不同加工方式對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)的影響

繆曉丹，徐麗紅，宋仙水，宋敏全，呂捷

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021；2.蘭溪市農(nóng)林產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，浙江 蘭溪 321100；3.浙江鐵楓堂生物科技股份有限公司，浙江 樂清 325600)

鐵皮石斛(Dendrobiumofficinale)為蘭科石斛屬多年生草本植物，是我國傳統(tǒng)的名貴中藥材[1-4]。石斛作為藥用最早載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，距今有2 000多年的歷史。公元220—450年出版的《名醫(yī)別錄》中有石斛藥用的記載，其有“強(qiáng)陰益精、厚腸胃、補(bǔ)內(nèi)孢不足、輕身延年”之功效，素有“千金草”之稱[1，4]。

鐵皮石斛鮮品具有營養(yǎng)成分保存完整、藥用功能完善且易于人體吸收等優(yōu)點(diǎn)，但其采后在貯藏和運(yùn)輸過程中會(huì)發(fā)生蟲蛀、霉變等現(xiàn)象，且由于所含纖維和黏液多，咀嚼時(shí)口感較差。針對(duì)這一問題，通過采后及時(shí)加工，對(duì)鐵皮石斛營養(yǎng)成分保存以及口感改善方面起到至關(guān)重要的作用。

鐵皮石斛的主要加工。一是加工成干品，如鐵皮楓斗[5]等，不易霉?fàn)€、變質(zhì)和蟲蛀；二是切成段，干燥或低溫烘干；三是提取其中的有效成分或綜合成分制成中成藥、保健品等，如鐵皮楓斗顆粒、鐵皮楓斗浸膏、鐵皮石斛飲料等[6]。在加工過程中，不同的加工條件將影響其藥用功效和價(jià)值。通過選擇適當(dāng)?shù)募庸し绞剑瑢⒂行ПＵ翔F皮石斛的品質(zhì)。

目前對(duì)鐵皮石斛人工栽培、種植條件等方面開展的研究較多，同時(shí)對(duì)加工方式方面的研究也不少，因研究方向各不相同，對(duì)其品質(zhì)影響的研究結(jié)果也各不一致。在已有研究的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)將真空冷凍干燥、微波干燥和加權(quán)平均法評(píng)價(jià)品質(zhì)影響應(yīng)用到鐵皮石斛上，設(shè)計(jì)了不同加工方式在不同干燥溫度下對(duì)鐵皮石斛的理化品質(zhì)及烘干成本的影響研究，為鐵皮石斛的加工方式提供一些可參考的研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試樣品為三年生的長(zhǎng)勢(shì)均勻的樂清本地種鐵皮石斛鮮莖段，由浙江鐵楓堂生物科技股份有限公司(浙江省樂清市龍西鄉(xiāng)北垟村)提供。

1.2 處理設(shè)計(jì)

取同一地塊相同品種的三年生鐵皮石斛鮮莖段，采用7種不同的加工方式(分別用T1～T7表示)。T1為傳統(tǒng)鐵皮楓斗加工法，即將鮮條切至6～8 cm長(zhǎng)，邊加熱邊扭成螺旋形或彈簧狀，做成鐵皮楓斗，再分別在5種干燥溫度(60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃，下同)下鼓風(fēng)烘干；T2為鮮條烘烤-揉搓-切片鼓風(fēng)烘干，即將鮮條先烘烤10 min，搓揉后再烘烤5 min，再搓再烤至葉鞘基本脫落，切成約3 mm的薄片，分別在5種干燥溫度下鼓風(fēng)烘干；T3為鮮條切段熱風(fēng)干燥，即將鮮莖條切至5～7 cm長(zhǎng)，分別在5種干燥溫度下鼓風(fēng)烘干；T4為鮮條微波后熱風(fēng)干燥，即將鮮條置于微波環(huán)境中，設(shè)定微波強(qiáng)度為中火，間歇加熱至金黃色并有爆鳴聲后，分別在5種干燥溫度下鼓風(fēng)烘干；T5為鮮條直接熱風(fēng)干燥，即將鮮莖條整根分別在5種干燥溫度下鼓風(fēng)烘干；T6為鮮條切片真空冷凍干燥，即將鮮條切成厚度約3 mm斜片，置于-18 ℃預(yù)凍8 h以上，然后置于真空冷凍干燥機(jī)中烘干；T7為鮮條微波干燥處理，即將整根鮮條置于微波中，采用中火間歇加熱至烘干。共27個(gè)處理，每處理重復(fù)3次，樣品(干樣，含水率達(dá)到12.0%時(shí)視為試驗(yàn)烘干終點(diǎn))100 g。試驗(yàn)通過研究不同加工方式及不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛理化品質(zhì)(多糖、浸出物)和烘干成本的影響，旨在篩選出鐵皮石斛品質(zhì)最佳的加工方式和干燥溫度。

1.3 采收時(shí)間

2019年2月26日采收三年生石斛花蕾開花前的植株為本試驗(yàn)樣品。

1.4 測(cè)定方法

鐵皮石斛多糖、浸出物均以干樣測(cè)定。新鮮鐵皮石斛經(jīng)不同加工方式處理后，于不同干燥溫度下烘干，研磨成粉末，過0.28 mm的篩，混勻后置干燥密閉容器中，待測(cè)。多糖、浸出物測(cè)定方法分別參照2015年版《中國藥典》測(cè)定法[3]。

1.5 品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

鐵皮石斛經(jīng)不同加工方式處理后，再在不同干燥溫度下烘干，得到鐵皮石斛干樣，其品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照2015年版《中國藥典》，其中多糖≥25.0%，醇溶性浸出物≥6.5%，水分≤12.0%。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)由Excel 2003軟件和SPSS 19.0軟件計(jì)算，將其結(jié)果進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。加權(quán)平均法的公式：

X=α1β1+α2β2+…+αiβi。

式中，X為某一指標(biāo)的結(jié)合加權(quán)評(píng)分，αi為各項(xiàng)的品質(zhì)含量，βi為每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工方式對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)的影響

由表1可知，對(duì)鐵皮石斛鮮樣進(jìn)行不同加工處理，多糖平均含量排在前六的處理分別為T3(100 ℃)、T1(70 ℃)、T7、T3(90 ℃)、T1(90 ℃)、T6，各處理間未達(dá)顯著性差異；相比T5(60 ℃)及更低的處理，差異達(dá)顯著水平，相比T3(60 ℃)及更低的處理，差異達(dá)極顯著水平。

浸出物平均含量排在前六的分別為T6、T7、T4(70 ℃)、T5(70 ℃)、T3(80 ℃)、T3(60 ℃)。T6、T7與其他處理間差異達(dá)顯著水平。T3(100 ℃)處理的多糖含量最高為40.28%，浸出物含量為17.07%；其次是T1(70 ℃)，多糖含量為39.78%，浸出物含量為17.07%。所有處理的鐵皮石斛多糖和浸出物含量以干基計(jì)算均達(dá)到《中國藥典》2015版的規(guī)定，即多糖含量≥25.0%，浸出物含量≥6.5%，說明27種加工處理均能有效保存鐵皮石斛中多糖和浸出物的含量。

分析不同處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)烘干溫度較低時(shí)，莖條失水而發(fā)生緩慢收縮，且莖條截面產(chǎn)生大小不一的空隙；當(dāng)烘干溫度較高時(shí)，莖條失水速度加快，收縮嚴(yán)重，形成少空隙或無空隙的截面組織，從而使多糖損失減少。故烘干溫度較高利于多糖的保存。T7在微波干燥過程中，因微波穿透性強(qiáng)，加熱均勻，干燥速率快，鐵皮石斛快速干燥，多糖和浸出物損失較少。T6在真空冷凍干燥過程中，既隔絕了空氣，又進(jìn)行了冷凍處理，隔絕空氣和冷凍處理都減緩了石斛加熱烘干過程中的呼吸作用，減少呼吸作用消耗的能量，從而減少了有效成分的損失。

2.2 不同加工方式對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)的加權(quán)平均研究

本試驗(yàn)主要研究的質(zhì)量指標(biāo)為多糖和浸出物。由表1可知，并未找到一種多糖和浸出物均處于最高的加工方式，故將采用加權(quán)平均的處理方式對(duì)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。多糖和浸出物是鐵皮石斛藥用價(jià)值的主要質(zhì)量指標(biāo)，因此，選這2項(xiàng)在石斛品質(zhì)評(píng)價(jià)中作為加權(quán)評(píng)分因子。根據(jù)鐵皮石斛固有的特點(diǎn)和藥用指標(biāo)達(dá)到藥典要求的難易程度，即在種植、加工過程中，多糖平均含量比浸出物平均含量更容易達(dá)到藥典要求，同時(shí)結(jié)合石斛行業(yè)專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，確定給多糖和浸出物分配的權(quán)重分別為40%和60%，依此尋找最佳加工方式。

表1 不同加工方式對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)的影響

由表2可知，鐵皮石斛鮮條經(jīng)27種方法加工處理后，所得鐵皮石斛干制品采用加權(quán)平均法對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，T6處理的加權(quán)平均值最高為28.03%，其次是T7處理的為27.86%，再次為T3(90 ℃)處理的為26.88%，且T6、T7處理相對(duì)T4(100 ℃)、T5(90 ℃)、T5(100 ℃)處理差異達(dá)極顯著水平，而T3(90 ℃)處理與T5(100 ℃)處理間差異呈顯著水平。說明T6處理是保存多糖和浸出物含量最高的加工方式，其次是T7和T3(90 ℃)。考慮到T6處理加工成本較高，能耗較大，而T7、T3(90 ℃)處理所保存的多糖和浸出物含量雖次于T6，但其加工過程中能耗較低。故綜合考慮認(rèn)為，T7、T3(90 ℃)處理均為較優(yōu)的加工方式，有條件的企業(yè)也可以考慮使用T6處理。

2.3 不同加工方式的鐵皮石斛加工成本情況

2.3.1 不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛鮮條烘干時(shí)間的影響

將鐵皮石斛鮮樣采用5種不同處理(T1～T5)加工方式后，分別在5種不同干燥溫度(60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃)下烘干。由表3可知，研究不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛烘干時(shí)間的影響發(fā)現(xiàn)，各處理隨著干燥溫度的升高，烘干時(shí)間逐漸變短。其中，100 ℃下，T1～T5烘干所需時(shí)間分別為2.51、4.10、4.63、3.66和4.68 h。可見100 ℃為鐵皮石斛烘干最短時(shí)間，而鐵皮石斛切片烘干時(shí)間<鐵皮石斛切段烘干時(shí)間<鐵皮石斛烤條烘干時(shí)間。

表2 不同加工方式下鐵皮石斛品質(zhì)的加權(quán)平均值

表3 不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛烘干時(shí)間的影響

鐵皮石斛在加熱烘干過程中，隨著溫度的升高，收縮加劇，鞘膜分離明顯，失水速度增快，烘干時(shí)間變短，有利于節(jié)省時(shí)間成本；同時(shí)鐵皮石斛烘干面積越大，干燥速率越快，烘干時(shí)間越短，故烘干時(shí)間最短的是鐵皮石斛切片。

2.3.2 不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛烘干成本的影響

各處理中，不同干燥溫度的前處理都是一致的，主要區(qū)別在于不同干燥溫度加熱引起的烘干時(shí)間的差異。在鐵皮石斛烘干過程中，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱電源電壓為220 V，頻率為50 Hz，消耗功率為1 640 W，工作室尺寸是600 mm×550 mm×600 mm，室內(nèi)設(shè)有兩層擱板，排鋪密度是8 kg·m-2。一般工商業(yè)平均電價(jià)約為1.05元·kWh-1，結(jié)合各干燥溫度下的烘干時(shí)間，計(jì)算10 kg鐵皮石斛鮮樣的烘干成本發(fā)現(xiàn)，各處理隨著干燥溫度的升高，烘干成本逐漸變少。

由表4可知，T1(100 ℃)烘干需8.19元，T2(100 ℃)烘干需13.37元，T3(100 ℃)烘干需15.10元，T4(100 ℃)烘干需11.94元，T5(100 ℃)烘干需15.26元。可見，鐵皮石斛干燥過程中，烘干時(shí)間越短，能耗越少，烘干成本越低，經(jīng)濟(jì)效益越高。

表4 不同干燥溫度對(duì)10 kg鐵皮石斛烘干成本的影響

對(duì)T6、T7處理進(jìn)行烘干成本核算。T6處理一次可烘干鮮石斛約1.6 kg，烘干時(shí)間為86.56 h，結(jié)合干燥機(jī)功率(850 W)和工商業(yè)電價(jià)得出，T6處理烘干折合10 kg鮮石斛的烘干成本為482.84元。T7處理烘干鐵皮石斛鮮樣(樣品重量為400.06 g)所需時(shí)間為0.95 h，微波爐電源電壓和功率分別為220 V和1 400 W，結(jié)合工商業(yè)電價(jià)，得出T7處理烘干折合10 kg鐵皮石斛鮮樣的烘干成本為17.44元。由此可見，T6鮮條切片真空冷凍干燥的烘干成本較高，能耗較大，T7處理的烘干成本略小于T3(90 ℃)的烘干成本。

3 小結(jié)

鐵皮石斛鮮樣經(jīng)27種不同加工處理后，研究不同加工方式及不同干燥溫度對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)(多糖、浸出物)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，27種處理所得鐵皮石斛多糖和浸出物含量均符合2015版《中國藥典》規(guī)定(多糖含量不得少于25.0%，浸出物含量不得少于6.5%)。傳統(tǒng)鐵皮楓斗加工法在5種干燥溫度下烘干所得產(chǎn)品多糖和浸出物含量未達(dá)到顯著性差異；而經(jīng)加權(quán)平均綜合考評(píng)石斛品質(zhì)后可得，鮮條切片真空冷凍干燥(T6)、鮮條微波干燥處理(T7)、鮮條切段90 ℃熱風(fēng)干燥法(T3)處理的鐵皮石斛多糖和浸出物含量明顯優(yōu)于其他處理。結(jié)合烘干成本可知，傳統(tǒng)加工法(T1)操作復(fù)雜，人工成本消耗較多；鮮條切片真空冷凍干燥(T6)加工成本較高，且能耗較大。故當(dāng)人工緊張或鮮品滯銷時(shí)，首先推薦鮮條切段90 ℃熱風(fēng)干燥法代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工法，該方法所得的產(chǎn)品品質(zhì)較好，烘干成本較低且操作簡(jiǎn)單；其次推薦微波干燥法，該方法所得產(chǎn)品的加權(quán)評(píng)價(jià)和烘干成本均優(yōu)于鮮條切段90 ℃熱風(fēng)干燥法，但操作較復(fù)雜；最后有條件的企業(yè)也可以選擇鮮條切片真空冷凍干燥，該方法所得產(chǎn)品品質(zhì)最佳，但操作復(fù)雜，加工成本較高。