不同干燥方式對竹筍品質(zhì)的影響

耿想，姚曦，尤俊昊，荀航，湯鋒

(國際竹藤中心，國家林業(yè)和草原局/北京市共建竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100102)

竹筍是竹鞭或稈基上的芽萌發(fā)分化而成的膨大的芽或分化的莖[1]。鮮筍肉質(zhì)鮮美、質(zhì)嫩氣香，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、多種氨基酸、維生素和各種礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[2]，被稱為“高蛋白、低脂肪、高纖維”的健康食物[3]。研究表明，竹筍具有抗氧化、抗炎、抗衰老、降血脂及抗病毒等功效[4-6]。目前，竹筍主要以鮮筍或自然晾曬的筍干出售，加工結(jié)構(gòu)單一，新型設(shè)備欠缺，深加工方式有待突破。另外，竹筍主要生長于山區(qū)，且含水量較高，為88%～92%，運(yùn)輸不便[7]，采摘后易失水，出現(xiàn)肉質(zhì)纖維木質(zhì)化現(xiàn)象，直接食用口感較差[8]。因此，在保留營養(yǎng)成分較多的同時(shí)，將竹筍進(jìn)行干燥來延長其貨架期對其商業(yè)化具有重要意義[9]。

干燥是果蔬延長保質(zhì)期的一項(xiàng)重要技術(shù)，使果蔬中的水分含量降低至其貯藏所需的安全含水率，從而延長果蔬的保質(zhì)期，減少其體積，降低運(yùn)輸和貯藏成本[10-11]。近幾年，關(guān)于竹筍的干燥研究已有一些相關(guān)的報(bào)道，王瑜等[12]進(jìn)行了竹筍于70、80、90 ℃熱風(fēng)干燥過程中質(zhì)構(gòu)特性的變化規(guī)律的研究。劉翔等[13]優(yōu)化了真空冷凍干燥竹筍的工藝參數(shù)。楊娜偉[14]以干燥時(shí)間、干燥能耗和復(fù)水比為評價(jià)指標(biāo)，得出微波-熱風(fēng)薄層聯(lián)合干燥優(yōu)于熱風(fēng)干燥。然而，不同干燥方式對果蔬品質(zhì)的影響各有利弊，熱風(fēng)干燥易使果蔬收縮、表面硬化、變色、風(fēng)味損失等，但設(shè)備簡單、成本低，真空冷凍干燥能最大程度維持果蔬的組織形態(tài)，保留營養(yǎng)成分及活性物質(zhì)，但高能耗、成本高、時(shí)間長。微波干燥易造成果蔬局部燒焦、產(chǎn)生異味、質(zhì)地較硬，但耗時(shí)短、速度快[14]。目前，關(guān)于綜合評價(jià)這3種干燥方式對竹筍品質(zhì)的影響研究鮮少，因此，本文采用真空冷凍干燥(vacuum freeze drying，VFD)、熱風(fēng)干燥(hot air drying，HAD)和微波干燥法(microwave drying，MD)對竹筍進(jìn)行處理，從色澤、質(zhì)構(gòu)、復(fù)水能力及營養(yǎng)品質(zhì)分析干燥方式對竹筍品質(zhì)的影響，旨在為選擇適宜的竹筍干燥方法和其深加工技術(shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹筍：購于古田優(yōu)農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司。挑選長度為15～20 cm，底部直徑為5～8 cm，大小基本一致、質(zhì)量在300～500 g左右，無明顯損傷和病蟲害的竹筍作為實(shí)驗(yàn)材料。

考馬斯亮藍(lán)G-250試劑、葡萄糖、蒽酮試劑、牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)品、無水碳酸鈉、茚三酮、無水檸檬酸、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、福林酚-試劑，上海源葉生物科技有限公司；濃硫酸、磷酸、鹽酸、甲醇，均為分析純，北京化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

BP221S電子天平，美國Sartorius公司；Cascada AN實(shí)驗(yàn)室超純水系統(tǒng)，美國Pall公司；DHG-9140A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；CB0-GF3V型微波爐，廣東格蘭仕微波電器制造有限公司；LABCONCO型真空冷凍干燥機(jī)，美國LABCONCO公司；DK-S12型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海億天科學(xué)儀器有限公司；META FOX型切片機(jī)，寧波市海曙永進(jìn)機(jī)械有限公司；R-100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士BUCHI公司；DXF-06D型粉碎機(jī)，廣州市大祥電子機(jī)械設(shè)備有限公司；TA.HD plus型號物性測試儀，英國Stable Micro System；Digieye型電子眼，美國Verivide公司；Gemini300型掃描電鏡，德國蔡司公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 竹筍的預(yù)處理

將挑選的竹筍采用切片機(jī)將其切成薄片(厚0.3 cm，直徑3.5 cm)，稱取約100 g的筍片放入0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))檸檬酸護(hù)色液中，浸泡15 min，料液比1∶4。然后，用蒸餾水將筍片清洗3～4次。

1.3.2 竹筍的干燥條件

真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥參考文獻(xiàn)[13,15]的條件并稍作修改。微波干燥根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的條件。按照表1的條件進(jìn)行儀器參數(shù)的設(shè)置，分別對竹筍進(jìn)行干燥。干燥結(jié)束后，測定竹筍的水分含量。將3種竹筍干制品粉碎，過60目篩，裝入自封袋中，然后于22～25 ℃貯藏在干燥器中。

表1 儀器參數(shù)設(shè)置Table 1 Parameter setting

1.3.3 色澤的測定

將鮮筍片和竹筍粉均勻平鋪在透明的培養(yǎng)皿中，然后將培養(yǎng)皿放入Digieye型電子眼(光源為D65)的檢測室中，拍照并測定L*，a*，b*值。L*表示亮度，L*值范圍為0(黑色)～100(白色)。a*>0表示紅色，a*=0表示灰色，a*<0表示綠色。b*>0代表黃色，b*=0時(shí)為灰色；b*<0代表藍(lán)色，通過公式(1)得到色差值：

(1)

式中：L*、a*和b*，樣品的色澤值；L0、a0和b0，鮮樣色澤值；ΔE，色差值，ΔE值越小，說明樣品的色澤與鮮樣的色澤越接近。

1.3.4 硬度和脆度的測定

取干燥后大小、形狀基本一致的竹筍片，用物性測試儀測定其硬度和脆度。參照侯春輝[16]的方法并略作修改，探頭型號采用HDP/CES，測定前速度、測試速度和測定后速度分別為1.0、1.0、8.0 mm/s，觸發(fā)力度10 g，檢測距離15 mm。每組樣品重復(fù)12次。

1.3.5 復(fù)水性的測定

參照吳樹錚[17]的方法并稍作修改。取適量的干竹筍片樣稱重后，放入100 mL的燒杯中，加入50 mL的蒸餾水于75 ℃的熱水中浸泡30 min，然后瀝干，用吸水紙輕輕吸干5～6次，復(fù)水比計(jì)算如公式(2)所示:

(2)

式中：m1為復(fù)水之后筍片的質(zhì)量，g；m0為復(fù)水之前的筍片的質(zhì)量，g。

1.3.6 組織結(jié)構(gòu)觀察

先在掃描電鏡的樣品座上粘上一層導(dǎo)電膠，將竹筍粉均勻地平鋪到上面，多余的粉末用洗耳球吹走，于等離子濺射30 s和加速電壓5.0 kV對樣品進(jìn)行掃描，然后，放大200倍、2 000倍和10 000倍觀察竹筍的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。

1.3.7 營養(yǎng)成分含量的測定

可溶性蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G250法[18]測定，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[18]測定。游離氨基酸的測定參照GB/T 18246—2019《飼料中氨基酸的測定》中的方法。

1.3.8 總酚含量的測定

參照LIN等[19]的方法并稍作修改進(jìn)行總酚含量的測定。沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：精確稱取沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品0.100 0 g，加入蒸餾水將其溶解并定容于100 mL的容量瓶中，準(zhǔn)確取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得到質(zhì)量濃度為0.04 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品溶液。然后取0、0.3、0.4、0.5、0.7、0.8、0.9 mL標(biāo)準(zhǔn)品溶液于2 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，配制成0.005、0.008、0.011、0.013、0.016、0.019 mg/mL系列質(zhì)量濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液。取1 mL標(biāo)準(zhǔn)品溶液，于760 nm處測定其吸光度。根據(jù)測定的吸光度值與標(biāo)準(zhǔn)品溶液質(zhì)量濃度之間的關(guān)系制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=42.988x-0.014(R2=0.998 2)。

樣品提取液的制備：準(zhǔn)確稱取1 g竹筍粉，以1∶30的質(zhì)量比加入60%甲醇溶液，于65 ℃超聲提取30 min，靜置冷卻，然后在5 000 r/min離心10 min，取250 μL上清液于5 mL的棕色容量瓶中，用60%(體積分?jǐn)?shù))甲醇溶液定容。吸取1 mL溶液，加入2 mL的福林酚-試劑，搖勻，靜置5 min，再加入5 mL 10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至10 mL，再置于50 ℃水浴鍋中加熱4 min。按照上述測定沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法測定，根據(jù)沒食子酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量，單位為mg/g?？偡雍坑?jì)算如公式(3)所示：

(3)

式中：C為取1 mL提取液的質(zhì)量濃度，mg/mL；V為提取液體積，mL；n為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和SPSS 22.0軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理以及繪制圖表，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對竹筍色澤的影響

如表2所示，經(jīng)過HAD和VFD后，筍片的亮度提高，原因可能是筍片在干燥前，采用檸檬酸溶液對其進(jìn)行了護(hù)色處理，同時(shí)，溫度較低，對其色澤無破壞。VFD制得的竹筍干品ΔE值最小，為2.52，最接近鮮筍的顏色，原因可能是在低溫與真空條件下，筍片中的酶鈍化，阻止了一些化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生[10]，其次是HAD制得的竹筍干品ΔE值，為6.36，MD制得的竹筍干品ΔE值次之，為13.34。MD干燥筍片過程中，因微波的內(nèi)部加熱易形成局部熱點(diǎn)，促成美拉德反應(yīng)以及焦糖化反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)褐變[20]。

表2 不同干燥方式對竹筍色澤的影響Table 2 Effect of different drying methods on color of bamboo shoots

2.2 干燥方式對竹筍硬度、脆度和復(fù)水率的影響

由表3可知，不同干燥方式對竹筍干制品硬度、脆度及復(fù)水率的影響都具有顯著差異(P<0.05)。MD制得的竹筍干制品硬度最大，為1 179.51 g，脆性較差，為8.47 mm，復(fù)水能力較弱，為3.91%，這可能是因?yàn)槲⒉ǜ稍镏窆S處于高溫狀態(tài)，其內(nèi)部水分向外迅速擴(kuò)散，破壞了竹筍內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，竹筍片收縮嚴(yán)重，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部變得較緊密，另外，在竹筍脫水的過程中由于受熱不均勻，竹筍片邊上開始出現(xiàn)焦黃色，表面皺縮，隨著干燥時(shí)間的延長，在其表面形成一層硬膜[21]。其次是HAD制得的竹筍干制品，硬度為337.34 g，脆度為3.98 mm，復(fù)水比為5.04%。VFD制得的竹筍干制品硬度最小，為163.33 g，脆性較好，為1.74%，復(fù)水能力較強(qiáng)，為6.04%，這是因?yàn)橹窆S經(jīng)過速凍，在低溫與真空的條件下其水分以冰晶的狀態(tài)直接升華，對組織結(jié)構(gòu)破壞較小，內(nèi)部形成多孔狀結(jié)構(gòu)，空隙較大，使復(fù)水速率較快。

表3 不同干燥方式對竹筍硬度、脆度和復(fù)水率的影響Table 3 Effect of different drying methods on the hardness，brittleness and rehydration rate of bamboo shoots

2.3 干燥方式對竹筍微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖1可知，干燥方式對竹筍的組織結(jié)構(gòu)影響較大。放大200倍時(shí)，可觀察到VFD獲得的竹筍干品顆粒較分散，容易形成顆粒，顆粒較大，顆粒大小分布不均一，沒有規(guī)律性。HAD制得的竹筍干品稍微有一些較小的顆粒，MD制得的竹筍干制品幾乎沒有顆粒，說明HAD和MD制得的竹筍干品不易打成粉末狀。放大2 000倍和10 000倍時(shí)，可觀察到VFD淀粉顆粒較多，組織結(jié)構(gòu)疏松，空隙較大，表面較平整，略微塌陷，HAD和MD后，竹筍的淀粉造成了破壞，淀粉顆粒消失，熱風(fēng)干燥后，竹筍干品表面皺縮，結(jié)構(gòu)變得緊密，組織內(nèi)部略有裂痕，微波干燥后，竹筍干品組織結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，內(nèi)部出現(xiàn)多處裂痕，塌陷嚴(yán)重。

a-放大200倍；b-放大2 000倍；c-放大10 000倍圖1 不同干燥方式竹筍的微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Tissue structure of bamboo shoots processed with different drying methods

2.4 干燥方式對竹筍可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量和總酚含量的影響

不同干燥方式對竹筍的可溶性蛋白質(zhì)含量、總酚含量和可溶性糖含量的影響見圖2。竹筍經(jīng)過干燥加工后，三者的含量均降低。鮮筍、VFD和HAD制得的竹筍干制品的可溶性蛋白質(zhì)含量無顯著差異(P>0.05)，可溶性蛋白質(zhì)含量分別為5.26、4.67、4.87 mg/g。而鮮筍和MD制得的竹筍干制品的可溶性蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05)，可溶性蛋白質(zhì)含量降低了92.97%，原因可能是溫度較高，促使了竹筍中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸或者是蛋白質(zhì)發(fā)生了變性[20]。

圖2 不同干燥方式對竹筍營養(yǎng)成分的影響Fig.2 Effect of different drying methods on nutrients in bamboo shoots注：不同小寫字母表示組間有顯著性差異(P<0.05)；相同字母表示組間差異不顯著(P>0.05)

鮮筍、VFD和HAD制得的竹筍干品的總酚含量無顯著差異(P>0.05)?？偡雍糠謩e為7.52、7.23、6.49 mg/g。MD制得的竹筍干品的多酚含量是最低的，比鮮筍降低了23.27%，為5.77 mg/g。吳昆明等[22]在研究干燥方法對苦蕎麥芽顏色、營養(yǎng)成分及抗氧化性能的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果。

鮮筍的可溶性糖含量與3種竹筍干制品的可溶性糖含量有顯著差異(P<0.05)，竹筍經(jīng)過3種干燥方式加工后，可溶性糖含量降低，分別為0.150%、0.160%、0.157%。理論上，VFD制得的竹筍干制品的可溶性糖含量與鮮筍應(yīng)相差不大，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是竹筍經(jīng)過VFD處理后，可溶性糖含量下降超過一半，原因有待進(jìn)一步研究。

2.5 干燥方式對竹筍游離氨基酸含量的影響

由表4可知，在鮮筍及其干制品中共檢測出17種游離氨基酸。鮮筍的總游離氨基酸(total free amino acid，TFAA)含量與VFD、HAD及MD制得的竹筍干制品的總游離氨基酸含量存在差異顯著(P<0.05)。鮮筍的總游離氨基酸含量為7.74 g/100g DW，比莫潤宏等[23]測的竹筍的總游離氨基酸含量低。3種竹筍干制品的總游離氨基酸含量分別下降了63.69%、63.43%和70.54%。這種減少原因可能是竹筍在脫水的過程中，氨基酸發(fā)生Strecker降解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、其他風(fēng)味物質(zhì)或氨基酸和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)造成的[24]。

表4 鮮筍及3種竹筍干制品的游離氨基酸種類及含量 單位：g/100g DWTable 4 The content of free amino acid in fresh bamboo shoots and samples handled by different drying methods

鮮筍中含有豐富的谷氨酸(Glu)、胱氨酸(Cys)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)和脯氨酸(Pro)。3種竹筍干制品含有豐富的脯氨酸、絲氨酸、亮氨酸和蘇氨酸。VFD和HAD制得的竹筍干制品中脯氨酸含量最高，分別占總氨基酸含量的21.35%和23.67%。MD制得的竹筍干制品中絲氨酸含量最高，占總氨基酸含量25.44%。這一結(jié)果說明了竹筍經(jīng)過干燥加工后，竹筍中的游離氨基酸的組成比例發(fā)生了變化。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

3種干燥方式處理竹筍后，竹筍的物化性能及營養(yǎng)品質(zhì)發(fā)生改變，VFD的竹筍干制品在色澤上最接近于鮮筍，HAD和MD的竹筍干制品的色差值比VFD分別增加了1.5倍和4.3倍。MD的竹筍干制品較硬，比VFD和HAD的竹筍干制品分別增加了86.15%和71.40%，復(fù)水能力較差，這可能是由于MD竹筍處于高溫狀態(tài)，其內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)和受熱不均勻，破壞了竹筍內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，竹筍片收縮嚴(yán)重，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部變得較緊密，造成質(zhì)地較硬[21]。3種干燥方式加工竹筍后，營養(yǎng)成分發(fā)生了較大的改變，竹筍的總游離氨基酸含量和可溶性糖含量損失嚴(yán)重，總游離氨基酸含量分別減少了63.70%、63.30%和70.54%，可溶性糖含量略為鮮筍的一半，分別為0.150%、0.160%、0.157%，這可能與干燥過程中的美拉德反應(yīng)有關(guān)[25]。VFD和HAD的竹筍干制品的可溶性蛋白質(zhì)含量和總酚含量稍有降低，而MD嚴(yán)重破壞了竹筍的蛋白質(zhì)，比鮮筍損失了92.97%，而干燥時(shí)間較短，為38.5 min。VFD的保留營養(yǎng)成分較多，這與趙金梅等[25]的結(jié)果一致，而干燥時(shí)間較長，為48 h。

3.2 結(jié)論

干燥方式對竹筍的色澤、質(zhì)構(gòu)、復(fù)水能力及營養(yǎng)成分均有顯著性影響。VFD加工竹筍片后，其復(fù)水能力、質(zhì)構(gòu)、色澤及微觀結(jié)構(gòu)較優(yōu)于其他2種干燥方式。相比鮮筍，竹筍經(jīng)過干燥處理后，其可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、總酚含量和總游離氨基酸含量均降低。VFD和HAD的竹筍干制品可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、總酚含量和總游離氨基酸含量相差不大，MD嚴(yán)重破壞了竹筍的組織結(jié)構(gòu)，其色澤較暗，營養(yǎng)損失較多。綜合分析來看，VFD可以使竹筍保持較好的感官和營養(yǎng)品質(zhì)，然而VFD耗時(shí)長，成本偏高，其次是HAD，干燥時(shí)間為6 h，因此HAD可以作為兼顧竹筍品質(zhì)與成本的加工方式來推廣使用。