不同干燥方式对新鲜花生营养成分、理化特性及能耗的影响

　　摘要为使新鲜花生在干燥后保留更好的品质，以海花1号新鲜花生为试验材料，采用热风干燥(hotairdrying,HD)、微波干燥(microwavedrying,MD)、微波冷冻干燥(microwavevacuumfreezedrying,MFD)3种干燥方式对新鲜花生进行干燥处理，考察不同干燥方式对花生营养成分、理化特性及能耗的影响。结果表明，花生经3种不同干燥方式干燥后，其粗蛋白含量无显著差异，脂肪含量显著降低，氨基酸和脂肪酸含量显著下降(P<0.05)。其中MFD花生的氨基酸、脂肪以及脂肪酸含量显著高于其他2种干燥方式干燥的花生(P<0.05)。酸价和过氧化值的检测结果表明，MFD花生酸价和过氧化值显著低于其他2种方式干燥的花生。此外，计算HD、MD和MFD除去1kg水所消耗的能量，MFD分别比HD和MD增加了0.7×105和1.3×105kJ/kg。综合分析3种干燥条件下新鲜花生的变化，得出经MFD处理后新鲜花生的氨基酸和脂肪酸的保留量最高、过氧化值和酸价的变化值最低，但较HD和MD而言，其能耗有所增加。综合考虑营养成分、理化特性和能耗，建议MFD作为获得高质量干燥新鲜花生的最佳方式。

　　关键词微波冷冻干燥;花生;干燥方式;营养成分;理化特性;能耗

　　花生是我国重要的经济作物、食用作物和油料作物，富含脂肪、蛋白质、矿物质等营养素，具有延缓衰老、抗肿瘤等功效，被称作为“长生果”，是人们饮食生活中植物油脂和蛋白质的重要来源[1]。然而花生的收获季节多在夏季高温多雨时，采摘后新鲜的花生含水量高，不易贮存，若不进行干燥处理，容易使花生再次生芽或者发霉腐败[2]。目前我国花生干燥多以田间自然晾晒为主，该法干燥效率低、劳动强度大，且对天气的依赖程度大。据统计，我国每年因发生霉变而失去食用价值和商品价值的花生损失达全国总产量的10%20%。

　　因此，研究满足我国当前实际生产需求的高效、经济的花生快速干燥技术是我国花生产业发展亟待解决的任务。针对新鲜花生来说，目前主要的干燥方法有自然晾晒、热风干燥、热泵干燥和微波干燥，由于接触方式、热量来源和干燥环境等条件不一，因此干燥特性也不同。渠琛玲等对花生进行常温通风干燥，结果表明常温通风干燥在阴雨天气下也能有效降低湿花生水分，同时保证了花生的质量;宋晓峰等采用自然晾晒的方式对选取的个花生品种进行干燥处理，结果表明在晾晒过程中，不同品种花生壳、籽仁干燥速度不同;籽仁干燥速度最快的品种含水量降低至安全含水量比最慢的快2d。

　　杨潇[6]使用新鲜花生为试验材料，进行热风干燥工艺研究，得到热风干燥最优组合参数，为新鲜花生热风干燥提供了理论依据;林子木等[7]采用热风干燥研究了不同干燥温度以及干燥风速对花生的影响，结果表明干燥温度、干燥风速越高，花生干燥速率越快，干燥用时越短;干燥温度对花生干燥是影响大于干燥风速的影响。王安建等研究了在恒定风速、不同干燥温度下热泵干燥对花生干燥特性的影响，研究发现花生热泵干燥前期，干燥速率较大，随着干基含水率的降低，花生干燥进入降速阶段整个干燥过程无明显的恒速干燥阶段。卢映杰采用热泵干燥对带壳鲜花生的水分变化和品质变化进行研究，发现在热泵干燥过程中，花生水分变化更为缓慢，对花生微观结构的破坏更小。

　　陈霖10采用自制控温微波干燥设备系统，研究常规微波干燥和控温微波干燥条件下花生品质的区别，结果表明，控温微波干燥在功率1.2W/g、温度45~50℃时能够最大地保证花生干燥后的品质。尽管上述的干燥方式已经能够对花生进行较好的干燥，但为获得更好的干燥效果，联合干燥方式已成为当前研究的一大热点。目前，国内外对花生干燥的研究主要集中于单一干燥方式，而在联合干燥方面的研究较为缺乏，已应用于花生联合干燥的方式有红外喷动联合干燥11、热风热泵联合干燥和微波热风联合干燥12，微波冷冻联合干燥在花生干燥中尚未见报道。

　　尽管目前对微波冷冻联合干燥的报道较少，但WANG等[1研究已经表明微波冷冻干燥作为获得高质量干燥产品的潜在方法，在果蔬干燥领域有着较广泛的应用。因此本试验以微波冷冻联合干燥为主要方式对新鲜花生进行干燥，系统研究热风干燥、微波干燥以及微波冷冻干燥种干燥方式对花生营养成分的影响，同时测定在种干燥方式下的能耗，以期获得一种最优的干燥方式，使新鲜花生可以在干燥处理后保留更多的营养成分，为花生收获后的降质、霉变等损失提供参考数据。

　　1材料与方法

　　1.1材料

　　试验所用原料为新鲜花生，品种为海花号，购于中国花生主产地河南正阳县，试验开始前，挑选大小均匀颗粒饱满的花生，清除泥沙后，放置于网筛中沥水30min，恢复至初始含水率，用自封袋封装并放置于℃冰箱中保存备用。盐酸、甲醇钠、氯化钠、硫酸、石油醚等试剂为分析纯，国药集团。

　　1.2主要仪器与设备

　　设备功率为1kW，在矩形谐振腔中设置独立的聚丙烯干燥腔，有效避免真空条件下的电晕放电。101型电热鼓风干燥箱，北京科伟永兴仪器有限;公司1100型全自动凯氏定氮仪，山东海能科学仪器有限公司;SOX500型脂肪测定仪，山东海能科学仪器有限公司;8800氨基酸分析仪，日本日立公司;6890BN气相色谱仪，美国安捷伦公司。

　　1.3干燥方法

　　花生经过不同干燥方法干燥至最终含水率为10%(干基。干花生用粉碎机粉碎成粉，过40目的筛子。干燥方法如下所述。

　　1.3.1热风干燥采用热风干燥机对样品(500g)进行干燥，设备功率为1.2kW。将预处理过的样品均匀地铺在盘式干燥器的床上。热气流以1.0m/s的速度和20%的相对湿度垂直穿过床。热空气的温度控制在60℃。

　　1.3.2微波干燥将预处理过的样品均匀地铺在盘式干燥器上，放入关闭制冷和真空只保留微波加热的微波冷冻干燥机中，设置微波功率200，采用间歇干燥法，微波每次加热10s，间隔1min，直至安全贮藏水分10%以下，停止干燥。

　　1.3.3微波冷冻干燥对样本进行预处理，使样本在20℃冷冻8h，设置微波冷冻干燥机参数：真空度为120Pa;冷阱温度为40℃;微波功率设定为200W。

　　1.4营养成分测定

　　1.4.1粗脂肪

　　参照GB5009.6—2016《食品中脂肪的测定索氏抽提法》，称取充分混匀后的试样2~5g，准确至0.001g全部移入滤纸筒内。将滤纸筒放入索氏抽提器的抽提筒内，连接已干燥至恒重的接收瓶，由抽提器冷凝管上端加入石油醚，于水浴上加热，使无水乙醚或石油醚不断回流抽提，一般抽提6~10h。提取结束时用磨砂玻璃棒接取滴提取液，磨砂玻璃棒上无油斑表明提取完毕。取下接收瓶回收无水乙醚或石油醚，待接收瓶内溶剂剩余1~2mL时在水浴上蒸干，再于(100)℃干燥1，放干燥器内冷却0.5h后称量。重复以上操作直至次称量的差不超过2mg。

　　1.4.2粗蛋白

　　参照GB5009.5—2016《食品中蛋白质的测定凯氏定氮法》，称取充分混匀的固体试样0.2~2，精确至0.001g，至消化管中，再加入0.4g硫酸铜、6g硫酸钾及20mL硫酸于消化炉进行消化。当消化炉温度达到420℃之后，继续消化1h，此时消化管中的液体呈绿色透明状，取出冷却后加入50m水，于自动凯氏定氮仪上实现自动加液、蒸馏、滴定和记录滴定数据的过程。

　　1.4.3脂肪酸

　　参照GB5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定气相色谱法》，按照标准对样品进行称取，并采用酸水解法对称取的样品水解，水解后的试样，加入10mL95%乙醇，混匀。将烧瓶中的水解液转移到分液漏斗中，用50mL乙醚石油醚混合液冲洗烧瓶和塞子，冲洗液并入分液漏斗中，加盖。振摇5min，静置10min。将醚层提取液收集到250mL烧瓶中。按照以上步骤重复提取水解液次，最后用乙醚石油醚混合液冲洗分液漏斗，并收集到250mL烧瓶中。旋转蒸发仪浓缩至干，残留物为脂肪提取物。然后进行脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化，待所有准备工作进行完后，上机测定。

　　1.4.4氨基酸

　　参照GB5009.124—2016《食品中氨基酸的测定氨基酸分析仪法》，制备样品，称取一定量的样品进行水解，根据试样的蛋白质含量，在水解管内加10~15mL6mol/L盐酸溶液后继续向水解管内加入苯酚3~4滴。将水解管放入冷冻剂中，冷冻3~5min，接到真空泵上抽真空，氮吹然后将已封口的水解管放入干燥箱中水解22h取出，冷却至室温打开水解管，将水解液过滤至50mL容量瓶内。

　　用少量水多次冲洗水解管水洗液移入同一50mL容量瓶内，最后用水定容至刻度，振荡混匀。准确吸取1.0mL滤液移入到15mL或25mL试管内，用试管浓缩仪或平行蒸发仪在40~50℃加热环境下减压干燥，干燥后残留物用1~2mL水溶解，再减压干燥，最后蒸干。用1~2mLpH2.2柠檬酸钠缓冲溶液加入到干燥后试管内溶解振荡混匀后，吸取溶液通过0.22μ滤膜后，转移至仪器进样瓶为样品测定液，供仪器测定用。

　　2结果与讨论

　　2.1不同干燥方式对花生粗蛋白和粗脂肪含量的影响

　　按照方法“1.4.1和1.4.2粗脂肪和粗蛋白测定”，分别考查鲜花生在热风干燥、微波干燥、微波冷冻干燥下对花生粗蛋白和粗脂肪含量的影响。

　　蛋白和脂肪是花生仁的主要营养成分，干燥后者约占花生质量的85%左右，其中蛋白质质量分数约为25%~37%，脂肪约占43%~52%左右[1。种干燥方式下对花生仁中粗蛋白和粗脂肪影响。与新鲜花生相比，干燥后花生仁的粗蛋白、粗脂肪含量显著升高<0.0510>0.05)，表明干燥方式对花生仁粗蛋白含量无明显影响，但有可能对蛋白的结构和蛋白的分解造成影响。

　　有研究表明微波的非热效应可能会改变蛋白质的构像，降低生化反应的活化能，提高反应速率;还可能诱导细胞基因突变，阻断细胞正常繁殖等16,17，但由于食品是一个复杂的有机体，微波对生物细胞产生的一系列非热效应及相关机理还有待进一步的研究。MFD花生仁粗脂肪含量最高达45.82%，其次是HD花生粗脂肪含量为42.63%，MD花生脂肪含量最低。研究表明热风、微波都有加速脂肪的氧化和分解的影响，随着干燥时间的延长，脂肪的因氧化水解而造成的损失逐渐增多。

　　其中微波干燥对脂肪的破坏更严重可能是微波干燥往往存在加热不均匀，局部过热等问题，而局部的高温更加速了对花生脂肪的破坏，而热风干燥中热风具有一定的流动性，使得其干燥温度相对均匀，对脂肪的影响也相对较小。微波冷冻干燥相比于热风干燥花生和微波干燥花生，兼具干燥时间短、干燥期间物料温度低且均匀的优点，对粗脂肪影响较小，故其脂肪保留率也最高。

　　脂肪酸含量和组成是评价花生营养品质、油料品质及加工特性的重要指标，尤其是花生中的不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主，具有降低血液中胆固醇和低密度脂蛋白含量、预防心脑血管疾病、增强记忆力、延缓衰老的作用。花生中饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸占总脂肪酸的百分含量如图所示。干燥后花生的饱和脂肪酸(saturatedfattyacid，SFA)含量无显著变化，不饱和脂肪酸含量显著低于新鲜花生，经热风、微波、微波冷冻干燥处理后，不饱和脂肪酸(unsaturatedfattyacid，UFA)含量分别降低了9.02%、10.28%、6.03%。

　　干燥过程中的温度、氧气、含水量、微波等条件变化都会引起花生仁中的脂肪酸发生不同程度的化学反应，特别是单不饱和脂肪酸monounsaturatedfattyacid，MUFA)和多不饱和脂肪酸polyunsaturatedfattyacid，PUFA)，因含有碳碳双键，其稳定性要远远低于饱和脂肪酸，极易发生氧化反应而损失18。种不同干燥方式处理后得到的花生仁中种主要脂肪酸的相对含量由高到低分别是油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、二十二烷酸、花生酸、二十四烷酸、花生烯酸。从不饱和脂肪酸的质量分数来看，与新鲜花生仁相比，经过干燥处理后的花生仁MUFA和PUFA都显著降低<0.05)，其中PUFA含量的降低更为显著，这可能是因为相对于MUFA，PUFA含有更多的碳碳双键，因此更容易发生氧化损伤。

　　将经种不同干燥方式干燥的花生对比，MFD花生的不饱和脂肪酸含量相对较高，MD花生不饱和脂肪酸含量最低。热风和微波的作用都会加速不饱和脂肪酸的氧化分解，微波从花生内部加热，在干燥前期使物料快速升温预热而节约干燥时间，但是单纯的微波干燥还存在加热不均匀导致局部过热和排湿较慢等问题，高温高湿环境使得不饱和脂肪酸更容易被氧化，故MD花生不饱和脂肪酸损失最多;而微波冷冻干燥综合了微波快速升温和冷冻保持较低的温度优势，缩短物料干燥时间，减少干燥过程中对脂肪酸的破坏，故干燥时间最短的MFD花生不饱和脂肪酸保存的含量最多。

　　3讨论与结论

　　研究表明，不同的干燥方式对新鲜花生营养成分的保留和理化性质的稳定有较大的区别。对比当下国内外学者采用单一干燥或者联合干燥对花生进行干燥处理后发现，微波冷冻联合干燥可以大幅度提高干燥后花生的品质，快速获得高质量的产品。但不可否认的是该技术能耗较其他联合干燥技术略高，这一点也是限制其大规模应用的弊端。但高能耗的背后是高质量产品的诞生，在人们日益追求健康饮食的今天，MFD技术会越来越受到人们的重视。

　　本研究中花生经种不同干燥方式干燥后，其粗蛋白含量无显著差异>0.05)，脂肪含量显著降低<0.05)，氨基酸和脂肪酸含量显著下降<0.05)。其中MFD干燥时间最短，具有干燥温度低且均匀和干燥效率高的优点，其氨基酸、及脂肪酸含量显著高于其他种干燥方式干燥的花生。在酸价和过氧化值的检测结果中可以看出，新鲜花生的酸价和过氧化值最低，微波冷冻干燥的花生由于其干燥条件对油脂影响较小，其酸价和过氧化值显著低于其他种方式干燥的花生，微波干燥的花生酸价最高，热风干燥的花生过氧化值最高，说明微波和热风是通过不同的途径促进油脂的氧化和水解，具体的机理有待进一步的研究。

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　　综上所述，微波冷冻干燥对新鲜花生的营养成分破坏最小，其蛋白质和脂肪的保留量最高，理化性质最稳定。通过种干燥方式的对比，确定微波冷冻干燥下新鲜花生干燥品质最佳，同时也进一步为微波冷冻干燥技术用于其他坚果类物料的干燥提供了理论支持。

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　　作者：朱凯阳，任广跃，段续,2，李琳琳，仇彩霞