不同干燥方式枸杞干果微觀結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比分析

馬奇虎，郭雨桐，唐 輝，田爭(zhēng)福，張家萌

（北京同仁堂健康藥業(yè)（寧夏） 有限公司，寧夏 銀川 750021）

枸杞作為傳統(tǒng)名貴中藥材，具有很高的藥用價(jià)值，其果實(shí)屬漿果類，是一種比較特殊的生物物料，含有較高的糖分和水分，呼吸強(qiáng)度高，皮薄肉嫩、不耐儲(chǔ)運(yùn)，因此干燥是枸杞果實(shí)最常用的加工方式。熱風(fēng)干燥作為目前枸杞干燥最常用的加工方式，在干燥前需要使用堿性促干劑對(duì)枸杞鮮果進(jìn)行預(yù)處理以縮短干燥時(shí)間，提高干燥效率；而真空脈動(dòng)干燥作為近些年來應(yīng)用于枸杞干燥加工的新技術(shù)，通過交替變換干燥箱內(nèi)壓力來打破干燥過程中形成的動(dòng)平衡，增加枸杞內(nèi)部水分?jǐn)U散和傳質(zhì)動(dòng)力，提高枸杞干燥效率[1]。試驗(yàn)通過干果表皮微觀結(jié)構(gòu)觀察和營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)，對(duì)比分析真空脈動(dòng)干燥枸杞和熱風(fēng)干燥枸杞干果的差別，為真空脈動(dòng)干燥技術(shù)在優(yōu)質(zhì)枸杞干果加工的推廣應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：“寧農(nóng)杞2 號(hào)”枸杞鮮果。

試劑：碳酸氫鈉（食品級(jí)）。

儀器：LAM-0.5 型多功能試驗(yàn)凍干機(jī)，山東新華醫(yī)療器械股份有限公司產(chǎn)品；CT-C 型熱風(fēng)環(huán)烘箱，常州市友朋機(jī)械有限公司產(chǎn)品；TPKZ-3-L 型智能考種分析系統(tǒng)，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司產(chǎn)品；SU1510 型掃描電子顯微鏡，日立高新技術(shù)公司產(chǎn)品；JFC-1600 型離子濺射儀，日本電子株式會(huì)社產(chǎn)品；XTL-7063SZ 型科研級(jí)連續(xù)變倍數(shù)碼體視顯微鏡，上海點(diǎn)應(yīng)光學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 枸杞鮮果組織性狀及切面觀察

采摘新鮮“寧農(nóng)杞2 號(hào)”枸杞鮮果，在自然光線條件下觀察枸杞鮮果外觀性狀，使用組織解剖刀從鮮果中部切割厚度為1～2 mm 的環(huán)狀組織觀察其橫切面組織結(jié)構(gòu)。

1.2.2 預(yù)處理對(duì)干燥效果的影響

枸杞表皮細(xì)胞和蠟被的存在阻礙了水分蒸發(fā)，使枸杞鮮果不易制干。為了提高枸杞鮮果干燥效率，傳統(tǒng)干燥往往會(huì)采用促干劑對(duì)枸杞鮮果進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行干燥。有研究認(rèn)為，采用3% Na2CO3對(duì)枸杞鮮果預(yù)處理干燥效果最好。因此，試驗(yàn)枸杞鮮果均分為2 份，1 份采用3% Na2CO3溶液進(jìn)行均勻淋洗2～3 min；另1 份采用飲用水淋洗2～3 min，瀝干表面水分后同時(shí)放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱進(jìn)行干燥。

1.2.3 不同干燥方式枸杞干果微觀結(jié)構(gòu)觀察

將枸杞鮮果分為2 份，1 份采用3% Na2CO3均勻淋洗2～3 min，瀝干表面水分后放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱進(jìn)行干燥；另1 份采用飲用水淋洗2～3 min，瀝干表面水分后放入多功能試驗(yàn)凍干機(jī)進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥。干燥后利用考種分析系統(tǒng)分析其色澤差異，在體視顯微鏡和掃描顯微鏡下觀察不同干燥方式所得枸杞干果表皮微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.4 不同干燥方式枸杞干果營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)

將枸杞鮮果分為2 份，1 份采用3% Na2CO3均勻淋洗2～3 min，瀝干表面水分后放入熱風(fēng)循環(huán)烘箱進(jìn)行干燥；另1 份采用飲用水淋洗2～3 min，瀝干表面水分后放入多功能試驗(yàn)凍干機(jī)進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥。干燥后送至黑龍江省華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞鮮果組織性狀及切面觀察

2.1.1 枸杞鮮果性狀

成熟的“寧農(nóng)杞2 號(hào)”鮮果外觀性狀呈橢圓形或長(zhǎng)卵形，中間略膨大，兩端較細(xì)，果皮紅色有光澤，質(zhì)地柔軟。

成熟枸杞鮮果外觀性狀圖見圖1。

圖1 成熟枸杞鮮果外觀性狀圖

2.1.2 枸杞鮮果切面觀察

枸杞鮮果橫切面結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 枸杞鮮果橫切面結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2 可以看出，枸杞是由果皮、橫隔、中軸3 個(gè)部分構(gòu)成，在枸杞的空腔果漿中含有數(shù)枚種子。而枸杞果皮是由外果皮、中果皮和內(nèi)果皮組成，其中中果皮和內(nèi)果皮組織結(jié)構(gòu)較為疏松，外果皮表面結(jié)構(gòu)致密，是由覆蓋了蠟質(zhì)層的角質(zhì)層所組成，也被稱為蠟被層[2]。因?yàn)橛辛吮砥ぜ?xì)胞和蠟被層的保護(hù)，枸杞鮮果果實(shí)才能正常生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟。同時(shí)，表皮細(xì)胞和蠟被層的存在阻礙了其內(nèi)部水分的蒸發(fā)，限制了枸杞鮮果的干燥。

枸杞鮮果果皮切面結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖3 枸杞鮮果果皮切面結(jié)構(gòu)示意圖

由圖3 可以看出，枸杞鮮果蠟被層總厚度為12.8 μm，其中蠟質(zhì)層厚 2.8 μm，角質(zhì)層厚 10 μm。制干前如果能夠在不破壞鮮枸杞整體結(jié)構(gòu)的條件下，將覆蓋于角質(zhì)層外面的蠟質(zhì)層溶解除去，枸杞外果皮的角質(zhì)層細(xì)胞間就會(huì)出現(xiàn)2.8 μm 左右的間隙，從而使鮮枸杞內(nèi)部的水分易于排除，從而提高制干效果。

2.2 預(yù)處理對(duì)干燥效果的影響

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一干燥方式，不同預(yù)處理方法其干燥時(shí)間不同，未使用Na2CO3溶液淋洗的枸杞鮮果干燥時(shí)間是使用Na2CO3溶液淋洗的2 倍，進(jìn)一步說明傳統(tǒng)干燥過程中使用促干劑的必要性。

不同預(yù)處理枸杞鮮果熱風(fēng)干燥時(shí)間見表1。

表1 不同預(yù)處理枸杞鮮果熱風(fēng)干燥時(shí)間/h

2.3 不同干燥方式的枸杞干果微觀結(jié)構(gòu)觀察

2.3.1 不同干燥方式下，枸杞干果外觀性狀觀察分析

真空脈動(dòng)干燥枸杞干果與熱風(fēng)干燥枸杞干果外觀性狀圖見圖4。

圖4 真空脈動(dòng)干燥枸杞干果與熱風(fēng)干燥枸杞干果外觀性狀圖

由圖4（a） 可以看出，為了提高干燥效率和干果成品率，往往會(huì)使用Na2CO3等堿性促干劑對(duì)枸杞鮮果進(jìn)行預(yù)處理，而堿性促干劑的使用，一方面會(huì)造成干燥后枸杞干果表面大量促干劑的殘留；另一方面由于枸杞鮮果表皮蠟質(zhì)層的破壞，造成枸杞鮮果在干燥過程中收縮嚴(yán)重，干果褶皺較多，外觀性狀較差。由圖4（b） 可以看出，由于其鮮果未使用促干劑處理，其表皮結(jié)構(gòu)是完整的，而且真空脈動(dòng)干燥過程大部分處于真空少氧狀態(tài)，枸杞干果色澤鮮亮，外形飽滿，肉質(zhì)緊實(shí)；其L 值、a 值、b 值分別為38，47，34，明顯優(yōu)于普通熱風(fēng)干燥枸杞的38，37，24。

2.3.2 不同干燥方式下，枸杞干果體視顯微鏡微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果分析

熱風(fēng)干燥枸杞干果體視顯微鏡直接觀察圖見圖5，真空脈動(dòng)枸杞干果體視顯微鏡直接觀察圖見圖6熱風(fēng)干燥枸杞干果體視顯微鏡光平衡觀察圖見圖7，真空脈動(dòng)干燥枸杞干果體視顯微鏡光平衡觀察圖見圖8。

圖5 熱風(fēng)干燥枸杞干果體視顯微鏡直接觀察圖

圖6 真空脈動(dòng)枸杞干果體視顯微鏡直接觀察圖

圖7 熱風(fēng)干燥枸杞干果體視顯微鏡光平衡觀察圖

圖8 真空脈動(dòng)干燥枸杞干果體視顯微鏡光平衡觀察圖

在體視顯微鏡下，可以明顯看到干燥后的果實(shí)蠟質(zhì)分布狀況（見圖5 ～圖8）。熱風(fēng)干燥枸杞干果表面出現(xiàn)不規(guī)則的褶皺，再次證明采用堿性促干劑Na2CO3處理后，其表皮蠟質(zhì)層被破壞，會(huì)變薄、斷裂、形成通道，從而加速水分蒸發(fā)，此結(jié)果與前人研究結(jié)果相同[3]；而真空脈動(dòng)干燥枸杞干果在不使用堿性促干劑Na2CO3處理的情況下表面紋理呈規(guī)則的條狀，蠟質(zhì)層也比熱風(fēng)干燥枸杞干果蠟質(zhì)層厚，說明真空脈動(dòng)干燥技術(shù)更適合枸杞的干燥，其干果在結(jié)構(gòu)完整性方面明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥枸杞干果。

2.3.3 不同干燥方式枸杞干果掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果分析

將樣品橫切或縱切，厚度為2～3 mm，用導(dǎo)電膠固定，置于噴金裝置內(nèi)，表面噴金3 min，然后將樣品置于電子掃描顯微鏡下觀察。

真空脈動(dòng)干燥枸杞干果外表皮電鏡掃描圖見圖9，熱風(fēng)干燥枸杞干果外表皮電鏡掃描圖見圖10，真空脈動(dòng)干燥枸杞干果橫切面電鏡掃描圖見圖11，熱風(fēng)干燥枸杞干果橫切面電鏡掃描圖見圖12。

圖9 真空脈動(dòng)干燥枸杞干果外表皮電鏡掃描圖

圖10 熱風(fēng)干燥枸杞干果外表皮電鏡掃描圖

圖11 真空脈動(dòng)干燥枸杞干果橫切面電鏡掃描圖

圖12 熱風(fēng)干燥枸杞干果橫切面電鏡掃描圖

從表面蠟質(zhì)層紋理的形狀、平滑度、斷裂程度和緊致度對(duì)比分析真空脈動(dòng)干燥枸杞干果和熱風(fēng)干燥枸杞干果表面蠟質(zhì)層微觀結(jié)構(gòu)。

真空脈動(dòng)干燥枸杞干果和熱風(fēng)干燥枸杞干果微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比見表2。

表2 真空脈動(dòng)干燥枸杞干果和熱風(fēng)干燥枸杞干果微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比

傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥，大多使用堿性促干劑破壞枸杞表皮蠟質(zhì)層，從而降低干燥過程中枸杞內(nèi)部水分?jǐn)U散和傳質(zhì)阻力，進(jìn)而提高干燥效率，縮短制干時(shí)間。而真空脈動(dòng)干燥是通過不斷改變干燥箱內(nèi)的壓力來打破干燥過程中形成的動(dòng)力平衡，增大水分?jǐn)U散和傳質(zhì)動(dòng)力，提高干燥效率。

2.3.4 不同干燥方式下，枸杞干果營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比分析

為了進(jìn)一步對(duì)比分析2 種干燥方式加工枸杞干果的區(qū)別，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表示，真空脈動(dòng)干燥枸杞干果中枸杞多糖含量為5.71 g/100 g，氨基酸總量為1.36 g/100 g，維C 含量為27.7 mg/100 g，顯著高于熱風(fēng)干燥枸杞干果的3.42 g/100 g，0.1 g/100 g 和 5.90 mg/100 g。說明真空脈動(dòng)干燥干果不僅在色澤、表皮完整性方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，在營(yíng)養(yǎng)成分方面也具備一定的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論

利用考種分析系統(tǒng)、體視顯微鏡、掃描電鏡等儀器設(shè)備研究了真空脈動(dòng)枸杞干果和熱風(fēng)干燥枸杞干果的區(qū)別。結(jié)果表明，真空脈動(dòng)干燥枸杞干果不僅在外觀性狀方面優(yōu)于熱風(fēng)干燥枸杞，相比于熱風(fēng)干燥枸杞干果，其表皮微觀結(jié)構(gòu)蠟質(zhì)層平滑、排列緊密，呈條狀紋理狀、無斷裂，更接近枸杞鮮果表皮蠟質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。而且在營(yíng)養(yǎng)成分方面，真空脈動(dòng)枸杞干果中多糖、維C、氨基酸總量等指標(biāo)的含量也顯著高于熱風(fēng)干燥枸杞干果。試驗(yàn)研究對(duì)真空脈動(dòng)干燥技術(shù)在優(yōu)質(zhì)枸杞的加工方面提供了一定的依據(jù)。