霍山石斛花的热风干燥特性、品质及其护色应用研究

戴亚峰，王东慧，卿鹏程，吴浩，纵瑞叶，马少帅，郭晓晖*，王增利

1(九仙尊霍山石斛股份有限公司，安徽 六安，237000)2(中国农业大学 食品科学与营养工程学院，北京，100083)

霍山石斛(Dendrobiumhuoshanense)，又称米斛，是一种兰科石斛属的草本植物[1]。其花卉富含多种生物活性成分、矿物质及氨基酸等，具有良好的营养价值[2-3]，但花期较短，水分含量较高，不易保存，需要适宜的保存技术以提高其商业价值。

目前，干燥处理是延长花卉产品保存期的常用方法[4]，其中热风干燥具有干燥速度快、成本低等优势，适合大多数花卉的干燥加工，但热风干燥温度过高易导致产品外观色泽不佳和营养价值降低[5-7]。此外，适宜的热风干燥温度也有助于保护干制品的营养价值[8-9]。

热风干燥过程中，采用适宜的护色技术将有助于提升石斛花干制品色泽品质。将金钗石斛花浸入含有乳酸链球菌素、维生素C、纤维素酶、葡萄氧化酶和植酸的浸泡液中进行护色处理，干制后的产品更接近石斛花的外观、色泽，且长期保存过程中不易氧化变色[10]；利用硒酸钠和乳酸钙等制成的护色剂对霍山石斛花进行雾化处理，经冷冻烘干得到的霍山石斛花茶色泽自然[11]，但有关霍山石斛花热风干燥的护色工艺尚未见研究。

为延长霍山石斛花贮藏期，本研究探索了不同热风干燥温度下，霍山石斛花在干燥过程中水分变化的规律，分析干燥温度对霍山石斛花干制品主要生物活性成分的影响，在此基础上，进一步探讨护色剂对霍山石斛花热风干制品色泽和活性成分的影响，最终确定霍山石斛花的最佳热风干燥工艺。

1 材料与方法

1.1 主要材料、试剂与仪器

霍山石斛鲜花，平均初始含水率(92.03±0.54)%(湿基)，九仙尊霍山石斛股份有限公司；抗坏血酸、异抗坏血酸钠(食品级)，市售；葡萄糖标准品、没食子酸标准品、芦丁标准品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；盐酸、浓H2SO4、苯酚、乙醇、甲醇、福林酚、Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH等试剂，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

FXB101-1干燥箱，上海树立仪器有限公司；UV-5200紫外-可见分光光度计，上海元析有限公司；ADCI-60-C色差仪，北京辰泰克仪器技术有限责任公司；150-T多功能粉碎机，铂欧五金厂；ALC210.2电子天平(精度为0.01 g)、BP210S 分析天平(精度为0.000 1 g)，赛多利斯有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的热风干燥

将新鲜霍山石斛花于4 ℃冷藏条件下运至实验室，去除机械损坏、腐烂的花，人工筛选出颜色均一、大小一致的霍山石斛花。

取霍山石斛鲜花，均匀平铺于托盘(40 cm×30 cm)，放入鼓风干燥机，装载量约4.15 g/dm3，设置每组干燥温度分别为50、60、70、80 ℃，每隔0.5 h测定样品质量，直至物料湿基含水率≤12%，即停止干燥。

1.2.2 样品的护色干燥

分别配制0.3、0.5、0.7 g/L的抗坏血酸护色液和异抗坏血酸钠护色液，均匀少量喷洒在霍山石斛鲜花表面，沥干水分后放入鼓风干燥机，使用热风干燥试验确定的最佳干燥温度，进行护色干燥。

1.2.3 水分比、干燥速率的测定

参考文献[12-13]的方法计算霍山石斛花干燥过程中水分比(moisture ratio，MR)和干燥速率(drying rate，Rd)。水分比按公式(1)计算：

(1)

式中：ωt，t时刻的干基水分含量，g/g；ω0，初始干基水分含量，g/g。

干燥速率按公式(2)计算:

(2)

式中：ω1、ω2分别为t1、t2时刻的干基水分含量，g/g；t1、t2，干燥时间，h；Rd，干燥速率，g/(g·h)。

1.2.4 黄酮的测定

采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法[14]测定干制品中黄酮含量。

将干燥后的霍山石斛花磨粉，过40目筛，准确称取0.20 g样品，加入10 mL体积分数70%的乙醇溶液，于60 ℃水浴浸提3 h后过滤，收集滤液，并用体积分数70%的乙醇溶液定容至25 mL待测。

取3.0 mL待测液于试管中，按6 min间隔依次加入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，于室温下反应15 min，测定A510 nm值。以芦丁为标准品绘制标准曲线，并计算样品黄酮含量。

1.2.5 多糖的测定

采用苯酚-硫酸法[15]测定干制品中多糖含量。

将干燥后的霍山石斛花磨粉，过40目筛，准确称取0.10 g样品，加入10 mL体积分数80%的乙醇溶液于25 ℃下浸提6 h后抽滤，并用体积分数80%的乙醇溶液洗涤，收集沉淀备用。向沉淀中加入20 mL蒸馏水，超声30 min后过滤，收集滤液，并将滤渣再次溶于蒸馏水中重复超声处理,共计3次，合并滤液待测。

取1.0 mL待测液于试管中，再加入5.0 g/mL苯酚溶液1.0 mL、浓H2SO47.0 mL，沸水浴中反应10 min。逐级冷却后测定A490 nm值。以葡萄糖为标准品绘制标准曲线，并计算样品多糖含量。

1.2.6 总酚的测定

采用福林酚法[16]测定干制品中总酚含量。

将干燥后的霍山石斛花磨粉，过40目筛，准确称取0.10 g样品，用10 mL 体积分数80%的甲醇溶液室温浸提2 h后过滤，5 000 r/min离心10 min，取上清液用体积分数80%的甲醇溶液定容至25 mL待测。

取3.0 mL待测液于试管中，按顺序加入5.0 mL去离子水，3.5 mL 75 g/L的Na2CO3溶液，1.0 mL体积分数10%的福林-酚溶液，充分摇匀后于暗处静置1 h，测定A760 nm值。以没食子酸为标准品绘制标准曲线，并计算样品总酚含量。

1.2.7 色度的测定

参照LI等[17]的方法测定干制品的色度值，以冻干的霍山石斛花作为对照品。

将干燥后的霍山石斛花磨粉，过40目筛，使用色差仪记录其颜色参数L*、a*、b*值，其中L*表示明度值，a*表示红绿度值，b*表示黄蓝度值，总色差按公式(3)计算：

(3)

1.3 数据处理

使用SPSS 24.0软件对数据进行方差分析并利用Duncan进行事后多重比较，P<0.05表示存在显著差异，使用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 热风干燥温度对霍山石斛花干燥特性的影响

图1为霍山石斛花在热风干燥过程中失水情况及干燥速率动态变化曲线。

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

由图1-a可知，随着干燥时间的增加，霍山石斛花中的水分含量逐渐降低，最终趋于平衡，热风干燥温度越高，干燥时间越短。50 ℃热风干燥条件下，达到水分平衡的时间为9.5 h，80 ℃干燥条件下，干燥时间为2 h。图1-b显示，霍山石斛花的干燥过程主要为降速干燥，在80 ℃热风干燥条件下，干燥速率曲线最陡峭，且干燥温度越高，水分流失越快，这与娄正等[18]研究发现一致。其原因可能是干燥介质温度越高，材料内部的温度越高，加快了内部水分向外传递速度，从而提升了水分扩散速率[17,19]。此外，伴随干燥时间的增加，内部的自由水大量减少，此时霍山石斛花中水分存在的形式主要是结合水，从而导致内部水分传递速率变缓，最终含水量趋于平衡。因此，提高干燥温度有利于提高干燥速率。

2.2 热风干燥温度对干制品中主要活性成分的影响

图2为不同热风干燥温度下霍山石斛花干品中黄酮、多糖和总酚含量对比。由图2-a可知，不同干燥温度下所得干制品中黄酮含量差异显著(P<0.05)，其中50 ℃热风干燥组的黄酮含量最高，为(12.44±0.28) mg/g；与之相比，60、70和80 ℃烘干后的干制品中黄酮含量分别下降了12.00%、5.94%和20.92%。这可能是由于干燥温度升高，干燥时间缩短，从而降低了对黄酮的破坏，但80 ℃高温对黄酮类化合物破坏严重，导致干制品中黄酮含量显著下降[20]。图2-b显示多糖含量在不同干燥温度下无显著差异。图2-c显示70 ℃热风干燥较其他干燥温度，总酚含量最低。其他各干燥温度组的总酚含量无显著差异(P>0.05)。

a-黄酮;b-多糖;c-总酚图2 不同热风温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：对于同一指标，字母不同表示差异显著(P<0.05)

综上可知，霍山石斛花干制品中活性成分受温度影响的差异程度：黄酮>总酚>多糖。其中，50 ℃热风干燥条件下黄酮含量最高，但干燥时间最长，不适用于工厂规模化生产。相比之下，70 ℃热风干燥条件下，干燥时间缩短至2.5 h，黄酮含量为(11.70±0.04) mg/g，但总酚含量显著下降(P<0.05)。60 ℃热风干燥条件下，干燥时间为4.5 h，干制品的黄酮含量为(10.94±0.10) mg/g，多糖和总酚含量分别为(16.80±2.69)、(28.06±0.14) mg/g，均处于较高水平，仅黄酮含量比50 ℃干燥组下降12.00%。综合考虑干燥速率、干燥温度和干制品生物活性成分，最终确定60 ℃为霍山石斛花的最佳干燥温度。

2.3 护色剂对霍山石斛花热风干制品色泽的影响

本研究在60 ℃热风干燥基础上，进一步探讨食品级护色剂L-抗坏血酸和异抗坏血酸钠对淡黄色的霍山石斛花护色效果，结果如表1 所示。与未使用护色剂相比，添加L-抗坏血酸和异抗坏血酸钠护色烘干的石斛花L*、a*值下降，b*值上升，说明使用护色剂烘干后的石斛花色泽较未使用护色剂的石斛花明度、红度下降，黄度有所增加。ΔE值越小，说明色泽品质差异越小[21]，在使用护色剂预处理后，干制品的总色差ΔE有所降低，表明护色剂的使用对干制品色泽有所改善。其中，采用0.5 g/L异抗坏血酸钠预处理与真空冷冻干燥样品的色泽差异最小，表明该护色剂的使用对热风干燥后产品的色泽保护作用最佳。此外，0.7 g/L异抗坏血酸钠的护色效果低于0.5 g/L异抗坏血酸钠，这可能是由于护色剂浓度过高，体系发生非酶褐变所致，黄梅桂等[22]发现，在大豆肽-木糖美拉德体系中添加高浓度抗坏血酸同样会使其体系颜色加深。

2.4 护色剂对热风干燥后霍山石斛花活性成分影响

采用质量浓度为0.5 g/L异抗坏血酸钠的护色剂预处理，60 ℃干燥制品主要活性成分变化情况如图3所示。

图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：对于同一指标，P<0.05为*，P<0.01为**

经护色处理后，干制品多糖含量显著增加，黄酮和总酚含量无显著差异。护色后干制品多糖含量增加，其原因可能与异抗坏血酸钠(又称D-抗坏血酸钠)是L-抗坏血酸钠的旋光异构体有关，体系中部分存在的抗坏血酸构型自发氧化，其产物可介入羰基与氨基之间的反应，从而降低了对霍山石斛花中多糖的破坏[23]。

3 结论

在热风干燥过程中，霍山石斛花中水分流失的速度与干燥的温度有关，适当提高干燥温度有助于提升干燥效率，但温度过高会严重破坏霍山石斛花干制品色泽品质。干燥温度对霍山石斛花干制品多糖含量无显著影响(P>0.05)，但80 ℃高温会破坏霍山石斛花中黄酮类化合物，70 ℃干燥会降低霍山石斛花干制品总酚含量。

采用质量浓度0.5 g/L的异抗坏血酸钠护色有助于改善热风干燥后的霍山石斛花色泽品质，但护色剂浓度过高可能诱导非酶褐变。

霍山石斛花的热风干燥工艺为：使用0.5 g/L异抗坏血酸钠对霍山石斛鲜花预先护色处理，热风干燥温度为60 ℃，最终干燥时间为4.5 h。