不同干燥條件對全栝樓外觀品質的影響

馮靜　劉偉　劉田園　盧恒　王曉　劉孟建　崔莉

摘要：通過對栝樓干燥過程中干燥特性與色差值的測定，考察不同干燥條件（晾干、曬干、40℃熱風干燥、60℃熱風干燥、80℃熱風干燥）對全栝樓外觀品質的影響。結果表明，熱風干燥比傳統自然干燥明顯提高了栝樓干燥效率;低溫熱風干燥與傳統自然干燥的全栝樓色澤在其赤道上部沒有顯著性差異，赤道下部存在顯著性差異，高溫熱風干燥與傳統自然干燥的栝樓在色澤上存在著顯著性差異，但是60℃與80℃熱風干燥的全栝樓在色澤上沒有顯著性差異。因此，可根據產品要求選擇合適的熱風干燥溫度，以提高栝樓藥材的產量和質量。一般在綜合考慮商品外觀和生產效率的情況下可選擇60℃熱風干燥方式，如想獲得與傳統晾曬相似的外觀品質，可采用40℃低溫熱風干燥方式。

關鍵詞：熱風干燥;栝樓;溫度;外觀品質;自然晾曬

中圖分類號：R282.4文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0146-06

作者簡介：馮靜（1994—），女，山東濟南人，碩士研究生，從事中藥資源及其質量控制研究。E-mail：1002612221@qq.com。

通信作者：崔莉，博士，副研究員，從事藥食兩用資源開發研究。E-mail：cuili0617@163.com。

栝樓為葫蘆科植物栝樓（TrichosantheskirilowiiMaxim.）或雙邊栝樓（T.rosthorniiHarms）的干燥成熟果實，具有寬胸散結、潤燥滑腸、清熱滌痰的作用[1]，主要用于治療肺熱咳嗽、痰濁黃稠、胸痹心痛、結胸痞滿、乳癰、肺癰、腸癰等[2]。栝樓的果實、果皮、果仁（籽）、根莖均可入藥[3]。全栝樓的傳統干燥方式為深秋新鮮果實變為淡黃時采收，采收后多由產地加工，將成熟果實連果梗剪下，置于通風處陰干[4]，但在自然晾干過程中因其個大、果皮厚、含糖分高、水分多等特點，大約需要半年時間才可晾干[5]，效率低，受氣候影響較大，長時間吊掛極易造成果實下部表皮變黑，且易引起栝樓產生霉變腐爛、遭受蟲害，造成產品質量和產量下降。

熱風干燥作為目前常用的產品干燥加工方法，因其操作簡單，成本低，對環境、場地、設備、技術等要求不高，得到廣泛使用[6-8]，已有報道采用烘箱烘干、煤爐烘烤法等方式進行全栝樓的干燥[5]，目前對栝樓干品的品質主要從感官、物理特性、化學成分及藥理活性[9-12]等方面進行評價分析，對過程的理論研究及數據化表征較少。在產品干燥加工過程中，可以通過干燥速率、水分比等干燥參數對干燥過程進行表征[13]。色澤也是評價干燥產品品質的重要指標之一，可以直接影響產品的商品價值[14-16]。因此，本研究比較熱風干燥與傳統干燥方式對栝樓干燥特性和色澤的影響，對干燥過程進行數據表征分析，擬探討較優的栝樓干燥加工條件，以提高生產效率，同時避免腐爛變質及蟲害，進而提高產品的質量和產量。

1材料與方法

1.1試驗材料

采用山東省濟南市平陰縣產栝樓，樣品經山東中醫藥大學李佳教授鑒定，為葫蘆科植物栝樓（T.kirilowiiMaxim.）的干燥成熟果實。

1.2儀器

HF881-2型烘箱，購自吳江華飛電熱設備有限公司;BAS124S萬分之一天平，購自賽多利斯科學儀器（北京）有限公司;NH310色差儀，購自深圳市三恩時科技有限公司。

1.3試驗方法

試驗于2018年11月至2019年3月在山東省分析測試中心進行。選取大小相似、成熟度相近的40個栝樓，并對每個栝樓進行編號標記，隨機分成5組，每組8個，分別采用5種不同的方式進行干燥試驗：40℃熱風干燥、60℃熱風干燥、80℃熱風干燥、常溫曬干、常溫晾干。模擬栝樓生產中自然晾干方式，取短繩系住栝樓柄，懸空吊掛進行干燥。

熱風干燥過程采用間歇式干燥，每12h取出，在室溫下晾12h，后繼續熱風干燥，以防持續高溫造成栝樓底部開裂，致使內容物流出，每12h進行1次質量和色差值的測量，質量測定采用天平稱質量法，色差值采用色差儀測定，分別隨機選取赤道線以上3個點和赤道線以下3個點標記進行色差測定。干燥終點依據傳統經驗，以果皮紅棕色，干脆，手搖內容物晃動，果瓤失水與種子緊貼成團為度[5]，每次試驗做3次平行，取均值。

1.4參數測定

1.4.1干基含水率栝樓干燥過程的干燥曲線采用干基含水率隨干燥時間變化的曲線表示，不同時刻（t）的干基含水率（Mt）是用來表示在一定干燥條件下栝樓的水分與干物質質量之比[17-19]。

1.5數據處理分析

采用Excel2007和SPSS17.0軟件進行數據整理與分析，用Origin9.0軟件進行繪圖。

2結果與分析

2.1不同干燥方式對全栝樓干燥特性的影響

熱風干燥以熱空氣為干燥介質，使栝樓內部和表面之間產生水分梯度差從而影響干燥速度。不同干燥條件下栝樓干基含水率的變化如圖1所示，不同干燥條件下干基含水率變化趨勢相近，隨著時間的延長，栝樓中所含水分與干物質之比呈現先快速減小，然后緩慢減小的趨勢，最終栝樓達到接近完全失水的狀態。從圖1-a中可以看出，溫度越高，含水率降低越快，干燥耗時越短，60、80℃熱風干燥條件下的干基含水率曲線很接近，但是在80℃

條件下，栝樓達到目標含水的時間更短。圖1-b中曬干和晾干條件下栝樓的干基含水率在干燥的前1/4階段下降迅速，在干燥后期相對緩慢，說明自然條件下栝樓干燥耗時很長，干燥速率及效率較低，明顯低于熱風干燥，自然條件下長時間干燥易引起藥材蟲害、霉變等問題。

不同干燥條件對全栝樓水分比的影響見圖2。由圖2-a可知，熱風溫度對栝樓干燥影響明顯，溫度越高，栝樓的水分比越小，干燥開始后，隨著熱量的傳遞，栝樓表層水分被快速脫去，溫度升高也加快了栝樓內部水分由內到外的遷移，干燥速率很快增加到最大，干燥后期栝樓表皮開始變干變硬，內部水分的遷移逐漸困難，干燥進入降速階段。由圖2-b可以看出，在干燥最開始，曬干條件下失水速率較快，之后晾干和曬干條件下栝樓水分比的下降趨勢相同，干燥速率變化一致，在0～400h期間水分比下降較快，之后呈現緩慢降低的趨勢，至1000h后干燥速率有一個短期增加的階段，之后干燥速率迅速降低，栝樓在曬干條件下水分比均小于晾干。

2.2不同干燥方式對栝樓色澤的影響

以赤道線為分界線，分別對栝樓的上半部和下半部色差值進行分析，不同干燥條件對栝樓表面L值的影響如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可以看出，不同干燥條件下栝樓上下部的L值均呈下降趨勢，即干燥后的栝樓色澤較新鮮栝樓變深。自然條件干燥的栝樓亮度變化小，差異不明顯;熱風烘干條件下栝樓的亮度變化較大，40℃時的L值明顯高于60、80℃。在60、80℃熱風干燥條件下，栝樓干燥初始階段L值迅速下降，后緩慢下降達到平衡狀態。圖3-a與圖4-a比較可以看出，熱風干燥對栝樓赤道線以下部位的亮度影響更大，相對赤道線以上部位L值下降更大。

不同干燥方式對栝樓表面a值的影響如圖5、圖6所示。自然干燥條件下a值較初始時增大，即干燥后栝樓表皮顏色偏紅，40℃熱風干燥的栝樓赤道線上部也出現相同的現象，60h后赤道線下部a值迅速降低，顏色變化明顯。由圖5-a、圖6-a可見，60、80℃熱風干燥條件下栝樓赤道線下部較上部a值降低較多。

不同干燥方式對栝樓表面b值的影響如圖7、圖8所示。栝樓赤道線上下部的b值均呈現下降趨勢，即干燥后的栝樓較新鮮栝樓表皮顏色偏藍。自然干燥條件與40℃熱風干燥條件下的栝樓赤道線上、下部b值在干燥初始階段呈先上升后下降的趨勢，即栝樓表皮顏色由先偏黃后逐漸偏藍。從圖7-a與圖8-a可以看出，熱風干燥對栝樓赤道線以下的部位的b值影響更大，赤道線以下部位的b值下降程度更大。

不同干燥方式對栝樓表面色差值ΔE的影響如圖9所示，隨著干燥溫度的升高，栝樓的ΔE整體呈上升趨勢，且栝樓干燥前后的色差比較明顯。對不同干燥方式下栝樓的色澤參數進行差異顯著性分析，結果如表1、表2所示。從表1中可知，栝樓赤道上部在傳統干燥方式與40℃低溫熱風干燥方式下外觀色澤差異較小，但低溫熱風干燥方式明顯提高了栝樓的干燥速率。從表2中可以看出，栝樓赤道下部的色澤在晾干與曬干條件下沒有顯著性差異，60℃與80℃熱風干燥條件下也沒有顯著性差異，但傳統干燥方式與熱風干燥條件則表現出顯著性差異，推測是因為栝樓吊掛，干燥后期內容物主要遷移至果實底部，大量多糖在底部富集，由于溫度的升高，發生多糖糊化等反應，導致栝樓赤道下部顏色加深偏紅，呈現紅棕色所致。

綜合來看，栝樓的外觀品質在傳統干燥、低溫熱風干燥和高溫熱風干燥時存在顯著性差異，晾曬干燥的全栝樓外觀呈現黃色，熱風干燥的全栝樓外觀呈黃棕色。60、80℃干燥條件下的栝樓色澤幾乎沒有變化，但由于80℃溫度較高，栝樓底部易出現裂口，造成有效成分的損失，因此在綜合考慮商品外觀和生產效率的情況下，選擇60℃的熱風干燥條件為最佳，如想獲得與傳統晾曬相似的外觀品質，可采用40℃低溫熱風干燥方式。

3結論

栝樓熱風干燥過程分為3個階段：初始階段栝樓水分迅速散失，中期栝樓內部水分遷移到栝樓表面，失水較為緩慢，后期干燥曲線較為平緩，栝樓中的水分達到平衡。本試驗發現在40℃與60℃干燥初期，栝樓的干基含水率均出現一個短暫升高的現象，可能是由于新鮮栝樓為一個體積較大的完整個體，干燥初始栝樓皮內外產生溫度、濕度差，在較低溫度下這種梯度差持續保持，有可能造成栝樓表皮對外環境的吸水作用，也可能是在干燥初期，全栝樓仍為活的生命體，溫度的變化等造成栝樓內部組織結構變化，部分結合水轉變為游離水，使得本試驗方法下能檢測計算到的干基水含量增加，該現象有待進一步研究確證。總之，栝樓的熱風干燥方式與傳統干燥方式相比明顯提高了干燥速率，減少了栝樓質量和產量的損失，熱風干燥的溫度須要依據所需產品的外觀品質要求進行選擇，綜合考慮商品外觀和生產效率，可以選擇60℃熱風干燥方式，如想獲得與傳統晾曬相似的外觀品質，可采用40℃低溫熱風干燥方式。通過對不同干燥方式下全栝樓的色差值和干燥參數的測量和理論計算，可以有效、直觀、準確地對栝樓干燥進行評價，有助于提高栝樓藥材產業的現代化水平。

參考文獻：

[1]劉偉，呂海花，楊帆，等.山東栝樓新品系生育特征及活性成分含量分析[J].中華中醫藥雜志，2017，32（8）：3671-3673.

[2]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2015：112-113.

[3]劉偉，王曉，周潔，等.不同栝樓品種各藥用部位營養成分含量比較[J].山東農業科學，2012，44（10）：48-50.

[4]韓琳娜，郭慶梅，周鳳琴.栝樓采收期的初步研究[J].現代中藥研究與實踐，2012，26（5）：9-11.

[5]郭慶梅，周鳳琴.商品全栝樓的干燥加工試驗[J].現代中藥研究與實踐，2009，23（1）：16-19.

[6]FernandesFN，RodriguesS，LawCL，etal.Dryingofexotictropicalfruits：acomprehensivereview[J].FoodandBioprocessTechnology，2011，4（2）：163-185.

[7]XieXX，LiXD，ZhangC，etal.Combinedmid-infraredandhotairdryingreducesenergy-consumptionandimprovesqualityofjerky[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，2013，29（23）：217-226.

[8]聶梅梅，張鐘元，劉春泉，等.熱風干燥對不同原料中類胡蘿卜素保留率的影響[J].現代食品科技，2019，35（3）：177-185，117.

[9]喬微，楚冬海，孫洋洋，等.栝樓皮藥材中5種黃酮類成分的含量測定[J].遼寧中醫雜志，2019，46（3）：591-594.

[10]李欣，唐力英，許靜，等.基于UPLC-LTQ-Orbitrap高分辨質譜的中藥栝樓化學成分分析[J].中國實驗方劑學雜志，2019，25（1）：201-210.

[11]袁野，朱仕豪，凌志輝，等.栝樓皮多酚純化工藝及抗氧化活性[J].湖南農業大學學報（自然科學版），2019，45（4）：420-424.

[12]鄒純才，徐啟祥，鄢海燕，等.栝樓不同溶劑提取物的抗氧化活性及保護大鼠心肌缺血再灌注損傷的作用[J].中國藥學雜志，2017，52（2）：124-129.[HJ0]

[13]I·[DD）][KG-*5]lterI，AkyilS，DevserenE，etal.Microwaveandhotairdryingofgarlicpuree：dryingkineticsandqualitycharacteristics[J].HeatandMassTransfer，2018，54（7）：2101-2112.

[14]熊吟，肖瀟，閆永紅，等.基于色度分析原理的金銀花有效成分含量與顏色值相關性研究[J].中華中醫藥學刊，2013，31（3）：667-670.

[15]王智磊，伍清芳，劉素娟，等.基于色度分析原理的廣陳皮貯藏年限判別[J].天然產物研究與開發，2017，29（8）：1355-1361.

[16]吳建華，劉婧，吳志瑰，等.顏色量化及其在中藥中的應用研究進展[J].江西中醫藥大學學報，2016，28（5）：114-115，119.

[17]高鶴，易建勇，畢金峰，等.中短波紅外和熱風干燥對番木瓜干燥特性及品質的比較[J].現代食品科技，2015，31（2）：190-195，172.

[18]林冰，王瑩，周禮青，等.何首烏薄層干燥模型及動力學研究[J].中成藥，2012，34（11）：2089-2094.

[19]杜利平，趙恒強，周冰謙，等.金銀花紅外鼓風干燥特性、失水動力學及干制品品質研究[J].食品工業科技，2016，37（16）：93-97，102.

[20]沈琪，李順峰，王安建，等.雙孢菇廢棄物菇柄熱風干燥特性及動力學模型[J].中國食品學報，2015，15（1）：129-135.

[21]孟岳成，王雷，陳杰，等.姜片熱風干燥模型適用性及色澤變化[J].食品科學，2014，35（21）：100-105.

[22]李云靜，張建逵，趙玥，等.黃芩藥材顏色及其有效成分的相關性[J].中國醫藥工業雜志，2017，48（7）：1012-1016.

[23]賀紅霞，申江，張川，等.不同冰溫真空干燥壓力對草莓品質的影響[J].食品研究與開發，2018，39（18）：129-134.