广西《霸王花热风烘干技术操作规程》编制说明

《霸王花热风烘干技术操作规程》编制说明广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所一、任务来源和起草单位根据广西壮族自治区质量技术监督局《关于下达2016年第八批广西地方标准制定（修订）项目计划的通知》（桂质监函[2016]342号）的通知要求，《霸王花热风烘干技术操作规程》广西地方标准于2016年8月获得立项。本标准由广西壮族自治区农业科学院提出，广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所负责起草。二、制定标准的必要性霸王花又名霸王花、剑花、量天尺花等，为仙人掌科量天尺属植物，花型巨大。近年来火龙果在广西种植发展迅猛，2019年种植面积31万亩，主产区为南宁、百色；面积和产量位居全国第一。霸王花每年5~11月均能多批次开花结果，花期长且花量大。霸王花作果用栽培时，常常需要进行疏花、疏果，每个枝条可长出十几朵花苞，但每批仅留2~3朵花，粗略估计每公顷需要疏掉霸王花12万朵。霸王花可作蔬菜，在南方地区也可作为药膳煨汤食材，其营养与药用成分丰富，具有抑菌、润肺止咳、消炎清火、增强免疫力、降血糖、降血脂等功效。目前我区霸王花加工利用率低，许多霸王花疏花后直接丢弃在田间地头，这不仅造成资源极大浪费，还严重污染生态环境。将霸王花烘干制成高品质的霸王花干制品，不仅能有效减少霸王花资源的浪费，降低废弃物对生态环境污染的风险，还能增加农民的经济收入，带动产业发展，满足市场对霸王花干花保健食品的需求。目前，区内没有霸王花热风烘干技术操作规程标准，通过标准的制定，可作为生产的准绳和检验依据，以最佳的条件组织生产，提高霸王花加工产品的质量，促进优质、高产、低耗。同时，有利于更好地开展桑果产品的质量监督，保证产品稳定性，对产品品质的优化以及保护产品所属行业的进一步的发展意义重大。三、课题研究工作和标准征求意见稿的起草经过1前期研究工作条件1.1标准起草单位情况起草单位广西农业科学院农产品加工研究所一直致力于开展农产品贮运保鲜、精深加工、农业废弃物综合利用及其相关质量标准、控制体系的研发与推广。在职在编员工35人，其中博士4人、硕士24人，高级职称24人，聘用职工30人。拥有国家百千万人才工程人选、有突出贡献中青年专家1人，国家“万人计划”青年拔尖人才1人，享受国务院政府特殊津贴专家2人，2020年中国农学会青年科技奖获奖者1人，国家级品酒师4人，广西“八桂学者”1人，广西“新世纪十百千人才工程”第二层次人选2人，广西高层次人才认定专家2人，广西创新驱动发展科技重大专项首席专家4人，广西“十百千知识产权中青年专家”6人，广西农业科学院青年拔尖人才3人，外籍客座研究员2人，广西博士后创新人才支持计划引进博士后1人，柔性引进高层次人才3人。建设有国家芒果保鲜加工技术研发专业中心，国家香蕉产业技术体系加工功能研究室、副产物综合利用岗位，广西农产品生物保鲜物流与加工八桂学者岗位，广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西香蕉保鲜与加工工程技术研究中心，广西亚热带果蔬保鲜加工工程研究中心等科研平台。

1.2霸王花干燥研究基础1.2.1不同干燥方式对霸王花还原糖含量的影响从图1可见，不同干燥条件对霸王花中还原糖含量影响较大，6种不同的干燥方式中，微波真空干燥条件下还原糖含量最高（16.00±1.28mg/g），其次为真空冷冻干燥（10.38±0.83mg/g），自然干燥条件下最低（5.50±0.45mg/g）。图1不同干燥方式对霸王花还原糖含量的影响Fig.1Effectsofdifferentdryingmethodsonreducingsugarcontentinpitayaflower1.2.2不同干燥方式对霸王花可溶性固形物的影响可溶性固形物是食品中所有溶解于水的化合物的总称，主要包括糖、酸、维生素、矿物质等，一般主要指可溶性糖类。Mau等[9]测定了不同成熟期草菇中的可溶性糖，发现不同时期各可溶性糖含量在一定范围内发生变化。6种干燥方式对霸王花中可溶性固形物的影响如图2所示，真空干燥霸王花可溶性固形物含量最高（60.20±1.69%），其次为真空冷冻干燥（59.18±1.45%）、热泵干燥（58.70±0.98%）、鼓风干燥（56.12±1.47%）、自然干燥（53.32±1.15%），可溶性固形物含量最低的为微波真空干燥（52.97±2.20%），说明真空冷冻干燥与真空干燥能较好的维持可溶性固形物含量。图2不同干燥方式对霸王花可溶性固形物的影响Fig.2Effectsofdifferentdryingmethodsonsolublesolidinpitayaflower1.2.3不同干燥方式对霸王花Vc含量的影响Vc非常活泼，很容易受光、氧、热等因素影响而被破坏，在果蔬干燥过程中，Vc会随着干燥温度的升高，干燥时间的增长而发生氧化反应[10]，从而降低果蔬的营养价值；不同干燥工艺对Vc保存率的影响也较大[11]。从图3可知，霸王花经6种不同方式干燥后，真空冷冻条件下Vc含量保留量最大（85.14±2.03mg/100g），其次为微波真空干燥（62.76±1.76mg/100g）。热泵干燥条件下Vc含量高于鼓风干燥，这是由于虽然二者干燥温度相同，但是由于热泵条件下更容易控制风速和湿度，比鼓风干燥时间短，因此Vc含量保留量高于鼓风干燥。Vc保留量最少的为自然干燥（7.66±0.95mg/100g），说明自然干燥最不利于霸王花Vc含量的保留。不同干燥条件下霸王花Vc含量存在显著性差异（P＜0.05）。图3不同干燥方式对霸王花Vc含量的影响Fig.3EffectsofdifferentdryingmethodsonVccontentinpitayaflower1.2.4不同干燥方式对霸王花氨基酸含量的影响不同干燥方法对霸王花干制样品的游离氨基酸含量测定结果见表1，分析结果表明：霸王花干制样品中含有常见的17种氨基酸，不同干燥条件下氨基酸总量在7.93~10.88%之间，其中真空干燥和真空冷冻干燥条件下氨基酸总量较大，分别为10.88%、10.19%，而自然干燥、热泵干燥、鼓风干燥、微波真空干燥条件下氨基酸总量都低于9.00%，氨基酸总量最少的两种干燥方式为热泵干燥与鼓风干燥，分别为8.08%、7.93%。在霸王花含有的17种氨基酸中，含量最高的为谷氨酸，其次为天冬氨酸、脯氨酸、丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸、丝氨酸、组氨酸，以上氨基酸含量在各种干燥方式中大都高于0.50%。氨基酸不仅具有各种生理功能，还在食品的呈味方面扮演十分重要的角色。Komata[12]根据氨基酸呈味特性不同，将其分为鲜味、甜味、苦味和无味四组。谷氨酸与天冬氨酸呈现很强的鲜味，甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和苏氨酸表现出纯厚的甜味，而组氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和色氨酸则属于苦味氨基酸，而无味氨基酸包括赖氨酸和酪氨酸。从结果中可以看出，呈现鲜味的谷氨酸、天冬氨酸，呈现甜味的丙氨酸、丝氨酸含量较高，共同组成了霸王花特有的鲜甜味。表1霸王花游离氨基酸组成与含量Table1Compositionandcontentoffreeaminoacidsinpitayaflower名称干燥方式自然干燥鼓风干燥热泵干燥真空干燥真空冷冻干燥微波真空干燥氨基酸总量/（%）8.827.938.0810.8810.198.70天冬氨酸Asp0.820.780.850.851.120.90苏氨酸Thr*0.340.340.360.420.480.41丝氨酸Ser0.490.460.500.630.640.54谷氨酸Glu1.901.261.253.301.561.44甘氨酸Gly0.350.360.360.350.480.40丙氨酸Ala0.530.480.560.600.590.58半胱氨酸Cys0.260.300.300.320.310.26缬氨酸Val*0.450.440.480.600.560.45蛋氨酸Met*60.180.260.16异亮氨酸Ile*20.220.290.24亮氨酸Leu*0.530.560.560.560.740.62酪氨酸Tyr30.320.320.26苯丙氨酸Phe*0.240.360.290.340.520.32赖氨酸Lys*0.420.680.420.400.550.50组氨酸His0.580.420.640.620.680.60精氨酸Arg0.310.300.300.250.400.34脯氨酸Pro1.020.560.600.920.690.68EAA总量2.342.772.492.723.402.70AA总量8.827.938.0810.8810.198.70EAA/AA（%）26.5334.9330.8225.0033.3731.037种必需氨基酸总量（EAA，essentialaminoacids）在真空冷冻干燥条件下含量最高，为3.40%，鼓风干燥、真空干燥、微波真空干燥EAA含量在2.70~2.77%之间，而自然干燥与热泵干燥含量较低，分别为2.34%、2.49%。鼓风干燥和真空冷冻干燥必须氨基酸占所有氨基酸的比例较高，分别为34.93%、33.37%。必须氨基酸占比较低的为真空干燥和自然干燥，仅为26.53%、25.00%。从表中还可得知，真空干燥霸王花中谷氨酸含量最高，（3.30%），其次为自然干燥（1.90%）、真空冷冻干燥（1.54%）。天冬氨酸含量在真空冷冻干燥条件下最高（1.12%），其次为微波真空干燥（0.90%）、热泵干燥（0.85%）、真空干燥（0.85%）。Manuel[13]比较的梨的隧道式干燥与传统晾晒对梨的氨基酸组分和褐变的影响，得出干燥虽然没有明显改性蛋白质的氨基酸组成，但不同氨基酸含量发生了变化。综合以上，不同干燥方式下霸王花氨基酸总量、必须氨基酸占比、各氨基酸含量都存在差异，这是由于干燥过程中蛋白质降解、美拉德反应共同作用的结果。各种氨基酸受不同加热方式影响，降解和生成的速率不同，导致其含量变化趋势不同。温度低，干燥时间短，美拉德反应速率低，温度越高，干燥时间越长，美拉德反应速率越高。1.2.5不同干燥方式对霸王花粘度的影响粘度是度量流体粘性大小的物理量，汁液粘稠是仙人掌科植物的重要特征之一，研究表明，粘液质的主要成分是由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖等组成的多糖[14]。在不同干燥条件下，霸王花粉末加水后得到的流体粘度差异较大。热泵干燥和真空冷冻干燥粘度与新鲜霸王花相似，新鲜霸王花粘度为35.89±0.29MPa、热泵干燥粘度33.80±0.56MPa、真空冷冻干燥粘度34.17±0.25MPa，自然干燥条件下霸王花粘度最小，为15.03±0.06MPa；不同干燥条件下霸王花粘度存在显著性差异（P＜0.05）。这是由于干燥方式不同，多糖降解程度不同，霸王花多糖构成发生变化，导致流体粘度差异较大。图4不同干燥方式对霸王花粉末粘度的影响Fig.4Effectsofdifferentdryingmethodsonviscosityofpitayaflower1.2.6不同干燥方式对霸王花复水性的影响经过不同干燥处理的霸王花立即进行复水实验，结果见图5，真空干燥与真空冷冻干燥后霸王花复水性较高，复水率分别为430.40±15.65%、420.90±13.87%，而自然干燥、鼓风干燥、热泵干燥与微波真空干燥四者的复水率比较接近，复水率在243.10%~255.00%之间，不存在显著性差异（P=0.034）；说明真空冷冻干燥与真空干燥后的霸王花复水性较好。在真空冷冻干燥过程中，霸王花内部形成多孔的海绵状，因此具有良好的复水性；而真空干燥的霸王花复水性比真空冷冻干燥还高，这可能是由于在真空度0.08MPa、温度60°C条件下，高温组织结构被破坏，霸王花细胞壁破裂，在复水的过程中更容易进入细胞内和细胞间隙，呈现出较高的复水性。图5不同干燥方式对霸王花复水性的影响Fig.5Effectsofdifferentdryingmethodsonrehydrationcapabilityofpitayaflower1.2.7外观质量从表2可见，不同干燥方式下霸王花花萼、花瓣、花丝、花药出现不同程度的褐变，其中真空干燥与微波真空干燥褐变严重，花萼失去原有的绿色，呈现为黄褐色；热泵干燥较鼓风干燥略好，这可能是热泵干燥干燥速率高，干燥时间短的原因；自然干燥的霸王花色泽和形态比鼓风干燥差；真空冷冻干燥保持了霸王花原有的色泽和形态，外观质量最好。表2不同干燥方法对霸王花外观质量的影响Table2Effectsofdifferentdryingmethodsonappearancequalityofpitayaflower干燥方式外观质量自然干燥花萼大部分呈枯黄色，少量绿色；花瓣浅黄色，花丝、花药暗黄色；花萼弯折不整齐鼓风干燥花萼黄绿色，花瓣浅黄色，花丝金黄色，花药深黄色；花萼弯折不整齐热泵干燥花萼大部分呈绿色，部分偏黄，花瓣和花丝呈乳黄色，花药金黄色；花萼弯折不整齐真空干燥花萼、花瓣、花丝、花药呈黄褐色，皱缩严重；花皱缩严重，花瓣与花萼粘结在一起真空冷冻干燥花萼翠绿色，花瓣和花色白色，花药黄色，颜色和形态与新鲜霸王花相近微波真空干燥花萼整体呈黄褐色，花瓣浅黄色，花丝、花药黄色；干燥后花萼、花瓣平整基于以上结果得出，不同干燥方式对霸王花各指标都有显著的影响，且影响程度不同。自然条件下霸王花还原糖、Vc含量少，粘度和复水性差，外观呈枯褐色，且干燥时间最长；鼓风干燥的霸王花必需氨基酸含量及其占比较高，但氨基酸总量少，还原糖、Vc、粘度和复水性值较低；热泵干燥的霸王花色泽较好，粘度值最大，还原糖、Vc及其氨基酸含量在所有干燥方式中排在中间位置；真空干燥的霸王花可溶性固形物、氨基酸总含量、复水性较高，但其还原糖含量、Vc含量、必须氨基酸含量低，外观品质差。微波真空干燥霸王花时间最短，但花的氨基酸总量、粘度和复水性较差、花褐变较严重；真空冷冻干燥霸王花粘度、复水性、可溶性固形物含量及氨基酸组分含量都较高，色泽与新鲜霸王花色泽相近，干燥后品质最好。干燥后的霸王花含有7种人体必须氨基酸，真空干燥和真空冷冻干燥条件下必须氨基酸占比在33%以上，呈鲜味的谷氨酸和天冬氨酸在17种常见氨基酸中含量排名最前。综合表明，火龙果干花具有良好的营养价值和风味。真空冷冻干燥下霸王花品质最高，但是能耗高，处理量少，热泵干燥后霸王花品质整体较好，且处理量大，能耗低，可以作为一种理想的批量化干燥霸王花的方式。热泵干燥鼓风干燥微波-真空干燥自然晾晒真空干燥真空冷冻干燥1.3亚热带果蔬干制产品的开发编制小组成员前期热风干燥、热泵干燥、真空冷冻干燥、微波真空干燥等联合干燥技术，开展了亚热带果蔬龙眼、荔枝、芒果、月柿、罗汉果、桑果等干制产品技术研究，开发的荔枝干、龙眼干、芒果干、柿子片、罗汉果条、桑果干产品品质高，并申报多项专利，果蔬干燥技术研究基础良好。2标准征求意见稿的起草经过2017年1月按照广西壮族自治区质量技术监督局《关于下达2016年第八批广西地方标准制定（修订）项目计划的通知》精神，为做好标准的编制工作，我单位成立标准起草工作小组；部署了制标工作方案和小组成员分工负责标准起草工作时间安排表，全面开展《霸王花热风烘干技术操作规程》广西地方标准的编制工作。2017年2月至2018年11月，课题组对广西霸王花生产情况开展了充分的调研，对多年来的研究资料进行了汇合、分析和总结，并查阅了大量的国内文献资料，确定了《霸王花热风烘干技术操作规程》广西地方标准的基本