肉苁蓉烫漂前处理及干燥技术研究进展

2020-12-16闫圣坤肖红伟王庆惠

中国果菜 2020年5期

闫圣坤，肖红伟，王庆惠

（1.新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆乌鲁木齐 830091；2.中国农业大学工学院，北京 100083）

肉苁蓉为列当科植物肉苁蓉（Cistanche deserticolaY.C.Ma）或管花肉苁蓉[Cistanche tubulosa(Schenk) Wight]的干燥带鳞叶的肉质茎，营养丰富，主要含有苯乙醇苷类、苯甲醇苷类、环烯醚萜类、单萜类、木脂素类、生物碱类、糖类、挥发油类等多种化学成分，是我国新疆、内蒙、宁夏、甘肃等西部地区重要的特色中药材，为著名的补益中药，素有“沙漠人参”之美誉，同时也是加工功能性食品的重要原料。明朝倪朱谟在《本草汇言》中对肉苁蓉的功效有极高的评价：“苁蓉养五脏，滋补肾阳、补精血、平补之药食材、温而不热、补而不峻、暖而不燥，故有从容之名。久服可轻身延年！”[1]。肉苁蓉采挖后，由于含水量高、营养丰富，生化反应和呼吸代谢旺盛，导致货架期仅3～5 d。干燥是延长肉苁蓉货架期的主要方式，对其产品品质具有重要的影响。由于肉苁蓉中富含多种酶类物质，在干燥加工前需要漂烫灭酶，烫漂可以使肉苁蓉中的多酚氧化酶等失活，从而抑制干燥过程中酶促反应的发生，减少松果菊苷、毛蕊花糖苷等有效成分在干燥过程中的降解转化，保持肉质原有的色泽，黄白色，防止褐变，保证肉苁蓉的质量和商品价值[2-5]。综上所述，烫漂和干燥是制备高品质肉苁蓉产品的关键技术，因此，完善肉苁蓉漂烫及干燥方法，探索快速杀酶干燥技术，并保持肉苁蓉原有色泽、防止肉苁蓉有效成分含量降低是一项亟待解决的研究课题。本文主要针对现有的肉苁蓉烫漂技术和干燥技术开展了研究，介绍了其技术原理及相关进展，并阐述了其在品质提升上的优势，为推动其肉苁蓉漂烫干燥技术的工业化应用提供参考。

1 肉苁蓉烫漂技术

干燥是延长肉苁蓉货架期的主要加工方式。由于肉苁蓉中富含多种酶类物质，在干燥加工前需要漂烫灭酶，烫漂可以使肉苁蓉中的多酚氧化酶等失活，从而抑制干燥过程中酶促反应的发生和松果菊苷、毛蕊花糖苷等有效成分的降解转化。目前肉苁蓉烫漂预处理的主要方法包括热水烫漂法、蒸汽烫漂法、微波烫漂法和真空-蒸汽脉动烫漂等。

1.1 热水烫漂法

热水漂烫法是将物料放在90～100 ℃的热水中加热，使其中的酶失活，该方法在工业上已得到了广泛的应用。蔡鸿等[6]研究表明，将新鲜肉苁蓉切片，经热水烫漂处理后干燥，相比于切片后直接干燥，其有效成分可提高5～10 倍，这是由于热水烫漂处理消除了苯乙醇苷酶的对苯乙醇苷的水解作用。但热水烫漂容易造成物料中水溶性营养成分的流失。蔡鸿等[6]研究还发现，经热水杀酶后自然干燥，肉苁蓉中的松果菊苷、毛蕊花糖苷的含量高于直接自然干燥组，而半乳糖醇的含量则低于直接自然干燥组，这是由于水溶性的半乳糖醇在热水杀酶过程中，少量溶解于水中造成的。热水漂烫法操作简单易行，但易导致果蔬中的营养物质流失，组织变软。

1.2 蒸汽烫漂法

蒸汽漂烫法是将物料置于蒸汽中，利用水蒸汽冷凝放热使物料升温，达到灭酶的效果。但往往靠近蒸汽的一侧或料篮外侧的物料先烫漂好，物料烫漂均匀性差，且一次性加工量小。王立民等[7]提出了蒸汽烫漂1～3 min 或微波烫漂3 min 后，采用液态麦芽糖醇抽真空保鲜肉苁蓉的方法；与传统的热水漂烫相比，蒸汽漂烫法的温度提高，升温较快，可在短时间内使多酚氧化酶失活，抑制褐变反应的发生。但该法可能存在质构坍塌和软化等问题。

1.3 微波烫漂法

微波是频率为300 MHz～300 GHz 的电磁波，微波的电场作用使自然状态下杂乱无章的偶极子变成具有一定取向、排列规则的极化分子，这些极化分子随微波电场方向的变换而不停变换取向，由此摩擦生热。微波漂烫技术近年来被广泛研究与应用，微波具有加热迅速、热效率高的优点，但由于微波穿透深度浅，其烫漂处理具有不均匀性。研究发现，微波烫漂预处理对肉苁蓉干制品中苯乙醇苷、松果菊苷、麦角甾苷的保持效果不如热水烫漂预处理，这可能是由于微波具有催化作用，因此加速了苯乙醇苷酶对苯乙醇苷的水解作用[8-10]。但微波波长较短，加热均匀性差，不适于加热体积较大的物料。

1.4 真空-蒸汽脉动烫漂法

真空-蒸汽脉动烫漂指的是烫漂罐内的压力在真空和蒸汽的额定压力之间交替变换，烫漂罐内部的物料在蒸汽作用下实现烫漂的过程。一个脉动循环包含三个阶段，分别是抽真空阶段、通入蒸汽阶段和蒸汽保持阶段。王军等[11]发现物料所处的介质中包含大量水蒸气及各种气体，物料表面被一层不利于传热的细薄气体和水包围。同时物料内部也存在阻碍热量传递的细胞间空气，细胞间空气的存在还会造成罐装过程罐体的变形和裂缝。抽真空阶段能够有效去除物料内外不利于传热的空气和水。通入蒸汽阶段使蒸汽直接向物料传热，避免长时间传热造成营养成分和能耗的损失，此外高温蒸汽会在低温的物料表面冷凝，冷凝释放的潜热传热系数是一般液膜凝结的6～18 倍，进而使漂烫室内各处的物料温度均匀快速地上升。蒸汽保持一段时间后，对物料的烫漂作用降低，此时需要重复三个阶段脉动过程。通过控制蒸汽压力在一定的时间内循环交替变化，从而保证烫漂快速进行。国内这类技术与装备的研究主要集中在中国农业大学，到目前为止，还未运用到肉苁蓉加工上来。巨浩羽等[12]开展的百合真空蒸汽脉动烫漂处理研究表明，相比普通的连续蒸汽烫漂，真空蒸汽脉动烫漂可显著提高百合的烫漂均匀性和一次性加工量。这从侧面反映了真空蒸汽脉动烫漂技术用于肉苁蓉烫漂灭酶的可行性。

2 肉苁蓉干燥技术

肉苁蓉干制品品质与工艺设备密切相关，干燥设备的自控程度越高，商品的品质越有保证。国内外现有肉苁蓉干燥的基本方法主要有自然晾晒法、烘干法、热风干燥法、气体射流冲击干燥法、真空冷冻干燥法等。

2.1 自然晾晒法

自然晾晒法是以太阳光为热源，以自然风为辅助进行干燥的一种方法。自然干制法存在干制时间长、卫生条件差、环境无法控制、受天气影响大等缺点。由于肉苁蓉体积大、含糖量高，干燥困难，采用自然晾晒法一般需要2～4 个月，在雨水较多的季节极易发霉，所以采用自然晾晒方法加工的肉苁蓉，其主要有效成分松果菊苷和毛蕊花糖苷的含量非常低。李建国[13]设计了一种带有玻璃顶盖的支架式肉苁蓉晾晒装置，该装置利用有机玻璃采光好且能有效隔离强辐射的特点，考虑了晾晒肉苁蓉对通风、透气性的要求，使肉苁蓉在晾晒过程中能够均匀风干，不易发霉腐烂，保存时间更长。但由于物料长期暴露在日光条件下，易导致变色、变质，影响内在品质和商品规格，无法满足更高的要求。

2.2 烘干法

传统的肉苁蓉烘干是利用柴火加热金属容器至适合的温度，将需要干燥的肉苁蓉放入金属容器中，操作人员根据经验将其炒制，达到烘干的目的。这种方法干燥量有限，工作效率低，劳动强度大，难以控制烘后的含水率，无法用于大批量的肉苁蓉烘干处理。贾其煜[14]设计了一种电热滚筒式肉苁蓉烘干装置，将不锈钢滚筒加热至设定温度后，通过电动机带动滚筒旋转，通过热传导方式烘干肉苁蓉，产品质量良好。烘干法温度需大于60 ℃，可以有效抑制肉苁蓉中酶或微生物的活性，有利于药效成分的保存和品质的稳定，但对于根茎类物料，易造成角质样变化。

2.3 热风干燥法

热风干燥又称对流干燥，设备形式较多，如厢式干燥、隧道干燥、带式干燥和流化床干燥等。目前大部分中药材都采用厢式干燥方法（如电热鼓风干燥箱、烘房）进行干燥，以热空气作为干燥介质，将热量传递给干燥器中的物料，同时将从物料中蒸发出来的水分带走。李彪[10]、王丽楠等[15]研究发现，肉苁蓉在厢式干燥机内干燥时，随着干燥温度的升高，其主要有效成分苯乙醇苷、多糖含量逐渐减低。杨建华等[8]对比了自然晾晒及不同温度热风干燥后肉苁蓉中苯乙醇苷的含量，研究发现，温度高有助于提高肉苁蓉干制品中苯乙醇苷的含量。叶文明[16]设计了一种肉苁蓉滚筒式热风干燥装置，使肉苁蓉在滚筒内旋转过程中与热风接触，相比于普通的厢式干燥方法，其干燥均匀性有所改善。

2.4 气体射流冲击干燥法

气体射流冲击干燥技术是将具有一定压力的加热气体，经一定形状的喷嘴喷出，并直接冲击物料表面的一种新型干燥方法。由于喷出的气体具有较高的速度，且流体的流程短，气体与物料表面之间产生非常薄的边界层，因此，气体射流冲击干燥的对流换热系数比一般热风干燥要高出几倍至几十倍，节约能耗20%～30%。杜友等[17]采用气体射流冲击干燥法对鲜管花肉苁蓉切片进行干燥，研究了风温、风速和切片厚度对干燥肉苁蓉饮片色泽和有效成分含量的影响，结果表明，鲜肉苁蓉饮片的最佳干燥工艺为风温70 ℃，风速12 m/s，肉苁蓉切片厚度2 mm。该工艺干燥的肉苁蓉饮片半乳糖醇含量较高，色泽呈淡黄色，有效提高了其商品价值。气体射流冲击干燥技术应用刚刚起步，未形成配套系列专用设备，生产成本高，有待于进一步研究和集成。

2.5 真空冷冻干燥法

真空冷冻干燥法是先将肉苁蓉中的水分冻成冰晶，然后在较高真空度下将冰直接汽化除去。其干制品的品质要明显优于自然干燥和热风干燥，不仅会使肉苁蓉中含有的热敏性物质不发生变性或失活，且挥发性成分损失很少；干燥后的肉苁蓉疏松多孔，呈海绵状，加水后2～4 h 即可恢复原状，体积几乎不变[18]。因此，从营养物质的损失、有效成分保存和复原性考虑，真空冷冻干制法是一种很好的干制方式，干制后可获得高质量的产品。但真空冷冻干制技术设备投资费用高，且生产能力有限。