熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花的工藝優(yōu)化及品質(zhì)控制

羅　磊，康新艷，朱文學(xué)*，任廣躍，段　續(xù)，姬青華，張　寬，馬永哲

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南省食品原料工程技術(shù)研究中心，河南 洛陽 471023）

熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花的工藝優(yōu)化及品質(zhì)控制

羅磊，康新艷，朱文學(xué)*，任廣躍，段續(xù)，姬青華，張寬，馬永哲

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南省食品原料工程技術(shù)研究中心，河南 洛陽 471023）

為了提高金銀花干燥綜合品質(zhì)，以熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度為自變量，以綠原酸、木犀草苷、花色苷含量及褐變度為質(zhì)量控制指標(biāo)，采用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花的工藝條件。結(jié)果表明，所得回歸模型預(yù)測值與試驗(yàn)值的誤差絕對(duì)值均低于6%；歸一化所得最佳干燥工藝為熱泵干燥溫度39 ℃、轉(zhuǎn)換含水率55%、輻射板溫度90 ℃，此時(shí)綠原酸含量為4.086 0 mg/g、木犀草苷含量為0.090 57 mg/g、花色苷含量為0.116 1 mg/g、褐變度為0.859 6；與熱泵干燥相比，熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時(shí)間縮短了52.1%，干燥能耗減少了59.8%，復(fù)水性提高了7.9%，綠原酸、木犀草苷和花色苷含量分別提高了3.3%、0.6%、1.3%，而金銀花褐變度也降低了4.1%。說明熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花方法可行。

金銀花；熱泵；遠(yuǎn)紅外；聯(lián)合干燥；品質(zhì)控制

金銀花為忍冬科（Caprfoliaceae）植物忍冬（Lonicera japonica Thunb）的花蕾，是一種藥食同源的中藥材，在中藥制劑和食品行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用［1-2］。新鮮金銀花含水量高達(dá)80%，采摘后必須立即干燥，而不適當(dāng)?shù)母稍锓绞綐O易造成外觀顏色的嚴(yán)重褐變及金銀花活性物質(zhì)的損失［3］。傳統(tǒng)的干燥方式有陰干、曬干、烘干等，干燥時(shí)間長，干燥過程不易控制，金銀花藥用價(jià)值損失較大［4］。齊紅［5］、高建邦［6］等對(duì)4 種金銀花干燥方法研究表明，真空、微波干燥金銀花的綠原酸含量高于曬干、蒸干，但真空、微波干燥經(jīng)濟(jì)成本較高。羅磊等［7］研究發(fā)現(xiàn)氣調(diào)熱泵干燥金銀花品質(zhì)較好，但惰性氣體（N2）成本較高，低溫時(shí)干燥時(shí)間過長，干燥效率低。由于單一的干燥很難同時(shí)滿足干燥產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本和品質(zhì)要求，將兩種或兩種以上的干燥方法聯(lián)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，分階段或同時(shí)進(jìn)行聯(lián)合干燥已成為當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品的干燥趨勢(shì)［8-9］。

熱泵遠(yuǎn)紅外干燥是在干燥的前期采取熱泵低溫除濕干燥，避免高溫、高濕條件下一些熱敏性活性成分的損失，也有避免物料皺縮結(jié)殼和降低能耗的作用；干燥后期采用遠(yuǎn)紅外加熱干燥，利用紅外加熱速度快，穿透性強(qiáng)，達(dá)到縮短傳熱距離，提高干燥效率的效果［10-11］。宋小勇［12］對(duì)比單一熱泵和遠(yuǎn)紅外輔助熱泵干燥對(duì)鐵棍山藥片干燥品質(zhì)的影響，聯(lián)合干燥顯著提高干燥品質(zhì)；徐剛等［13］對(duì)熱泵-遠(yuǎn)紅外干燥胡蘿卜片研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合干燥所需時(shí)間和總耗能遠(yuǎn)低于熱泵干燥，并且類胡蘿卜損失率少；Nathakaranakule等［14］采用55 ℃熱泵和65 ℃遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥泰國龍眼時(shí)發(fā)現(xiàn)干燥能耗低和時(shí)間短，干燥樣品呈多孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品皺縮、硬度和韌性降低，所得龍眼顏色、形狀和口感更佳；目前鮮少有熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花相關(guān)研究報(bào)道。因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)金銀花熱泵遠(yuǎn)紅外高品質(zhì)干燥工藝進(jìn)行了研究，為金銀花提供新的干燥方法和理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

金銀花購于河南省洛陽市孟津縣金銀花種植基地，品種為‘益豐一號(hào)’。要求色澤鮮亮、新鮮飽滿、顏色嫩綠。

1.2儀器與設(shè)備

GHRH-20型熱泵干燥機(jī) 廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所干燥設(shè)備制造；自制遠(yuǎn)紅外輻射干燥裝置（遠(yuǎn)紅外干燥箱體尺寸為：450 mm×450 mm×450 mm；遠(yuǎn)紅外加熱板尺寸：240 mm×240 mm×240 mm，輻射率：0.92，可調(diào)功率0～800 W）；高效液相色譜儀（色譜柱：ZORBAX SB-C18反相柱、4.6 mm×250 mm，5 μm，紫外檢測器）美國Agilent公司；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司；TGL-18C型高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；KQ3200DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)定參數(shù)為熱泵風(fēng)速1.5 m/s，物料載質(zhì)量為1.2 kg/m2，遠(yuǎn)紅外干燥物料盤距輻射板的距離為10 cm，每次試驗(yàn)前均預(yù)熱30 min；稱取大小色澤相近金銀花并均勻擺盤，編號(hào)后放入干燥室內(nèi)，30 min后稱量一次，之后每隔1 h稱量一次；干燥含水率達(dá)到一定時(shí)取出樣品，放進(jìn)紅外干燥箱中繼續(xù)干燥，直到兩次質(zhì)量讀數(shù)相差小于1%時(shí)干燥結(jié)束。

采用單因素試驗(yàn)確定熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度影響因素的零水平，并以綠原酸、木犀草苷和花色苷含量以及褐變度為質(zhì)量控制指標(biāo)，利用Design-Expert軟件，設(shè)計(jì)三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)方案，進(jìn)行金銀花熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的多因素試驗(yàn)，因素水平編碼如表1所示。

表1　三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)因素與水平Table1　Factors and their coded levels used in quadratic universal rotary combination design experiments

1.3.2指標(biāo)測定

1.3.2.1含水率測定［15］

采用105 ℃烘箱法測定，新鮮金銀花的干基含水率為4.35%～4.55%。

1.3.2.2綠原酸和木犀草苷含量測定［16-17］

色譜條件：流速：1 mL/min；檢測波長：327、 350 nm；柱溫：25 ℃；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相：A為甲醇溶液；B為0.5%磷酸鹽緩沖液；梯度洗脫：0～20～30 min，95%～60%～10% B。

對(duì)照品溶液的制備：精密稱取綠原酸和木犀草苷對(duì)照品，用甲醇溶解并定容至50 mL，制得質(zhì)量濃度為500 μg/mL的綠原酸對(duì)照品溶液和質(zhì)量濃度為20 μg/mL的木犀草苷對(duì)照品溶液。

供試液制備：稱取1 g干燥樣品加到25 mL 60%乙醇溶液中，在室溫條件下超聲提取10 min，70 ℃水浴提取1.5 h，過濾。重復(fù)操作一次，合并濾液并定容至50 mL。量取6 mL提取液，8 000 r/min離心10 min，經(jīng)0.45 μm微孔過濾膜過濾后，高效液相色譜測定綠原酸的含量。

1.3.2.3褐變度測定［18］

取上述供試液3 mL，在分光光度計(jì)200～700 nm范圍全波長掃描后，在418 nm條件下測定各干燥樣品提取液的吸光度。

1.3.3花色苷含量測定［19］

1.3.3.1花色苷的提取

準(zhǔn)確稱取金銀花干燥樣品1.0 g，加入50 mL含0.1%鹽酸的95%甲醇，室溫條件下250 W超聲提取3 次，每次10 min，真空抽濾，重復(fù)提取一次，洗滌濾渣至無色，將2 次濾液合并，定容至100 mL，備用。

1.3.3.2pH示差法測定

取2 mL提取液用pH 1.0的氯化鉀-鹽酸緩沖液稀釋至6 mL，另取2 mL提取液用pH 4.5的乙酸鉀緩沖液稀釋至6 mL，510 nm波長處測定吸光度A，重復(fù)3次，取平均值。按下式計(jì)算花色苷含量（C）。

式中：484.82為矢車菊-3-葡萄糖苷氯化物的相對(duì)分子質(zhì)量；24 825為矢車菊-3-葡萄糖苷氯化物在pH1.0緩沖液中510 nm波長處的摩爾吸光系數(shù)；DF為稀釋倍數(shù)。

1.3.4電子顯微鏡掃描［20］

隨機(jī)取干燥金銀花樣品，從頭部破碎后表面取一2～3 mm的完整小方塊，用導(dǎo)電膠將其貼在掃描樣品臺(tái)上，先在真空鍍膜儀給金銀花樣品鍍金屬膜，再通過掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描觀察、拍照。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Design-Expert 8.05和DPS 7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析和方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線確定

精密取綠原酸對(duì)照品6、8、10、12、14、16 μL進(jìn)樣，以對(duì)照品進(jìn)樣量X（μL）對(duì)峰面積Y進(jìn)行線性擬合，得綠原酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=1 560.5X+48.400，R2=0.999 9；精密取木犀草苷對(duì)照品2、4、6、8、10、 12 μL進(jìn)樣，以對(duì)照品進(jìn)樣量X（μL）對(duì)峰面積Y進(jìn)行線性擬合，得木犀草苷的標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=45.989X+5.513 3，R2=0.999 99。

2.2單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1熱泵干燥溫度對(duì)金銀花干燥含水率及褐變度的影響

由圖1可知，干燥速率隨熱泵溫度的升高而升高，干燥溫度越高，水分的擴(kuò)散和蒸發(fā)速度越大，干燥含水量下降越快。但金銀花是熱敏性物料，干燥溫度升高（圖2，干燥水率達(dá)到50%時(shí)），褐變程度加劇，在65 ℃時(shí)，金銀花發(fā)生嚴(yán)重褐變，研究［21］證實(shí)，這種褐變是由金銀花中綠原酸發(fā)生酶促褐變?cè)斐傻模虼撕肿冊(cè)絿?yán)重，功效成分損失越多，因此干燥時(shí)熱泵溫度應(yīng)在35～55 ℃的范圍內(nèi)。

圖1　熱泵干燥溫度對(duì)金銀花干基含水率的影響Fig.1　Effect of heat pump temperature on moisture content of dried honeysuckle

圖2　熱泵干燥溫度對(duì)干燥金銀花褐變度的影響Fig.2　Effects of heat pump temperature on browning degree of dried honeysuckle

2.2.2轉(zhuǎn)換含水率對(duì)金銀花干燥含水率及褐變度的影響

圖3　轉(zhuǎn)換含水率對(duì)金銀花干基含水率的影響Fig.3　Effects of the converted moisture content on moisture content of dries honeysuckle

圖4　轉(zhuǎn)換含水率對(duì)干燥金銀花褐變度的影響Fig.4　Effect of converted moisture content on browning degree of dried honeysuckle

在熱泵溫度45 ℃和輻射板溫度100 ℃時(shí)，不同轉(zhuǎn)換含水率對(duì)金銀花干燥的影響由圖3和圖4可以看出，5種轉(zhuǎn)換含水率的干燥時(shí)間沒有明顯差距，但都遠(yuǎn)低于純熱泵干燥所需的時(shí)間；隨著轉(zhuǎn)換含水率的增大，褐變度呈先降低后升高的趨勢(shì)，原因在于隨著聯(lián)合干燥轉(zhuǎn)換含水率的增大，金銀花熱泵干燥時(shí)間越短，發(fā)生褐變程度越小，但增大到50%后，遠(yuǎn)紅外高溫干燥下，物料含水率高，酶促氧化反應(yīng)很容易發(fā)生，此時(shí)轉(zhuǎn)換含水率越大，褐變程度越大。綜合考慮，轉(zhuǎn)換含水率最好在40%～60%范圍內(nèi)。

2.2.3輻射板溫度對(duì)金銀花干燥含水率及褐變度的影響

圖5　輻射板溫度對(duì)金銀花干基含水率的影響Fig.5　Effects of radiation heater temperature on moisture content of dried honeysuckle

圖6　輻射板溫度對(duì)干燥金銀花褐變度的影響Fig.6　Effects of radiation heater temperature on browning degree of dried honeysuckle

在熱泵溫度45 ℃和轉(zhuǎn)換含水率50%時(shí)，由圖5和圖6可看出，金銀花干燥速率和褐變度隨著輻射板溫度的升高而增大，輻射板溫度越高，輻射能力、傳遞給物料的熱流量、水分的擴(kuò)散和蒸發(fā)速度就越大，干燥所用時(shí)間越短，而熱泵干燥中后期干燥緩慢，干燥效率低。當(dāng)輻射板溫度達(dá)到125 ℃時(shí)，金銀花干燥表面溫度達(dá)到95 ℃左右，干燥發(fā)生明顯褐變，而輻射板溫度低于85 ℃時(shí)，溫度過低，物料干燥速率較低。因此輻射板溫度選擇在83.2～116.8 ℃范圍內(nèi)。

2.3響應(yīng)分析方案及響應(yīng)二次模型方差分析

采用Design-Expert 8.05統(tǒng)計(jì)分析軟件中心組合設(shè)計(jì)了三因素五水平共20 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，測定4 種指標(biāo)：綠原酸含量Y1、木犀草苷含量Y2、花色苷含量Y3和褐變度Y4，并進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)分，評(píng)分時(shí)以各指標(biāo)的最大值為參照將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，再給出不同的權(quán)重。綠原酸、木犀草苷和花色苷含量的權(quán)重系數(shù)分別設(shè)為0.4、0.15、0.15，在功效成分含量較高的前提下，褐變度越大，金銀花品質(zhì)越差，因此設(shè)負(fù)權(quán)重系數(shù)為-0.3。綜合評(píng)分值Y5=0.4Y1+0.15Y2+0.15Y3-0.3Y4。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表2所示。

表2　中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table2　Experimental design and results for response surface analysis

經(jīng)多元回歸分析可知，各試驗(yàn)因素對(duì)各響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系。經(jīng)回歸擬合后，得到各因素與各響應(yīng)值之間對(duì)應(yīng)的多元二次回歸方程。

2.3.1綠原酸含量的回歸模型方差分析

綠原酸含量回歸模型方程方差分析如表3所示。3 個(gè)因素對(duì)綠原酸含量影響主次順序：熱泵干燥溫度＞輻射板溫度＞轉(zhuǎn)換含水率。對(duì)綠原酸含量模型Y1=f（X1，X2，X3）進(jìn)行方差分析，一次項(xiàng)X1、X2、X33 個(gè)因素的交叉項(xiàng)X1X3及二次項(xiàng)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有顯著或極顯著的影響，其余項(xiàng)不顯著，剔除不顯著項(xiàng)，得到的模型方程為：對(duì)回歸方程進(jìn)行F檢驗(yàn)和失擬性檢驗(yàn)，結(jié)果表明：F2=32.281 41，P＜0.01，水平上極顯著，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性較好；失擬性檢驗(yàn)F1=0.996 18，P＞0.05不顯著，說明回歸方程與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合性好，可用此模型對(duì)干燥金銀花綠原酸含量與熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度之間的關(guān)系變化進(jìn)行分析和預(yù)測。

表3　綠原酸含量回歸模型方程方差分析Table3　Analysis of variance of chlorogenic acid content

2.3.2木犀草苷含量、花色苷含量和褐變度回歸模型方程方差分析

木犀草苷含量模型方程為：

分別對(duì)二次回歸方程進(jìn)行F檢驗(yàn)和失擬性檢驗(yàn)，結(jié)果表明各試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性好，實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合性好，可用以上模型對(duì)干燥金銀花木犀草苷、花色苷含量及褐變度與熱泵溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度之間的關(guān)系變化進(jìn)行分析和預(yù)測。

2.3.3金銀花綜合品質(zhì)回歸模型方程方差分析

對(duì)金銀花綜合品質(zhì)模型Y5=f（X1，X2，X3）進(jìn)行方差分析，一次項(xiàng)X1、X2、X3及3 個(gè)因素的交叉項(xiàng)X1X3及二次項(xiàng)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有顯著或極顯著的影響，其余項(xiàng)不顯著，剔除不顯著項(xiàng)，得到的模型方程為：對(duì)二次回歸方程進(jìn)行F檢驗(yàn)和失擬性檢驗(yàn)，結(jié)果表明：F2=42.614，P＜0.01，水平上極顯著，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性較好；失擬性檢驗(yàn)F1=1.098，P＞0.05不顯著，說明回歸方程與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合性好，可用于此模型對(duì)干燥金銀花綜合品質(zhì)與熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度之間的關(guān)系變化進(jìn)行分析和預(yù)測。

2.3.4回歸模型的驗(yàn)證

根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際狀況，隨機(jī)選設(shè)3 組試驗(yàn)條件以外的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，分別測定干燥金銀花的綠原酸含量、木犀草苷含量、花色苷含量及褐變度。把3 組試驗(yàn)因素?cái)?shù)據(jù)分別帶入回歸模型方程得到相應(yīng)的模擬值，并與實(shí)際實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)相比較，結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，3 組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)值與相應(yīng)模型預(yù)測值的相對(duì)誤差都小于6%，說明各回歸模型大致反映了聯(lián)合干燥金銀花的功效成分含量及褐變度與干燥試驗(yàn)因素之間的變化關(guān)系，能就此模型對(duì)熱泵遠(yuǎn)紅外干燥金銀花的功效成分含量和褐變度與各試驗(yàn)因素的關(guān)系變化進(jìn)行預(yù)測和分析。

2.4模型交互項(xiàng)分析

圖7直觀地反映了熱泵干燥溫度和遠(yuǎn)紅外干燥溫度之間的交互作用對(duì)干燥金銀花中的綠原酸含量影響顯著，綠原酸含量隨著熱泵溫度和輻射板溫度的升高而降低，而熱泵干燥溫度顯然對(duì)指標(biāo)值的影響相對(duì)顯著，這可能是由于金銀花干燥前期酶活性較大，而且酚類物質(zhì)含量高，更易發(fā)生氧化反應(yīng)，而干燥后期采用遠(yuǎn)紅外干燥金銀花水分活度低，輻射穿透能力強(qiáng)，干燥迅速，干燥金銀花的主要功效成分損失相對(duì)較小，因此干燥前期的熱泵干燥溫度不宜過高，低于45 ℃。

由圖8和9可以看出，熱泵干燥溫度與輻射板溫度的交互作用對(duì)干燥金銀花中的木犀草苷和花色苷含量的影響顯著，有研究［21］表明金銀花中的多酚氧化酶活性與酚類物質(zhì)含量呈正相關(guān)性，金銀花干燥過程酚類物質(zhì)及花色苷被氧化成醌，發(fā)生的酶促氧化和顏色變化與綠原酸、木犀草苷及花色苷含量變化密切相關(guān)。在金銀花干燥過程中花色苷和木犀草苷含量變化規(guī)律很相似，但都沒綠原酸含量變化明顯。這可能有關(guān)金銀花中花色苷不能直接被多酚氧化酶氧化，木犀草苷緩慢參與褐變反應(yīng)，需要在酚類物質(zhì)的參與下才能發(fā)生降解［22-23］。金銀花花色素主要含有葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮和花青素等［24］，而金銀花中花色苷類物質(zhì)在酶促氧化過程中的作用機(jī)理還沒有相關(guān)研究，對(duì)金銀花的外觀色澤和品質(zhì)都有一定的影響。

表4　驗(yàn)證回歸模型數(shù)據(jù)Table4　Validation of the regression equations

圖7　熱泵干燥溫度和輻射板溫度交互影響綠原酸含量的曲面圖Fig.7　Response surface plot showing the effect of heat pump drying temperature and radiation heater temperature on chlorogenic acid content

圖8　熱泵干燥溫度和輻射板溫度交互影響木犀草苷含量的響應(yīng)面圖Fig.8　Response surface plot showing on the effect of heat pump drying temperature and radiation heater temperature on mignonette glycoside content

圖9　熱泵干燥溫度和輻射板溫度交互影響花色苷含量的響應(yīng)面圖Fig.9　Response surface plot showing the effect of heat pump drying temperature and radiation heater temperature on anthocyanin content

圖10　熱泵干燥溫度和轉(zhuǎn)換含水率交互影響褐變度的響應(yīng)面圖Fig.10　Response surface plot showing the effect of heat pump drying temperature and converted moisture content on browning degree

由圖10可以看到，干燥金銀花的褐變程度與熱泵溫度及聯(lián)合干燥轉(zhuǎn)換含水率顯著相關(guān)，金銀花的褐變度隨著熱泵溫度的升高而升高，隨著轉(zhuǎn)換含水率的增大而出現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，這是在試驗(yàn)中聯(lián)合干燥轉(zhuǎn)換含水率越大，熱泵溫度越高，金銀花內(nèi)部的酶促反應(yīng)及氧化反應(yīng)較為活躍，在遠(yuǎn)紅外高溫高輻射的干燥條件下褐變?nèi)詴?huì)繼續(xù)發(fā)生，后期遠(yuǎn)紅外干燥金銀花的功效成分也越會(huì)受到損失［25］。而聯(lián)合轉(zhuǎn)換含水率過小，金銀花干燥時(shí)間太長，干燥效率低，而且干燥品質(zhì)也相應(yīng)下降。

2.5回歸模型的驗(yàn)證及干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

2.5.1干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

利用Design-Expert 8.05和DPS7.05 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出金銀花綜合品質(zhì)模型的最佳干燥工藝：熱泵干燥溫度39 ℃、轉(zhuǎn)換含水率55%、輻射板溫度為90 ℃；此時(shí)干燥金銀花中綠原酸含量為4.086 0 mg/g、木犀草苷含量為0.090 57 mg/g、花色苷含量為0.116 1 mg/g和褐變度為0.859 6。

2.5.2兩種干燥方法的比較

圖11　掃描顯微電子掃描鏡圖Fig.11　Scanning electron microphotograph of fresh and dried honeysuckle

從圖11可以看出，熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花樣品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)明顯比熱泵干燥保持得好，形成的多孔結(jié)構(gòu)更疏松，通透性更好，明顯改善了產(chǎn)品皺縮。這是由于遠(yuǎn)紅外輻射干燥穿透性強(qiáng)，減少了干燥樣品表面結(jié)構(gòu)破壞，外觀色澤保持更好。

表5　熱泵遠(yuǎn)紅外干燥和熱泵干燥的比較Table5　Comparison of far-infrared heat pump drying and heat pump drying

由表5可以看出，金銀花熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥方式時(shí)間短，復(fù)水性好，所需能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱泵干燥，在功效成分綠原酸、木犀草苷和花色苷含量上總體也略好于熱泵干燥，這主要是遠(yuǎn)紅外輻射干燥在相對(duì)稍低溫條件下對(duì)營養(yǎng)成分破壞較小，保持物料細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松，不發(fā)生皺縮等，外觀、色澤和品質(zhì)都有很大的改觀，又具有殺菌的效果。

3　結(jié) 論

以熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率和輻射板溫度為自變量，以綠原酸含量、木犀草苷含量、花色苷含量和褐變度為因變量，通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析，給出各指標(biāo)值隨因素變化的二次回歸模型，3組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)值與回歸模型預(yù)測值的誤差絕對(duì)值均低于6%，說明回歸模型較好地反映了金銀花聯(lián)合干燥品質(zhì)指標(biāo)與3個(gè)試驗(yàn)因素的變化關(guān)系。

根據(jù)金銀花綜合品質(zhì)與熱泵干燥溫度、轉(zhuǎn)換含水率、輻射板溫度的二次多項(xiàng)式回歸模型得，熱泵干燥溫度影響最大，轉(zhuǎn)換含水率次之，遠(yuǎn)紅外溫度影響最??；而最佳熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝為熱泵干燥溫度39 ℃、轉(zhuǎn)換含水率55%、輻射板溫度90 ℃，此時(shí)干燥金銀花中綠原酸含量為4.086 0 mg/g、木犀草苷含量為0.090 57 mg/g、花色苷含量為0.116 1 mg/g和褐變度為0.859 6。

與同樣溫度和風(fēng)速的純熱泵干燥對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時(shí)間縮短了52.1%，干燥能耗減少了59.8%，復(fù)水性提高了7.9%，綠原酸、木犀草苷和花色苷含量分別提高了3.3%、0.6%、1.3%，而金銀花褐變度降低了4.1%。

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Optimization of Far-Infrared Assisted Heat Pump Drying Parameters for Quality Control of Dried Honeysuckle

LUO Lei， KANG Xinyan， ZHU Wenxue*， REN Guangyue， DUAN Xu， JI Qinghua， ZHANG Kuan， MA Yongzhe
（Food Materials Engineering Technology Research Center of Henan Province，College of Food and Bioengineering， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471023， China）

This study aimed to improve the overall quality of honeysuckle dried by far-infrared assisted heat pump drying by the optimization of operating parameters using response surface methodology. Heat pump drying temperature， converted moisture content and radiant panel temperature were taken as independent variables， and the contents of chlorogenic acid，mignonette glycosides and anthocyanins were taken as response variables. Results showed that the absolute values of error between the experimental values of four responses and the prediction from the proposed regression model were lower than 6%. After normalization， the optimal experimental conditions were obtained as follows: heat pump temperature， 39 ℃； converted moisture content， 55%； and radiant panel temperature， 90 ℃. Under these conditions， the chlorogenic acid content was 4.0860 mg/g， mignonette glucoside content was 0.090 57 mg/g， anthocyanins content was 0.116 1 mg/g， and browning degree was 0.859 6. Compared with the heat pump drying method， the drying time of the method used in this study was reduced by 52.1%， drying energy consumption was decreased by 59.8%， and water reabsorbing capacity was increased by 7.9%. Moreover， the contents of chlorogenic acid， mignonette glycosides and anthocyanins were increased by 3.3%， 0.6% and 1.3% respectively， while the browning degree of honeysuckle was lowered by 4.1%.

honeysuckle； heat pump； far-infrared heating； combined dryer； quality control

10.7506/spkx1002-6630-201618002

TQ28.673

A

1002-6630（2016）18-0006-07

羅磊， 康新艷， 朱文學(xué)， 等. 熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花的工藝優(yōu)化及品質(zhì)控制［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（18）: 6-12. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618002. http://www.spkx.net.cn

LUO Lei， KANG Xinyan， ZHU Wenxue， et al. Optimization of far-infrared assisted heat pump drying parameters for quality control of dried honeysuckle［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 6-12. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201618002. http://www.spkx.net.cn

2015-10-30

國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項(xiàng)目（U1304330）

羅磊（1976—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称犯稍锲焚|(zhì)控制、食品營養(yǎng)成分與活性。E-mail：13623896431@139.com

朱文學(xué)（1967—），男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。E-mail：zwx@haust.edu.cn