李 豪，谷 燕，趙 沁，吳永軍

（1.馬鞍山師范高等專(zhuān)科學(xué)校理工系，安徽馬鞍山243041；2.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都610039）

天麻原名赤箭（Gastrodia elata），是蘭科植物天麻的干燥塊莖[1]，為我國(guó)名貴的藥食同源中藥材之一，屬多年生寄生植物，寄主為蜜環(huán)菌，以蜜環(huán)菌的菌絲或菌絲分泌物為營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育[2]。天麻中所含的天麻素及其苷元有較好的鎮(zhèn)靜和安眠作用，可廣泛應(yīng)用于神經(jīng)衰弱及血管性頭痛、神經(jīng)痛、梅尼埃綜合征、小兒驚風(fēng)、癲癇、半身不遂，動(dòng)脈硬化以及流行性腦膜炎和乙型腦炎等傳染性疾病引起的腦神經(jīng)刺激等癥狀。

天麻干制是天麻成品加工中的一道重要程序，傳統(tǒng)的天麻干制是利用太陽(yáng)光進(jìn)行自然晾干的方法[3]。該方法極易受到天氣的制約，如果在太陽(yáng)下曝曬，天麻易發(fā)生褐變、卷曲并且有斷面紋，如果陰干則容易發(fā)生霉變，天麻顏色會(huì)變黑而且有大量霉斑。為了應(yīng)對(duì)自然晾干過(guò)程中天麻顏色的變化，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民大多采用硫磺來(lái)進(jìn)行熏制，以使其顏色變白變亮[4]。但在硫磺熏制過(guò)程中會(huì)有大量硫磺殘留在天麻里，導(dǎo)致硫元素超標(biāo)，影響了天麻的品質(zhì)，也影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入。從中國(guó)知網(wǎng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)資源，至今尚未見(jiàn)天麻干制護(hù)色技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)均勻設(shè)計(jì)的方法重點(diǎn)對(duì)天麻熱風(fēng)干燥過(guò)程中的護(hù)色劑試進(jìn)行了研究，分析護(hù)色劑成分及添加量對(duì)干制后感官品質(zhì)的影響，并全面研究了整個(gè)干燥工藝過(guò)程，為天麻干制提供技術(shù)指導(dǎo)。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels table

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

天麻 購(gòu)自大別山天麻種植基地；氯化鈉 中鹽東興鹽化股份有限公司；黃原膠 河南加力安生物科技公司；山梨酸鉀 徐州市鑫祥瑞化工有限公司；維生素C 河南盛之德商貿(mào)有限公司；檸檬酸 吳江市偉博化工技術(shù)有限公司；EDTA 河北誠(chéng)信有限責(zé)任公司。

FA1004B型電子天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司；HH4型恒溫水浴鍋 江蘇金壇宏華儀器廠(chǎng)；DHG-9101-3SA型鼓風(fēng)干燥箱 上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；自制鼓風(fēng)干燥設(shè)備。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將新鮮天麻用水洗凈，放入90～100℃濃度為8%的氯化鈉溶液中浸泡，攪動(dòng)30s，撈出后將其瀝水晾干，再將其放到配制好的護(hù)色溶液中，在溫度為35℃的水浴中恒溫浸泡30min，最后置于鼓風(fēng)干燥機(jī)或自制的干燥設(shè)備（見(jiàn)圖1）內(nèi)35℃下0.4m/s的風(fēng)速烘干，即可得到成品。

圖1 自制鼓風(fēng)干燥箱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Diagram of hot-air drier structure

該自制干燥設(shè)備的熱風(fēng)從底部被送入S形迷宮式的干燥箱內(nèi)，并在其中進(jìn)行自下而上流動(dòng)，在行進(jìn)過(guò)程中對(duì)天麻進(jìn)行加熱，天麻中的水分在熱力和風(fēng)力雙重作用下蒸發(fā)氣化，使天麻得到干燥。當(dāng)熱空氣到達(dá)干燥箱最上端排氣口時(shí)，濕熱的空氣從出風(fēng)口排出，帶走從物料蒸發(fā)出的水蒸氣[5]。該設(shè)備有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，一是對(duì)物料的加熱是全方位的，熱空氣前進(jìn)過(guò)程中，既有水平流動(dòng)也有少量上升運(yùn)動(dòng)，使天麻上下表面都能均勻受熱，水分蒸發(fā)均勻，既保證了干燥效果又節(jié)能；二是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需要小型控溫?zé)犸L(fēng)機(jī)等簡(jiǎn)單材料便可制成，成本低廉，易于制作和控制，而且容積也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。該設(shè)備易于推廣。

1.2.1 護(hù)色劑選擇 造成天麻在干燥以及保存過(guò)程中顏色變化的原因很多，歸納起來(lái)可能是兩個(gè)主要方面的原因。一是在天麻表面發(fā)生酶促褐變，本實(shí)驗(yàn)在選用黃原膠、維生素C和檸檬酸作為護(hù)色劑，黃原膠可以在天麻面形成薄膜，隔絕氧氣，使褐變反應(yīng)可以得到抑制，VC是一種很好的食品級(jí)抗氧化劑，在天麻表層形成抗壞血酸隔離層，可以阻止酶促褐變的進(jìn)行。二是天麻表面容易生長(zhǎng)霉菌，通過(guò)加入少量的食品級(jí)山梨酸鉀，與黃原膠、VC等護(hù)色劑共同作用在天麻表面形成防腐層，抑制各類(lèi)微生物對(duì)天麻的作用?；谏鲜隹紤]，對(duì)干制過(guò)程中護(hù)色劑進(jìn)行了選擇，具體的護(hù)色劑種類(lèi)及加入水平見(jiàn)表1。

1.2.2 確定護(hù)色實(shí)驗(yàn)方案 根據(jù)因素和水平，可以選取均勻設(shè)計(jì)表U11（116）[6]，根據(jù)U11（116）的使用表，將x1、x2、x3、x4、x5分別放在U11（116）表的1、2、3、4、5列，實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表3。

1.3 天麻感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

天麻感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥工藝操作要點(diǎn)分析

本研究采用在較高濃度食鹽溶液中短時(shí)間高溫?zé)釥C的方法，主要目的是滅酶和殺滅天麻表面的部分微生物，進(jìn)而減少酶促褐變和霉變的發(fā)生，同時(shí)熱燙時(shí)間短只有30s，熱力作用僅發(fā)生在天麻的外表層部分，內(nèi)部品質(zhì)不受影響。在護(hù)色的同時(shí)僅可以保留天麻內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)成分不受破壞。

新鮮天麻經(jīng)護(hù)色劑浸泡后在干燥設(shè)備中于35℃鼓風(fēng)烘干，通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)知溫度對(duì)天麻干燥品質(zhì)影響比較大。當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，在較短時(shí)間內(nèi)天麻外表面就會(huì)發(fā)生變色，而此時(shí)的天麻中的自由水還不能完全除去。當(dāng)干燥溫度低于30℃時(shí)，熱力較弱，干燥時(shí)間大幅度延長(zhǎng)，也容易引起天麻的顏色的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)干燥溫度為35℃時(shí)所得成品的感官品質(zhì)分值高，同時(shí)干燥時(shí)間短。

表2 天麻感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Gastrodia sensory evaluation criteria

在干燥過(guò)程中采用鼓風(fēng)的方式更有利用水分的蒸發(fā)，風(fēng)速也是影響干燥過(guò)程的一個(gè)不或缺少的因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高風(fēng)速能夠加快干燥進(jìn)程，縮短干燥時(shí)間，但天麻因受熱不均，極易卷曲，影響了天麻的外觀(guān)狀態(tài)，同時(shí)浪費(fèi)的能耗較多。溫度過(guò)低干燥時(shí)間長(zhǎng)，也不利于干燥過(guò)程，結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮確定在35℃條件下干燥的風(fēng)速0.4m/s。

2.2 護(hù)色溶液配方均勻設(shè)計(jì)的結(jié)果與回歸方程

根據(jù)因素和水平，可以選取均勻設(shè)計(jì)表U11（116）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中只有11個(gè)處理，每個(gè)處理取5個(gè)中等大小的天麻，按照工藝進(jìn)行護(hù)色處理，干燥后進(jìn)行評(píng)定，分值越大說(shuō)明護(hù)色效果越好。結(jié)果如表3所示。運(yùn)用Excel軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸分析[7]，得到評(píng)定分值（y）與黃原膠（x1）、山梨酸鉀（x2）、VC（x3）、檸檬酸（x4）和EDTA（x5）的較優(yōu)回歸方程為：y=55.72-6.35x1+11.33x2+0.68x3+8.87x4-12.29x5-2.58x2x4。該方程相關(guān)系數(shù)R=0.98，調(diào)整決定系數(shù)Radj=0.92，同時(shí)表4方差分析表中相關(guān)數(shù)據(jù)方差F=19.59和p值=0.01表明，所建立的回歸方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該數(shù)據(jù)模型可以較好的模擬干燥護(hù)色效果的實(shí)際情況。

表3 均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果Table 3 Uniform design arrangement and experimental results

表4 方差分析Table 4 The analysis of variance of experimental results

2.3 因素及其交互作用的影響分析

根據(jù)各因素p值（表5）的大小可以看出各因素包括交互作用對(duì)護(hù)色效果的影響都比較顯著，對(duì)結(jié)果的主次效應(yīng)排序?yàn)椋簒3＞x5=x1＞x2＞x4＞x2x4，即VC對(duì)護(hù)色效果影響最大，EDTA、黃原膠影響次之，接下來(lái)影響順序依次為山梨酸鉀和檸檬酸，山梨酸鉀與檸檬酸的交互作用較小。從各因素t分布數(shù)據(jù)看（表5），VC、山梨酸鉀和檸檬酸對(duì)結(jié)果的影響成正相關(guān)，而EDTA、黃原膠、山梨酸鉀與檸檬酸的交互作用對(duì)結(jié)果的影響成負(fù)相關(guān)，而且交互作用的影響最小。

表5 回歸系數(shù)分析Table 5 The analysis of regression coefficient

2.4 最佳護(hù)色參數(shù)的確定和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

考慮到五種護(hù)色劑對(duì)干制天麻的感官品質(zhì)影響既有正相關(guān)又有負(fù)相關(guān)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，可以對(duì)成正相關(guān)的因素取較大值，對(duì)成負(fù)相關(guān)影響的因素取較小值。其中EDTA對(duì)結(jié)果的影響成負(fù)相關(guān)而且影響還非常顯著，所以它的量可以確定為0，即可以不用添加。同時(shí)考慮到黃原膠有較好的粘附性可以使其他護(hù)色因子能夠較好的附著在天麻面表面，對(duì)最終護(hù)色效果有一定的促進(jìn)作用，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)黃原膠的量可以取0.4g/100mL。由于所得的回歸方程中沒(méi)有平方項(xiàng)，不能用計(jì)算偏導(dǎo)數(shù)的方法獲得最大值，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果從最優(yōu)方案中選取最佳工藝條件。本實(shí)驗(yàn)中第2號(hào)處理為最優(yōu)方案，所以可以確定黃原膠0.4g/100mL、山梨酸鉀1.2g/100mL、VC20mg/100mL、檸檬酸3.6g/100mL。在此最優(yōu)條件下，5次實(shí)驗(yàn)平均結(jié)果為97.4%，接近于滿(mǎn)分。

在以上條件下制備的干燥成品天麻，在無(wú)任何包裝的情況自然存放一年，沒(méi)有出現(xiàn)變色發(fā)霉等現(xiàn)象，說(shuō)明該護(hù)色方法行之有效。本實(shí)驗(yàn)中使用了國(guó)家批準(zhǔn)的食品添加劑山梨酸鉀，經(jīng)檢測(cè)其在天麻中的殘留值約為8.2mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其在食品中的允許添加限量[8]。另外，在使用前用水清洗可以完全除去山梨酸鉀，這是因?yàn)樯嚼嫠徕泝H殘留在天麻的表面，并且含量極低不會(huì)對(duì)天麻品質(zhì)造成影響。

3 結(jié)論

對(duì)大別山天麻常規(guī)干制過(guò)程中出現(xiàn)的變色及霉變情況進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并把重點(diǎn)放在了護(hù)色試劑的優(yōu)化上，利用均勻設(shè)計(jì)的方法通過(guò)線(xiàn)性回歸，建立了護(hù)色試劑成分的數(shù)學(xué)模型，該模型可以較好的反映實(shí)際情況。對(duì)該回歸模型的分析可知，VC對(duì)護(hù)色效果影響最大，并經(jīng)綜合分析得到大別山天麻干燥過(guò)程中最佳護(hù)色溶液為：黃原膠0.4g/100mL、山梨酸鉀1.2g/100mL、VC20mg/100mL、檸檬酸3.6g/100mL。該天麻護(hù)色干制方法簡(jiǎn)便易行，能夠提高大別山天麻的品質(zhì)，解決種植戶(hù)的實(shí)際問(wèn)題，該技術(shù)值得推廣。

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