不同干燥方式对山药品质的影响

陈红惠 ，张鲁梅

1. 文山学院化学与工程学院（文山 663099）；2. 浙江大学生物系统工程与食品科学研究院（杭州 310058）

山药（Dioscorea batatas）又叫怀山药，为薯蓣科山药属的块茎[1]，其富含多种氨基酸、微量元素、麦角甾醇、甘露聚糖、黏蛋白等成分[2]。经常食用可益智安神、延年益寿，能调节肠管的节律性活动，具有调节机体免疫力作用[3]；可降低血糖、治疗糖尿病，保健心血管、预防心血疾病，具有强健机体、抗氧化的作用[4]，对于改善肠胃功能有重要作用；山药中几乎不含脂肪，是一种高营养低能量的食物[5]，能减少皮下脂肪堆积，具有减肥健美作用。

山药具有丰富的营养成分和多重功效，备受消费者喜爱，但新鲜山药不易保存，容易发霉褐变，不适应远途运输，传统的山药加工方式主要是自然晒干、风干和烘干[6-8]，山药的营养成分容易受到损害，产品质量也无法得到保障，在保证山药品质的前提下，对山药的干制工艺进行研究，为鲜山药深加工提供很好的实践指导依据。通过真空冷冻干燥、真空干燥、热风干燥和微波干燥4种方法对山药的干燥处理进行探究分析，比较分析后得到较优干燥方式和干燥条件，有助于选择适合山药干燥方式，制得较为优质的山药干，从而对山药干制品的开发加以利用和研究开发山药新型产品，可进一步综合开发利用山药资源，对延长山药的贮藏期、减少山药营养流失和促进山药深加工进行技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

山药、柠檬酸（市售）；氯化钙、过氧化氢、愈创木酚、邻苯二酚、葡萄糖等（均为国产分析纯）。

1.2 主要仪器与设备

101型电热鼓风干燥箱（上海昶冠电子科技公司）；DZF-系列真空干燥箱（北京海天友诚科技有限公司）；G8023CSP-（SO）型微波炉（佛山市微波炉电器有限公司）；LGJ-10型真空冷冻干燥机（北京松源华兴生物技术有限公司）；KQ-200TDE型台式高频数控超声波清洗器（东莞市科桥超声波设备有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 山药干燥工艺流程[9]

山药→去皮→清洗→切片→护色→冷却→干燥→成品

1.3.2 护色处理

将清洗切片的山药护色处理：0.5%柠檬酸溶液中漂烫5 min；1.0%氯化钙溶液浸渍1 min，在85 ℃热水中烫漂5 min，空白（未护色），将山药片在70 ℃下热风干燥至水分10%以下，对山药干制品的感官指标进行评价。

1.3.3 不同干燥方式对山药品质的影响

1.3.3.1 热风干燥

称取一定量切分好的山药片，护色处理后，置于电热鼓风干燥箱中，分别在55，60，65和70 ℃下进行干燥，控制干燥终点为含水率低于10%。记录干燥时间，测定干制品的氧化酶活性、多糖含量、复水比，进行感官评价[10]。

1.3.3.2 真空干燥

将护色处理后的山药片放入真空干燥箱中，在真空状态、50 ℃条件下干燥4 h，每隔30 min称1次质量并记录数据，控制干燥终点为含水率低于10%。记录干燥时间，测定干制品的氧化酶活性、多糖含量、复水比，并进行感官评价[11-12]。

1.3.3.3 微波干燥

把处理过的山药片放入微波炉进行干燥，直至山药含水率低于10%为止，记录干燥时间，测定干制品的氧化酶活性、多糖含量、复水比，并进行感官评价[13]。

1.3.3.4 真空冷冻干燥

取适量经护色过的山药片，先放入超低温冰箱在-86.5 ℃下进行预冻，迅速取出放入真空冷冻干燥机对山药进行干燥，直至完全脱水结束。测定干制品的氧化酶活性、多糖含量、复水比，并进行感官评价[14]。

1.3.4 山药干制品的感官评价

山药进行不同干燥方式处理后，其感官品质主要从气味、色泽和外形3个方面进行评分，评分标准如表1所示。

1.3.5 多酚氧化酶活性测定

称取山药各5.000 g，加入15 mL pH 6.2的PBS缓冲液，混匀，置于冰浴中研磨成匀浆，将匀浆在10 000 r/min下冷冻离心10 min，上清液即为酶的粗提液。取0.20 mL处理好的酶液于试管中，加入1 mL 0.2 mol/L邻苯二酚和5 mL PBS缓冲液，混合均匀，室温下静置5 min，然后往反应后的酶液中加入1 mL三氯乙酸终止反应，用分光光度计于420 nm处进行吸光度测定，试验进行3次重复[15]。

1.3.6 过氧化物酶活性的测定

取0.2 mL按照1.3.5处理得到的酶液，分别加入5.0 mL PBS缓冲液（pH 6.2）、2.0 mL 0.05 mol/L的愈创木酚溶液、1.0 mL 2% H2O2，涡旋混匀后静置10 min，30℃下水浴加热5 min，冷却，加入1.0 mL三氯乙酸终止反应，用分光光度计于470 nm处进行吸光度测定，试验进行3次重复。

1.3.7 多糖含量的提取及测定

称取10.00 g山药干粉末，加入50倍的蒸馏水，在超声功率100 W、70 ℃条件下超声浸提1 h，冷却后减压过滤，将滤液减压浓缩至原体积的1/5，加95%无水乙醇，静置过夜后弃去清液，收集沉淀并真空干燥，即为山药粗多糖。取一定量山药粗多糖加水复溶，加入6倍体积的Sevag法试剂（V氯仿∶V正丁醇=5∶1）于分液漏斗中，剧烈振荡20 min，静置分层，回收清液，重复上述方法3次，离心后将清液减压浓缩至一定体积，用无水乙醇进行沉降，离心收集沉淀物，得到山药多糖，采用硫酸-蒽酮比色法测定多糖含量。

1.3.8 复水比的测定

复水比是干制品复水前后的质量比值。称取5.0 g不同干燥方式下的山药，分别快速放入25 ℃蒸馏水中，并保持4 h，快速擦干样品表面水分，进行称量。

式中：Rf为复水比，%；mf为山药干复水后的沥干质量，g；m0为山药干复水前的质量，g。

1.3.9 数据处理

所有试验均分析3次，结果以X±SD表示；统计学处理采用SPSS 17.0软件，用Duncan法对试验数据进行多重比较，差异的显著性被定义在5%水平（p＜0.05）。

2 结果与讨论

2.1 不同护色处理对山药的感官品质影响

果蔬加工中极易发生酶促褐变，对产品的品质带来严重影响，抑制氧化酶活性或钝化酶成为防止果蔬褐变的有效手段。试验采用3种护色方法对山药干燥前进行不同处理，结果见图1。3种护色方法中0.5%柠檬酸液漂烫与其他2种护色方法相比表现出显著性差异，效果最好，热水漂烫处理和1.0%氯化钙液浸渍2种方法无显著性差异。从制备的山药干制品来看，0.5%柠檬酸液漂烫处理后的山药干制品色泽呈现乳白色，与新鲜山药色泽接近，干燥后表面平整；使用1.0%氯化钙液浸渍或者热水烫漂处理，山药干色泽均有不同程度加深，白色微带有黄色，外形稍有卷曲，这可能是护色剂对氧化酶的抑制作用不强，导致加热干燥后山药出现褐变。故选择0.5%柠檬酸水溶液中于85 ℃热烫5 min对山药进行护色处理。

图1 不同护色处理对山药感官品质的影响

2.2 热风干燥温度的选择

2.2.1 热风干燥温度对山药氧化酶活性的影响

图2表明，在50～65 ℃范围内，不同温度与PPO和POD活性存在显著性差异。由于温度对酶具有双重作用，适宜的温度会激发酶活性，但不适宜的温度会导致酶失活或被抑制，在热风干燥过程中，65 ℃条件下PPO和POD活性均表现出最低酶活性，这对山药干制品的稳定性非常有利，故采用热风干燥进行加热的温度最适为65 ℃。

图2 热风干燥温度对山药过氧化物酶活性的影响

2.2.2 热风干燥温度对山药感官的影响

从图3可知，热风干燥中温度对山药感官品质影响较大，55与65 ℃对比，2种条件下处理得到的山药干制品感官存在显著性差异，60与65 ℃热风干燥相比，山药干感官差异不大，颜色较均匀，色泽较洁白；但在70 ℃下进行热风干燥，山药感官品质评分最差。可见温度过高会促进山药褐变程度，色泽加深，表面容易形成硬壳，水分不宜蒸发，干制品表面出现萎缩、变形等不利变化，但干燥温度过低不仅效率低，且也会增加新鲜山药在过长干燥过程中被微生物污染而变质的可能。综合考虑，65 ℃是较适宜的热风干燥温度。

2.3 不同干燥方式对山药氧化酶活性影响

果蔬干制过程中，若氧化酶活性较强，则会促使其机体内生物化学反应加速，导致营养物质含量降低，影响产品的品质。通过4种不同干燥方式对山药进行干燥。4种干燥方式对POD活性均呈显著差异，微波干燥POD活性最高，真空冷冻干燥POD活性最低；对PPO活性影响中，热风干燥处理山药PPO活性最高，真空冷冻干燥活性较低。这可能是由于不同干燥条件下对2种氧化酶活性的抑制程度也有不同，酶活性的高低取决外界环境提供的条件，如温度、氧气及其他因子影响。由于真空冷冻干燥在低温真空下操作，原料氧化酶活性较低，有利于保持干制品的各营养成分，还能更好地延长干制品贮存期限。

图3 热风干燥不同温度下的山药感官变化

图4 干燥方式对山药氧化酶活性影响

2.4 干燥方式对山药干制品多糖含量影响

山药在不同干燥方式下处理多糖的影响如图5所示。各方法对多糖保留率均存在显著性差异，其山药多糖含量依次为真空冷冻干燥＞微波干燥＞真空干燥＞热风干燥。真空冷冻干燥的山药具有最少的多糖损失率，含量为18.07%，而热风干燥的山药多糖仅8.33%。多糖在干燥过程中受到氧气、高温、光照等影响，容易氧化或分解。由于热风干燥和真空干燥加热温度较高，导致山药中多糖含量较低；此外，微波干燥由于干燥时间短，多糖被氧化的程度没有热风干燥和真空干燥严重，表现稍高的多糖含量；而真空冷冻干燥温度较低，对山药原有营养成分的损害较小，在一定程度上，更有利于得到优良食用品质的山药干制品，这与刘岩龙等[16]对樱桃粉干燥的结论一致。

图5 干燥方式对山药多糖含量影响

2.5 不同干燥方式对山药干制品感官品质的影响

通过4种不同干燥方式干燥的山药干制品感官品质比较，图6中真空冷冻干燥与其他3种干燥方式有显著性差异，微波干燥与热风干燥得到的山药干制品无显著性差异。采用微波干燥和热风干燥，山药干制品色泽较深，局部卷曲，表面不平整，萎缩严重，这主要是由于温度过高导致酶促褐变及水分蒸发不均匀引起表面硬壳或萎缩现象；真空干燥的山药干制品色泽淡黄，不均匀，表面较平整；真空冷冻干燥得到的山药干制品色泽洁白，组织疏松，表面平整，无明显收缩现象，有山药清香气味，感官品质最佳。

图6 不同干燥方式对山药干制品感官评价影响

2.6 不同干燥方式对山药干复水比的影响

果蔬干制品一般需复水食用，采用浸泡让水重新进入到干燥食品中，由于干燥方式不同，对于物料结构会有不同程度影响，导致复水效果存在较大差异，影响食用品质。干燥过程不仅改变水与非水组分间的相互作用，而且对物料内部结构产生不可逆的破坏，因此复水后的果蔬难以恢复到原有状态，提高果蔬干制品复水性能对提高果蔬食用品质有重要意义。采用4种干燥方式得到的山药干制品进行复水，复水比变化如图7所示。各方式下干燥的山药复水比有显著性差异，其中，真空冷冻干燥的山药复水能力最强，真空干燥和热风干燥的山药复水能力较次，微波干燥最差。这是由于真空冷冻干燥是通过升华作用，水分冻结后被直接脱除，形成稳定的骨架结构，固体冰升华后留下大量空隙，干制品形成疏松多孔的结构，故干制品具有较高的复水性。而对于另外3种干燥方式，水分逸出会导致山药表面坍塌，出现萎缩，内部毛细管结构变形，因此干制品复水能力差。

图7 不同干燥方式对山药干制品复水比影响

3 结论

通过4种干燥方式对山药干制品的感官品质、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、多糖含量、复水比变化进行了比较。结果表明，山药干燥前经0.5%柠檬酸溶液于85 ℃漂烫5 min，对干制品色泽有较好保护作用；对于干燥方式，真空冷冻干燥产品感官品质最佳，能更好保持山药色、香、味、形，多糖含量保留率显著高于其他干燥方法的产品，复水比高，且其干燥产品氧化酶活性低，可为产品储存的稳定性提供有利保障。真空冷冻干燥能得到最佳的山药干制品感官品质，最大程度地保留其营养成分，食用品质高，是山药干制品最佳的干燥方法，但由于其干燥效率低，成本高，有待进一步解决。