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥時間及能耗

不同干燥方法所用時間及能耗見表3。

表3 不同干燥方法所用時間及能耗

由表3 可知，熱風(fēng)干燥的干燥時間為22.50 h，能耗為16.95 kW·h。熱泵干燥的干燥時間為27.25 h，能耗為16.30 kW·h。與熱風(fēng)干燥相比，熱風(fēng)干燥需要更多的時間，但能耗略低。碳纖維紅外干燥技術(shù)干燥時間為23.50 h，能耗為14.80 kW·h。這種方法相較于前2 種方法，需要的干燥時間有所縮短，而能耗也有所降低。聯(lián)合干燥技術(shù)的干燥時間為24.00 h，能耗為11.90 kW·h。這種方法相較于前3 種方法，雖然需要的干燥時間有所延長，但能耗明顯降低。真空脈動干燥的干燥時間為23.00 h，能耗為143.09 kW·h。這種方法相較于前4 種方法，需要的干燥時間略短，能耗最高。這可能與蕨麻的含水率有關(guān)，水分在干燥開始時便大量蒸發(fā)[16]。碳纖維紅外干燥和聯(lián)合干燥技術(shù)的能耗低，干燥時間比熱風(fēng)干燥和真空脈動干燥的略長。

2.2 感官品質(zhì)

不同干燥方法蕨麻相關(guān)感官品質(zhì)見表4。

表4 不同干燥方法蕨麻相關(guān)感官品質(zhì)

5 種不同干燥方式蕨麻的L*、a*和b*值均差異顯著（p<0.05），L*值的高低順序依次為熱泵干燥>碳纖維紅外干燥>熱風(fēng)干燥>聯(lián)合干燥>真空脈動干燥；a*值的高低順序依次為熱泵干燥>真空脈動干燥>熱風(fēng)干燥>碳纖維紅外干燥>聯(lián)合干燥；b*值的高低順序依次為真空脈動干燥>熱泵干燥>熱風(fēng)干燥>聯(lián)合干燥>碳纖維紅外干燥。綜上所述，不同干燥方法對蕨麻色澤的影響較大，這可能是與干燥過程中產(chǎn)生了褐變反應(yīng)而引起的[17-18]。

經(jīng)過不同干燥處理的蕨麻在色澤、滋味和氣味及狀態(tài)等方面都發(fā)生了變化。熱風(fēng)干燥和熱泵干燥樣品在色澤、滋味和氣味及狀態(tài)等方面的評分相對較高，各組間的差異均不顯著（p>0.05）；熱風(fēng)干燥方法得到的總分最高，為73.50 分，說明這種方法在色澤、滋味和氣味及狀態(tài)方面都表現(xiàn)最好。色澤得分最高的是熱風(fēng)干燥，最低的是聯(lián)合干燥，這可能表明熱風(fēng)干燥對產(chǎn)品的色澤保持更好。因此，在所有干燥方法中可能是最理想的選擇。但這也可能取決于具體的應(yīng)用場景和需求，如對于特定類型的產(chǎn)品或?qū)μ囟ǜ稍锾匦杂刑囟ㄒ蟮那闆r。

真空脈動干燥的復(fù)水比為1.02，與其他干燥方法相比，雖然其干燥時間最短，但復(fù)水比最低；熱風(fēng)干燥的復(fù)水比為1.13，其復(fù)水比略高于其他干燥方法，與熱泵干燥的復(fù)水比差異不顯著（p>0.05）；熱泵干燥的復(fù)水比為1.11，其復(fù)水比略低于熱風(fēng)干燥的復(fù)水比，但高于其他干燥方法；碳纖維紅外干燥復(fù)水比為1.08，其復(fù)水比與聯(lián)合干燥相當(dāng)，這與梁俊宇等人的研究結(jié)果相似[17]。

2.3 營養(yǎng)品質(zhì)

不同干燥方式青海蕨麻營養(yǎng)成分含量見表5。

表5 不同干燥方式青海蕨麻營養(yǎng)成分含量/ g·（100 g）-1

由表5 可知，不同干燥方法下青海蕨麻的營養(yǎng)品質(zhì)。不同干燥方式的青海蕨麻均含有16 種氨基酸，且氨基酸總量為5.11~9.05 g/100 g，不同干燥方式間的總氨基酸含量存在顯著性差異（p<0.05）。蕨麻氨基酸總量高低排序為熱風(fēng)干燥>碳纖維紅外干燥>熱泵干燥>真空脈動干燥>聯(lián)合干燥。5 種不同干燥方法處理后的蕨麻蛋白質(zhì)和多糖含量相互之間差異不大，其中熱風(fēng)干燥、碳纖維紅外干燥、聯(lián)合干燥間差異不顯著（p<0.05），但與熱風(fēng)干燥、真空脈動干燥相比差異顯著（p<0.05）。這些干燥方法處理后的蕨麻多糖含量為4.23~3.96 g/100 g。這可能是因為這些處理方法對蕨麻的某些化學(xué)成分產(chǎn)生了影響，從而降低了多糖的含量[19]。然而，這需要進(jìn)一步的研究來驗證。干燥技術(shù)對維C 含量有顯著影響，不同干燥技術(shù)處理之間存在顯著差異（p<0.05），維C含量都在7.00 g/100 g以上，這表明經(jīng)過這些干燥技術(shù)處理后，維C 含量有所提高，可能因為干燥技術(shù)破壞細(xì)胞壁，營養(yǎng)成分流出細(xì)胞，使得維C 含量升高。

2.4 食用品質(zhì)

2.4.1 味覺特性

不同干燥方式蕨麻電子舌雷達(dá)圖見圖1。

圖1 不同干燥方式蕨麻電子舌雷達(dá)圖

由圖1 可知，5 種干燥方式的蕨麻在味覺特征方面差異不顯著（p>0.05），說明干燥方式對蕨麻的味覺沒有影響。

2.4.2 質(zhì)構(gòu)特性

不同干燥方式蕨麻的硬度、彈性、膠黏性及咀嚼性進(jìn)行了測定。

不同干燥方法蕨麻質(zhì)構(gòu)特性見表6。

表6 不同干燥方法蕨麻質(zhì)構(gòu)特性

各組蕨麻的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)差異顯著（p<0.05）；硬度方面，經(jīng)過不同熱處理后，蕨麻的硬度均有所降低，其中，碳纖維紅外干燥和熱風(fēng)干燥處理的蕨麻硬度相對較高，而聯(lián)合干燥處理的蕨麻硬度最低，這表明熱處理方法對蕨麻的硬度有一定影響；彈性方面，在各種熱處理方法中，熱泵干燥處理的蕨麻彈性相對較高，這可能是因為熱泵干燥可以更好地保持蕨麻內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，從而提高了彈性；膠黏性方面，經(jīng)過熱處理后，蕨麻的膠黏性有一定程度的降低，其中，碳纖維紅外干燥處理的蕨麻膠黏性相對較高，而聯(lián)合干燥和熱泵干燥處理的蕨麻膠黏性較低，這表明熱處理方法對蕨麻的膠黏性有一定影響；咀嚼性方面，在各種熱處理方法中，碳纖維紅外干燥，聯(lián)合干燥，熱風(fēng)干燥處理的蕨麻咀嚼性相對較低，這可能是因為碳纖維紅外干燥，聯(lián)合干燥，熱風(fēng)干燥處理導(dǎo)致蕨麻內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響了咀嚼性[20]。

2.5 相關(guān)分析

不同干燥方式蕨麻感官品質(zhì)、食用品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)之間的相關(guān)性見圖2。

圖2 不同干燥方式蕨麻感官品質(zhì)、食用品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)之間的相關(guān)性

由圖2 可知，不同干燥方式蕨麻感官品質(zhì)、食用品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)含量之間相關(guān)性，谷氨酸與感官評分呈現(xiàn)出顯著性，相關(guān)系數(shù)值分別是0.914，表明谷氨酸與感官評分有著正相關(guān)關(guān)系。天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸與苦味、苦味后味共2 項之間全部均呈現(xiàn)出顯著性，相關(guān)系數(shù)值分別是-0.988、-0.993，-0.946、-0.954，-0.950、-0.954，表明他們與苦味、苦味后味共2 項之間有著負(fù)相關(guān)關(guān)系。維C 與a*值之間全部均呈現(xiàn)出顯著性，相關(guān)系數(shù)值分別是-0.892，表明維C 與a*值之間有著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這些相關(guān)性在一定程度上反映了青海蕨麻品質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，其他指標(biāo)之間無顯著相關(guān)性。

2.6 主成分分析和綜合評價

根據(jù)顯著性差異及相關(guān)分析，從24 種指標(biāo)篩選出對蕨麻品質(zhì)貢獻(xiàn)較大的13 種指標(biāo)，在主成分分析中以谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸、總氨基酸、維C、a*值、感官評分、復(fù)水比、硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性為評判指標(biāo)，以特征值λ>1 的方差貢獻(xiàn)率確定最優(yōu)的主成分。

主成分分析的特征值和貢獻(xiàn)率見表7。

表7 主成分分析的特征值和貢獻(xiàn)率

由表7 可知，前4 個主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，能有效地解釋蕨麻品質(zhì)的總變異。因此，提取特征值λ>1 的前4 個主成分代替上述13 種關(guān)鍵指標(biāo)性營養(yǎng)成分對青海不同產(chǎn)地蕨麻品質(zhì)進(jìn)行評價與判斷。

表7 是干燥蕨麻13 種指標(biāo)性成分的主成分因子載荷矩陣，該矩陣反映了品質(zhì)指標(biāo)對主成分載荷系數(shù)的相對大小和作用方向。結(jié)果表明，在主成分1中，谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸、總氨基酸、感官評分和硬度具有較大的正載荷系數(shù)值，所以主成分1主要反映上述6 個指標(biāo)的品質(zhì)特性。在主成分2 中，a*值和彈性具有較大的正載荷系數(shù)值，維C、膠黏性和咀嚼性具有較大的負(fù)載荷系數(shù)值，所以主成分2主要反映上述5 個指標(biāo)的品質(zhì)特性。在主成分3 中，組氨酸和復(fù)水比具有較大的正載荷系數(shù)值，所以主成分3 主要反映上述2 個指標(biāo)的品質(zhì)特性。

主成分在各品質(zhì)指標(biāo)上因子載荷矩陣見表8。

表8 主成分在各品質(zhì)指標(biāo)上因子載荷矩陣

使用主成分得分進(jìn)行綜合評價，需要使用“線性組合系數(shù)矩陣”建立主成分和研究項之間的關(guān)系等式（基于標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)建立關(guān)系表達(dá)式），將表6中各指標(biāo)變量的主成分載荷系數(shù)值除以特征值的平方根，得到4 個主成分中每個指標(biāo)對應(yīng)的特征向量，以每個品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)矩陣的特征向量為權(quán)重構(gòu)建這4 個主成分的函數(shù)表達(dá)式，如下：

綜合得分是方差解釋率與成分得分乘積后累加計算得到，綜合評價模型為：

不同干燥方式蕨麻品質(zhì)綜合評價結(jié)果見表9。

表9 不同干燥方式蕨麻品質(zhì)綜合評價結(jié)果

由表9 可知，主要反映主成分1 中排名前2 位是碳纖維紅外干燥和真空脈動干燥蕨麻；主成分2中排名前2 位是熱泵干燥和聯(lián)合干燥蕨麻；主成分3中排名前2 位是碳纖維紅外干燥和聯(lián)合干燥蕨麻；主成分4 中排名前2 位是熱風(fēng)干燥和碳纖維紅外干燥蕨麻；干燥蕨麻品質(zhì)綜合評價總排名為熱風(fēng)干燥>真空脈動干燥>熱泵干燥蕨麻>碳纖維紅外干燥>聯(lián)合干燥。排名最靠前的為熱風(fēng)干燥，最后的是聯(lián)合干燥。從設(shè)備制造成本角度考慮，熱風(fēng)設(shè)備制造成本低，說明熱風(fēng)干燥適合用于青海蕨麻干燥?？蓪⒋烁稍锛夹g(shù)用于青海地區(qū)農(nóng)戶個體和工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中蕨麻干燥。

3 結(jié)論

采用5 種不同干燥方法（熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、碳纖維遠(yuǎn)紅外、碳纖維遠(yuǎn)紅外聯(lián)合熱泵干燥及真空脈動干燥） 對青海蕨麻進(jìn)行干燥，并結(jié)合干燥時間、能耗獲取其干燥成本，通過比較干燥時間、設(shè)備能耗，以及干制蕨麻的感官品質(zhì)（色度、感官評分、復(fù)水比）、營養(yǎng)品質(zhì)（維C、總糖、蛋白質(zhì)、氨基酸）、食用品質(zhì)（電子舌、質(zhì)構(gòu)特性），結(jié)合相關(guān)分析，最后進(jìn)行綜合評價，得出以下結(jié)論。

熱泵干燥和聯(lián)合干燥技術(shù)的能耗低；熱風(fēng)干燥技術(shù)蕨麻感官評分最高為73.50 分，真空脈動干燥的復(fù)水比最低為1.02，聯(lián)合干燥技術(shù)蕨麻色澤最亮，熱風(fēng)干燥總氨基酸含量最高為9.05 g/100 g，聯(lián)合干燥維C 含量最高為9.42 g/100 g，各干燥技術(shù)蛋白質(zhì)、多糖和味覺特征差異不明顯。相關(guān)分析結(jié)果為谷氨酸與感官評分有著正相關(guān)關(guān)系。天冬氨酸、纈氨酸、組氨酸與苦味、苦味后味2 項之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，維C 與a*值之間呈負(fù)相關(guān)。干燥蕨麻品質(zhì)綜合評分結(jié)果為熱風(fēng)干燥技術(shù)最佳，可引進(jìn)此技術(shù)干燥青海蕨麻，研究結(jié)果可為青海地區(qū)蕨麻引進(jìn)干燥技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。