真空冷凍技術(shù)在三七干燥中的應(yīng)用研究

李美鳳 劉雨詩 王楨月 劉娟汝

摘要采用真空冷凍干燥技術(shù)，探討了三七的切片厚度、預(yù)凍時間、冷凍時長對三七凍干品質(zhì)的影響，對比了自然晾干、烘干、凍干的三七片品質(zhì)。在單因素試驗的基礎(chǔ)上進行了正交試驗，優(yōu)化了三七凍干的技術(shù)參數(shù)。結(jié)果顯示，在晾曬、烘干、凍干處理后的三七中，凍干處理的三七品質(zhì)最好;凍干三七的最佳工藝參數(shù)為切片厚度為7 mm，預(yù)凍時間為15 h，冷凍時間18 h。在此條件下，測得三七中人參皂苷Re含量最多為2.33%。

關(guān)鍵詞三七;人參皂苷Re;真空冷凍干燥;烘干;晾曬

中圖分類號TQ461文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0173-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.054

三七[Panax notoginseng （Burk.）F.H.Chen]為五加科人參屬多年生草本植物，又名參七、金不換、田七、田漆、血參、山漆等[1]。三七的主要化學成分有皂苷類、黃酮類、多糖等[2-4]。三七對多種疾病的治療都有很好的療效，如應(yīng)用于跌打損傷、心絞痛、腦血管后遺癥、冠心病、高血壓等疾病[5]。據(jù)日本法人食品分析中心的數(shù)據(jù)顯示，三七的人參皂苷含量高于人參，預(yù)計在不遠的將來，三七提取物將作為人參提取物的替代品或重要補充，以添加劑的形式，大規(guī)模地進入國際天然保健品市場。目前國內(nèi)三七的干燥方法主要是傳統(tǒng)的熱干燥法，使得三七中的許多活性成分減少損失，藥效下降[6-7]。真空冷凍干燥技術(shù)，是新興的一種物質(zhì)脫水干燥的工藝措施，凍干技術(shù)與傳統(tǒng)干燥技術(shù)相比，能最大限度保持原料本身的品質(zhì)，使有效成分的分解和損失降到最低[8-10]。鑒于此，該研究分析了凍干技術(shù)中影響三七質(zhì)量的關(guān)鍵因素，優(yōu)化三七凍干工藝，為三七凍干工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與試劑三七塊根（云南文山）經(jīng)成都大學彭鐮心副教授鑒定;

95%乙醇（分析純）、 香蘭素（分析純）、冰乙酸（分析純）、高氯酸（分析純）、甲醇（分析純）均由成都科龍化工試劑廠生產(chǎn);人參皂苷Re（標準品）由成都曼斯特生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2儀器與設(shè)備

電子天平：沈陽龍騰電子有限公司;電熱鼓風干燥箱：上海瑯玕實驗設(shè)備有限公司;L2S可見分光光度計 ：上海儀電分析儀器有限公司;

電熱恒溫水浴鍋 ：上海儀電分析儀器有限公司;超聲清洗器：昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司;移液槍：大龍興創(chuàng)實驗儀器公司;

密封型搖擺式粉碎機：廣州市旭朗機械設(shè)備有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程。三七工藝流程見圖1。

1.3.2操作步驟。①樣品挑選與清洗。挑選出新鮮完好的三七，洗凈，剪掉須根，瀝干。②切片與擺盤。將三七塊根按照實驗所需厚度進行切片，均勻擺至盤中。③自然晾曬干燥法。將三七片（3 mm）放在日光下晾曬，晚上收回，晾曬至含水量低于14%。④熱風烘干法。烘箱的溫度設(shè)置為55 ℃，將三七片（約3 mm厚）放入干燥箱內(nèi)，烘烤至含水量低于14%。⑤真空冷凍干燥法。將擺放均勻的三七片放入冰箱內(nèi)進行預(yù)冷凍，預(yù)冷凍一定時長后放入真空冷凍干燥機內(nèi)進行冷凍干燥。該方法中考量了3個影響三七片質(zhì)量的關(guān)鍵因素，即切片厚度、預(yù)凍時長、真空冷凍干燥時長。經(jīng)過上述各種加工方法干燥后，首先觀察記錄三七片的外觀，然后用粉碎機進行粉碎，過80目篩后備用。

1.3.3三七中人參皂苷的測定。

1.3.3.1對照品溶液的制備。

精密稱量1.15 mg標準品人參皂苷Re，放置于10 mL容量瓶中，加甲醇使其溶解并稀釋到刻度，定容，搖勻，制成為每毫升含0.115 mg人參皂苷Re的對照品溶液。

1.3.3.2標準曲線的繪制。準確吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL的對照品溶液，分別置于25 mL具塞試管中，80 ℃水浴揮干溶劑，精密加入新配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，混勻。混合液在60 ℃恒溫水浴中加熱15 min，用冷水沖洗5 min冷卻，加入冰乙酸5.0? mL，搖勻，放置15 min。以空白對照作參比，在560 nm處測定吸光度A，以吸光度值為縱坐標，以比色管中標準品的取樣量為縱坐標，得到標準曲線。

1.3.3.3三七中人參皂苷的提取[11-12]。①粉碎預(yù)處理。將干燥的三七片經(jīng)粉碎機粉碎，過80目篩，得三七粉，備用。②浸提。精密稱取三七粉0.6 g置于25 mL比色管中，加入8 mL的50%乙醇，放置18 h。

③超聲提取。在40 ℃，功率為600 W條件下超聲提取50 min后，過濾至25? mL容量瓶中，濾渣置于比色管中，再加入50%乙醇8 mL，繼續(xù)在40 ℃，600 W條件下溫度超聲50 min，然后過濾，將濾液并入25 mL容量瓶，用50%乙醇定容，搖勻。

1.3.3.4三七中人參皂苷Re含量的測定與計算。

用移液槍吸取供試樣品溶液0.1 mL，在80 ℃水浴鍋中揮干，然后加入新配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，混合液在60 ℃恒溫水浴鍋中加熱15 min，冷水沖洗5 min冷卻，加入冰乙酸5.0? mL搖勻，放置15 min。以相應(yīng)空白試劑做參比，于560 nm處測定吸光度值。根據(jù)標準曲線按照下式求出人參皂苷Re的含量：

X=m1×v2m×v1×103×100%

式中，X為樣品人參皂苷提取率;m1為被測溶液的人參皂苷質(zhì)量，mg;m為樣品質(zhì)量，g;v1為待測液分取的體積，mL;v2為待測液的總體積，mL。

1.4凍干三七的單因素試驗

以新鮮的三七塊根為原料分別進行以下單因素試驗：切片厚度為1、3、5、7、9 mm;預(yù)凍時長為12、15、18、21、24 h;真空冷凍干燥時長為12、18、24、30、36 h。

1.5自然曬干與熱風烘干三七片中人參皂苷Re含量測定

將三七切片，均勻放置于白瓷盤，自然干燥，前后晾曬共計15 d。將均勻放置的三七片放入烘箱，熱風烘24 h。分別進行粉碎，過80目篩，測其Re含量。用以對比凍干三七的品質(zhì)。

1.6真空冷凍干燥正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取各因素的最佳水平范圍。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選取3因素3水平正交表進行正交實驗，因素水平表見表1，確定各因素對三七中人參皂苷Re含量的影響大小，優(yōu)選出最佳加工工藝。

2結(jié)果與分析

2.1標準曲線的繪制

以人參皂苷Re的取用量作為橫坐標，以吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，其結(jié)果見圖2。隨著人參皂苷Re取用量的增加，吸光度也隨之增加，兩者的公式為y=22.504x+0.042 4。

2.2單因素試驗結(jié)果

2.2.1切片厚度的影響。

切片厚度對三七中人參皂苷Re含量的影響如圖3所示，隨著切片厚度的增大，三七中有效成分人參皂苷Re含量迅速升高，厚度為3 mm時出現(xiàn)最大值，人參皂苷Re含量為2.14%。隨著切片厚度的增加，皂苷含量逐漸減少。這是因為三七厚度過薄，干燥時水分瞬間蒸發(fā)會伴隨有大量的有效成分散失，厚度過厚又會增大其傳熱傳質(zhì)的阻力，加重了凍干負載，干燥效果明顯降低[7]。單因素試驗結(jié)果顯示，在切片厚度為3 mm時，凍干三七效果最佳。

2.2.2預(yù)凍時長的影響。由圖4可知，隨著預(yù)冷凍時長的增加，人參皂苷Re含量緩慢增加，在15 h時出現(xiàn)峰值，人參皂苷Re含量為2.07%;隨著預(yù)冷凍時間加長至18 h，人參皂苷Re含量幾乎持平且稍有降低;若再增加預(yù)冷凍時長，人參皂苷Re的含量迅速降低。這說明在單因素試驗范圍內(nèi)，預(yù)冷凍時間以15 h為宜。

2.2.3真空冷凍干燥時長的影響。

由圖5可知，隨著真空冷凍干燥時長的增加，人參皂苷含量逐漸增加;當時長增至24、30 h時人參皂苷含量呈明顯上升趨勢，在30 h時達到了峰值，人參皂苷Re含量為2.46%。而凍干時間超過30 h，人參皂苷含量稍有降低。試驗結(jié)果顯示，在單因素試驗范圍內(nèi)，最佳真空冷凍干燥時長為30 h。

2.3自然曬干和熱風烘干比較

通過自然曬干方法干燥后制成三七粉，其人參皂苷Re含量為 1.50%。而熱風烘干后制成的三七粉，其人參皂苷Re含量為1.51%。因此，曬干三七和烘干三七的品質(zhì)明顯低于凍干三七，且干燥效率很低。

2.4正交試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用3因素3水平正交試驗，即L9（33）正交試驗。

由表2可知，從三七中人參皂苷含量高低來看，最優(yōu)組合為A1B1C1，即切片厚度3 mm、預(yù)凍時間15 h、真空冷凍干燥時長為18 h。在此條件下，凍干三七中人參皂苷Re含量最高，為2.07%。由極差分析可知，各因素的主次順序為A>B>C，即對人參皂苷含量高低的影響大小為預(yù)凍時間>真空冷凍干燥時間>切片厚度，所得最優(yōu)組合為A1B1C3，故需驗證試驗。

方差分析結(jié)果顯示，切片厚度、預(yù)凍時間、真空冷凍干燥時間具有統(tǒng)計學意義，切片厚度、預(yù)凍時間和真空冷凍干燥時間對凍干三七中人參皂苷Re含量都是重要因子，因此可以得出因素A、B、C對試驗結(jié)果均有顯著影響。

2.5驗證試驗結(jié)果

由表3可知，A1B1C3處理，即凍干經(jīng)驗證在切片厚度7 mm、預(yù)凍時間15 h、真空冷凍干燥時長為18 h的條件下，三七中人參皂苷Re含量為2.33%，即最優(yōu)組合為A1B1C3。

3結(jié)論與討論

（1）真空冷凍干燥的三七色澤呈淡黃色、顏色均一、光澤好，表面平滑、無裂痕、沒有皺痕， 人參皂苷Re含量較高;自然晾曬干的三七呈褐色、顏色暗沉、無光澤，嚴重皺痕，表面粗糙，人參皂苷Re含量偏低，與熱風干燥差別不大;熱風干燥的三七顏色稍暗、光澤不足、色澤不均，表面有皺痕，較為粗糙，人參皂苷Re含量偏低，與自然晾干差別不大。因此，凍干三七的品質(zhì)明顯優(yōu)于曬干和熱風干燥三七，且干燥后的各項性質(zhì)也較好。

（2）試驗結(jié)果顯示，最佳的三七真空冷凍干燥的技術(shù)參數(shù)為切片厚度7 mm、預(yù)凍時間15 h、真空冷凍干燥時長為18 h，在此條件下人參皂苷Re含量為2.33%。該工藝參數(shù)可為凍干三七產(chǎn)業(yè)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

47卷3期李美鳳等真空冷凍技術(shù)在三七干燥中的應(yīng)用研究

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