干燥方式對鐵皮石斛糖類成分的影響

陳才軍，繆丹旎，賀文韜，胡慧利

1. 舟山市食品藥品檢驗檢測研究院（舟山 316012）；2. 浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院（舟山 361022）；3. 杭州市質(zhì)量技術(shù)協(xié)會（杭州 310016）

鐵皮石斛（Dendrobium officinaleKimura et Migo）屬蘭科草本植物，石斛最早記載于2 000多年前的《神農(nóng)本草經(jīng)》，為一種營養(yǎng)價值較高的藥用植物，被冠以“九大仙草之稱”，有藥中黃金之稱[1]。鐵皮石斛主要分布在我國的云南、安徽、廣東、浙江等地區(qū)的半陰濕的山地上，其主要成分為多糖及生物堿[2-3]，具有抗氧化[4]、抗疲勞[5-6]和增強(qiáng)機(jī)體免疫力[7-8]等功能。近年來隨著社會的快速進(jìn)步以及環(huán)境的惡化，在全球新型冠狀肺炎爆發(fā)前提下，人類的亞健康問題越來越成為一個公眾的焦點。鐵皮石斛藥材、飲片及以鐵皮石斛為原料的保健品因能提高免疫而越來越受到歡迎。國內(nèi)市場大量高質(zhì)量鐵皮石斛的需求，除了增加產(chǎn)量外，降低工藝制作成本、提高成品活性成分多糖含量以符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求等品質(zhì)問題越來越迫切。鐵皮石斛加工工藝和倉儲環(huán)境帶來的質(zhì)量下降問題由來已久，種植加工企業(yè)一直以來憑傳統(tǒng)經(jīng)驗加工炒制石斛，造成大量的資源浪費和經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)階段有大量文獻(xiàn)報道鐵皮石槲有效物質(zhì)多糖的提取、純化、檢測及功能研究[9-11]，干燥工藝精細(xì)化對多糖質(zhì)量的影響研究報道較少。試驗通過比較自然晾干、熱風(fēng)干燥、真空干燥和真空冷凍干燥4種干燥方法對鐵皮石槲多糖含量的影響，探究鐵皮石槲的最優(yōu)干燥條件，為有效解決產(chǎn)品加工帶來的質(zhì)量下降問題、降低工藝成本提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

3年生鐵皮石斛鮮條：于2020年4月采摘，產(chǎn)地浙江臺州，由浙江天臺麒宇公司提供；鐵皮石斛剝?nèi)ト~片裝袋后冷藏備用，使用時將冷藏的鐵皮石斛鮮條用蒸餾水洗凈，瀝干水分后切成7～9 cm小段，干燥后置于真空干燥器中保存，備用。

葡萄糖、甘露糖、鹽酸氨基葡萄糖（均為中檢院制備）；乙酸銨、甲醇（色譜純）；濃硫酸、苯酚等試劑（均為分析純，國藥集團(tuán)）。

GZX-9240MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅儀器有限公司）；FZG-4電熱真空干燥箱（南京華莎干燥設(shè)備有限公司）；TF-LFD-1真空冷凍干燥箱（上海田楓實業(yè)有限公司）；UV-2700紫外分光光度計[島津（中國）有限公司]；AllegraX-30R高速冷凍離心機(jī)（貝克曼庫爾特有限公司）；安捷倫1260高效液相色譜儀[安捷倫（中國）有限公司]。

1.2 干燥處理

取經(jīng)過預(yù)處理的鐵皮石槲鮮條，以不同方法（表1）干燥至含水率12%以下，再磨粉、過篩（Ⅲ號篩）、稱取鐵皮石槲粉末測定多糖、甘露糖及葡萄糖含量。

表1 干燥方法及干燥條件

1.3 鐵皮石槲水分測定

準(zhǔn)確稱取3 g鐵皮石斛粉末，平鋪于扁形稱量瓶中，厚度不超過5 mm，開啟瓶蓋在105 ℃烘箱內(nèi)干燥5 h，取出后放玻璃干燥器內(nèi)冷卻30 min至室溫，稱其質(zhì)量。在上述溫度下干燥1 h，放冷后再稱其質(zhì)量，恒重至連續(xù)2次質(zhì)量相差不超過5 mg，按式（1）計算含水率，單位均為克。

式中：m1是濕基質(zhì)量，m2是干基質(zhì)量。

1.4 鐵皮石槲中多糖、甘露糖與葡萄糖含量測定

將干燥后不同溫度下鐵皮石斛粉末平行分為4組，按照《2015版藥典》一部中鐵皮石斛項下多糖、甘露糖、葡萄糖含量測定方法測定[12]，含量均按干燥品計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式對鐵皮石斛含水率影響

對試驗選擇的4種干燥方式按照1.4小節(jié)的試驗方法測定鐵皮石槲中的水分，結(jié)果顯示將鐵皮石斛鮮條干燥至含水率12%以下自然干燥需要15天左右，熱風(fēng)干燥在70，80，90和100 ℃條件下分別需要21，12，6和2.5 h，真空干燥在70，80，90 和100 ℃條件下需要26，16，8和3.5 h，冷凍干燥需要26 h以上。熱風(fēng)干燥所需的時間比真空干燥要短，表明在相同的溫度下，熱風(fēng)失水速率比真空失水速率快，自然晾干花費的時間太長，真空冷凍干燥耗能成本高、種植企業(yè)需要隨時多次干燥的實際情況下，不符合企業(yè)規(guī)模化加工鐵皮石槲產(chǎn)品的實際需求。而熱風(fēng)干燥最快，經(jīng)濟(jì)成本最低。4種干燥方式的干燥結(jié)果見圖1。

圖1 4種干燥方式的干燥時間比較

2.2 干燥方法對鐵皮石槲多糖含量的影響

由表2可以看出，自然晾干的多糖含量最低（23.58%），這是由于鐵皮石槲在自然晾干的過程中仍進(jìn)行呼吸作用，需要將石槲本身所含有的糖轉(zhuǎn)換成能量以維持其呼吸作用。熱風(fēng)干燥和真空干燥在90 ℃所得干品多糖含量最多，分別為35.61%和36.84%，但都低于冷凍干燥（41.32%），在熱風(fēng)干燥條件下，鐵皮石斛被干燥至相同含水率（10%）時，多糖含量受溫度的影響較大，在70～80 ℃干燥條件下的多糖含量較低，明顯低于90～100 ℃時的多糖含量（P＜ 0.05），可能是由于低溫下干燥時間較長，糖類物質(zhì)參與的生化反應(yīng)程度越大[16]，導(dǎo)致糖類成分被氧化降解。真空干燥也呈現(xiàn)相似的變化趨勢，但是在較低溫度下的多糖含量高于熱風(fēng)干燥的，而90～100 ℃下的多糖含量在真空干燥和熱風(fēng)干燥條件下并沒有顯著性差異（P＞0.05），可能是由于真空干燥處在低氧環(huán)境中，糖類物質(zhì)無法被氧化，而溫度升高，干燥時間都相對較短，糖類物質(zhì)損失都比較少，差異不明顯。

表2 不同干燥方式所得鐵皮石斛多糖含量

2.3 干燥方式對甘露糖、葡萄糖含量的影響

由表3可得，鐵皮石斛的甘露糖含量在冷凍干燥下最高（21.40%±0.09%），自然干燥最低，接近于《2015版藥典》規(guī)定的13.0%～28.0%最低限度，熱風(fēng)干燥和真空干燥各個溫度下甘露糖含量變化不大（17.12%～19.89%之間），表明甘露糖對溫度變化在70～100 ℃下影響不明顯。鐵皮石斛葡萄糖含量也是在冷凍干燥下最高（6.07%±0.04%），自然干燥為最低，而熱風(fēng)干燥和真空干燥溫度70～100 ℃下葡萄糖含量呈現(xiàn)隨溫度升高而下降的趨勢（P＞0.05），且相同溫度下熱風(fēng)干燥的葡萄糖含量略高于真空干燥的，相應(yīng)2種干燥方式的甘露糖、葡萄糖峰面積比值在70～100 ℃下呈現(xiàn)隨溫度從2.99%到6.21%逐漸升高的趨勢（P＞0.05）。在4種干燥方式下，冷凍干燥對甘露糖和葡萄糖保留度最高，自然干燥最低，熱風(fēng)與真空干燥的甘露糖含量則略低于冷凍干燥的，葡萄糖含量可選用90 ℃左右干燥較為適合，可避免企業(yè)常出現(xiàn)的比值過低或者過高導(dǎo)致不合格現(xiàn)象（2015年版中國藥典規(guī)定該比值為2.4～8.0）。

表3 不同溫度下熱風(fēng)干燥對甘露糖、葡萄糖含量的影響

3 結(jié)論

鐵皮石斛在4種干燥方式中，自然晾干速率最慢，所需時間最長，且由于鐵皮石斛鮮條在空氣中會進(jìn)行有氧呼吸，導(dǎo)致糖類含量會有所下降，多糖含量僅23.58%，低于藥典≥25.0%的要求。熱風(fēng)干燥和真空干燥的溫度對含水率變化的影響比較顯著（P＜ 0.05），鐵皮石斛在這2種干燥方式下的干燥速率均隨著溫度的升高而明顯加快，在相同溫度下，熱風(fēng)干燥的物料表面空氣流動速度比在真空環(huán)境下好，干燥速率略大于真空干燥。多糖、甘露糖和葡萄糖含量在同一溫度下也較為接近，且甘露糖在不同溫度下變化不大，葡糖糖則隨溫度升高呈現(xiàn)下降趨勢，甘露糖與葡萄糖峰面積比則相應(yīng)上升。冷凍干燥后糖成分保留最高，且甘露糖與葡萄糖峰面積比為3.53±0.01，在安全范圍內(nèi)，為最優(yōu)干燥方式。考慮到冷凍干燥的成本及工藝繁瑣程度問題，在品質(zhì)接近情況下，選擇90 ℃熱風(fēng)干燥6 h，鐵皮石斛中的多糖的含量僅次于冷凍干燥，甘露糖與葡萄糖比值在中位值左右，盡可能保留其多糖成分，又避免出現(xiàn)比值不合格情況發(fā)生，較為適合浙江產(chǎn)地鐵皮石斛干燥加工。