熊慧薇，劉光憲，閔華，付曉記，李菁

（江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江西南昌 330002）

鐵皮石斛（Dendrobium officinale）為蘭科石斛屬多年生附生型草本植物，多生長(zhǎng)在溫暖、潮濕、半陰半陽(yáng)的環(huán)境中。野生鐵皮石斛為瀕危植物，多分布于熱帶、亞熱帶國(guó)家，在我國(guó)主要分布于安徽省西南部、浙江省東部、福建省西部、廣西壯族自治區(qū)西北部、湖南省西南部等地區(qū)[1]。鐵皮石斛喜溫涼，怕寒且怕高溫，屬于氣生根植物，為半陰生，人工種植過程中對(duì)種植方式要求比較嚴(yán)格。鐵皮石斛作為我國(guó)傳統(tǒng)名貴珍稀中藥材，在唐代醫(yī)學(xué)經(jīng)典《道藏》中被列為“中華九大仙草之首”?！吨袊?guó)藥典》（2020 版）記載，鐵皮石斛具有益胃生津、滋陰清熱的功效，主治熱病津傷、口干煩渴、胃陰不足、食少干嘔、病后虛熱不退、陰虛火旺、骨蒸勞熱、目暗不明、筋骨痿軟[2]。隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，鐵皮石斛中已被分離和驗(yàn)證的功能性物質(zhì)主要有石斛多糖、氨基酸、多酚及生物堿等物質(zhì)，因此鐵皮石斛具有抗氧化、抗腫瘤、降低血糖、消炎、提高免疫功能等功效[3-4]。20 世紀(jì)末至21 世紀(jì)初，浙江省率先開展了石斛繁殖研究和人工種植實(shí)踐，經(jīng)過多年探索，先后突破了鐵皮石斛繁殖和種植難關(guān)。2021 年，我國(guó)石斛屬植物種植總面積達(dá)3.03 萬hm2，綜合產(chǎn)值逾500 億元[5]。

根據(jù)國(guó)家衛(wèi)健委、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局2020年發(fā)布的《關(guān)于對(duì)黨參等9 種物質(zhì)開展按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材的物質(zhì)管理試點(diǎn)工作的通知》，鐵皮石斛被列入既是食品又是中藥材的物質(zhì)名單，鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)迎來全新發(fā)展。鐵皮石斛為江西省“贛食十味”之一，在貴溪市、德興市、廣豐區(qū)、鉛山縣、修水縣等地均有仿生栽培，其種植模式可以概括為崖壁附生種植、掛樹附生種植、大棚種植3 種。目前，鐵皮石斛鮮品的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛[6]。

新鮮鐵皮石斛的水分含量較高，在常溫狀態(tài)下放置一段時(shí)間后，鮮條易發(fā)生褐變或微生物侵染[7]。因此，對(duì)新鮮鐵皮石斛進(jìn)行干燥處理，參照中藥材貯存，降低水分含量至安全水分含量（9%），鐵皮石斛可以長(zhǎng)期保存[8]。本研究從干燥方法切入，研究了干燥方法對(duì)鐵皮石斛活性成分的影響，通過對(duì)氨基酸、多糖、多酚、生物堿等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和分析比較，為不同干燥方法在鐵皮石斛精深加工及藥食同源的應(yīng)用方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮鐵皮石斛，產(chǎn)地為江西省萍鄉(xiāng)市，人工栽培，3 ～4 年生。

苦參堿標(biāo)準(zhǔn)品、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、葉綠素a 標(biāo)準(zhǔn)品、葉綠素b 標(biāo)準(zhǔn)品、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，均來自上海源葉生物科技有限公司；硫酸、苯酚、石油醚、氫氧化鉀、丙酮、乙醇、甲醇、鹽酸、氫氧化鈉、三氯甲烷，均為分析純，購(gòu)自西隴科學(xué)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LA8080 氨基酸自動(dòng)分析儀，日立高新技術(shù)集團(tuán)；FA-1004 電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；BR4I 離心機(jī)，賽默飛世爾科技公司；8453 紫外可見分光光度計(jì)，安捷倫科技有限公司；HE53 水分測(cè)定儀，梅特勒托利多科技（中國(guó)）有限公司；DF-70 水冷雙級(jí)高速齒輪傳動(dòng)粉碎機(jī)，溫嶺林大機(jī)械有限公司；KQ-800DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司；DHG-9070A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；熱泵干燥房，南昌永淦節(jié)能科技有限公司；LGJ-18真空冷凍干燥機(jī)，北京松原華興科技發(fā)展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 采摘及預(yù)處理

鐵皮石斛適宜采收的時(shí)間是每年11月至次年6月，采取采舊留新和全草采收兩種方式。于晴天采收，枝條表皮無水珠時(shí)采收，采收前90 d 不得使用化肥及農(nóng)藥。

采收方法：待葉片自然脫落、葉鞘變?yōu)殂y灰色后，采收3 年及以上生莖條。于莖基部以上留1 ～2 個(gè)帶肉質(zhì)的莖節(jié)處45°斜切采收。采收后及時(shí)剔除病株及雜質(zhì)，平鋪擺放備用。

1.3.2 干燥

將新鮮鐵皮石斛莖條清洗干凈，采用3 種干燥方法進(jìn)行干燥至安全水分含量。

（1）熱風(fēng)干燥。75 ℃恒溫，鼓風(fēng)干燥箱連續(xù)干燥12 h 后靜置12 h，反復(fù)進(jìn)行此過程，直到物料水分含量＜10%。

（2）熱泵干燥。熱泵房三階段溫度干燥，干燥程序起始溫度45 ℃持續(xù)2 h，升溫至60 ℃持續(xù)12 h，最后降溫至40 ℃持續(xù)2 h，常溫靜置12 h。重復(fù)該干燥程序，直至物料水分含量＜10%。

（3）真空冷凍干燥。將鐵皮石斛鮮條切段，置于-65 ℃冰箱冷凍6 h 以上，然后冷凍干燥。在干燥過程中，冷阱溫度保持-65 ℃，真空度20 Pa 左右，每次干燥周期為48 h 左右。干燥周期可重復(fù)，直至獲得水分含量＜10%的鐵皮石斛段。

1.4 鐵皮石斛活性成分檢測(cè)

利用切斷機(jī)將干燥好的鐵皮石斛莖條切斷，每段長(zhǎng)度約為5 mm，然后用臺(tái)式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，獲得鐵皮石斛粉。

1.4.1 氨基酸檢測(cè)

取適量鐵皮石斛粉置于試管中，并加入12 mL 鹽酸溶液（6 mol/L），將試管放入冷凍劑中冷凍4 min，充氮保護(hù)，擰緊瓶蓋，將試管于110 ℃±1 ℃水解22 h后，取出，冷卻至室溫。過濾并定容至50 mL容量瓶中，搖勻。取1.0 mL 濾液移入至15 mL 試管內(nèi)，40 ℃減壓至干，用1.0 mL 檸檬酸鈉緩沖溶液（pH 值為2.2）復(fù)溶，過濾膜，上氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定氨基酸。

1.4.2 多糖檢測(cè)

采用苯酚硫酸法測(cè)定多糖含量。稱取0.2 ～1.0 g樣品于50 mL 具塞離心管內(nèi)。用5 mL 水浸潤(rùn)樣品，緩慢加入20 mL 無水乙醇，同時(shí)使用渦旋振蕩器振搖，使混合均勻，置超聲波提取器，120 W 超聲提取30 min。提取結(jié)束后，于4 000 r/min 離心10 min，棄去上清液。不溶物用10 mL 80%乙醇溶液洗滌、離心。用水將上述不溶物轉(zhuǎn)移入圓底燒瓶，加入50 mL 水，120 W 超聲提取30 min，重復(fù)2 次。冷卻至室溫，過濾上清液轉(zhuǎn)移至200 mL容量瓶中，殘?jiān)礈?～3次，洗滌液轉(zhuǎn)至容量瓶中，加水定容。此溶液為樣品測(cè)定液（如顏色過深，可通過C18、SPE小柱等進(jìn)行脫色處理）。分別吸取0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL 的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖工作溶液（100 mg/L）置于20 mL具塞試管中，用蒸餾水補(bǔ)至1.0 mL。向試液中加入1.0 mL 5%苯酚溶液，然后快速加入5.0 mL 硫酸（與液面垂直加入，勿接觸試管壁，以便與反應(yīng)液充分混合），靜置10 min。使用旋渦振蕩器使反應(yīng)液充分混合，然后將試管放置于30 ℃水浴中反應(yīng)20 min，490 nm測(cè)吸光度。以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，制定標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸取1.0 mL 樣品測(cè)定液于20 mL 具塞試管中，重復(fù)上述操作，于490 nm 測(cè)吸光度。

1.4.3 多酚檢測(cè)

稱取0.2 g 樣品于10 mL 離心管中，加70%甲醇水溶液，移入70 ℃水浴提取10 min，冷卻至室溫，3 500 r/min 離心10 min，上清液轉(zhuǎn)移至10 mL 容量瓶中，殘?jiān)儆?0%甲醇水溶液提取一次，合并提取液，定容至10 mL，為測(cè)試液。如有渾濁或沉淀，過濾后待用。移取1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL）于100 mL容量瓶中，定容至刻度，獲得沒食子酸工作液。吸取沒食子酸工作液、測(cè)試液及水（空白樣）各1 mL 于刻度試管中，在試管內(nèi)分別加入5.0 mL 10%福林酚試劑，搖勻，反應(yīng)3 ～8 min，加入4.0 mL 7.5% Na2CO3溶液，搖勻。室溫下放置60 min，于765 nm處測(cè)吸光度。根據(jù)沒食子酸標(biāo)樣工作液的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.4 總生物堿檢測(cè)

采用溴麝香草酚藍(lán)法測(cè)定總生物堿含量。（1）精密量取苦參堿對(duì)照品溶液（1 mg/mL）0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL 分別置于離心管中，各管均加三氯甲烷至1.0 mL，再加入5 mL溴麝香草酚藍(lán)顯色劑、5 mL 三氯甲烷，振搖2 min，靜置2 h，取三氯甲烷層4 mL 移入比色管中，分別加入0.2 g 無水硫酸鈉，振搖，放置10 min，以未加苦參堿的為空白對(duì)照，于414 nm 處測(cè)定吸光度，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2）稱取0.5 g 搗碎樣品于離心管中，加入10 mL 無水甲醇，200 W 超聲提取1 h，3 500 r/min離心10 min。將上清液移入另一離心管中。同法重復(fù)提取3 次，合并上清液，加熱蒸發(fā)濃縮為浸膏。用10 ～15 mL 2%鹽酸溶液洗滌溶解，然后用10% NaOH 溶液調(diào)pH 值至10，再用等體積三氯甲烷萃取3 次，合并萃取液于旋蒸瓶中，旋蒸濃縮后再用10 mL三氯甲烷溶解，為待測(cè)液。取0.5mL 待測(cè)液，按照標(biāo)準(zhǔn)樣品的處理方式，于414 nm 測(cè)吸光度。

1.4.5 葉綠素a、葉綠素b 檢測(cè)

取適量樣品0.5 g 左右，加入50 mL 無水乙醇與丙酮混合溶液（1 ∶1，V ∶V）提取5 h，過濾，取濾液待測(cè)。分別測(cè)定645 nm 處和663 nm 處的吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)樣為葉綠素a 和葉綠素b，葉綠素a 和葉綠素b 含量分別根據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算。

式中，Ca和Cb分別為葉綠素a 和葉綠素b 的含量，mg/g；A663和A645分別為663 nm 和645 nm 處吸光度值；V為試液體積，mL；m為稱樣量，g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥效果評(píng)價(jià)

干燥至水分含量10%為結(jié)束節(jié)點(diǎn)，分析比較各種干燥方法的干燥效果，從干燥溫度、干燥周期、色澤、莖條韌性等指標(biāo)評(píng)價(jià)干燥方法，見表1。

表1 三種干燥方法對(duì)比

結(jié)果表明，在各自的干燥周期內(nèi)，鐵皮石斛莖條的水分含量均下降到10%以下，真空冷凍干燥樣品的水分含量最低（5.23%），熱泵干燥樣品的水分含量最高（8.44%），這些水分含量對(duì)于鐵皮石斛莖條的保存均是安全的，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保存。

按照本文的操作方法，將水分含量降至安全水分含量，熱風(fēng)干燥需要8 ～12 d，熱泵干燥需要15 ～17 d，真空冷凍干燥需要5 ～7 d。鐵皮石斛中膠質(zhì)和多糖含量極高，干燥和冷卻交替進(jìn)行，有助于鐵皮石斛內(nèi)部的水分向外擴(kuò)散，提高干燥效率和保持品質(zhì)。

觀察鐵皮石斛莖條干燥后的莖條色度和韌性，發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)干燥獲得的鐵皮石斛莖條顏色最深，呈現(xiàn)深褐色，無韌性且脆；熱泵干燥獲得的鐵皮石斛莖條顏色呈現(xiàn)黃或淡褐色，保留了部分韌性；真空冷凍干燥獲得的鐵皮石斛莖條基本能夠保持原有的色澤，綠桿鐵皮石斛呈現(xiàn)綠色，紅桿鐵皮石斛呈現(xiàn)紫色，而且莖條具有良好的柔韌性，不易折斷。

結(jié)果顯示，真空冷凍干燥法的干燥周期最短，耗時(shí)5 ～7 d，比其他干燥方法縮短40%～65%（以中間值計(jì)算，下同）的時(shí)耗。從水分含量來看，真空冷凍干燥可以在最短的干燥周期內(nèi)獲得低水分含量的鐵皮石斛干制品，同時(shí)保持了原有色澤和質(zhì)感。鼓風(fēng)干燥和熱泵干燥等常規(guī)的干燥方法脫水效果不好，原因可能是鐵皮石斛本身富含纖維、多糖、膠質(zhì)等成分，鮮條受熱后表面容易產(chǎn)生致密的組織，阻礙水分從鮮條內(nèi)向外擴(kuò)散，而真空冷凍干燥特別適合用于干燥鐵皮石斛，冷凍干燥在低溫（-65 ℃）的條件下進(jìn)行，有利于鐵皮石斛鮮條形成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，使物料組織具有由內(nèi)到外的水分通道，因此真空冷凍干燥的效率高于普通干燥方式。

真空冷凍干燥法特別適用于干燥鐵皮石斛，可以在較短的干燥周期獲得品相最佳的鐵皮石斛制品。但是該法的程序比較復(fù)雜、處理量小、成本高，考慮到加工成本，該法適用于加工附加值高的產(chǎn)品。鐵皮石斛作為名貴中藥材，非常適合采用真空冷凍干燥法進(jìn)行處理。如果需要量產(chǎn)或加大處理量的情況下，可以結(jié)合采用熱泵干燥法進(jìn)行處理。

2.2 鐵皮石斛活性成分測(cè)定

2.2.1 氨基酸含量

分別檢測(cè)3 種干燥方式處理的鐵皮石斛樣品中的氨基酸含量。圖1 為氨基酸出峰譜圖，結(jié)果表明氨基酸鮮條中檢出了17 種氨基酸，包括6 種人體必需氨基酸（蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸）。表2 顯示了樣品中6 種必需氨基酸含量及變化。結(jié)果表明，冷凍干燥樣品中的必需氨基酸含量高于其他樣品。

圖1 鐵皮石斛氨基酸出峰譜圖

表2 三種干燥方式樣品中六種必需氨基酸含量（單位：g/100 g）

2.2.2 多糖、總生物堿和多酚含量

多糖是生物體中維持細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)和提供能量來源的物質(zhì)，生物堿是一類含氮的堿性化合物，黃酮類物質(zhì)是一種天然植物成分，它們均廣泛存在于植物中。研究結(jié)果表明[9-10]，這些物質(zhì)還具有多種生物活性和生理功能，包括免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、抗疲勞、抗炎、控制血糖和代謝膽固醇、降血脂及護(hù)肝等。

根據(jù)表3，鼓風(fēng)干燥樣品中的多糖含量最高，熱泵干燥樣品次之，真空冷凍干燥樣品最低。在熱處理過程中，一部分纖維素發(fā)生了降解，氫鍵斷裂，轉(zhuǎn)化為多糖，處理溫度越高，降解越多，因此，鼓風(fēng)干燥樣品中的多糖含量最高。冷凍干燥樣品中的纖維素保存較完整。

表3 三種干燥方式樣品中多糖、總生物堿和多酚含量（單位：g/100 g）

根據(jù)表3，真空冷凍干燥樣品中的多酚含量最高。多酚為熱敏性的活性成分，因此多酚含量和干燥溫度成反比。總生物堿成分比較穩(wěn)定，因此3 種干燥方式的樣品中的含量變化不大。

2.2.3 葉綠素a、b 含量

檢測(cè)結(jié)果顯示，真空冷凍干燥樣品的葉綠素a、b含量遠(yuǎn)高于鼓風(fēng)干燥樣品和熱泵干燥樣品，見表4。因此，真空冷凍干燥樣品的色澤保持最好。

表4 三種干燥方式樣品中葉綠素a、b 含量（單位：mg/g）

3 討論與結(jié)論

鐵皮石斛功能成分含量的變化可以反映干燥方式對(duì)鐵皮石斛品質(zhì)的影響效果。本研究有針對(duì)性地選取了一些具有代表性的功能成分作為分析對(duì)象。多糖類物質(zhì)是生物體中維持細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)和提供能量來源的物質(zhì)，生物堿是一類含氮的堿性化合物，多酚類物質(zhì)是一種天然植物成分，它們均廣泛存在于植物中。研究結(jié)果表明，植物多糖具有多種生物活性和生理功能，包括抗腫瘤、提高免疫力、延緩衰老、消炎、控制血糖和血脂等[11-12]。感官評(píng)價(jià)（色澤、氣味和質(zhì)地）也是判斷脫水鐵皮石斛品質(zhì)的重要因素，良好的色澤、氣味和質(zhì)地可以提高產(chǎn)品的附加值。

為了有效利用鐵皮石斛特別是不可直接食用的鐵皮石斛，拓展和延長(zhǎng)鐵皮石斛在食品加工和保健品加工業(yè)中的用途和生產(chǎn)周期，開展本研究。以下結(jié)論可為鐵皮石斛資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

（1）真空冷凍干燥法（溫度-65 ℃，真空度20 Pa）干燥鐵皮石斛的干燥周期為5 ～7 d，干燥時(shí)間較熱風(fēng)和熱泵干燥縮短50%以上。

（2）同其他干燥樣品相比較，真空冷凍干燥鐵皮石斛中的必需氨基酸、總生物堿、葉綠素a、葉綠素b 含量最高，多糖含量最低，總生物堿含量持平。

（3）真空冷凍干燥法最大限度地保持鮮條的色澤、質(zhì)感和氣味，適合鐵皮石斛的加工。