不同干燥方式對竹筍品質的影響

耿想，姚曦，尤俊昊，荀航，湯鋒

(國際竹藤中心，國家林業和草原局/北京市共建竹藤科學與技術重點實驗室，北京，100102)

竹筍是竹鞭或稈基上的芽萌發分化而成的膨大的芽或分化的莖[1]。鮮筍肉質鮮美、質嫩氣香，富含膳食纖維、蛋白質、多種氨基酸、維生素和各種礦物質等營養成分[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，加工結構單一，新型設備欠缺，深加工方式有待突破。另外，竹筍主要生長于山區，且含水量較高，為88%～92%，運輸不便[7]，采摘后易失水，出現肉質纖維木質化現象，直接食用口感較差[8]。因此，在保留營養成分較多的同時，將竹筍進行干燥來延長其貨架期對其商業化具有重要意義[9]。

干燥是果蔬延長保質期的一項重要技術，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期，減少其體積，降低運輸和貯藏成本[10-11]。近幾年，關于竹筍的干燥研究已有一些相關的報道，王瑜等[12]進行了竹筍于70、80、90 ℃熱風干燥過程中質構特性的變化規律的研究。劉翔等[13]優化了真空冷凍干燥竹筍的工藝參數。楊娜偉[14]以干燥時間、干燥能耗和復水比為評價指標，得出微波-熱風薄層聯合干燥優于熱風干燥。然而，不同干燥方式對果蔬品質的影響各有利弊，熱風干燥易使果蔬收縮、表面硬化、變色、風味損失等，但設備簡單、成本低，真空冷凍干燥能最大程度維持果蔬的組織形態，保留營養成分及活性物質，但高能耗、成本高、時間長。微波干燥易造成果蔬局部燒焦、產生異味、質地較硬，但耗時短、速度快[14]。目前，關于綜合評價這3種干燥方式對竹筍品質的影響研究鮮少，因此，本文采用真空冷凍干燥(vacuum freeze drying，VFD)、熱風干燥(hot air drying，HAD)和微波干燥法(microwave drying，MD)對竹筍進行處理，從色澤、質構、復水能力及營養品質分析干燥方式對竹筍品質的影響，旨在為選擇適宜的竹筍干燥方法和其深加工技術提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

竹筍：購于古田優農生態農業有限公司。挑選長度為15～20 cm，底部直徑為5～8 cm，大小基本一致、質量在300～500 g左右，無明顯損傷和病蟲害的竹筍作為實驗材料。

考馬斯亮藍G-250試劑、葡萄糖、蒽酮試劑、牛血清蛋白標準品、無水碳酸鈉、茚三酮、無水檸檬酸、沒食子酸標準品、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 儀器與設備

BP221S電子天平，美國Sartorius公司；Cascada AN實驗室超純水系統，美國Pall公司；DHG-9140A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；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，美國LABCONCO公司；DK-S12型數顯恒溫水浴鍋，上海億天科學儀器有限公司；META FOX型切片機，寧波市海曙永進機械有限公司；R-100旋轉蒸發儀，瑞士BUCHI公司；DXF-06D型粉碎機，廣州市大祥電子機械設備有限公司；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 實驗方法

1.3.1 竹筍的預處理

將挑選的竹筍采用切片機將其切成薄片(厚0.3 cm，直徑3.5 cm)，稱取約100 g的筍片放入0.2%(質量分數)檸檬酸護色液中，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干燥參考文獻[13,15]的條件并稍作修改。微波干燥根據前期實驗優化的條件。按照表1的條件進行儀器參數的設置，分別對竹筍進行干燥。干燥結束后，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 儀器參數設置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皿中，然后將培養皿放入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時為灰色；b*<0代表藍色，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，觸發力度10 g，檢測距離15 mm。每組樣品重復12次。

1.3.5 復水性的測定

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，復水比計算如公式(2)所示:

(2)

式中：m1為復水之后筍片的質量，g；m0為復水之前的筍片的質量，g。

1.3.6 組織結構觀察

先在掃描電鏡的樣品座上粘上一層導電膠，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對樣品進行掃描，然后，放大200倍、2 000倍和10 000倍觀察竹筍的內部組織結構。

1.3.7 營養成分含量的測定

可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍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行總酚含量的測定。沒食子酸標準曲線的繪制：精確稱取沒食子酸標準品0.100 0 g，加入蒸餾水將其溶解并定容于100 mL的容量瓶中，準確取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得到質量濃度為0.04 mg/mL的標準品溶液。然后取0、0.3、0.4、0.5、0.7、0.8、0.9 mL標準品溶液于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系列質量濃度的沒食子酸標準品溶液。取1 mL標準品溶液，于760 nm處測定其吸光度。根據測定的吸光度值與標準品溶液質量濃度之間的關系制作標準曲線，標準曲線為y=42.988x-0.014(R2=0.998 2)。

樣品提取液的制備：準確稱取1 g竹筍粉，以1∶30的質量比加入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%(體積分數)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%(質量分數)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準曲線的方法測定，根據沒食子酸的標準曲線進行定量，單位為mg/g?？偡雍坑嬎闳绻?3)所示：

(3)

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

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel和SPSS 22.0軟件進行相關數據的處理以及繪制圖表，數據以平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對竹筍色澤的影響

如表2所示，經過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行了護色處理，同時，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，阻止了一些化學反應的發生[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，因微波的內部加熱易形成局部熱點，促成美拉德反應以及焦糖化反應，進而引發褐變[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，復水能力較弱，為3.91%，這可能是因為微波干燥竹筍處于高溫狀態，其內部水分向外迅速擴散，破壞了竹筍內部的組織結構，竹筍片收縮嚴重，導致組織結構內部變得較緊密，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焦黃色，表面皺縮，隨著干燥時間的延長，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%，復水能力較強，為6.04%，這是因為竹筍經過速凍，在低溫與真空的條件下其水分以冰晶的狀態直接升華，對組織結構破壞較小，內部形成多孔狀結構，空隙較大，使復水速率較快。

表3 不同干燥方式對竹筍硬度、脆度和復水率的影響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構的影響

由圖1可知，干燥方式對竹筍的組織結構影響較大。放大200倍時，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，可觀察到VFD淀粉顆粒較多，組織結構疏松，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，熱風干燥后，竹筍干品表面皺縮，結構變得緊密，組織內部略有裂痕，微波干燥后，竹筍干品組織結構嚴重破壞，內部出現多處裂痕，塌陷嚴重。

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構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、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含量、總酚含量和可溶性糖含量的影響見圖2。竹筍經過干燥加工后，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含量無顯著差異(P>0.05)，可溶性蛋白質含量分別為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含量差異顯著(P<0.05)，可溶性蛋白質含量降低了92.97%，原因可能是溫度較高，促使了竹筍中的蛋白質分解為氨基酸或者是蛋白質發生了變性[20]。

圖2 不同干燥方式對竹筍營養成分的影響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、營養成分及抗氧化性能的影響時也發現了相同的結果。

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相差不大，但實驗結果卻是竹筍經過VFD處理后，可溶性糖含量下降超過一半，原因有待進一步研究。

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，氨基酸發生Strecker降解反應轉化為有機酸、其他風味物質或氨基酸和還原糖發生美拉德反應造成的[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%。這一結果說明了竹筍經過干燥加工后，竹筍中的游離氨基酸的組成比例發生了變化。

3 結論與討論

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品質發生改變，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%，復水能力較差，這可能是由于MD竹筍處于高溫狀態，其內部水分迅速蒸發和受熱不均勻，破壞了竹筍內部的組織結構，竹筍片收縮嚴重，導致組織結構內部變得較緊密，造成質地較硬[21]。3種干燥方式加工竹筍后，營養成分發生了較大的改變，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有關[25]。VFD和HAD的竹筍干制品的可溶性蛋白質含量和總酚含量稍有降低，而MD嚴重破壞了竹筍的蛋白質，比鮮筍損失了92.97%，而干燥時間較短，為38.5 min。VFD的保留營養成分較多，這與趙金梅等[25]的結果一致，而干燥時間較長，為48 h。

3.2 結論

干燥方式對竹筍的色澤、質構、復水能力及營養成分均有顯著性影響。VFD加工竹筍片后，其復水能力、質構、色澤及微觀結構較優于其他2種干燥方式。相比鮮筍，竹筍經過干燥處理后，其可溶性蛋白質含量、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嚴重破壞了竹筍的組織結構，其色澤較暗，營養損失較多。綜合分析來看，VFD可以使竹筍保持較好的感官和營養品質，然而VFD耗時長，成本偏高，其次是HAD，干燥時間為6 h，因此HAD可以作為兼顧竹筍品質與成本的加工方式來推廣使用。