不同干燥方式对五指毛桃品质的影响

桂 青，王秀全, ，黄坚雄，潘 剑，郑定华，袁淑娜

（1.中国热带农业科学院橡胶研究所，海南海口 570100；2.中国热带农业科学院林下资源综合利用研究中心，海南海口 570100；3.农业农村部儋州热带作物科学观测试验站，海南儋州 570100）

五指毛桃，是桑科植物粗叶榕（Ficus hirtaVahl.）的根，是我国华南地区著名的药食两用植物[1]。临床上，五指毛桃在治疗脾虚浮肿、肺结核、盗汗、肝硬化、肝炎、癌症、支气管炎、贫血、慢性胃炎等方面疗效显著[2−3]；民间以其作煲汤料，香气浓郁，深受客家人喜爱。

干燥过程是影响药材质量和药效的重要环节，干燥结果直接影响着产品的使用和经济价值[4]。五指毛桃也不例外，采收后需立即进行干燥防止霉变，目前五指毛桃的采后干燥方法主要是晒干。晒干是传统药材产地初加工中的主要干燥方法，但是晒干方法受天气的影响较大，干燥周期长，劳动强度大，容易受到污染，干制品的质量较低，因此许多学者研究了不同干燥方法对药材品质的影响。据文献报道，真空冷冻干燥和热风干燥也可以应用于药材干燥，但根据不同材料以及需要保留的目标物不同，选取的干燥方式有所差异，如高良姜片在80 ℃干燥时总酚和总黄酮含量最高，70 ℃干燥时特征成分1,8-桉叶素的相对含量最高[5]；65 ℃时干燥大果山楂的维生素C和总酸保存率最高[6]；冷冻干燥法则能最大程度保留天麻中的有效成分[7]；金线兰在60 ℃烘干时多糖与总黄酮含量最高[8]。目前关于不同干燥方法对五指毛桃品质影响的研究报道较少，仅见桂青等[9]报道了不同的热风温度对五指毛桃品质的影响，结果表明50～60 ℃是较适宜的干燥温度。关于其它干燥方式对五指毛桃品质影响的研究未见报道。

本研究通过比较晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥，以及热风干燥对五指毛桃中的补骨脂素、总多酚、总黄酮、总可溶性糖及挥发性风味物质含量的影响，探究干燥方式对五指毛桃品质的影响，为五指毛桃初加工提供一定的数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验所采用的五指毛桃 均采自中国热带农业科学院橡胶研究所林下资源综合利用试验示范基地橡胶林下，三年生，将直径为0.5～1.5 cm五指毛桃根切成长为5 cm的段，备用；补骨脂素标准品 纯度≥99.00%，加拿大多伦多化学药品研究所；焦性没食子酸标准品（纯度≥98.00%）、硫磺（分析纯）国药集团化学试剂有限公司；芦丁标准品 纯度≥98.00%，中国计量科学研究院；乙腈 色谱纯，德国默克；超纯水 实验室自制；实验中所用其它试剂均为分析纯。

GZX-9240MBE电热恒温鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；ME204E电子天平 梅特勒-托利多（上海）有限公司；211-101数显外径千分尺 桂林广陆数字测控股份有限公司；UV1102紫外可见分光光度计 上海天美科学仪器有限公司；Agilent 1260高效液相色谱仪、Agilent 7890B气相色谱仪、Agilent 5977A质谱仪 美国安捷伦科技有限公司；P30H超声波清洗器 德国Elma；电烘焙笼（购自淘宝店）中国。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备 取五指毛桃段6 kg，分成12份，每份500 g，采用晒干、熏硫、真空冷冻干燥和热风干燥四种不同的干燥方式，每种干燥方式做三个重复实验。根据前期实验优化，四种干燥方式的具体参数如下：晒干（SD）样品在晴朗的天气晒至恒重，温度变化范围为29～31 ℃，空气相对湿度变化范围为95%～97%；熏硫干燥（SFD）样品按照0.25%（m硫磺:m样品）的比例用将硫磺置于电烘焙笼底层，熏蒸温度90 ℃，样品置于网筛上平铺成单层，加热熏蒸至样品干燥至恒重；真空冷冻干燥（VFD）的样品置于真空冷冻干燥机样品室中，冷阱温度−56 ℃，真空度1 Pa的条件下冻干；50 ℃热风干燥（50 ℃HD）的样品置于50 ℃的电热恒温鼓风干燥箱（风速2.1 m/s，初始环境相对湿度50%）中，平铺成单层，干燥至恒重。

干燥后的样品粉碎，过100目筛。称取3.0000 g样品于三角瓶中，加入30 mL 60%的乙醇，于60 ℃超声功率40 kHz提取30 min后，过滤并定容至50 mL，备用。

1.2.2 指标的测定

1.2.2.1 干基含水率 干基含水率（Mt）参考王凤贺等[10]的计算公式：

式中mt—物料干燥t时刻的质量，g；mg—物料干物质质量，g。

1.2.2.2 补骨脂素含量的测定 补骨脂素含量的测定见参考文献[9]，具体以参数为色谱柱为 Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18（460 mm×250 mm，5 μm），流动相为水:乙腈（V:V=55:45），流速1 mL/min，柱温：35 ℃，检测波长245 nm，进样体积：10 μL。以补骨脂素浓度为纵坐标，峰面积为横坐标，绘制标准曲线，根据y=0.0134x+0.5685（R2=1）计算样品中补骨脂素含量。

1.2.2.3 总多酚含量的测定 采用Folin-ciocalteu法测定多酚含量[9]。准确称取10.0 mg焦性没食子酸，用水溶解后定容到100 mL，配制成0.1 mg/mL的没食子酸标准溶液。吸取0、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 mL焦性没食子酸标准溶液，分别置于10 mL比色管中，再加入0.75 mL福林酚试剂，摇匀，再加入4 mL 15% Na2CO3溶液，以蒸馏水定容至刻度，在40 ℃下避光反应2 h。以试剂为空白参比液，在765 nm波长处测定吸光度，以没食子酸浓度为横坐标，以吸光值为纵坐标建立标准曲线 ：y=75.547x+0.1882（R2=0.9994），取一定量的五指毛桃提取液，按上述操作测定其吸光度，计算样品中的多酚含量，以没食子酸当量表示。

1.2.2.4 总黄酮含量的测定 采用亚硝酸钠-硝酸铝法测定黄酮含量[9]。准确称取100.0 mg芦丁，用60%的乙醇溶解后定容到100 mL，配制成1 mg/mL的芦丁标准溶液。吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0和2.0 mL的芦丁标准溶液，分别置于10 mL比色管，用60%乙醇溶液补至5.0 mL，加入1.0 mL 5%亚硝酸钠溶液，振摇，放置6 min，加入1.0 mL 10%硝酸铝溶液，摇匀后放置6 min，加入5 mL 1 mol/L氢氧化钠溶液，用60%乙醇定容至刻度，摇匀，静置15 min，以试剂为空白参比液，在510 nm 波长处测定吸光度，以芦丁浓度为横坐标，吸光值为纵坐标建立标准曲线：y=739.42x−1.4813（R2=0.9996）。取一定量五指毛桃黄酮提取液，按上述操作测定其吸光度，计算样品中的黄酮含量，并作样品对照，以芦丁当量表示。

1.2.2.5 可溶性糖含量的测定 可溶性糖的测定参考《果蔬采后生理生化实验指导》[11]中的试验方法，略作修改：准确称取干燥后的样品0.2 g，加入50 mL蒸馏水，用塑料薄膜封口，于沸水中煮沸提取1 h，过滤后的滤液定容至100 mL。提取液采用蒽酮-硫酸比色法进行测定。可溶性糖含量以葡萄糖当量来表示。

1.2.2.6 挥发性风味成分的测定 五指毛桃挥发性风味成分的测定见参考文献[9]。样品预处理方法：称取2.00 g五指毛桃样品在70 ℃恒温水浴锅中顶空吸附30 min，萃取到样品的纤维头于250 ℃解析1 min。

色谱条件：色谱柱（HP-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm），氮气流量：1 mL/min；进样口温度：250 ℃。加热箱的起始温度为40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min上升至120 ℃，再以5 ℃/min上升至200 ℃，保持3 min，分流比为5:1。

质谱条件：接口温度为280 ℃，离子源温度为230 ℃，电离方式采用70 eV电子离子化模式，扫描范围33～450 amu。

1.3 数据处理

本研究中的所有数据均为三次重复实验的平均值±标准差，采用SPSS 22.0 软件进行显著性分析（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式下五指毛桃的干燥曲线

由图1可知，五指毛桃在干燥过程中水分含量逐渐降低，整个干燥过程中均为降速干燥。晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥、50 ℃热风干燥五指毛桃水分含量降低至15%（安全储存水分含量）所需的时间约为22、19、15和12 h，与晒干样品相比，干燥时间分别缩短了13.64%、21.32%和45.45%。可见，熏硫干燥、真空冷冻干燥和热风干燥均能不同程度缩短干燥时间，这与彭亮等[12]报道的晒干远志筒所需时间较长，远大于热风干燥和冷冻干燥法，结果是一致的。传热和传质速率与物料和干燥介质之间的温度差和湿度差有关，温度差和湿度差越大，水分子动能越大，从而传热和传质速率加快[13]。晒干、熏硫干燥和50 ℃热风干燥三种方式相比，由于晒干时间不能连续且温度差小、熏硫干燥时为保证硫磺蒸气能充分与物料接触，烘焙笼呈封闭状态，干燥过程湿度差小，而50 ℃热风干燥时温度差和湿度差均最大，从而50 ℃热风干燥所需时间最短，晒干和熏硫干燥时间较长。真空冷冻干燥技术是将含水物质在低温下冻结，而后使其中的水分在真空状态下直接由固相变为气相的干燥技术，干燥速率不仅与干燥温度、真空度还与物料的厚度有关。

图1 不同干燥方式下五指毛桃干燥曲线Fig.1 Drying curve of Ficus hirta Vahl. under different drying processes

2.2 干燥方式对补骨脂素含量的影响

本实验采用高效液相色谱法对晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥以及50 ℃热风干燥的五指毛桃中的补骨脂素含量进行测定，结果表明不同方式干燥后补骨脂素含量间有显著差异（P<0.05）（图2）。其中50 ℃热风干燥时的补骨脂素含量最高为0.71 mg/g，真空冷冻干燥后补骨脂素含量最低为0.35 mg/g。利宇恒等[14]研究了40～70 ℃热风烘干对北沙参中补骨脂素含量的影响，结果表明50 ℃热风烘干处理的北沙参中补骨脂素含量最高，晒干的补骨脂素含量最低，该结果与本文中的结果相似。康明等[15]研究不同干燥方式无花果干质构及挥发性成分的影响，结果表明仅在热风干燥处理的无花果干中检测到补骨脂素，真空干燥和真空冷冻干燥样品中未检测到补骨脂素，这与本文中真空冷冻干燥后的样品中补骨脂素含量最低的结果具有相似性，这可能与补骨脂素在植物中的存在形式有关，样品的处理温度升高可减弱补骨脂素与其他组分间的相互作用力，从而提高补骨脂素的提取率，另一种可能是低温对补骨脂素有破坏，从而导致提取过程中的损失增加，但目前仍无相关文献报道不同干燥方式或不同温度对补骨脂素含量的影响机制，因此，干燥方式对五指毛桃中补骨脂素含量的影响机制需进一步研究。

图2 不同干燥方式下五指毛桃中补骨脂素的含量Fig.2 Psoralen content of Ficus hirta Vahl. under different drying processes

2.3 干燥方式对多酚含量的影响

由图3可以看出，晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥五指毛桃样品中多酚含量分别为1.50、3.95、1.44和1.59 mg/g，真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥的五指毛桃样品中多酚含量没有显著差异（P>0.05），而两者与晒干和熏硫干燥的样品中多酚含量差异显著（P<0.05）。由结果可知，熏硫干燥下多酚的含量显著增加（P>0.05），达到3.95 mg/g。邓爱平等认为芳环上连有醚键的香豆素类成分在熏硫的过程中，醚键易断开，形成相应的酚[16]，这可能是导致熏硫干燥后五指毛桃中多酚含量急剧升高的因素之一。Dewanto等[17]在88 ℃时处理番茄，发现番茄中的多酚和黄酮在加工过程中没有显著变化。热加工过程虽然加速了细胞的破裂，但高温却能使氧化酶和水解酶钝化，因此，高温加工并不会导致多酚的降解，与本文结果一致。

图3 不同干燥方式下五指毛桃中多酚的含量Fig.3 Total polyphenols content of Ficus hirta Vahl. under different drying processes

2.4 干燥方式对黄酮含量的影响

由图4可知，不同干燥方式对五指毛桃黄酮含量有显著性影响，其中硫磺熏蒸后黄酮含量最高为4.65 mg/g，其次是晒干样品中黄酮含量为3.91 mg/g，真空冷冻干燥的样品中黄酮含量最低，为1.19 mg/g，各处理间黄酮含量差异显著（P<0.05）。据报道葛根经过硫磺熏蒸后，发生了亚硫酸酯化反应，从而导致黄酮苷衍生物的含量升高[18]。这可能也是本研究中硫磺熏蒸样品中总黄酮含量升高的原因之一。文献报道，黄酮类化合物在干燥过程中受干燥温度和干燥时间的影响较大，随着干燥温度的升高损失逐渐增大，干燥时间过长损失也较多[19]，例如金银花在40 ℃热风干燥时总黄酮含量最高，为54.0721 mg/g，而60 ℃热风干燥时最低，为18.5333 mg/g[20−21]。虽然本研究中五指毛桃中总黄酮的变化与金银花中不一致，但是也可以看出，高温和长时间干燥也不利于总黄酮的保留。黄酮类化合物在植物主要以糖苷形式存在，仅少部分以游离苷形式存在，可能由于冷冻干燥对五指毛桃组织的破坏较小，增加了总黄酮的提取难度，因此含量相比50 ℃热风干燥时低。

图4 不同干燥方式下五指毛桃中黄酮的含量Fig.4 Total flavonoids content of Ficus hirta Vahl. under different drying processes

2.5 干燥方式对可溶性糖含量的影响

由图5的结果表明晒干后五指毛桃中的可溶性糖含量最高为94.95 mg/g，50 ℃热风干燥样品中可溶性糖含量最低为82.19 mg/g，熏硫干燥、真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥后五指毛桃中可溶性糖含量没有显著性差异（P>0.05），与晒干样品中可溶性糖含量差异显著（P<0.05）。Alagbe等[22]研究干燥温度对香蕉中碳水化合物的影响，结果表明干燥温度升高有利于碳水化合物含量的保存。颜廷才等[23]则发现一体化冻干比传统冻干和热风干燥能更好地保留榴莲中的可溶性糖，可能是因为其中的可溶性糖主要为蔗糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖，还原糖较多，易受温度的影响。因此根据本文结果推测五指毛桃中可能含有一定量的还原糖，特别是在熏硫干燥、真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥过程中导致还原糖发生反应而损失了。

图5 不同干燥方式下五指毛桃中可溶性糖的含量Fig.5 Soluble polysaccharides content of Ficus hirta Vahl.under different drying processes

2.6 干燥方式对挥发性成分的影响

通过SPME-HS-GC-MS共检测到五指毛桃样品中挥发性化合物有71种（表1），主要分为酸类、醛类、醇类、酯类、烷烃类、酮类、萜烯类、呋喃类、吡嗪类、萘类和芳香族类化合物。五指毛桃样品经过晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥、50 ℃热风干燥后挥发性成分的总相对含量分别为75.20%、70.99%、57.18%和69.36%，但从检测到的挥发性物质数量来看，分别为28、34、42和29种。可见，真空冷冻干燥未经热加工，其中的挥发性物质数量最多，但总量最少。可能是因为在真空冷冻干燥过程中部分挥发性物质含量有所损失，但并未生成新的物质，而其他几种热加工方式不利于保留热不稳定的物质，并且在加热过程中还可能生成新的物质。

表1 不同干燥方式下五指毛桃中挥发性成分的含量（相对含量， %）Table 1 Content of volatile component of Ficus hirta Vahl. under different drying processes ( relative content, %)

续表 1

除真空冷冻干燥的样品以外，其他样品中相对含量最高的化合物均为醛类，而真空冷冻干燥的样品中相对含量最高的化合物为酸类。晒干样品、熏硫干燥样品中相对含量较高的3类物质均为醛类（27.77%、27.05%）、酸类（25.25%、16.65%）和呋喃类（8.85%、6.63%），分别占总挥发物的82.28%和70.90%；冷冻干燥样品中相对含量较高的3类物质为酸类（17.28%）、吡嗪类（9.5%）和烷烃类（7.61%），占总挥发物的60.14%；50 ℃热风干燥样品中相对含量较高的3类物质为醛类（29.10%）、吡嗪类（18.32%）和酸类（9.35%），占总挥发物的81.85%。

由表1可知，在四种不同的干燥方式中，己酸是干燥后五指毛桃中挥发性成分里相对含量较高的物质，在晒干样品中相对含量最高为24.44%，熏硫干燥、真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥样品中相对含量分别为11.01%、12.25%和6.71%；己醛在晒干、熏硫干燥和50 ℃热风干燥样品中含量分别为9.69%、8.63%和14.74%，真空冷冻干燥样品中未检出；壬醛在晒干、熏硫干燥和50 ℃热风干燥样品中的相对含量分别为6.17%、4.59%和5.62%，真空冷冻干燥样品中也未检出；2-戊基呋喃在晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥和50℃热风干燥样品中的相对含量分别为8.60%、6.48%、5.85%和7.22%；萘的相对含量分别为3.27%、3.69%、2.93%和0.86%。

综上所述，干燥后的五指毛桃等风味由酸类、醛类、酯类、酮类、呋喃类、吡嗪类、萘类等物质共同作用形成的。晒干主要促进了酯类物质的合成。熏硫干燥和热风干燥促进了醛类物质的生成，特别是热风干燥促进了大分子醛类物质的生成。热风干燥主要促进了吡嗪类物质的生成。因此，不同工艺干燥后的五指毛桃的香味不同。

由于实验条件限制，本文只对不同干燥方式的五指毛桃中香气成分进行了相对含量分析，并未确定哪些化合物是样品的主要呈香物质，因此，难以分析出不同干燥方式对五指毛桃香气产生了何种影响。Brattoli等[24]认为将GC-MS系统与嗅觉检测系统相结合，可以将化学结构与气味属性和强度进行关联，从而提高香气表征的可靠性。另外，采用顶空固相萃取的方法（SPME）提取样品中的香气成分是采用标准添加法（SAM）和稳定同位素稀释分析（SIDA）可以进行可靠定量，因为它们可以最小化与SPME相关的基质效应[25]。因此，为分析干燥方式对香气成分的影响机制，还应采用GC-MS-O和定量分析等进一步研究清楚干燥后五指毛桃中的主要香气成分与含量。

3 结论

本研究比较和分析了晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥和50 ℃热风干燥对五指毛桃干燥时间以及干燥后样品中补骨脂素、总多酚、总黄酮、总可溶性糖、挥发性风味成分含量的影响，结果表明晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥、50 ℃热风干燥将五指毛桃水分含量降低至15%（安全储存水分含量）所需的时间约为22、19、15和12 h。其次，晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥、50 ℃热风干燥后，五指毛桃中补骨脂素含量分别为0.49、0.60、0.35、0.71 mg/g；总多酚含量分别为1.50、3.95、1.44、1.59 mg/g；总黄酮含量分别为3.91、4.65、1.19、1.55 mg/g；总可溶性糖含量分别为94.95、83.83、86.76、82.19 mg/g；挥发性成分的相对含量分别为75.20%、70.99%、57.18%和69.36%。从干燥效率的角度来看，50 ℃热风干燥可以显著缩短干燥时间，在四种方式中干燥效率是最高的。从安全的角度来看，硫磺对人体有害，不建议用于五指毛桃的干燥，其他三种方式相对安全。此外，补骨脂素在50 ℃热风干燥中含量最高，总多酚和总黄酮含量在熏硫干燥的样品中含量最高，但是硫磺熏蒸不利于健康，不建议使用，而在其他三种干燥方式中，总多酚在50 ℃热风干燥样品中含量最高，总黄酮在晒干样品中含量最高，其次在50 ℃热风干燥样品中含量较高；可溶性糖在晒干样品中含量最高，其它三种方式干燥后含量略低于晒干且差异不显著，因此，从尽可能保留干燥后样品中的活性成分的角度来看，50 ℃热风干燥和晒干均具有一定的优势。从风味的角度来看，四种干燥方式对五指毛桃挥发性成分的组成和含量均有一定的影响。

综上所述，不同的干燥方式对五指毛桃干燥效率、干燥后活性成分含量、挥发性成分的组成和含量有不同的影响。五指毛桃作为药食两用植物，选择安全高效且能最大程度保留活性成分的干燥方式至关重要，因此，在实际生产中遇天气等原因不能将五指毛桃晒干，可采用50 ℃热风干燥烘干来代替。