不同干燥条件对全栝楼外观品质的影响

冯静　刘伟　刘田园　卢恒　王晓　刘孟建　崔莉

摘要：通过对栝楼干燥过程中干燥特性与色差值的测定，考察不同干燥条件（晾干、晒干、40℃热风干燥、60℃热风干燥、80℃热风干燥）对全栝楼外观品质的影响。结果表明，热风干燥比传统自然干燥明显提高了栝楼干燥效率;低温热风干燥与传统自然干燥的全栝楼色泽在其赤道上部没有显著性差异，赤道下部存在显著性差异，高温热风干燥与传统自然干燥的栝楼在色泽上存在着显著性差异，但是60℃与80℃热风干燥的全栝楼在色泽上没有显著性差异。因此，可根据产品要求选择合适的热风干燥温度，以提高栝楼药材的产量和质量。一般在综合考虑商品外观和生产效率的情况下可选择60℃热风干燥方式，如想获得与传统晾晒相似的外观品质，可采用40℃低温热风干燥方式。

关键词：热风干燥;栝楼;温度;外观品质;自然晾晒

中图分类号：R282.4文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2021）04-0146-06

作者简介：冯静（1994—），女，山东济南人，硕士研究生，从事中药资源及其质量控制研究。E-mail：1002612221@qq.com。

通信作者：崔莉，博士，副研究员，从事药食两用资源开发研究。E-mail：cuili0617@163.com。

栝楼为葫芦科植物栝楼（TrichosantheskirilowiiMaxim.）或双边栝楼（T.rosthorniiHarms）的干燥成熟果实，具有宽胸散结、润燥滑肠、清热涤痰的作用[1]，主要用于治疗肺热咳嗽、痰浊黄稠、胸痹心痛、结胸痞满、乳痈、肺痈、肠痈等[2]。栝楼的果实、果皮、果仁（籽）、根茎均可入药[3]。全栝楼的传统干燥方式为深秋新鲜果实变为淡黄时采收，采收后多由产地加工，将成熟果实连果梗剪下，置于通风处阴干[4]，但在自然晾干过程中因其个大、果皮厚、含糖分高、水分多等特点，大约需要半年时间才可晾干[5]，效率低，受气候影响较大，长时间吊挂极易造成果实下部表皮变黑，且易引起栝楼产生霉变腐烂、遭受虫害，造成产品质量和产量下降。

热风干燥作为目前常用的产品干燥加工方法，因其操作简单，成本低，对环境、场地、设备、技术等要求不高，得到广泛使用[6-8]，已有报道采用烘箱烘干、煤炉烘烤法等方式进行全栝楼的干燥[5]，目前对栝楼干品的品质主要从感官、物理特性、化学成分及药理活性[9-12]等方面进行评价分析，对过程的理论研究及数据化表征较少。在产品干燥加工过程中，可以通过干燥速率、水分比等干燥参数对干燥过程进行表征[13]。色泽也是评价干燥产品品质的重要指标之一，可以直接影响产品的商品价值[14-16]。因此，本研究比较热风干燥与传统干燥方式对栝楼干燥特性和色泽的影响，对干燥过程进行数据表征分析，拟探讨较优的栝楼干燥加工条件，以提高生产效率，同时避免腐烂变质及虫害，进而提高产品的质量和产量。

1材料与方法

1.1试验材料

采用山东省济南市平阴县产栝楼，样品经山东中医药大学李佳教授鉴定，为葫芦科植物栝楼（T.kirilowiiMaxim.）的干燥成熟果实。

1.2仪器

HF881-2型烘箱，购自吴江华飞电热设备有限公司;BAS124S万分之一天平，购自赛多利斯科学仪器（北京）有限公司;NH310色差仪，购自深圳市三恩时科技有限公司。

1.3试验方法

试验于2018年11月至2019年3月在山东省分析测试中心进行。选取大小相似、成熟度相近的40个栝楼，并对每个栝楼进行编号标记，随机分成5组，每组8个，分别采用5种不同的方式进行干燥试验：40℃热风干燥、60℃热风干燥、80℃热风干燥、常温晒干、常温晾干。模拟栝楼生产中自然晾干方式，取短绳系住栝楼柄，悬空吊挂进行干燥。

热风干燥过程采用间歇式干燥，每12h取出，在室温下晾12h，后继续热风干燥，以防持续高温造成栝楼底部开裂，致使内容物流出，每12h进行1次质量和色差值的测量，质量测定采用天平称质量法，色差值采用色差仪测定，分别随机选取赤道线以上3个点和赤道线以下3个点标记进行色差测定。干燥终点依据传统经验，以果皮紅棕色，干脆，手摇内容物晃动，果瓤失水与种子紧贴成团为度[5]，每次试验做3次平行，取均值。

1.4参数测定

1.4.1干基含水率栝楼干燥过程的干燥曲线采用干基含水率随干燥时间变化的曲线表示，不同时刻（t）的干基含水率（Mt）是用来表示在一定干燥条件下栝楼的水分与干物质质量之比[17-19]。

1.5数据处理分析

采用Excel2007和SPSS17.0软件进行数据整理与分析，用Origin9.0软件进行绘图。

2结果与分析

2.1不同干燥方式对全栝楼干燥特性的影响

热风干燥以热空气为干燥介质，使栝楼内部和表面之间产生水分梯度差从而影响干燥速度。不同干燥条件下栝楼干基含水率的变化如图1所示，不同干燥条件下干基含水率变化趋势相近，随着时间的延长，栝楼中所含水分与干物质之比呈现先快速减小，然后缓慢减小的趋势，最终栝楼达到接近完全失水的状态。从图1-a中可以看出，温度越高，含水率降低越快，干燥耗时越短，60、80℃热风干燥条件下的干基含水率曲线很接近，但是在80℃

条件下，栝楼达到目标含水的时间更短。图1-b中晒干和晾干条件下栝楼的干基含水率在干燥的前1/4阶段下降迅速，在干燥后期相对缓慢，说明自然条件下栝楼干燥耗时很长，干燥速率及效率较低，明显低于热风干燥，自然条件下长时间干燥易引起药材虫害、霉变等问题。

不同干燥条件对全栝楼水分比的影响见图2。由图2-a可知，热风温度对栝楼干燥影响明显，温度越高，栝楼的水分比越小，干燥开始后，随着热量的传递，栝楼表层水分被快速脱去，温度升高也加快了栝楼内部水分由内到外的迁移，干燥速率很快增加到最大，干燥后期栝楼表皮开始变干变硬，内部水分的迁移逐渐困难，干燥进入降速阶段。由图2-b可以看出，在干燥最开始，晒干条件下失水速率较快，之后晾干和晒干条件下栝楼水分比的下降趋势相同，干燥速率变化一致，在0～400h期间水分比下降较快，之后呈现缓慢降低的趋势，至1000h后干燥速率有一个短期增加的阶段，之后干燥速率迅速降低，栝楼在晒干条件下水分比均小于晾干。

2.2不同干燥方式对栝楼色泽的影响

以赤道线为分界线，分别对栝楼的上半部和下半部色差值进行分析，不同干燥条件对栝楼表面L值的影响如图3、图4所示。由图3、图4可以看出，不同干燥条件下栝楼上下部的L值均呈下降趋势，即干燥后的栝楼色泽较新鲜栝楼变深。自然条件干燥的栝楼亮度变化小，差异不明显;热风烘干条件下栝楼的亮度变化较大，40℃时的L值明显高于60、80℃。在60、80℃热风干燥条件下，栝楼干燥初始阶段L值迅速下降，后缓慢下降达到平衡状态。图3-a与图4-a比较可以看出，热风干燥对栝楼赤道线以下部位的亮度影响更大，相对赤道线以上部位L值下降更大。

不同干燥方式对栝楼表面a值的影响如图5、图6所示。自然干燥条件下a值较初始时增大，即干燥后栝楼表皮颜色偏红，40℃热风干燥的栝楼赤道线上部也出现相同的现象，60h后赤道线下部a值迅速降低，颜色变化明显。由图5-a、图6-a可见，60、80℃热风干燥条件下栝楼赤道线下部较上部a值降低较多。

不同干燥方式对栝楼表面b值的影响如图7、图8所示。栝楼赤道线上下部的b值均呈现下降趋势，即干燥后的栝楼较新鲜栝楼表皮颜色偏蓝。自然干燥条件与40℃热风干燥条件下的栝楼赤道线上、下部b值在干燥初始阶段呈先上升后下降的趋势，即栝楼表皮颜色由先偏黄后逐渐偏蓝。从图7-a与图8-a可以看出，热风干燥对栝楼赤道线以下的部位的b值影响更大，赤道线以下部位的b值下降程度更大。

不同干燥方式对栝楼表面色差值ΔE的影响如图9所示，随着干燥温度的升高，栝楼的ΔE整体呈上升趋势，且栝楼干燥前后的色差比较明显。对不同干燥方式下栝楼的色泽参数进行差异显著性分析，结果如表1、表2所示。从表1中可知，栝楼赤道上部在传统干燥方式与40℃低温热风干燥方式下外观色泽差异较小，但低温热风干燥方式明显提高了栝楼的干燥速率。从表2中可以看出，栝楼赤道下部的色泽在晾干与晒干条件下没有显著性差异，60℃与80℃热风干燥条件下也没有显著性差异，但传统干燥方式与热风干燥条件则表现出显著性差异，推测是因为栝楼吊挂，干燥后期内容物主要迁移至果实底部，大量多糖在底部富集，由于温度的升高，发生多糖糊化等反应，导致栝楼赤道下部颜色加深偏红，呈现红棕色所致。

综合来看，栝楼的外观品质在传统干燥、低温热风干燥和高温热风干燥时存在显著性差异，晾晒干燥的全栝楼外观呈现黄色，热风干燥的全栝楼外观呈黄棕色。60、80℃干燥条件下的栝楼色泽几乎没有变化，但由于80℃温度较高，栝楼底部易出现裂口，造成有效成分的损失，因此在综合考虑商品外观和生产效率的情况下，选择60℃的热风干燥条件为最佳，如想获得与传统晾晒相似的外观品质，可采用40℃低温热风干燥方式。

3结论

栝楼热风干燥过程分为3个阶段：初始阶段栝楼水分迅速散失，中期栝楼内部水分迁移到栝楼表面，失水较为缓慢，后期干燥曲线较为平缓，栝楼中的水分达到平衡。本试验发现在40℃与60℃干燥初期，栝楼的干基含水率均出现一个短暂升高的现象，可能是由于新鲜栝楼为一个体积较大的完整个体，干燥初始栝楼皮内外产生温度、湿度差，在较低温度下这种梯度差持续保持，有可能造成栝楼表皮对外环境的吸水作用，也可能是在干燥初期，全栝楼仍为活的生命体，温度的变化等造成栝楼内部组织结构变化，部分结合水转变为游离水，使得本试验方法下能检测计算到的干基水含量增加，该现象有待进一步研究确证。总之，栝楼的热风干燥方式与传统干燥方式相比明显提高了干燥速率，减少了栝楼质量和产量的损失，热风干燥的温度须要依据所需产品的外观品质要求进行选择，综合考虑商品外观和生产效率，可以选择60℃热风干燥方式，如想获得与传统晾晒相似的外观品质，可采用40℃低温热风干燥方式。通过对不同干燥方式下全栝楼的色差值和干燥参数的测量和理论计算，可以有效、直观、准确地对栝楼干燥进行评价，有助于提高栝楼药材产业的现代化水平。

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