霍山石斛花的熱風干燥特性、品質及其護色應用研究

戴亞峰，王東慧，卿鵬程，吳浩，縱瑞葉，馬少帥，郭曉暉*，王增利

1(九仙尊霍山石斛股份有限公司，安徽 六安，237000)2(中國農業大學 食品科學與營養工程學院，北京，100083)

霍山石斛(Dendrobiumhuoshanense)，又稱米斛，是一種蘭科石斛屬的草本植物[1]。其花卉富含多種生物活性成分、礦物質及氨基酸等，具有良好的營養價值[2-3]，但花期較短，水分含量較高，不易保存，需要適宜的保存技術以提高其商業價值。

目前，干燥處理是延長花卉產品保存期的常用方法[4]，其中熱風干燥具有干燥速度快、成本低等優勢，適合大多數花卉的干燥加工，但熱風干燥溫度過高易導致產品外觀色澤不佳和營養價值降低[5-7]。此外，適宜的熱風干燥溫度也有助于保護干制品的營養價值[8-9]。

熱風干燥過程中，采用適宜的護色技術將有助于提升石斛花干制品色澤品質。將金釵石斛花浸入含有乳酸鏈球菌素、維生素C、纖維素酶、葡萄氧化酶和植酸的浸泡液中進行護色處理，干制后的產品更接近石斛花的外觀、色澤，且長期保存過程中不易氧化變色[10]；利用硒酸鈉和乳酸鈣等制成的護色劑對霍山石斛花進行霧化處理，經冷凍烘干得到的霍山石斛花茶色澤自然[11]，但有關霍山石斛花熱風干燥的護色工藝尚未見研究。

為延長霍山石斛花貯藏期，本研究探索了不同熱風干燥溫度下，霍山石斛花在干燥過程中水分變化的規律，分析干燥溫度對霍山石斛花干制品主要生物活性成分的影響，在此基礎上，進一步探討護色劑對霍山石斛花熱風干制品色澤和活性成分的影響，最終確定霍山石斛花的最佳熱風干燥工藝。

1 材料與方法

1.1 主要材料、試劑與儀器

霍山石斛鮮花，平均初始含水率(92.03±0.54)%(濕基)，九仙尊霍山石斛股份有限公司；抗壞血酸、異抗壞血酸鈉(食品級)，市售；葡萄糖標準品、沒食子酸標準品、蘆丁標準品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；鹽酸、濃H2SO4、苯酚、乙醇、甲醇、福林酚、Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH等試劑，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

FXB101-1干燥箱，上海樹立儀器有限公司；UV-5200紫外-可見分光光度計，上海元析有限公司；ADCI-60-C色差儀，北京辰泰克儀器技術有限責任公司；150-T多功能粉碎機，鉑歐五金廠；ALC210.2電子天平(精度為0.01 g)、BP210S 分析天平(精度為0.000 1 g)，賽多利斯有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的熱風干燥

將新鮮霍山石斛花于4 ℃冷藏條件下運至實驗室，去除機械損壞、腐爛的花，人工篩選出顏色均一、大小一致的霍山石斛花。

取霍山石斛鮮花，均勻平鋪于托盤(40 cm×30 cm)，放入鼓風干燥機，裝載量約4.15 g/dm3，設置每組干燥溫度分別為50、60、70、80 ℃，每隔0.5 h測定樣品質量，直至物料濕基含水率≤12%，即停止干燥。

1.2.2 樣品的護色干燥

分別配制0.3、0.5、0.7 g/L的抗壞血酸護色液和異抗壞血酸鈉護色液，均勻少量噴灑在霍山石斛鮮花表面，瀝干水分后放入鼓風干燥機，使用熱風干燥試驗確定的最佳干燥溫度，進行護色干燥。

1.2.3 水分比、干燥速率的測定

參考文獻[12-13]的方法計算霍山石斛花干燥過程中水分比(moisture ratio，MR)和干燥速率(drying rate，Rd)。水分比按公式(1)計算：

(1)

式中：ωt，t時刻的干基水分含量，g/g；ω0，初始干基水分含量，g/g。

干燥速率按公式(2)計算:

(2)

式中：ω1、ω2分別為t1、t2時刻的干基水分含量，g/g；t1、t2，干燥時間，h；Rd，干燥速率，g/(g·h)。

1.2.4 黃酮的測定

采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法[14]測定干制品中黃酮含量。

將干燥后的霍山石斛花磨粉，過40目篩，準確稱取0.20 g樣品，加入10 mL體積分數70%的乙醇溶液，于60 ℃水浴浸提3 h后過濾，收集濾液，并用體積分數70%的乙醇溶液定容至25 mL待測。

取3.0 mL待測液于試管中，按6 min間隔依次加入0.3 mL 0.05 g/mL的NaNO2溶液、0.3 mL 0.10 g/mL的Al(NO3)3溶液、2.0 mL 0.04 g/mL的NaOH溶液，于室溫下反應15 min，測定A510 nm值。以蘆丁為標準品繪制標準曲線，并計算樣品黃酮含量。

1.2.5 多糖的測定

采用苯酚-硫酸法[15]測定干制品中多糖含量。

將干燥后的霍山石斛花磨粉，過40目篩，準確稱取0.10 g樣品，加入10 mL體積分數80%的乙醇溶液于25 ℃下浸提6 h后抽濾，并用體積分數80%的乙醇溶液洗滌，收集沉淀備用。向沉淀中加入20 mL蒸餾水，超聲30 min后過濾，收集濾液，并將濾渣再次溶于蒸餾水中重復超聲處理,共計3次，合并濾液待測。

取1.0 mL待測液于試管中，再加入5.0 g/mL苯酚溶液1.0 mL、濃H2SO47.0 mL，沸水浴中反應10 min。逐級冷卻后測定A490 nm值。以葡萄糖為標準品繪制標準曲線，并計算樣品多糖含量。

1.2.6 總酚的測定

采用福林酚法[16]測定干制品中總酚含量。

將干燥后的霍山石斛花磨粉，過40目篩，準確稱取0.10 g樣品，用10 mL 體積分數80%的甲醇溶液室溫浸提2 h后過濾，5 000 r/min離心10 min，取上清液用體積分數80%的甲醇溶液定容至25 mL待測。

取3.0 mL待測液于試管中，按順序加入5.0 mL去離子水，3.5 mL 75 g/L的Na2CO3溶液，1.0 mL體積分數10%的福林-酚溶液，充分搖勻后于暗處靜置1 h，測定A760 nm值。以沒食子酸為標準品繪制標準曲線，并計算樣品總酚含量。

1.2.7 色度的測定

參照LI等[17]的方法測定干制品的色度值，以凍干的霍山石斛花作為對照品。

將干燥后的霍山石斛花磨粉，過40目篩，使用色差儀記錄其顏色參數L*、a*、b*值，其中L*表示明度值，a*表示紅綠度值，b*表示黃藍度值，總色差按公式(3)計算：

(3)

1.3 數據處理

使用SPSS 24.0軟件對數據進行方差分析并利用Duncan進行事后多重比較，P<0.05表示存在顯著差異，使用Origin 2018繪圖。

2 結果與分析

2.1 熱風干燥溫度對霍山石斛花干燥特性的影響

圖1為霍山石斛花在熱風干燥過程中失水情況及干燥速率動態變化曲線。

圖1 霍山石斛花干燥特性曲線Fig.1 Drying characteristic curve of D.huoshanense flower

由圖1-a可知，隨著干燥時間的增加，霍山石斛花中的水分含量逐漸降低，最終趨于平衡，熱風干燥溫度越高，干燥時間越短。50 ℃熱風干燥條件下，達到水分平衡的時間為9.5 h，80 ℃干燥條件下，干燥時間為2 h。圖1-b顯示，霍山石斛花的干燥過程主要為降速干燥，在80 ℃熱風干燥條件下，干燥速率曲線最陡峭，且干燥溫度越高，水分流失越快，這與婁正等[18]研究發現一致。其原因可能是干燥介質溫度越高，材料內部的溫度越高，加快了內部水分向外傳遞速度，從而提升了水分擴散速率[17,19]。此外，伴隨干燥時間的增加，內部的自由水大量減少，此時霍山石斛花中水分存在的形式主要是結合水，從而導致內部水分傳遞速率變緩，最終含水量趨于平衡。因此，提高干燥溫度有利于提高干燥速率。

2.2 熱風干燥溫度對干制品中主要活性成分的影響

圖2為不同熱風干燥溫度下霍山石斛花干品中黃酮、多糖和總酚含量對比。由圖2-a可知，不同干燥溫度下所得干制品中黃酮含量差異顯著(P<0.05)，其中50 ℃熱風干燥組的黃酮含量最高，為(12.44±0.28) mg/g；與之相比，60、70和80 ℃烘干后的干制品中黃酮含量分別下降了12.00%、5.94%和20.92%。這可能是由于干燥溫度升高，干燥時間縮短，從而降低了對黃酮的破壞，但80 ℃高溫對黃酮類化合物破壞嚴重，導致干制品中黃酮含量顯著下降[20]。圖2-b顯示多糖含量在不同干燥溫度下無顯著差異。圖2-c顯示70 ℃熱風干燥較其他干燥溫度，總酚含量最低。其他各干燥溫度組的總酚含量無顯著差異(P>0.05)。

a-黃酮;b-多糖;c-總酚圖2 不同熱風溫度的霍山石斛花干制品主要活性成分含量Fig.2 Content of main active components in D.huoshanense flower under different hot-air temperatures 注：對于同一指標，字母不同表示差異顯著(P<0.05)

綜上可知，霍山石斛花干制品中活性成分受溫度影響的差異程度：黃酮>總酚>多糖。其中，50 ℃熱風干燥條件下黃酮含量最高，但干燥時間最長，不適用于工廠規模化生產。相比之下，70 ℃熱風干燥條件下，干燥時間縮短至2.5 h，黃酮含量為(11.70±0.04) mg/g，但總酚含量顯著下降(P<0.05)。60 ℃熱風干燥條件下，干燥時間為4.5 h，干制品的黃酮含量為(10.94±0.10) mg/g，多糖和總酚含量分別為(16.80±2.69)、(28.06±0.14) mg/g，均處于較高水平，僅黃酮含量比50 ℃干燥組下降12.00%。綜合考慮干燥速率、干燥溫度和干制品生物活性成分，最終確定60 ℃為霍山石斛花的最佳干燥溫度。

2.3 護色劑對霍山石斛花熱風干制品色澤的影響

本研究在60 ℃熱風干燥基礎上，進一步探討食品級護色劑L-抗壞血酸和異抗壞血酸鈉對淡黃色的霍山石斛花護色效果，結果如表1 所示。與未使用護色劑相比，添加L-抗壞血酸和異抗壞血酸鈉護色烘干的石斛花L*、a*值下降，b*值上升，說明使用護色劑烘干后的石斛花色澤較未使用護色劑的石斛花明度、紅度下降，黃度有所增加。ΔE值越小，說明色澤品質差異越小[21]，在使用護色劑預處理后，干制品的總色差ΔE有所降低，表明護色劑的使用對干制品色澤有所改善。其中，采用0.5 g/L異抗壞血酸鈉預處理與真空冷凍干燥樣品的色澤差異最小，表明該護色劑的使用對熱風干燥后產品的色澤保護作用最佳。此外，0.7 g/L異抗壞血酸鈉的護色效果低于0.5 g/L異抗壞血酸鈉，這可能是由于護色劑濃度過高，體系發生非酶褐變所致，黃梅桂等[22]發現，在大豆肽-木糖美拉德體系中添加高濃度抗壞血酸同樣會使其體系顏色加深。

2.4 護色劑對熱風干燥后霍山石斛花活性成分影響

采用質量濃度為0.5 g/L異抗壞血酸鈉的護色劑預處理，60 ℃干燥制品主要活性成分變化情況如圖3所示。

圖3 霍山石斛花干品的主要活性成分Fig.3 Content of main active components in D.huoshanense flower 注：對于同一指標，P<0.05為*，P<0.01為**

經護色處理后，干制品多糖含量顯著增加，黃酮和總酚含量無顯著差異。護色后干制品多糖含量增加，其原因可能與異抗壞血酸鈉(又稱D-抗壞血酸鈉)是L-抗壞血酸鈉的旋光異構體有關，體系中部分存在的抗壞血酸構型自發氧化，其產物可介入羰基與氨基之間的反應，從而降低了對霍山石斛花中多糖的破壞[23]。

3 結論

在熱風干燥過程中，霍山石斛花中水分流失的速度與干燥的溫度有關，適當提高干燥溫度有助于提升干燥效率，但溫度過高會嚴重破壞霍山石斛花干制品色澤品質。干燥溫度對霍山石斛花干制品多糖含量無顯著影響(P>0.05)，但80 ℃高溫會破壞霍山石斛花中黃酮類化合物，70 ℃干燥會降低霍山石斛花干制品總酚含量。

采用質量濃度0.5 g/L的異抗壞血酸鈉護色有助于改善熱風干燥后的霍山石斛花色澤品質，但護色劑濃度過高可能誘導非酶褐變。

霍山石斛花的熱風干燥工藝為：使用0.5 g/L異抗壞血酸鈉對霍山石斛鮮花預先護色處理，熱風干燥溫度為60 ℃，最終干燥時間為4.5 h。