真空冷冻技术在三七干燥中的应用研究

李美凤 刘雨诗 王桢月 刘娟汝

摘要采用真空冷冻干燥技术，探讨了三七的切片厚度、预冻时间、冷冻时长对三七冻干品质的影响，对比了自然晾干、烘干、冻干的三七片品质。在单因素试验的基础上进行了正交试验，优化了三七冻干的技术参数。结果显示，在晾晒、烘干、冻干处理后的三七中，冻干处理的三七品质最好;冻干三七的最佳工艺参数为切片厚度为7 mm，预冻时间为15 h，冷冻时间18 h。在此条件下，测得三七中人参皂苷Re含量最多为2.33%。

关键词三七;人参皂苷Re;真空冷冻干燥;烘干;晾晒

中图分类号TQ461文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）03-0173-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.054

三七[Panax notoginseng （Burk.）F.H.Chen]为五加科人参属多年生草本植物，又名参七、金不换、田七、田漆、血参、山漆等[1]。三七的主要化学成分有皂苷类、黄酮类、多糖等[2-4]。三七对多种疾病的治疗都有很好的疗效，如应用于跌打损伤、心绞痛、脑血管后遗症、冠心病、高血压等疾病[5]。据日本法人食品分析中心的数据显示，三七的人参皂苷含量高于人参，预计在不远的将来，三七提取物将作为人参提取物的替代品或重要补充，以添加剂的形式，大规模地进入国际天然保健品市场。目前国内三七的干燥方法主要是传统的热干燥法，使得三七中的许多活性成分减少损失，药效下降[6-7]。真空冷冻干燥技术，是新兴的一种物质脱水干燥的工艺措施，冻干技术与传统干燥技术相比，能最大限度保持原料本身的品质，使有效成分的分解和损失降到最低[8-10]。鉴于此，该研究分析了冻干技术中影响三七质量的关键因素，优化三七冻干工艺，为三七冻干工艺提供基础数据。

1材料与方法

1.1材料与试剂三七块根（云南文山）经成都大学彭镰心副教授鉴定;

95%乙醇（分析纯）、 香兰素（分析纯）、冰乙酸（分析纯）、高氯酸（分析纯）、甲醇（分析纯）均由成都科龙化工试剂厂生产;人参皂苷Re（标准品）由成都曼斯特生物科技有限公司生产。

1.2仪器与设备

电子天平：沈阳龙腾电子有限公司;电热鼓风干燥箱：上海琅玕实验设备有限公司;L2S可见分光光度计 ：上海仪电分析仪器有限公司;

电热恒温水浴锅 ：上海仪电分析仪器有限公司;超声清洗器：昆山禾创超声仪器有限公司;移液枪：大龙兴创实验仪器公司;

密封型摇摆式粉碎机：广州市旭朗机械设备有限公司。

1.3方法

1.3.1工艺流程。三七工艺流程见图1。

1.3.2操作步骤。①样品挑选与清洗。挑选出新鲜完好的三七，洗净，剪掉须根，沥干。②切片与摆盘。将三七块根按照实验所需厚度进行切片，均匀摆至盘中。③自然晾晒干燥法。将三七片（3 mm）放在日光下晾晒，晚上收回，晾晒至含水量低于14%。④热风烘干法。烘箱的温度设置为55 ℃，将三七片（约3 mm厚）放入干燥箱内，烘烤至含水量低于14%。⑤真空冷冻干燥法。将摆放均匀的三七片放入冰箱内进行预冷冻，预冷冻一定时长后放入真空冷冻干燥机内进行冷冻干燥。该方法中考量了3个影响三七片质量的关键因素，即切片厚度、预冻时长、真空冷冻干燥时长。经过上述各种加工方法干燥后，首先观察记录三七片的外观，然后用粉碎机进行粉碎，过80目筛后备用。

1.3.3三七中人参皂苷的测定。

1.3.3.1对照品溶液的制备。

精密称量1.15 mg标准品人参皂苷Re，放置于10 mL容量瓶中，加甲醇使其溶解并稀释到刻度，定容，摇匀，制成为每毫升含0.115 mg人参皂苷Re的对照品溶液。

1.3.3.2标准曲线的绘制。准确吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL的对照品溶液，分别置于25 mL具塞试管中，80 ℃水浴挥干溶剂，精密加入新配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，混匀。混合液在60 ℃恒温水浴中加热15 min，用冷水冲洗5 min冷却，加入冰乙酸5.0  mL，摇匀，放置15 min。以空白对照作参比，在560 nm处测定吸光度A，以吸光度值为纵坐标，以比色管中标准品的取样量为纵坐标，得到标准曲线。

1.3.3.3三七中人参皂苷的提取[11-12]。①粉碎预处理。将干燥的三七片经粉碎机粉碎，过80目筛，得三七粉，备用。②浸提。精密称取三七粉0.6 g置于25 mL比色管中，加入8 mL的50%乙醇，放置18 h。

③超声提取。在40 ℃，功率为600 W条件下超声提取50 min后，过滤至25  mL容量瓶中，滤渣置于比色管中，再加入50%乙醇8 mL，继续在40 ℃，600 W条件下温度超声50 min，然后过滤，将滤液并入25 mL容量瓶，用50%乙醇定容，摇匀。

1.3.3.4三七中人参皂苷Re含量的测定与计算。

用移液枪吸取供试样品溶液0.1 mL，在80 ℃水浴锅中挥干，然后加入新配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8 mL，混合液在60 ℃恒温水浴锅中加热15 min，冷水冲洗5 min冷却，加入冰乙酸5.0  mL摇匀，放置15 min。以相应空白试剂做参比，于560 nm处测定吸光度值。根据标准曲线按照下式求出人參皂苷Re的含量：

X=m1×v2m×v1×103×100%

式中，X为样品人参皂苷提取率;m1为被测溶液的人参皂苷质量，mg;m为样品质量，g;v1为待测液分取的体积，mL;v2为待测液的总体积，mL。

1.4冻干三七的单因素试验

以新鲜的三七块根为原料分别进行以下单因素试验：切片厚度为1、3、5、7、9 mm;预冻时长为12、15、18、21、24 h;真空冷冻干燥时长为12、18、24、30、36 h。

1.5自然晒干与热风烘干三七片中人参皂苷Re含量测定

将三七切片，均匀放置于白瓷盘，自然干燥，前后晾晒共计15 d。将均匀放置的三七片放入烘箱，热风烘24 h。分别进行粉碎，过80目筛，测其Re含量。用以对比冻干三七的品质。

1.6真空冷冻干燥正交试验

根据单因素试验结果，选取各因素的最佳水平范围。在单因素实验的基础上，选取3因素3水平正交表进行正交实验，因素水平表见表1，确定各因素对三七中人参皂苷Re含量的影响大小，优选出最佳加工工艺。

2结果与分析

2.1标准曲线的绘制

以人参皂苷Re的取用量作为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，其结果见图2。随着人参皂苷Re取用量的增加，吸光度也随之增加，两者的公式为y=22.504x+0.042 4。

2.2单因素试验结果

2.2.1切片厚度的影响。

切片厚度对三七中人参皂苷Re含量的影响如图3所示，随着切片厚度的增大，三七中有效成分人参皂苷Re含量迅速升高，厚度为3 mm时出现最大值，人参皂苷Re含量为2.14%。随着切片厚度的增加，皂苷含量逐渐减少。这是因为三七厚度过薄，干燥时水分瞬间蒸发会伴随有大量的有效成分散失，厚度过厚又会增大其传热传质的阻力，加重了冻干负载，干燥效果明显降低[7]。单因素试验结果显示，在切片厚度为3 mm时，冻干三七效果最佳。

2.2.2预冻时长的影响。由图4可知，随着预冷冻时长的增加，人参皂苷Re含量缓慢增加，在15 h时出现峰值，人参皂苷Re含量为2.07%;随着预冷冻时间加长至18 h，人参皂苷Re含量几乎持平且稍有降低;若再增加预冷冻时长，人参皂苷Re的含量迅速降低。这说明在单因素试验范围内，预冷冻时间以15 h为宜。

2.2.3真空冷冻干燥时长的影响。

由图5可知，随着真空冷冻干燥时长的增加，人参皂苷含量逐渐增加;当时长增至24、30 h时人参皂苷含量呈明显上升趋势，在30 h时达到了峰值，人参皂苷Re含量为2.46%。而冻干时间超过30 h，人参皂苷含量稍有降低。试验结果显示，在单因素试验范围内，最佳真空冷冻干燥时长为30 h。

2.3自然晒干和热风烘干比较

通过自然晒干方法干燥后制成三七粉，其人参皂苷Re含量为 1.50%。而热风烘干后制成的三七粉，其人参皂苷Re含量为1.51%。因此，晒干三七和烘干三七的品质明显低于冻干三七，且干燥效率很低。

2.4正交试验结果

根据单因素试验结果，采用3因素3水平正交试验，即L9（33）正交试验。

由表2可知，从三七中人参皂苷含量高低来看，最优组合为A1B1C1，即切片厚度3 mm、预冻时间15 h、真空冷冻干燥时长为18 h。在此条件下，冻干三七中人参皂苷Re含量最高，为2.07%。由极差分析可知，各因素的主次顺序为A>B>C，即对人参皂苷含量高低的影响大小为预冻时间>真空冷冻干燥时间>切片厚度，所得最优组合为A1B1C3，故需验证试验。

方差分析结果显示，切片厚度、预冻时间、真空冷冻干燥时间具有统计学意义，切片厚度、预冻时间和真空冷冻干燥时间对冻干三七中人参皂苷Re含量都是重要因子，因此可以得出因素A、B、C对试验结果均有显著影响。

2.5验证试验结果

由表3可知，A1B1C3处理，即冻干经验证在切片厚度7 mm、预冻时间15 h、真空冷冻干燥时长为18 h的条件下，三七中人参皂苷Re含量为2.33%，即最优组合为A1B1C3。

3结论与讨论

（1）真空冷冻干燥的三七色泽呈淡黄色、颜色均一、光泽好，表面平滑、无裂痕、没有皱痕， 人参皂苷Re含量较高;自然晾晒干的三七呈褐色、颜色暗沉、无光泽，严重皱痕，表面粗糙，人参皂苷Re含量偏低，与热风干燥差别不大;热风干燥的三七颜色稍暗、光泽不足、色泽不均，表面有皱痕，较为粗糙，人参皂苷Re含量偏低，与自然晾干差别不大。因此，冻干三七的品质明显优于晒干和热风干燥三七，且干燥后的各项性质也较好。

（2）试验结果显示，最佳的三七真空冷冻干燥的技术参数为切片厚度7 mm、预冻时间15 h、真空冷冻干燥时长为18 h，在此条件下人参皂苷Re含量为2.33%。该工艺参数可为冻干三七产业化提供基础数据。

47卷3期李美凤等真空冷冻技术在三七干燥中的应用研究

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