CN104288205A - 一种快速保质干燥金银花的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速保质干燥金银花的方法，属于农产品干燥加工技术领域。该方法在气调干燥金银花的初期通入有机物蒸气，优选乙醇蒸气，乙醇蒸气在气调干燥介质中的体积分数为1～5％，通入时间10～20min。本发明将有机物蒸气与氮气气调干燥相结合，充入氮气与喷施有机物蒸气均能降低干燥环境中氧气含量，有效减少参与酶促氧化反应的氧分子数目，抑制酶促反应的发生，同时有机物蒸气还能通过抑制金银花中多酚氧化酶活性进一步降低酶促氧化反应速率，实现有效成分绿原酸的保护及产品色泽的保持，最大程度地保证金银花干制产品的品质。

Description

一种快速保质干燥金银花的方法
技术领域
本发明涉及一种快速保质干燥金银花的方法，属于农产品干燥加工技术领域。
背景技术
干燥，是通过将热量作用于湿物料以去除物料内部水分的过程，具有延长产品货架期、降低包装成本、减少货运费用、提高外观品质、保留原有风味和营养价值等特点。干燥是食品和农产品保藏的重要手段，也是加工高品质干制产品的关键所在。传统的热风干燥加工技术能耗较高，产品品质低下，较难满足人们对高品质干制产品的需要。而新型干燥技术如真空干燥、真空冷冻干燥等，干燥温度温和，能有效降低干燥过程中氧气含量，可以得到较高品质的干燥产品，但是受干燥成本和干燥效率的限制，应用范围较窄。目前大量农产品仍采用普通热风干燥法干燥。探索用于热敏性、氧敏性农产品的高质低耗干燥方法，依然是国内外农产品干燥领域的研究重点之一。
金银花为忍冬科植物忍冬的花蕾，具有清热解毒、消炎抗菌等作用，其干燥方式包括微波干燥、热风干燥和真空冷冻干燥等，但最常用的是烘干和热风干燥。金银花在常规干燥过程中容易出现变褐变黑现象，影响制品的色泽及品质。中国专利(申请号：201410052753.7)公开了一种金银花的干燥方法，包括以下步骤：(1)利用3～7目的不锈钢筛网筛选采摘的新鲜金银花，除去叶片和已开的金银花；(2)将挑选好的金银花置于护色液(每1000mL护色液含柠檬酸2～5g、抗坏血酸0.2～0.4g、亚硫酸氢钠0.07～0.1g，余量为水)中护色10～20min，沥干护色液备用；(3)打开热泵干燥机干燥室电源，启动干燥室内的辅助加热装置预热至少30min，结束后向干燥室通入氮气，使室内氧气浓度降低至5～21％；将护色后的金银花均匀摊放在长1m、宽0.6m的长方形不锈钢筛网上(14～16目)，载重量0.99～3.478kg/m2，厚度0.5～3cm，再将盛有金银花的筛网置于干燥室内，上下相邻两层筛网之间的距离为15～30cm；(4)保持干燥室温度为40～60℃，风速1～2.5m/s，氧气浓度5～21％，干燥过程中每隔20～30min向干燥室内通氮气3～5min，干燥时间为6～10h；(5)热泵干燥结束后将金银花取出，再置于微波发生器中微波干燥至含水率≤12％，微波功率0.5～0.9KW；(6)将微波干燥后的金银花置于阴凉、通风处缓苏；(7)缓苏后置于LDPE材质、厚度为单层15丝的复合自封袋中，充氮气至氧气浓度≤5％后密封保存。该方法采用热泵-微波联合干燥技术，物料内外受热均匀且干燥速度快，干燥后外形保持较好，活性成分保留率高。但该方法先将金银花进行护色浸泡，而护色浸泡处理容易对金银花柔嫩的组织结构产生致命损伤，导致金银花在后续干燥过程中极易产生严重皱缩，且金银花中部分有效成分会溶入护色液中，造成还未干燥就产生药效价值的损失，干燥后的产品颜色容易由自然的青绿色变为不自然的翠绿，从而不利于产品品质的有效保护。另外，在气调干燥后期转而使用微波干燥，在一定程度上可以提高干燥速率，但效果并不显著。微波干燥是在常规大气环境中进行，会导致更多的氧分子与物料接触并参与氧化反应，从而提高营养成分的氧化降解几率。并且在干燥后期采用微波干燥，此时金银花中含水率较低、水分分布不均匀，容易产生物料吸收微波能不均匀的现象，从而导致受热不均或局部过热，均会对产品品质造成不良影响。此外，该方法采用溶液浸泡、热泵干燥及微波干燥等多个工序，操作复杂，干燥成本较高，不适于产业化应用及实际生产。针对金银花容易酶促氧化褐变、但不适宜浸泡护色的问题，需提出一种新的快速保质干燥金银花的方法，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速保质干燥金银花的方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种快速保质干燥金银花的方法，包括以下步骤：在气调干燥金银花的初期通入有机物蒸气。
所述的气调干燥条件为：干燥温度40～70℃，风速0.5～4m/s，充氮气至氧气浓度低于常规空气中氧气浓度。优选的，氧气浓度为5～10％。
所述的有机物蒸气为乙醇蒸气。
所述的乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为1～5％。
所述的乙醇蒸气的通入时间为10～20min。在金银花干燥过程中，对酶活的抑制以及护色应该在干燥初期完成。通入乙醇蒸气10～20min，即可实现90％以上酶活的降低。若更长时间通入乙醇蒸气，成本增加，而护色效果提高不显著。此外，在通气时间内，由于乙醇蒸气是持续通入，其在干燥介质中的体积分数将保持不变，以保证必要的护色效果。
所述的乙醇蒸气由雾化器雾化乙醇溶液制得。雾化器所配蠕动泵的雾化压力为60～100kN/m2，喷嘴直径0.5mm，采用2～4个喷嘴，产生的乙醇蒸气流量在10～50mL/min。
所述干燥的终点为金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基，即金银花干制产品的安全贮藏含水率。
本发明的有益效果：
酶促反应是导致金银花干燥过程中极易褐变的重要因素，由多酚氧化酶催化。金银花中作为多酚氧化酶底物的酚类物质包括绿原酸、木犀草素等，它们以结合或游离的状态存在，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在酚-醌之间维持着动态平衡。当金银花发生生理变化或组织受损时，以绿原酸等物质为底物的酶促褐变极易发生，导致金银花色泽的变黄变黑，同时造成干燥金银花中功效成分的损失。抑制酶促反应是保证金银花干制产品质量的有效途径，而通过充入氮气来降低干燥环境中的氧气含量，可有效减少参与酶促氧化反应中的氧分子数目，从而抑制酶促反应的发生。另一方面，有机物蒸气在抑制酶活及保护色泽方面有一定的作用，将有机物蒸气施用于金银花的气调干燥，可在降低干燥环境中氧气浓度、减缓酶促氧化反应的同时，通过抑制金银花中多酚氧化酶活性来进一步降低酶促氧化反应速率，实现有效成分绿原酸的保护及产品色泽的保持，最大程度地保证产品品质。
本发明将乙醇蒸气喷施处理与氮气气调干燥相结合，为具有热敏性、氧敏性特征的金银花提供低氧干燥环境，有效避免金银花药效成分的氧化降解。实验结果表明，与常规热风相比，在相同的温度与风速条件下，乙醇蒸气喷施处理结合氮气气调干燥所得的金银花产品，其绿原酸含量提高24.4～53.7％，叶绿素含量提高30.9～58.3％，产品与新鲜物料之间的色差仅为0.38～7.35，和热风干燥产品色差相比减少64.1～87.8％。与无护色预处理的气调干燥相比，在相同的干燥实现下，绿原酸含量提高6.2～14.6％，叶绿素含量提高3.6～7.0％，色差值减少了6.2～13.6％。与经过护色液护色后的气调干燥相比，本发明产品的皱缩明显下降，其绿原酸含量提高5.3～19.4％，叶绿素含量提高13.4～16.2％，色差值减少4.5～29.1％。
本发明在金银花气调干燥初期，向金银花表面喷施乙醇蒸气，利用乙醇喷雾的抑酶作用实现气调干燥过程中对多酚氧化酶的同步抑制，与常规热风干燥金银花前需要进行蒸汽漂烫预处理相比，可防止高温蒸汽对金银花有效成分的破坏。与无护色预处理的气调干燥相比，将乙醇蒸气喷施在金银花表面，可有效抑制酶活性，对抑制酶促反应产生积极作用，且乙醇蒸气在干燥过程中从物料表面扩散到干燥介质，不在物料上残留，不对物料产生任何负面作用。与经过护色液护色后的气调干燥相比，能避免对金银花进行溶液护色所产生的组织结构损伤、有效成分溶解流失的负面作用，同时降低产品的皱缩率，提高绿原酸及叶绿素含量，降低产品色泽变化，尤其在干燥温度较高时，效果更加明显。
本发明不但利用氮气来降低金银花干燥介质中的氧气分子数，还利用雾化器将乙醇蒸气喷施到物料表面，实现干燥过程中的常温钝酶，解决了传统烘干及热风干燥金银花存在的药效成分含量偏低及产品色泽不好的问题，对有效保护金银花中的药效成分及产品色泽产生积极作用。且乙醇蒸气由于不在物料表面残留，还可解决传统烘干易造成硫超标的问题，实现金银花的高品质干燥。
本发明采用乙醇蒸气喷施结合氮气气调干燥的方法，有效解决了常规热风干燥金银花的产品品质低、颜色变化显著的缺陷，将有机物蒸气护色引入气调干燥，能进一步提高抑制氧化反应的效果，解决护色液浸泡及蒸汽漂烫带来的问题，且操作简单、参数控制容易，能够实现金银花的高品质干燥。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中快速保质干燥金银花的方法，包括以下步骤：
(1)选取成熟金银花100g，平铺在物料盘中，物料层厚度为4mm(3～4mm均可)；
(2)将氮气充入气调干燥机中，调节干燥温度为40℃，风速0.5m/s，氧气浓度5％；
(3)将盛放金银花的物料盘置于气调干燥机的干燥室中，利用雾化器使乙醇溶液雾化成蒸气，在干燥初期向物料表面喷施乙醇蒸气，雾化器所配泵为蠕动泵的雾化压力为100kN/m2，喷嘴直径0.5m，采用4个喷嘴，产生的乙醇蒸气流量为50mL/min，乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为5％，喷施时间10min，喷施乙醇蒸气与气调干燥同时进行，喷施结束后继续气调干燥，至金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基结束；气调干燥过程中利用气调干燥机(购自广东农业机械化研究所)配备的热泵系统实现低氧干燥介质的闭路循环与加热除湿，利用温度探针(精度0.1℃)检测物料温度，热电偶(精度0.1℃)监测及控制干燥介质温度，氧传感器(精度0.1％)检测及调节氧气浓度，热球风速仪(精度0.1m/s)监控干燥风速，称重传感器(精度0.1g)定期测量物料质量并计算脱水率，并记录达到安全脱水率所需要的时间。
本实施例中金银花达到安全含水率所需的干燥时间为520min，干燥后金银花干制产品中绿原酸的质量含量为3.59mg/g，叶绿素含量为1.61mg/g，产品色差为0.38。
实施例2
本实施例中快速保质干燥金银花的方法，包括以下步骤：
(1)选取成熟金银花100g，平铺在物料盘中，物料层厚度为4mm；
(2)将氮气充入气调干燥机中，调节干燥温度为70℃，风速4m/s，氧气浓度5％；
(3)将盛放金银花的物料盘置于气调干燥机的干燥室中，利用雾化器使乙醇溶液雾化成蒸气，在干燥初期向物料表面喷施乙醇蒸气，雾化器所配泵为蠕动泵的雾化压力为100kN/m2，喷嘴直径0.5m，采用4个喷嘴，产生的乙醇蒸气流量为50mL/min，乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为5％，喷施时间10min，喷施乙醇蒸气与气调干燥同时进行，喷施结束后继续气调干燥，至金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基结束，其他同实施例1。
本实施例中金银花达到安全含水率所需的干燥时间为170min，干燥后金银花干制产品中绿原酸的质量含量为2.89mg/g，叶绿素含量为0.86mg/g，产品色差为2.6。
实施例3
本实施例中快速保质干燥金银花的方法，包括以下步骤：
(1)选取成熟金银花100g，平铺在物料盘中，物料层厚度为4mm；
(2)将氮气充入气调干燥机中，调节干燥温度为40℃，风速4m/s，氧气浓度10％；
(3)将盛放金银花的物料盘置于气调干燥机的干燥室中，利用雾化器使乙醇溶液雾化成蒸气，在干燥初期向物料表面喷施乙醇蒸气，雾化器所配泵为蠕动泵的雾化压力为60kN/m2，喷嘴直径0.5m，采用2个喷嘴，产生的乙醇蒸气流量为10mL/min，乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为1％，喷施时间20min，喷施乙醇蒸气与气调干燥同时进行，喷施结束后继续气调干燥，至金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基结束，其他同实施例1。
本实施例中金银花达到安全含水率所需的干燥时间为500min，干燥后金银花干制产品中绿原酸的质量含量为3.55mg/g，叶绿素含量为1.44mg/g，产品色差为0.85。
实施例4
本实施例中快速保质干燥金银花的方法，包括以下步骤：
(1)选取成熟金银花100g，平铺在物料盘中，物料层厚度为4mm；
(2)将氮气充入气调干燥机中，调节干燥温度为70℃，风速0.5m/s，氧气浓度10％；
(3)将盛放金银花的物料盘置于气调干燥机的干燥室中，利用雾化器使乙醇溶液雾化成蒸气，在干燥初期向物料表面喷施乙醇蒸气，雾化器所配泵为蠕动泵的雾化压力为60kN/m2，喷嘴直径0.5m，采用2个喷嘴，产生的乙醇蒸气流量为10mL/min，乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为1％，喷施时间20min，喷施乙醇蒸气与气调干燥同时进行，喷施结束后继续气调干燥，至金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基结束，其他同实施例1。
本实施例中金银花达到安全含水率所需的干燥时间为180min，干燥后金银花干制产品中绿原酸的质量含量为2.78mg/g，叶绿素含量为0.76mg/g，产品色差为7.35。
对比例1
本对比例中金银花采用常规热风干燥技术，与实施例1的区别在于：干燥初期不喷施乙醇蒸气，干燥过程中不通入氮气进行空气置换，干燥介质采用常规空气，其氧气浓度为20.8％，其他技术参数同实施例1。
对比例2～4同样采用常规热风干燥技术，技术参数分别同实施例2～4。
对比例5
本对比例中金银花采用无护色预处理的气调干燥技术，与实施例1的区别在于：干燥处理不喷施乙醇蒸气，其他技术参数同实施例1。
对比例6～8同样采用无护色预处理的气调干燥技术，技术参数分别同实施例2～4。
对比例9-12
本对比例中金银花采用经过护色液护色后的气调干燥技术，与实施例1的区别在于：干燥处理不喷施乙醇蒸气，在气调干燥前采用护色液对金银花进行护色处理(每1000mL护色液含柠檬酸3.5g、抗坏血酸0.3g、亚硫酸氢钠0.085g，余量为水)，其他技术参数同实施例1。
对比例10～12同样采用经过护色液护色后的气调干燥技术，技术参数分别同实施例2～4。
试验例
(1)金银花所含绿原酸的提取与检测
分别称取实施例1～4及对比例5～8中金银花粉末0.4g，置于50mL具塞锥形瓶中，加入30mL体积浓度为50％的甲醇溶液，放置5min，25℃超声30min，然后过滤至100mL容量瓶中；再重复提取1次，合并滤液，并用体积浓度为50％的甲醇溶液定容至刻度，得溶液A；取溶液A10mL，稀释至25mL容量瓶中，为供试品溶液；采用高效液相色谱对供试品溶液进行检测，进样量为10μL，测其峰面积，并由回归方程计算绿原酸的含量。
(2)金银花所含叶绿素的提取与检测
分别称取实施例1～4及对比例5～8中金银花粉末0.4g，置于50mL具塞锥形瓶中，加入30mL无水丙酮，超声提取30min，然后过滤至50mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，得溶液A。取溶液A3mL置入比色皿中，利用分光光度计在645nm及663nm波长下检测，根据吸光度值及标准品回归方程计算叶绿素含量。
(3)金银花产品的色差检测
分别取实施例1～4及对比例5～12中金银花，采用色差仪检测色差，得到亮度值、红绿值及黄蓝值，再与新鲜金银花进行比对，经计算得到产品的色差值。
检测结果详见下表1。
表1不同干燥处理后金银花中绿原酸、叶绿素及色差的检测结果
金银花产品的绿原酸含量及叶绿素含量越高越好，产品与新鲜物料之间的色差越小越好。从表1可以看出，与对比例1～4相比，在其技术参数相同的情况下，本发明的乙醇蒸汽结合氮气气调热风干燥与常规热风干燥相比，由于通入氮气代替常规空气，在降低氧气浓度的同时提高干燥介质的持水性及降低相对湿度，导致传热传质性能略有提升、干燥时间略有减少，同时绿原酸含量提高24.4～53.7％，叶绿素含量提高了30.9～58.3％，色差值减少64.1～87.8％。与对比例5～8相比，虽然均采用降低氧气浓度的措施来减缓干燥过程的氧化反应进程，但对比例仅对酶促氧化反应三要素—酚类底物、酶及氧气中的氧气进行降低，并未对酶活进行抑制，无法全面的阻断酶促氧化褐变，而本发明在气调干燥的基础上通过喷施乙醇蒸气进行抑酶护色，可进一步对三要素中的酶活进行有效抑制，和对比例相比，虽然干燥时间相同，但绿原酸含量提高6.2～14.6％，叶绿素含量提高3.6～7.0％，色差值减少6.2～13.6％。与对比例9～12相比，本发明产品的皱缩明显下降，其绿原酸含量提高5.3～19.4％，叶绿素含量提高13.4～16.2％，色差值减少4.5～29.1％。可见，本发明避免了对金银花进行溶液护色所产生的组织结构损伤、有效成分溶解流失的负面作用，提高绿原酸及叶绿素含量及降低产品色泽变化，尤其在温度较高时，效果更加明显。
因此，本发明的乙醇蒸汽结合氮气的气调热风干燥的方法，利用干燥前期喷洒乙醇蒸汽进行酶活抑制，利用通入氮气减少干燥介质中的氧气分子数，可有效减缓干燥过程中的酶促氧化褐变，实现绿原酸、叶绿素及产品色泽的有效保护，最终提高了金银花干制产品的质量及药用价值。

Claims (8)

1.一种快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：包括以下步骤：在气调干燥金银花的初期通入有机物蒸气。
2.根据权利要求1所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的气调干燥条件为：干燥温度40～70℃，风速0.5～4m/s，充氮气至氧气浓度低于常规空气中氧气浓度。
3.根据权利要求2所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的氧气浓度为5～10％。
4.根据权利要求1所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的有机物蒸气为乙醇蒸气。
5.根据权利要求4所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的乙醇蒸气在干燥介质中的体积分数为1～5％。
6.根据权利要求5所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的乙醇蒸气的通入时间为10～20min。
7.根据权利要求4所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述的乙醇蒸气由雾化器雾化乙醇溶液制得，雾化器所配蠕动泵的雾化压力为60～100kN/m2，产生的乙醇蒸气流量为10～50mL/min。
8.根据权利要求1所述的快速保质干燥金银花的方法，其特征在于：所述干燥的终点为金银花干制产品的含水率≤0.08g/g干基。
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