不同干燥方式对铁皮石斛粉品质的影响

周思静，乔宇琛，刘桂君，杨素玲，王平，宋梅芳，孟佑婷

（北京市辐射中心，北京100015）

铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）为兰科石斛属植物，最早见于2000年前的《神农本草经》[1]，将其列为上品，历代本草和《中华人民共和国药典》均有记载[2]，其具有益胃生津，滋阴清热之功效，现代药理研究表明铁皮石斛具有抗氧化、提高免疫力、抗疲劳、降血糖等功效，其主要活性成分有多糖、酚类、黄酮、生物碱等[3-5]。随着大众对铁皮石斛生理功效的熟知，近年来，铁皮石斛相关产品种类开始逐渐增多，目前市场上除了传统的枫斗外，也出现一些铁皮石斛的深加工产品，比如铁皮石斛含片[6]、铁皮石斛胶囊[7]、铁皮石斛口服液[8]等产品，随着市场需求的增加，未来铁皮石斛深加工产业将会迅猛发展，因此，对铁皮石斛加工技术的需求愈加迫切。

干燥加工作为农产品及药材流通前和初加工的关键步骤，是影响品质好坏的关键环节，且对后续的分级或深加工也有着重要的影响，不同干燥方式对农产品及药材品质的影响在许多的农产品（如苦瓜[9]、香菇[10]、番木瓜[11]等）及药材（如大黄[12]、麦冬[13]等）中已开展了大量的研究和应用。铁皮石斛作为一种名贵的中药材，具有悠久的药用历史，在我国浙江、云南等地方，铁皮石斛同时也具有一定食用历史。虽食药用历史较长，但不同干燥方式对其品质的影响目前研究见报道相对较少，如欧阳伟虹等[14]开展不同干燥工艺对铁皮石斛水提物影响的研究，张雨婷等[15]以多糖和甘露糖为指标研究了不同干燥方法对铁皮石斛的影响。通过分析已有的文献发现：不同干燥方式对铁皮石斛的影响效果评价指标较为单一，尚未有从各个方面全面、综合的评价干燥方式对铁皮石斛品质影响的报道。基于此，试验分别从物理特性、营养成分和活性物质成分等方面综合评价自然晒干、热风60 ℃干燥，热风100 ℃干燥，真空冷冻干燥及微波干燥5 种干燥方式对其品质的影响，以期选择适合的干燥方式，为铁皮石斛产品的产业化加工提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

铁皮石斛：山东泰安铁皮石斛种植基地；芦丁标准品（色谱级）：中国食品药品检定研究院；没食子酸、葡萄糖、Na2CO3、NaNO3、Al（NO3）3、NaOH、Folin-酚试剂、无水乙醇、苯酚、浓硫酸、乙酸钠等：以上均为分析级，国药北京化学试剂厂；甲醇（色谱级）：上海安谱公司。

1.2 仪器与设备

BSA3202S 型分析天平：赛多利斯科学仪器有限公司；RLPHR 1-2 LD plus 型真空冷冻干燥机：德国Christ 公司；3-18K 型离心机：Sigma 公司；KV600digital型旋转蒸发仪：IKA 公司；DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司；NF333 型色差仪：Nippon Denshoku 公司；Spectra Max M3 型多功能酶标仪：Molecular Devices 公司；L-8900 型日立全自动氨基酸分析仪：日本日立集团；Agilent 7700x 型ICP-MS 电感耦合等离子质谱：美国安捷伦公司等。

1.3 方法

1.3.1 不同干燥工艺石斛粉的制备

取1.5年生的铁皮石斛鲜条，剪成1.5 cm 左右的条段，用粉碎机粉碎，随机分成5 份，分别进行60 ℃热风干燥，100 ℃热风干燥，真空冷冻干燥，微波干燥（功率100 W）及自然晒干处理，经过干燥处理的石斛粗粉，再经过粉碎机粉碎，过100 目筛，即得到了不同干燥工艺的石斛粉样品。

1.3.2 色泽及扫描电镜分析

1.3.2.1 色泽的分析

采用色差仪测定铁皮石斛粉的L*值，a*值，b*值，其中L*值表示明度，值越大亮度越大；a*值从负到正表示从绿色到红色的变化；b*值从负到正表示颜色从蓝色到黄色的变化[16]。

1.3.2.2 扫描电镜分析

取适量铁皮石斛粉末铺于电镜铜台上，喷金镀膜后置于扫描电子显微镜下，观察不同干燥方式处理下的显微结构[17]。

1.3.3 多糖的提取及含量测定

多糖的提取及测定参考中国药典2015 版石斛中的多糖的提取及含量测定方法[2]。

1.3.4 石斛中总酚提取及测定

总酚的提取方法：取微波干燥、真空冷冻干燥、60 ℃热风干燥、100 ℃热风干燥及自然晒干处理5 种干燥方式的石斛粉各2.00 g，按照1 ∶30（质量比）料液比加入无水乙醇，超声波提取3 次，每次1 h，合并提取液，抽滤后旋蒸回收溶剂至干后，用无水乙醇定容置10 mL，贮存-20 ℃，备用。

总酚的测定：参考文献[18]中的方法，采用Folin-酚比色法，以没食子酸为对照品制作标准曲线。

1.3.5 石斛中总黄酮的提取及测定

总黄酮的提取同总酚的提取方法。

总黄酮的测定：参考文献[19]中的方法，采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH 法测定，以芦丁为标准品，制作标准曲线，稍有改动，检测波长为510 nm。

1.3.6 氨基酸含量的测定

参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》的方法。

1.3.7 铁皮石斛中矿物质元素的测定

采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）测定铁皮石斛中矿物质元素的含量。

1.4 数据分析

每组试验重复3 次，数据采用DPS16.05 高级版分析软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对铁皮石斛物理特性的影响

2.1.1 不同干燥方式对铁皮石斛色泽的影响

观察发现自然晒干和真空冷冻干燥处理下，铁皮石斛粉末黄偏绿色多点，热风60、100 ℃及微波干燥，颜色偏黄色，微波干燥黄色偏褐色，不同干燥方式下铁皮石斛粉末的颜色差异见表1。

表1 不同干燥方式对铁皮石斛粉色差值的影响Table 1 Effects of different drying methods on values of color of Dendrobium officinale powder

由表1可知，自然晒干和真空冷冻干燥下a*较低，且与其他3 种方式下差异显著，说明自然晒干和真空冷冻干燥更偏绿色；微波干燥下b*值最大，且显著差异与真空冷冻干燥、热风60、100 ℃干燥，说明微波干燥下黄色更深，造成这种情况的原因可能是由于微波干燥导致局部温度过高，局部产生焦糖化及美拉德反应，从而造成偏深[20]。

2.1.2 不同干燥方式对铁皮石斛微观结构的影响

不同干燥条件下在相同扫描电镜倍数下，其粒径的大小，粉碎的形状均为不规则的片状结构，无显著差异见图1。

图1 不同干燥方式下铁皮石斛的扫描电镜（放大倍数为100）Fig.1 Scanning electron micrographs of Dendrobium officinale powder dried with different methods（the magnification was set as ×100）

2.2 干燥方式对铁皮石斛活性成分含量的影响

多糖是铁皮石斛最主要的活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤、提高免疫力、降血糖等多种作用；石斛酚和黄酮类作为铁皮石斛的常见活性成分物质，其中石斛酚类具有显著的抗氧化、镇痛、抗炎、抗癌等作用[21]；黄酮作为广泛存在于自然界的化合物，具有抗氧化、抑菌、保护心血管、保肝等作用[22]。试验测定了不同干燥方式下铁皮石斛粉活性成分（多糖、总酚、总黄酮）的差异见表2。

表2 不同干燥方式对铁皮石斛活性成分（多糖、总酚、总黄酮）的影响Table 2 Effects of different drying methods on functional compoments（polysaccharide，total phenols and total flavonoids）content of Dendrobium officinale powder

比较5 种干燥方式下多糖含量的差异，可以看出除微波干燥与其他4 种干燥方式有显著差异外，其他4 种干燥方式多糖的含量均无显著差异，含量为（44.24±0.69）mg/g～（46.05±1.50）mg/g，微波干燥处理下的铁皮石斛中的多糖含量最低，为（36.74±1.06）mg/g；从总酚含量来看，5 种干燥方式总酚含量不同，其中真空冷冻干燥总酚的含量最高，为（1.08±0.06）mg/g，晒干、微波、热风100 ℃干燥三者之间差异不显著；从总黄酮含量比较发现，微波干燥与热风100 ℃干燥含量较低，分别为（0.59±0.02）、（0.61±0.02）mg/g，且这两者之间没有显著差异，晒干、冷冻干燥、热风60 ℃这3 种干燥方式含量相对较高，总黄酮含量为（0.71±0.03）mg/g～（0.75±0.05）mg/g，但未见显著差异，这 3 种干燥方式与前两种干燥方式相比差异显著。从多糖含量、总酚含量、总黄酮含量三者综合对比发现，冷冻干燥下这三者的含量最高，为最优干燥方式。

2.3 不同干燥方式对铁皮石斛中氨基酸含量的影响

氨基酸作为构成蛋白质的基本组成单位，同时也是人体必需的营养元素之一，不同干燥方式下铁皮石斛粉的氨基酸含量见表3。

由表3可以看出铁皮石斛含有较为丰富的人体必需氨基酸，其中必需氨基酸中含量较多的是亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸等，含量最小的是蛋氨酸，为第一限制氨基酸，不同干燥方式对必需氨基酸含量的影响分析发现，晒干、真空冷冻干燥、热风100 ℃之间差异显著（p<0.05），其中晒干下必需氨基酸含量最高为（21.07±0.76）mg/g，热风 100 ℃下含量最低为（13.66±0.21）mg/g。从总氨基酸含量分析可知，不同干燥处理下总氨基酸含量具有差异，自然晒干方式下总氨基酸含量最高，为（51.69±2.86）mg/g，热风 100 ℃总氨基酸含量最低，为（44.15±1.03）mg/g。从必需氨基酸与总氨基酸的比值、必需氨基酸与非必需氨基酸的比值分析，晒干与其他4 种干燥方式相比对比显著，晒干下其 EAA/TAA 、EAA/NEAA 为 （40.78±0.78）%、（68.90±2.23）%，其他4 种干燥方式相比不显著，其EAA/TAA、EAA/NEAA 范围为（30.94±0.24）%～（32.85±0.01）%、（44.81±0.51）%～（48.94±0.00）%，与联合国粮农组织/世界卫生组织所规定的EAA/TAA=40%，EAA/NEAA=60%[23]相比晒干下铁皮石斛的蛋白质接近与理想蛋白质。

表3 不同干燥方式对铁皮石斛中18 种必需氨基酸含量的影响Table 3 Effects of different drying methods on 18 kinds essential amino acids content of Dendrobium officinale powder mg/g

2.4 不同干燥方式对铁皮石斛中矿物质元素的影响

不同干燥方式下矿物质元素含量见表4。

表4 不同干燥方式对铁皮石斛中矿物质含量的影响Table 4 Effects of different drying methods on minerals content of Dendrobium officinale powder mg/L

续表4 不同干燥方式对铁皮石斛中矿物质含量的影响Continue table 4 Effects of different drying methods on minerals content of Dendrobium officinale powder mg/L

由表可知，铁皮石斛常量元素含量较高依次为Ca、K、Na、Mg、P；微量元素的含量依次为 Fe、Zn、Mn、Cu、Se。不同干燥方式下铁皮石斛的矿物质元素含量分析可以看出，晒干处理下各元素的含量最高；比较发现 Al、Fe、Se、Cu、这几个元素的含量在 5 种干燥方式下没有显著差异，Na、Mg、K、Mn 这几个元素的含量在5 种干燥方式下，除了晒干与其他4 种存在显著差异外，其他4 种之间均没有显著差异。Ca 的含量热风60 ℃、100 ℃干燥下与自然晒干差异，Zn 的含量晒干与微波干燥具有差异外，其他均无差异。

3 讨论与结论

干燥加工作为铁皮石斛加工技术的第一步，是铁皮石斛产品品质的关键，选择适合的干燥方式能极大的保留铁皮石斛营养成分及活性成分物质，确保铁皮石斛的品质，有利于进一步的精深加工。自然晒干和热风干燥作为传统的干燥方法，微波干燥和真空冷冻干燥作为现代干燥新技术都是目前常用的干燥方法。传统的干燥技术具有操作简单、成本低、设备简单等优点，但也存在干燥不均匀，缺乏系统的、科学的干燥理论和严格的生产控制。微波干燥干燥速率快、能较好保留物料的性能。真空冷冻干燥可有效防止热敏性物质的氧化变性，有效成分损失少[18，24]。

本文通过分析5 种干燥方式对铁皮石斛品质的影响，结果表明：从色泽比较发现：自然晒干及真空冷冻干燥下的a*值与其他3 种干燥方式下差异显著（p＜0.05），值较低，说明这两种方式下铁皮石斛粉的颜色偏绿色，较好的保存了铁皮石斛鲜品的颜色，比较接近干燥前的颜色，b*值微波干燥下最大，说明微波干燥下的铁皮石斛黄色更深，微波干燥使铁皮石斛粉产生了褐变，从营养成分氨基酸组分及矿物质元素分析可以看出，自然晒干条件下TAA、EAA 最高，且EAA/TAA、EAA/NEAA 与联合国粮农组织/世界卫生组织所规定的EAA/TAA=40%，EAA/NEAA=60%接近，其次为真空冷冻干燥，从矿物质元素含量方面看，自然晒干下其矿物质含量较高，其他4 种干燥方式在多数矿物质元素含量上没有显著差异（p＜0.05）。通过比较5种干燥方式下对铁皮石斛的活性成分物质多糖、总酚、总黄酮的比较发现其影响大小趋势为：冷冻干燥＞自然晒干＞热风60 ℃＞热风100 ℃＞微波干燥；石斛多糖和总酚的含量真空冷冻干燥下最大，分别为（46.05±1.50）mg/g 和（1.08±0.06）mg/g，黄酮的含量晒干下（0.75±0.05）mg/g 比真空冷冻干燥下（0.72±0.05）mg/g高，但是两者没有显著性差异（p＜0.05），该结果与欧阳伟虹不同干燥方式下对铁皮石斛水提物影响的结论相类似[14]。综合来看：真空冷冻干燥和自然晒干下铁皮石斛粉的色泽、营养成分（氨基酸、矿物质）和活性成分（多糖、总酚、总黄酮）的含量相对较高，为较适宜的干燥方式。