遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥與傳統(tǒng)干燥方法對枸杞子制干效果對比△

潘旭，許保海，張靜，王裴芳

北京積水潭醫(yī)院，北京 100035

枸杞子是國家衛(wèi)生健康委員會公布的藥食同源中藥材之一，其含有一系列生物活性成分，如多糖、維生素C 和總黃酮等，有促進膠質(zhì)新陳代謝、修復(fù)心肌損傷、刺激免疫系統(tǒng)，甚至保護肝功能、抗腫瘤和抗衰老等功效[1]。

新鮮枸杞子即使在冷藏條件下，也會由微生物引起變質(zhì)。因此，干燥是枸杞子生產(chǎn)必不可少的加工過程。傳統(tǒng)干燥方法是曬干和熱風(fēng)烘干。枸杞子表皮有一層薄薄的蠟質(zhì)，影響水分從內(nèi)部向外部的擴散。為了縮短干燥時間，往往在枸杞子表面涂抹除蠟劑，然后清洗干燥。傳統(tǒng)除蠟劑為碳酸鈉（Na2CO3）稀溶液，近年來也有用亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液作除蠟劑的[2]。但是傳統(tǒng)干燥方法受天氣影響較大，需要較大面積的開放區(qū)域，勞動力成本高且需長達(dá)4～5 d的干燥時間，并易遭受灰塵等污染。Na2SO3溶液殘留可引發(fā)食品安全風(fēng)險，干燥過程中易霉變，干燥后干果褐變嚴(yán)重，含水量不均[3]。部分干果在表皮上會出現(xiàn)白色斑點，直接影響枸杞子外觀和營養(yǎng)成分的保留。

目前，除了傳統(tǒng)干燥方法，微波干燥、冷凍干燥、真空脈動干燥等也用于中藥材的干燥，但均具有不同程度的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上研發(fā)的遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥方法是一種利用遠(yuǎn)紅外輻射在脈沖真空條件下加熱物料的新型干燥技術(shù)，可利用真空壓力下的脈沖操作，增強干燥室中干燥介質(zhì)（空氣）的循環(huán)來提高干燥速率，有效地去除表面水分[4]，防止氧化、褐變等生物化學(xué)反應(yīng)，使物料的色澤和營養(yǎng)成分得到最大程度的保留。

為篩選出適宜枸杞子的干燥加工技術(shù)和工藝，以遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥方式為主要研究對象，對比曬干、熱風(fēng)烘干、真空冷凍干燥3 種干燥方式對枸杞子干燥后質(zhì)量的影響，研究分析不同制干方式對枸杞子感官品質(zhì)、色澤、復(fù)水特性和內(nèi)在成分的影響，為完善枸杞子的干燥加工方法提供參考。

1 材料

1.1 儀器

自動控溫?zé)犸L(fēng)烘干機（湘潭鑫源自控設(shè)備制造有限公司）；Christ EPSILON 2?4 型冷凍干燥機（德國Marin Christ 公司）；遠(yuǎn)紅外真空脈動干燥機（寧夏杞之信農(nóng)業(yè)科技有限公司）；759S 型紫外?可見分光光度計（北京盛明陽公司）；3nhNR?110 型色差儀（深圳市三恩時科技有限公司）；HHS?1 型數(shù)顯恒溫水浴鍋（浙江紹興上虞科銳儀器有限公司）；SP402型電子天平［奧豪斯儀器（上海）有限公司］；2030型高效液相色譜儀（日本島津公司）；堿性氧化鋁固相萃取柱［博雅匯聚（北京）科技有限公司］。

1.2 試藥

對照品D?無水葡萄糖（批號：110833?201707，純度≥99%）、甜菜堿（批號：110894?201604，純度≥98%）、蘆?。ㄅ枺?00080?201811，純度：91.6%）均購自中國食品藥品檢定研究院；抗壞血酸（批號：BWJ4260?2016，分析純，河南拓洋生物科技有限公司）；磷酸、乙醇、苯、甲醇、硫酸、苯酚、乙醚等試劑均為分析純［福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司］。

1.3 供試品制備

鮮枸杞子樣品為“寧杞一號”，由寧夏中寧縣舟塔鄉(xiāng)枸杞子種植基地提供，經(jīng)中國食品藥品檢定研究院主任藥師張繼鑒定為茄科植物寧夏枸杞Lycium barabarumL.的干燥成熟果實。為確保樣品物理特性的一致性，選擇了相同大小的枸杞子［平均半徑為（4.5±0.5）mm、長度為（18.0±2.0）mm、質(zhì)量為（0.9±0.1）g］。仔細(xì)檢查，去除破損、變色的樣品。將實驗用枸杞子共120 kg 包裝在密封塑料袋中，放在冰箱中，保持溫度41 ℃和相對濕度90%約1 d 以平衡水分。

1.3.1 脫蠟 90 kg 枸杞子用3%食用碳酸氫鈉（NaHCO3）溶液進行脫蠟處理，浸泡5 min 后控干，將其中30 kg自然晾干、30 kg烘干房烘干、30 kg凍干干燥。同時，將30 kg未脫蠟處理的鮮枸杞子進行遠(yuǎn)紅外真空脈沖干燥。

1.3.2 干燥 各樣品干燥方法見表1。

表1 各枸杞子樣品制干方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)

2 方法

2.1 含水量

干燥過程中檢測樣品的含水量，檢測依據(jù)是GB/T 18672—2002枸杞[5]。

2.2 色澤的測定

新鮮枸杞子和干枸杞子的顏色屬性使用色差儀根據(jù)CIELAB參數(shù)明度（L*）、紅色/綠色（a*）和黃色/藍(lán)色（b*）進行測量。將4種干燥方式制得的枸杞子樣品顏色與鮮枸杞子顏色進行比較。根據(jù)方程計算總色差（ΔE）、色度（C）。每個樣品在壓碎后分成3份，計算平均值。

式中，L*、a*、b*為干燥處理的枸杞子色澤；a正值時為紅，負(fù)值時為綠；b正值時為黃，負(fù)值時為藍(lán)；L*0、a*0、b*0為枸杞子干燥處理前的色澤。

2.3 枸杞子的復(fù)水性

當(dāng)浸泡在熱水中時，干燥枸杞子恢復(fù)到其原始狀態(tài)的能力由再水化率（RR）來描述。復(fù)水實驗按照Doymaz 描述的方法進行[6]。所有實驗進行3 次，復(fù)水比按公式（3）計算。

式中G復(fù)表示枸杞子吸水后瀝干的質(zhì)量；G干表示枸杞子的質(zhì)量。

2.4 枸杞子內(nèi)在成分的測定

2.4.1 維生素C 的測定 依據(jù)《食品中抗壞血酸的測定方法》（GB 5009.86—2016）中的高效液相色譜法測定[7]。

2.4.2 總黃酮的測定 依據(jù)《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）》中總黃酮的測定方法測定[8]。

2.4.3 枸杞多糖、甜菜堿含量的測定 根據(jù)《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020年版枸杞項下方法測定[9]。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計評價方法

使用R 語言（4.01）軟件，運用層次分析法（方根法）進行綜合評價[10]。各指標(biāo)相對重要性評分體系參考文獻(xiàn)［11］進行。為使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性，先對評價指標(biāo)進行歸一化。正向指標(biāo)為復(fù)水比及維生素C、總黃酮、枸杞多糖、甜菜堿含量，負(fù)向指標(biāo)為ΔE、干燥時間（t）。歸一化公式分別為（4）、（5）。

式中，yi為歸一值，xi為指標(biāo)實際值，xmax和xmin分別為指標(biāo)最大值和最小值。構(gòu)建評價指標(biāo)成對比較判斷優(yōu)先矩陣，見表2。以方根法計算各指標(biāo)成分的權(quán)重系數(shù)及隨機一致性比率。作為中藥的枸杞子，其藥用價值主要體現(xiàn)在有效成分的含量，然后才是感官，各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)由高到低為枸杞多糖0.328、甜菜堿0.232、維生素C 0.159、總黃酮0.107、復(fù)水比0.070，ΔE0.048，感官0.033、時間0.023；隨機一致性比率（CR）=一致性指標(biāo)（CI）/平均隨機一致性指標(biāo)（RI），當(dāng)CR＜0.1 時，判斷矩陣具有滿意的一致性，且權(quán)重計算正確[10]。按照公式（4）、（5）進行加權(quán)，得出層次分析綜合評分（S）。

表2 枸杞子評價指標(biāo)成對比較優(yōu)先矩陣判斷明細(xì)

式中y1～y8分別為復(fù)水比、感官值、ΔE、t及維生素C、總黃酮、枸杞多糖、甜菜堿含量歸一化后的結(jié)果，l1～l8分別對應(yīng)其權(quán)重。S越高，說明枸杞子內(nèi)在質(zhì)量越好。

3 結(jié)果

3.1 含水量測定結(jié)果

熱風(fēng)烘干的枸杞子含水量為6.5%，真空凍干的枸杞子含水量8.7%，曬干的枸杞子含水量8.8%，遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥的枸杞子含水量8.6%，均符合GB/T 18672—2002 枸杞和《中國藥典》2020 年版枸杞子水分不得過13.0%的規(guī)定。

3.2 不同干燥方式對感官品質(zhì)的影響

4種制干方式對枸杞子感官品質(zhì)的影響見表3。

表3 4種制干方式制得枸杞子的感官評價（,n=12）

表3 4種制干方式制得枸杞子的感官評價（,n=12）

注：同列不同小寫字母表示P＜0.05，表4～5同。

3.3 不同干燥方式對枸杞子復(fù)水性的影響

枸杞子在不同干燥條件下的復(fù)水比見表4。

表4 4種制干方式下枸杞子的復(fù)水比

3.4 不同干燥方式對枸杞子內(nèi)在成分的影響

4種制干方式下枸杞子的內(nèi)在成分變化見表5。

表5 4種制干方式下枸杞子的內(nèi)在成分變化

3.5 4種干燥方式下枸杞子的品質(zhì)指標(biāo)的評價

將各指標(biāo)含量及權(quán)重系數(shù)代入公式（6），得出4 種制干方式的綜合評分，由高到低：遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥0.99、真空凍干0.72、熱風(fēng)烘干0.05、曬干0.23。

4 討論

采用真空凍干和遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥的物料大部分時間處于真空隔氧環(huán)境，能夠有效抑制干燥過程中發(fā)生的不利的氧化褐變，保持物料原有的感官品質(zhì)。本研究顯示，遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥枸杞子樣品的ΔE最小，C最接近鮮品，說明遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥在真空環(huán)境操作且干燥時間短，防止了由氧化變質(zhì)和熱敏物質(zhì)損失引起的顏色退化。

本研究表明，與傳統(tǒng)干燥方法相比，遠(yuǎn)紅外輔助脈沖真空干燥中的短紅外波具有較低的干燥溫度，在防止枸杞子中維生素C 的降解，保存有效成分總黃酮和甜菜堿上具有優(yōu)勢，并且不需脫蠟處理，不破壞表皮微孔結(jié)構(gòu)，能提高干燥速率、縮短干燥時間，是枸杞子比較理想的干燥方式。雖然，目前該項技術(shù)只在枸杞子道地產(chǎn)區(qū)寧夏中寧縣有少量應(yīng)用，但其優(yōu)點多、發(fā)展前景廣闊，隨著該項技術(shù)的推廣，枸杞子產(chǎn)地加工向現(xiàn)代化、可控化又邁進了一步。

本研究采用的層次分析法是一種解決復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題的分析方法，其權(quán)數(shù)法介于主、客觀權(quán)數(shù)之間，既考慮到對作為藥品評價指標(biāo)的有效成分含量的重視程度，如《中國藥典》2020 年版中必檢的枸杞多糖和甜菜堿，又考慮了各項指標(biāo)之間的相互聯(lián)系和影響，使得總體評價結(jié)果更合理、更科學(xué)。