熱風(fēng)干燥對(duì)山藥片品質(zhì)特性的影響

駱 航，孫興力，劉金鳳

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 永州 425100）

山藥為薯蕷科薯蕷屬多種植物根莖的統(tǒng)稱，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，為世界性的糧食作物之一。我國(guó)是山藥的原產(chǎn)地之一，有數(shù)千年的人工栽培歷史，應(yīng)用范圍廣泛，不僅可作為主副食來(lái)食用，還可以作為中藥材使用。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，山藥具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、補(bǔ)腎澀精的功效[1]，可用于治療脾虛久瀉、慢性腸炎、慢性胃炎、肺虛咳喘、糖尿病、遺精和遺尿滯下等癥[2]?，F(xiàn)代藥理研究也表明，山藥具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗衰老、降血糖、抗腫瘤等作用?？梢?jiàn)山藥具有較高的食用和藥用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)潛力巨大。

新鮮山藥由于含有較高水分，在儲(chǔ)藏方面對(duì)條件有較高要求，儲(chǔ)藏不當(dāng)容易導(dǎo)致塊莖發(fā)芽、失重、腐爛、褐變等一系列質(zhì)量變化[3-4]。一直以來(lái)在山藥的流通環(huán)節(jié)，為了儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)姆奖悖ǔ６紩?huì)通過(guò)一定的方式對(duì)山藥進(jìn)行加工處理，以提高其商品利用價(jià)值。最常見(jiàn)的方式是將山藥制成干燥切片或干燥后進(jìn)一步磨成粉末。除了自然曬干、風(fēng)干和烘干等傳統(tǒng)方法，目前，農(nóng)產(chǎn)品干燥的各種方法如熱風(fēng)干燥法[5-6]、微波干燥法[7]、真空冷凍干燥法[8]及微波—熱風(fēng)混合干燥[9]等均能將山藥干燥，得到較好的成品，但是很多新干燥技術(shù)對(duì)設(shè)備要求高，需要投入巨大資金和成本，影響了大規(guī)模推廣應(yīng)用。而熱風(fēng)干燥技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、能耗小、成本低的特點(diǎn)[10]，依然是我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品及中藥材生產(chǎn)加工中最常用的一種干燥方式[11-12]。就山藥的干燥工藝而言，各地區(qū)多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這也導(dǎo)致了山藥干品品質(zhì)的良莠不齊。本試驗(yàn)通過(guò)烘箱模擬山藥片熱風(fēng)干燥過(guò)程，并研究了不同層數(shù)對(duì)其品質(zhì)的影響，旨在為傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥山藥的規(guī)?；瘧?yīng)用提供相關(guān)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 儀器及材料

主要儀器：BT125D 電子分析天平（德國(guó)Sartorius 公司），101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（東莞市豪邦設(shè)備公司），溫度探頭傳感器（上海祥樹(shù)實(shí)業(yè)公司），X-rite Color I5 色差計(jì)（美國(guó)愛(ài)色麗公司），SNB-2 黏度計(jì)（北京滿倉(cāng)科技公司）；試驗(yàn)材料：山藥，購(gòu)于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，選擇粗細(xì)均勻，大小適中，無(wú)病蟲害、霉變、機(jī)械損傷的柱形新鮮山藥。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 山藥片含水率測(cè)定方法 初始含水率參照GB/T 5009.3—2016[13]所列有關(guān)食品含水率測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。濕基含水率（Mw）和干基含水率（Md）的測(cè)定按以下公式計(jì)算：

式中：mt為t 時(shí)山藥的質(zhì)量（g）；md為干燥后干物質(zhì)的質(zhì)量（g）。

式中：M0初始濕基含水率（%）；Mt貯藏濕基含水率（%）；Δt干燥時(shí)間（h）

式中：m0初始干基含水率（%）；mt貯藏干基含水率（%）；Δt干燥時(shí)間（h）

1.2.2 干燥層厚度試驗(yàn) 選取新鮮山藥削皮后，45 ℃角斜切成0.5 cm 厚度，將未經(jīng)護(hù)色處理的山藥片堆疊分成1，3，5，7，9 層分別放入烘箱，并分別設(shè)干燥時(shí)間為12，19，28，41，41 h，設(shè)定溫度50 ℃進(jìn)行干燥試驗(yàn)，并以貯藏濕基含水率10%以下為干燥終點(diǎn)。同一時(shí)間啟動(dòng)溫、濕度訊號(hào)傳送器與記錄器，每10 min 記錄大氣與烘箱內(nèi)溫、濕度變化情形。每隔1 h 取出樣本稱質(zhì)量。

1.2.3 褐變程度的測(cè)定 將山藥片干燥成品充分粉碎后，以色差計(jì)測(cè)定干燥樣本的L、a、b 值。并由L、a、b 值計(jì)算白色度，作為干燥制品褐變程度的指標(biāo)。白色度（W.I.）計(jì)算公式如下：

式中：L 為亮度值，100 為全白，0 為全黑；a 為紅綠值，大表示趨向紅色，小表示趨向綠色；b 為黃藍(lán)值，大表示趨向黃色，小表示趨向藍(lán)色。

1.2.4 體積變化 體積測(cè)量方法采用排液法測(cè)量山藥片的體積，以體積指標(biāo)V（%）表示，其公式為：

式中：Vt為干燥后的體積；V0干燥前的體積。

1.2.5 復(fù)水后變化試驗(yàn) 取干燥后的山藥片于室溫下在足量清水中浸泡4 h 后，按以下公式計(jì)算質(zhì)量復(fù)水率和體積復(fù)水率：

式中：Rf為質(zhì)量復(fù)水率（%）；m1為復(fù)水瀝干后的質(zhì)量（g）；m2為干燥前的質(zhì)量（g）；Rv 體積復(fù)水率（%）；v1為復(fù)水后的體積；v2為干燥后的體積。

1.2.6 黏度測(cè)定 取干燥后的山藥片，加入4 倍的蒸餾水，用攪拌機(jī)絞碎打汁1 min，再利用黏度計(jì)，并選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，連續(xù)檢測(cè)5 min，所測(cè)數(shù)據(jù)再換算成實(shí)際黏度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥層數(shù)干燥試驗(yàn)結(jié)果

中華人民共和國(guó)國(guó)家中醫(yī)藥管理局（82）藥儲(chǔ)字第17 號(hào)文件規(guī)定，作為中藥的山藥其安全含水率為12%～17%，結(jié)合實(shí)際情況，本試驗(yàn)將貯藏濕基含水率小于10%時(shí)設(shè)定為干燥終點(diǎn)。由表1可知，干燥1，3，5，7，9 層，濕基平均干減率分別為4.85%/h，3.19%/h，2.25%/h，1.49%/h，1.51%/h，干基平均干減率分別為17.91%/h，11.88%/h，8.42%/h，5.60%/h，5.90%/h，兩種平均干減率均表明，干燥層數(shù)愈小，其平均干減率越大；而相鄰干燥層濕、干基平均干減率差值呈非線性縮小趨勢(shì)，濕基平均干減率差值分別為1.66%/h，0.94%/h，0.76%/h，-0.02%/h，干基平均干減率差值6.03%/h，3.46%/h，2.82%/h，-0.30%/h，這表明干減率變化在1，3，5，7 層有極大的差異，而7 層與9 層差異不顯著。

由表1也可知，1 層干燥的時(shí)間比3 層干燥的時(shí)間快7 h，而1 層干燥的濕基和干基平均干減率比3 層大，分別為1.66%/h，6.03%/h。

表1 山藥片不同干燥層數(shù)干燥試驗(yàn)結(jié)果

2.2 不同堆疊厚度山藥片的干燥特性

由圖1、圖2可知，干燥時(shí)堆疊層數(shù)愈少，含水率下降速率愈快，所需干燥時(shí)間愈短，而不同層數(shù)濕基含水率之差隨干燥時(shí)間增加而增加，在12 h 時(shí)不同層數(shù)之差最大，1 層干燥樣本的濕基含水率最小，為9.24%，9 層干燥樣本的濕基含水率最大，為59.12%，差值49.88 個(gè)百分點(diǎn)；干基含水率也有相同的變化趨勢(shì)，但差距在9 h 達(dá)最大，此時(shí)1 層干燥樣本的干基含水率最小，為24.58%，9 層干燥樣本的干基含水率最大，為173.71%，差值達(dá)148.13 個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 50 ℃下不同層數(shù)的山藥片濕基含水率

圖2 50 ℃下不同層數(shù)的山藥片干基含水率

2.3 干燥后的外觀分析

1，3 層樣本外觀相近，無(wú)明顯褐變情況；5，7，9 層的樣本，山藥片中心部分均出現(xiàn)較嚴(yán)重的黃褐色，在外觀上已無(wú)法達(dá)到質(zhì)量的要求，其厚度不適合實(shí)際生產(chǎn)選用。出現(xiàn)此種現(xiàn)象，是因山藥具有黏液，在重力作用下層數(shù)愈多使得片與片之間的吸附過(guò)于緊密，導(dǎo)致熱風(fēng)無(wú)法進(jìn)入其中，未能有效將山藥片的水分蒸發(fā)，造成山藥片外緣達(dá)到干燥，但其中心部分仍含有較多水分，而隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，進(jìn)而發(fā)生了較嚴(yán)重的褐變反應(yīng)而導(dǎo)致明顯變色。

2.4 質(zhì)量指標(biāo)分析

將外觀合格的1，3 層樣本進(jìn)行質(zhì)量分析，其結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，在色澤方面，山藥片1 層干燥白色度較佳為86.4，而3 層干燥白色度為85.7；在體積指標(biāo)方面，1 層干燥為43.44%，優(yōu)于3 層干燥 的42.60%，但此兩項(xiàng)在變異數(shù)分析無(wú)顯著差異。體積復(fù)水率1 層、3 層分別為72.87%，70.76%，1 層較3 層增加2.11 個(gè)百分點(diǎn)；質(zhì)量復(fù)水率分別為151.55%，147.58%，1 層較3 層增加3.97 個(gè)百分點(diǎn)，兩項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)經(jīng)在變異數(shù)分析無(wú)顯著差異。在黏度方面，干燥層數(shù)1 層與3 層的黏度值分別為45.50，44.00 cp，無(wú)顯著差異。但相同條件下對(duì)新鮮山藥片黏度進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)新鮮山藥片樣本黏度值超出其測(cè)量適用范圍。當(dāng)增加攪拌蒸餾水達(dá)8 倍時(shí)，獲得新鮮山藥片的黏度值為60.00 cp，表明干燥作業(yè)的熱風(fēng)使得山藥片的黏度減小。

表2 50 ℃下不同層數(shù)的山藥片干燥試驗(yàn)質(zhì)量分析評(píng)定結(jié)果

3 討論

本試驗(yàn)設(shè)定0.5 cm 厚度的山藥片及恒定溫度50 ℃，風(fēng)速0.4 m/s 下進(jìn)行的熱風(fēng)干燥試驗(yàn)。以上條件的設(shè)定是基于相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)：山藥的干燥發(fā)生在降速階段，干燥速率與切片厚度成反比，與溫度成正比[14]，且切片厚度較大時(shí)，容易而引起物料開(kāi)裂；但切片厚度過(guò)小，物料表面也會(huì)因收縮過(guò)快而導(dǎo)致干后嚴(yán)重卷曲、焦化和結(jié)殼。康曉鷗等[15]通過(guò)單因素試驗(yàn)得到山藥干燥最佳切片厚度為0.5 cm。陳艷珍等[16]研究認(rèn)為，懷山藥片在熱風(fēng)干燥中較高的風(fēng)溫和風(fēng)速將影響懷山藥片的干燥品質(zhì)，感官評(píng)分會(huì)隨著風(fēng)溫和風(fēng)速的增加而呈下降趨勢(shì)，但達(dá)到一定風(fēng)溫后干燥速率變化就不顯著，且過(guò)高風(fēng)溫或風(fēng)速均使干燥速率有所下降，并認(rèn)為干燥溫度選擇50～65 ℃最為合適。李暉等[17]利用熱泵干燥研究山藥的干燥工藝，運(yùn)用正交分析法，得出山藥干燥最佳溫度為50 ℃。

山藥干制品的品質(zhì)主要從色澤、復(fù)水性、黏度等方面來(lái)評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)良，特別是色澤可直觀反應(yīng)干制品褐變程度，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)酶促及非酶促褐變產(chǎn)生的褐色素積累越多，將導(dǎo)致風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分的變化，使產(chǎn)品質(zhì)量下降[18]，所以為了減少褐變，一般干燥前，會(huì)先對(duì)山藥片進(jìn)行護(hù)色處理。本試驗(yàn)從另一方面驗(yàn)證在干制時(shí)如果能夠控制好溫度和山藥片的片層厚度，無(wú)須護(hù)色也能夠解決在山藥干制過(guò)程中的變色問(wèn)題。至于護(hù)色后的山藥片與干燥層數(shù)的品質(zhì)相關(guān)性有待進(jìn)一步探討。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，干燥層厚度3 層與1 層干燥后的山藥樣本質(zhì)量并無(wú)顯著差異，而從干燥作業(yè)的生產(chǎn)效率來(lái)看，1 層干燥的濕基和干基平均干減率較3 層干燥大，且干燥時(shí)間快7 h。但是1 層干燥如要達(dá)到3層干燥的產(chǎn)量，在使用相同之干燥設(shè)備下，須費(fèi)時(shí)36 h，即3 次干燥作業(yè)才能完成，比3 層干燥之干燥時(shí)間多17 h，因此，綜合干燥的效率與品質(zhì)，3 層干燥作業(yè)即能最大程度保證山藥片干品質(zhì)量，又能使產(chǎn)率最大化，值得在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。