葉雄方，陸秋君，周翔，向燾，樊安利，毛碧增

(1.浙江傳化生物技術(shù)有限公司，浙江 杭州 311231；2.浙江農(nóng)藝師學(xué)院，浙江 杭州 310021；3.杭州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村事務(wù)保障中心，浙江 杭州 310000；4.浙江大學(xué) 生物技術(shù)研究所，浙江 杭州 310058)

鐵皮石斛(DendrobiumofficinaleKimura et Migo)是一味傳統(tǒng)名貴中藥材，是浙江省的特色藥材之一，為新“浙八味”之一[1]。浙江是全國鐵皮石斛主產(chǎn)地，種植面積、產(chǎn)量和效益均居全國首位。2021年全省種植面積30 hm2，產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全國70%[2]。隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，花產(chǎn)量不斷增加。鐵皮石斛花含有多糖、黃酮、多酚以及花色苷等成分[3]，具有抗氧化、降血糖清除自由基等功效[4]。2019年鐵皮石斛被國家列入“食藥物質(zhì)”管理目錄，2020年浙江省發(fā)布了省地方標(biāo)準(zhǔn)《浙江省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 干制鐵皮石斛花》(DB33/3011—2020)，為鐵皮石斛花的綜合開發(fā)提供了保障。

鐵皮石斛鮮花不易保鮮、貯藏和運(yùn)輸，長期保存需要烘焙制成干花。自然晾干、高溫干燥、真空干燥等是目前實際加工過程中的常用工藝[5]，但這些方法存在鮮花干燥過程中水汽散發(fā)不及時、不充分等缺點(diǎn)，制成的干花普遍存在色澤不夠亮黃、香氣不夠濃郁持久。鐵皮石斛花含有的揮發(fā)性成分主要是醛類、烷烴類、酯類、醇類和含氮化合物[6-7]。為有效提高鐵皮石斛干花品質(zhì)，最大程度保留香氣和色澤，提高干花產(chǎn)品附加值，本研究針對鐵皮石斛鮮花加工過程中的攤鋪厚度、殺青、烘干、提香等影響因素[8]，設(shè)計了多因素聯(lián)合試驗，對各步驟測得數(shù)據(jù)采用多因素方差分析，以期篩選出一套各因素最佳組合條件，為鐵皮石斛的干花生產(chǎn)建立出一套最優(yōu)干花加工工藝。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

材料：試驗所用鐵皮石斛鮮花為淳安傳化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司有機(jī)鐵皮石斛基地現(xiàn)采，基地種植石斛經(jīng)浙江省食品藥品檢驗研究院鑒定為蘭科石斛屬鐵皮石斛。選取盛花期完全開放的花朵[9]，采摘時去除花柄，同時保持花瓣無損傷，采摘后人工去除雜質(zhì)。儀器：美國惠普公司(Hewlett Packard)HP-6890/HP5973 GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀、揮發(fā)油提取儀(北京玻璃儀器廠)。烘干設(shè)備：型號為HBX-9C、加熱功率4 000 W、溫度可控范圍為 30～150 ℃的福建龍邦牌電熱烘焙機(jī)。試劑：正己烷。

1.2 方法

1.2.1 鐵皮石斛花加工工藝

將新鮮采摘的鐵皮石斛鮮花摘除去雜后，均勻攤鋪在烘干機(jī)烘盤上，先進(jìn)行殺青處理[10-11]，然后轉(zhuǎn)入烘干處理[12]，接著進(jìn)行提香處理[13-14]，最后冷卻至室溫。

1.2.2 攤鋪厚度對鐵皮石斛干花加工品質(zhì)影響測試

將去除雜質(zhì)后的鐵皮石斛鮮花均勻平攤在烘干機(jī)托盤，設(shè)置 2、2.5、3 cm共3個攤鋪厚度[15]，各厚度設(shè)3次重復(fù)。攤鋪完成后，設(shè)置常規(guī)殺青、烘干、提香、冷卻的溫度和時間，即在110 ℃條件下殺青10 min，之后轉(zhuǎn)入70 ℃條件下烘干150 min，再轉(zhuǎn)入40 ℃條件下提香15 min，最后自然冷卻至室溫[16]。比較不同攤鋪厚度下，加工出的干花的含水量與揮發(fā)性物質(zhì)含量，選擇含水量低、揮發(fā)性物質(zhì)相對百分含量高的攤鋪厚度為最佳攤鋪厚度。

1.2.3 殺青、烘干和提香條件對干花品質(zhì)影響測試

在最佳攤鋪厚度條件下，設(shè)置殺青(4個處理)、烘干(3個處理)、提香(4個處理)的三因素聯(lián)合試驗，共包含48組處理，每個處理重復(fù)開展3次。對各條件下干花的含水量與揮發(fā)性物質(zhì)含量進(jìn)行測定。

殺青工藝處理，處理1：105 ℃、12 min；處理2：108 ℃、11 min；處理3：110 ℃、10 min；處理4：112 ℃、9 min。

烘干工藝處理：處理1：65 ℃持續(xù)190 min；處理2：70 ℃持續(xù)150 min；處理3：75 ℃持續(xù)100 min。

提香工藝處理：處理1：35 ℃下提香18 min；處理2：40 ℃下提香15 min；處理3：45 ℃下提香12 min；處理4：50 ℃下提香8 min。

1.2.4 主要生化成分測定

采用GB 5009.3—2016公布的方法，測定鐵皮石斛干花水分含量，采用有機(jī)溶劑-水蒸氣蒸餾法提取干花的揮發(fā)油，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)對揮發(fā)性化學(xué)組分進(jìn)行定量檢測[17]。根據(jù)羅青文[18]對鐵皮石斛花功能活性成分的研究，主要分析揮發(fā)性成分中相對含量較高的壬醛、正二十五烷、α-柏木醇等物質(zhì)含量。本研究以這些物質(zhì)的含量作為直接指標(biāo)，篩選殺青、烘干、提香等處理因素的最優(yōu)組合。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用R軟件和Statgraphics(STN，St Louis，MO，USA)軟件對上述采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，R軟件版本號為3.5.2(2018-12-20)。

2 結(jié)果與分析

2.1 攤鋪厚度對干花品質(zhì)的影響

鐵皮石斛鮮花設(shè)置了3個攤鋪厚度(2、2.5、3 cm)，按110 ℃條件下殺青10 min，之后轉(zhuǎn)入70 ℃條件下烘干150 min，之后轉(zhuǎn)入40 ℃條件下提香15 min，最后自然冷卻至室溫，干花含水量(%)、揮發(fā)性物質(zhì)相對含量(%)結(jié)果見表1。單因素方差分析表明，攤鋪厚度對干花含水量(Pr值為0.042 7)和干花總揮發(fā)性物質(zhì)相對含量均有顯著差異(Pr值為0.017 3)，結(jié)果見表2。

表1 不同攤鋪厚度對鐵皮石斛干花加工的影響結(jié)果 單位：%

表2 不同攤鋪厚度對鐵皮石斛干花加工的差異檢驗

進(jìn)一步對不同攤鋪厚度下干花的含水量和揮發(fā)性物質(zhì)含量開展均值的多重比較，任意兩組攤鋪厚度之間的均值都體現(xiàn)出了顯著差異，鮮花攤鋪厚度為2.5 cm時，干花的含水量最低、揮發(fā)性物質(zhì)含量最高，達(dá)到了烘干和留香的目的，為此鮮花攤鋪的最佳厚度為 2.5 cm。

2.2 殺青、烘干、提香條件的優(yōu)化組合測試

在鮮花攤鋪厚度為2.5 cm條件下，對殺青、烘干和提香開展多因素聯(lián)合試驗，共設(shè)計了48個組合，各組合的干花含水量、壬醛、正二十五烷、α-柏木醇等含量見表3。

結(jié)果表明，殺青的4個處理，對含水量的影響存在顯著差異。4個處理雖然溫度設(shè)置逐漸升高，而高溫持續(xù)時間逐漸縮短，但高溫對含水量起決定作用。對于3類揮發(fā)性物質(zhì)，殺青高溫持續(xù)時間較短，4組條件之間并未體現(xiàn)出顯著差異，進(jìn)一步說明短時高溫的處理，對3類揮發(fā)性物質(zhì)含量留存的影響不顯著，不易影響香氣程度。

對香氣成分起主要決定性作用的是烘干過程，統(tǒng)計學(xué)檢驗揭示含水量、壬醛、正二十五烷、α-柏木醇含量在3組烘干條件間都表現(xiàn)出顯著差異。關(guān)于烘干條件，65 ℃持續(xù)190 min對含水量和揮發(fā)性物質(zhì)含量起最佳效果。3組烘干條件之間，溫度逐級增加，維持時間逐級遞減，但相對低溫與相對較長的維持時間對目標(biāo)成分的保留起到最佳效果，表明 65～75 ℃的低溫區(qū)段最利于揮發(fā)性物質(zhì)的穩(wěn)定保留。

關(guān)于提香條件，僅壬醛含量與正二十五烷含量在不同提香條件間呈現(xiàn)顯著差異，其中提香處理4對兩類物質(zhì)保留最多，對含水量與α-柏木醇含量影響作用不顯著。提香溫度設(shè)置在35～50 ℃，相對殺青(>105 ℃)與烘干條件(>65 ℃)的溫度區(qū)間，提香設(shè)置的相對低溫對壬醛與正二十五烷仍起到了重要作用。表3顯示的提香處理3即45 ℃ 12 min達(dá)到了最優(yōu)提香效果，提香溫度過高不利于揮發(fā)性物質(zhì)留存。

多因子分析結(jié)果見表4，結(jié)果表明，殺青條件對含水量、壬醛、正二十五烷、α-柏木醇含量的影響差異極顯著，而烘干條件對正二十五烷含量的影響差異不顯著；提香條件對含水量、壬醛、正二十五烷、α-柏木醇含量有顯著影響。由結(jié)果可知，殺青步驟主要影響干花的含水量，但殺青時間較短，要達(dá)到干花干燥標(biāo)準(zhǔn)，還需要較長時間的烘干維持。含水量隨著殺青、烘干、提香等工藝流程的進(jìn)展而不斷降低，而3類揮發(fā)性物質(zhì)含量隨著各工序的深入而增加。結(jié)果表明，烘干、提香這兩個步驟對殺青環(huán)節(jié)能起到鞏固的效果，對干花加工工藝具有不可或缺的作用。

表4 殺青、烘干、提香等作用于干花含水量與各類揮發(fā)性物質(zhì)含量的差異檢驗結(jié)果

通過綜合分析，鐵皮石斛干花最佳的工藝流程為：鮮花去除雜質(zhì)后，在烘盤均勻攤鋪，厚度2.5 cm，殺青選擇112 ℃，持續(xù)9 min，烘干選擇65 ℃，持續(xù)190 min，提香采用45 ℃，12 min，之后冷卻至室溫后密封遮光保存。根據(jù)此工藝加工的干花色澤鮮明、黃綠、潤澤，保存時間持久，香氣濃郁持久(圖1中A)。

A為工藝流程為鮮花攤鋪2.5 cm，殺青112 ℃，9 min，烘干65 ℃，190 min，提香45 ℃，12 min；B為工藝流程為鮮花攤鋪2.5 cm，殺青105 ℃，12 min，烘干75 ℃，100 min，提香45 ℃，12 min。圖1 不同工藝對鐵皮石斛干花色澤的影響

3 討論

鐵皮石斛作為一種名貴的中藥材，其花朵因具有舒緩精神緊張，保持頭腦清醒，解除精神抑郁，潤膚養(yǎng)顏等特殊的保健功效而備受關(guān)注[19-20]，因而其干花加工工藝成為鐵皮石斛生產(chǎn)加工領(lǐng)域內(nèi)的一項重要命題。針對鐵皮石斛葉和花的功能活性成分問題，羅青文[18]推測壬醛是與鐵皮石斛花香有直接相關(guān)性的主要物質(zhì)，該成分賦有強(qiáng)烈而愉快的芳香性氣味[20]?；絷康萚17]通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)測定了其中的揮發(fā)性物質(zhì)，揭示出鐵皮石斛花的揮發(fā)性物質(zhì)中壬醛、正二十五烷、α-柏木醇相對含量較高。因而本研究確定以壬醛、正二十五烷、α-柏木醇這3類物質(zhì)留存量作為鐵皮石斛干花制備工藝的檢測標(biāo)準(zhǔn)，同時考慮相對含水量，共同探討干花制備的條件優(yōu)化問題。

攤鋪厚度作為首個工藝因子，與后續(xù)對烘干機(jī)的溫度設(shè)置無關(guān)，因而本研究首先對攤鋪厚度展開篩選。單因素方差分析揭示出2.5 cm的攤鋪厚度可使干花保留最低含水量，同時對干花總揮發(fā)性物質(zhì)也會產(chǎn)生顯著差異。該因素的率先篩選為開展后續(xù)多因素聯(lián)合試驗減少了試驗工作量，為工藝條件的優(yōu)化提供了便利。

為科學(xué)合理提高鐵皮石斛干花制作工藝與干花質(zhì)量，加工過程中要求最大程度地去除水分，還要求殺青、烘干、提香的溫度設(shè)置要最有利于揮發(fā)性芳香物質(zhì)的留存量。針對殺青條件，本試驗設(shè)計的殺青條件梯度具有“低溫”搭配“長時”、“高溫”搭配“短時”的特點(diǎn)，該搭配具有充分平衡溫度高低與時間長短的特點(diǎn)，充分考慮了殺青步驟對干花品質(zhì)的決定性影響。對于烘干因素的設(shè)置，3組條件之間也體現(xiàn)出了類似的平衡特點(diǎn)。但該步驟用時基數(shù)與殺青過程相比延長許多，表明烘干條件對干花品質(zhì)的定位起著重要作用，這也與本試驗揭示出的“烘干條件對含水量與3類揮發(fā)性物質(zhì)均有顯著差異”的結(jié)果相呼應(yīng)。提香作為干花制作的最后一步，對殺青與烘干起到了補(bǔ)償性的鞏固作用。通過多因素聯(lián)合試驗與多因素方差剖析的數(shù)據(jù)分析，本研究篩選了一套最優(yōu)加工體系：殺青條件為112 ℃下殺青9 min；烘干條件為65 ℃下烘干190 min；提香條件為45 ℃下提香12 min，該組合加工工藝加工出來的鐵皮石斛干花含水量最少、揮發(fā)油留存量最高、干花色澤保存持久、香氣濃郁持久，配合低溫遮光條件更有利于鐵皮石斛干花的長期保存[21]。

陳燕蘭等[22]認(rèn)為，不同產(chǎn)地生產(chǎn)的鐵皮石斛品質(zhì)差異很大；文大成等[23]進(jìn)一步揭示不同產(chǎn)地種植生產(chǎn)的花茶品質(zhì)有較大差異；劉凱月等[24]認(rèn)為，不同栽培方式獲得的鐵皮石斛花茶品質(zhì)存在差異，本試驗所用鮮花為淳安傳化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司千島湖鐵皮石斛基地采用國標(biāo)有機(jī)種植方式生產(chǎn)，其揮發(fā)性物質(zhì)含量與其他產(chǎn)地和栽培模式生產(chǎn)的鮮花可能存在較大差異，因而本研究對鐵皮石斛干花制作工藝體系的優(yōu)化，對有機(jī)鐵皮石斛干花的規(guī)?；a(chǎn)加工具有長遠(yuǎn)的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。鐵皮石斛花中除了含有揮發(fā)性成分外，還含有多糖、黃酮、多酚、花色苷等多種物質(zhì)[25]，還富含多種微量元素[26]。對于鐵皮石斛干花產(chǎn)品，不同人群對其內(nèi)含物的關(guān)注有所不同，如關(guān)注多糖含量或香味。因此，后續(xù)對不同栽培方式的鐵皮石斛，或針對不同物質(zhì)含量的加工工藝仍值得廣大生產(chǎn)人員的進(jìn)一步關(guān)注。