張赟彬，魏蒙月，王思佳，孫麗紅，徐晨曦，湯易

1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)公共健康學(xué)院（上海 201203）；2. 上海中僑職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品學(xué)院（上海 201319）；3. 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院（上海 200234）

西紅花又名番紅花、藏紅花，為鳶尾科植物番紅花（Crocus sativusL.）的干燥柱頭[1]，在上海、浙江、江蘇、河南等地形成規(guī)模種植，主產(chǎn)區(qū)上海崇明的產(chǎn)量約占全國(guó)的60%。西紅花是名貴中藥材，具有降血壓、降糖、降脂、抗腫瘤、抗動(dòng)脈粥樣硬化、治療神經(jīng)退行性疾病等作用[2-3]，市場(chǎng)需求較大。針對(duì)西紅花花株的栽培技術(shù)，病蟲害防治技術(shù)，西紅花苷提取工藝等方面已有大量研究，但對(duì)西紅花的干燥工藝的相關(guān)研究還未見報(bào)道[4-5]。

西紅花的烘干方式在各地區(qū)之間都略有差異，《浙江省中藥炮制規(guī)范》（2015年版）[6]規(guī)定，西紅花需要低溫烘干，是指烘干溫度不能超過60 ℃；實(shí)際生產(chǎn)過程中，大規(guī)模種植戶如上海崇明、浙江開化和海寧對(duì)西紅花采用的加工方式是隔水蒸干法[7]，該方法類對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求高，且人工成本大；其他方法未見報(bào)道。試驗(yàn)以崇明西紅花作為原料，模擬實(shí)際生產(chǎn)加工過程，研究較為常用的幾種不同的烘干方法對(duì)西紅花失水率和西紅花總苷含量的影響，優(yōu)選更加快速、簡(jiǎn)便、低成本的干燥工藝，對(duì)促進(jìn)西紅花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有較好的實(shí)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西紅花樣品（上海食蘊(yùn)同源農(nóng)產(chǎn)品專業(yè)合作社提供，采收時(shí)間為2018年11月）；乙醇（分析純，上海泰坦科技股份有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

YP202N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；可見分光光度計(jì)（尤尼柯（上海）儀器有限公司）；冷凍干燥機(jī)（上海德洋邦儀器有限公司，DYYB-12）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠，GZX-9240 MBE）；微波爐（格蘭仕，P70D20TL-D4）；真空干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司，DZF-6050）。

1.3 方法

1.3.1 西紅花不同的烘干方式

A（熱風(fēng)烘干法）：將西紅花平攤在鐵盤中，放入不同溫度（60 ℃、90 ℃）烘箱中，加熱烘干一定時(shí)間后取出，測(cè)定樣品中水分和西紅花總苷含量。

B（真空干燥法）：設(shè)定真空干燥箱的真空度為0.1 MPa，將平攤有西紅花樣品的鐵盤放入不同溫度（30 ℃、50 ℃）的真空干燥箱中，干燥不同時(shí)間后取出，測(cè)定樣品中水分和西紅花總苷含量。

C（微波干燥法）：將西紅花平攤在盆中，放入預(yù)先設(shè)定好功率（中火、中高火）的微波爐中，干燥不同時(shí)間后取出，測(cè)定樣品中水分和西紅花總苷的含量。

D（冷凍干燥法）：將新鮮的西紅花樣品在-20℃冷凍12 h后，平攤在盆中，放入真空冷凍干燥機(jī)（-40 ℃，-40 Pa），冷凍干燥12 h后取出，測(cè)定樣品中的水分和西紅花總苷含量。

在上述樣品中，用于檢測(cè)西紅花總苷含量的樣品編號(hào)和烘干參數(shù)見表1。

表1 烘干參數(shù)及其編號(hào)

1.3.2 樣品烘干過程中失水率的測(cè)定

西紅花絲烘干前后分別稱質(zhì)量，烘干前西紅花樣品稱質(zhì)量m1（g），烘干后將西紅花樣品冷卻到室溫稱質(zhì)量m2（g），按式（1）計(jì)算樣品失水率：

1.3.3 烘干樣品的西紅花總苷含量測(cè)定

西紅花總苷含量的測(cè)定按照《中華人民共和國(guó)藥典》（2015版）的要求中西紅花總苷含量的測(cè)定方法進(jìn)行檢測(cè)[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)干燥法對(duì)西紅花干燥效果的影響

2.1.1 熱風(fēng)干燥法對(duì)西紅花中水分含量的影響

如圖1所示，烘干溫度60 ℃時(shí)，隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，西紅花的失水率逐漸增加；烘干溫度90 ℃，時(shí)間8 min的西紅花樣品的失水率最高，說明干燥速率最快；繼續(xù)干燥，干燥至15 min時(shí)，失水率沒有明顯變化，說明干燥溫度90 ℃，干燥時(shí)間8 min時(shí)西紅花的脫水率已達(dá)到高峰，繼續(xù)烘干，短時(shí)間內(nèi)其水分不會(huì)有太大變化。

2.1.2 熱風(fēng)干燥法對(duì)西紅花總苷含量的影響

由圖2可得，隨著烘干溫度升高，西紅花總苷含量逐漸增加。在稍低的烘干溫度（60 ℃）時(shí)，隨烘干時(shí)間延長(zhǎng)，干燥速率變化幅度較大，但總苷含量較低；而在較高的烘干溫度（90 ℃）下，西紅花總苷總苷含量高，隨烘干時(shí)間延長(zhǎng)，含量略有下降；這一結(jié)果和童應(yīng)鵬[9]研究結(jié)果類似。造成這種現(xiàn)象的原因可能是，烘干溫度較低（60 ℃）時(shí)，樣品中含有的酶具有一定的生物活性，可能導(dǎo)致西紅花苷的分解或者與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致含量減少；烘干溫度90 ℃時(shí)，酶由于高溫而失活，使得總苷含量保持較高。試驗(yàn)結(jié)果表明，烘干參數(shù)為90 ℃、8 min時(shí)，西紅花總苷含量最高。

圖1 熱風(fēng)干燥的溫度和時(shí)間對(duì)失水率的影響

圖2 熱風(fēng)干燥的溫度和時(shí)間對(duì)西紅花總苷含量的影響

2.2 真空干燥法對(duì)西紅花干燥效果的影響

2.2.1 真空干燥法對(duì)西紅花中水分含量的影響

如圖3 所示，在真空干燥前提下，烘干溫度30 ℃時(shí)，隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，西紅花的失水率逐漸增加；干燥溫度50 ℃時(shí)，失水率增加明顯，說明升高溫度可顯著增加干燥速率；保持50 ℃的烘干溫度不變，延長(zhǎng)烘干時(shí)間，失水率達(dá)到70.0%，說明此時(shí)基本烘干。

圖3 真空干燥的溫度和時(shí)間對(duì)失水率的影響

2.2.2 真空干燥法對(duì)西紅花總苷含量的影響

在真空干燥條件下，總苷含量顯著低于熱風(fēng)干燥時(shí)總苷含量，主要原因一方面是由于有些樣品沒有完全烘干，另一方面也可能與樣品在低溫下酶活性較高，導(dǎo)致西紅花苷分解和發(fā)生生化反應(yīng)有關(guān)，尤其是B4的水分達(dá)到70%，但西紅花苷含量仍不及熱風(fēng)干燥的一半。后續(xù)需要進(jìn)一步采用更長(zhǎng)的處理時(shí)間或者更高的處理溫度開展采用真空干燥法試驗(yàn)，便于得出最佳參數(shù)。

圖4 真空干燥的溫度和時(shí)間對(duì)西紅花總苷含量的影響

2.3 微波干燥法對(duì)西紅花干燥效果的影響

2.3.1 微波干燥法對(duì)西紅花中水分含量的影響

由圖5可知，采用微波中火5 min時(shí)，樣品失水率達(dá)72.11%，說明微波烘干的干燥速率較快，延長(zhǎng)干燥時(shí)間，失水率增加；增大功率改為中高火時(shí)，烘干4 min，樣品的失水率達(dá)到最大值，此時(shí)樣品達(dá)到干燥狀態(tài)，繼續(xù)烘干，失水率沒有顯著變化。

圖5 微波烘干的溫度和時(shí)間對(duì)失水率的影響

2.3.2 微波干燥法對(duì)西紅花總苷含量的影響

如圖6所示，選用中火進(jìn)行烘干時(shí)，西紅花總苷含量隨著烘干時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加，烘干功率為中高火時(shí)，西紅花總苷含量降低，說明烘干功率對(duì)西紅花總苷類成分有顯著性影響。在微波功率為中火時(shí)，西紅花苷類化合物含量升高的原因可能為[9]：微波烘干法與熱風(fēng)干燥、真空干燥法相比，烘干時(shí)間顯著性減少，減少西紅花苷類化合物因長(zhǎng)時(shí)間加熱而降解；微波有可能使西紅花中的降解酶迅速失活，減少西紅花苷類化合物因?yàn)槊附舛档?。但是更大功率的微波功率處理，西紅花苷類化合物略有降低，推測(cè)原因可能與微波對(duì)西紅花苷類結(jié)構(gòu)的影響，或與其他成分可能發(fā)生反應(yīng)有關(guān)。

圖6 微波烘干的溫度和時(shí)間對(duì)西紅花總苷含量的影響

2.4 冷凍干燥法對(duì)西紅花干燥效果的影響

冷凍干燥法制備的西紅花樣品，色澤保持最好，形態(tài)也是最佳，通過測(cè)量，其失水率達(dá)到80%，西紅花苷含量為18.72%。但考慮其設(shè)備昂貴、所需干燥時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)成本偏高，該方法并不適用于西紅花生產(chǎn)實(shí)際使用。

2.5 不同干燥方法的比較

由于西紅花開花時(shí)間短，需要一開花馬上采收其雌蕊，并進(jìn)行加工，導(dǎo)致試驗(yàn)在參數(shù)設(shè)置及具體處理工藝方面仍需進(jìn)一步完善。

不同參數(shù)下西紅花花絲失水率如圖1、圖3和圖5所示，在相同參數(shù)下，烘干時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，西紅花失水率越高。通過對(duì)比，冷凍干燥較為費(fèi)時(shí)且設(shè)備要求高，不利于普通工廠生產(chǎn)；真空干燥失水率稍低，其烘干參數(shù)的設(shè)置還需進(jìn)一步研究；微波干燥加工時(shí)間短，失水最快；綜合干燥時(shí)間及失水率，3種烘干方法的水分含量丟失速率為：微波干燥＞熱風(fēng)干燥＞真空干燥。

烘干樣品的西紅花總苷含量與烘干過程中的設(shè)備、溫度、時(shí)間緊密相關(guān)。熱風(fēng)干燥時(shí)，90 ℃烘干優(yōu)于60 ℃，綜合能源消耗考慮及時(shí)間和人力成本考慮，最佳的烘干參數(shù)為90 ℃，8 min；微波干燥時(shí)，4組樣品的失水率皆高于72%，但其西紅花總苷含量有顯著不同，考慮不同西紅花植株含量不同的因素，綜合之下，采用微波干燥西紅花時(shí)，建議的適宜條件為微波中火，6 min。對(duì)比在不同烘干參數(shù)下得到的西紅花樣品，失水率在熱風(fēng)干燥90 ℃，8 min時(shí)最高；西紅花總苷含量在微波中火6 min時(shí)最高。綜合能源消耗考慮以及時(shí)間和人力成本考慮，最佳的烘干參數(shù)應(yīng)該為熱風(fēng)干燥90 ℃，8 min，此時(shí)的失水率趨于平衡且西紅花總苷含量較高。

3 結(jié)論

通過對(duì)不同烘干工藝條件下的失水率和西紅花總苷含量的測(cè)定，結(jié)果表明，真空干燥由于處理溫度低，樣品可能未完全干燥，導(dǎo)致西紅花總苷含量最低，需進(jìn)一步研究探討；冷凍干燥因干燥時(shí)間較長(zhǎng)，且成本高昂，不適于推廣；微波干燥法具有操作規(guī)范簡(jiǎn)單、成本低、烘干時(shí)間短、西紅花總苷破壞小、人力成本低等優(yōu)點(diǎn)，但微波爐的大小決定了每次烘干量的多少，尤其是每次處理量低；熱風(fēng)干燥法，處理量大，人力成本低，雖烘干時(shí)間略長(zhǎng)于微波干燥法，但失水率最高，干燥速度快，且成品中西紅花總苷含量最高，因此，是烘干西紅花樣品最適宜的方法。