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不同干燥方式对灵芝子实体干燥品质的影响

2024-03-26 189 上传者：管理员

摘要：采用热风干燥、热泵干燥、微波热泵耦合干燥、热泵梯度升温干燥、热泵梯度降温干燥等干燥方式，探究不同干燥方式对灵芝子实体感官、营养及理化品质的影响。结果表明，微波12 min+60℃热泵干燥脱水效率最高，较单一热风干燥至少缩短180 min；微波4 min+60℃热泵干燥色泽保持相对较好；微波12 min+60℃热泵干燥粗多糖含量最高，较60℃热风干燥提高了63.26%；热泵梯度降温干燥对DPPH自由基的清除能力最强；60℃热泵干燥水溶性指数最高。从提高生产效率和营养成分保留率角度考虑，优先选择微波12 min+60℃热泵干燥方式；从产品良好色泽角度考虑，优先选择微波4 min+60℃热泵干燥方式；从产品良好功能活性角度考虑，优先选择热泵梯度降温干燥、60℃热泵干燥方式，为灵芝子实体干燥方式的选择提供理论依据。

关键词：
人工栽培
干燥品质
微波干燥
灵芝子实体
热泵干燥
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灵芝（Ganoderma lucidum）又称为瑞草、神芝等，是一种多孔菌科真菌赤芝或紫芝的干燥子实体，作为传统名贵中医药资源在我国已有2 000多年的历史。据《神农本草经》和《本草纲目》记载，灵芝具有扶正固本、滋补强壮、延年益寿等功效[1,2]。现代科学研究发现，灵芝富含多糖、三萜、核苷、甾醇类等多种生物活性成分，具有抗肿瘤、抗炎、增强免疫、保肝、降糖、抗衰老等功效[3,4,5]。

目前灵芝生产以人工栽培为主，采用段木仿野生栽培和袋料栽培等形式，主要用于获取灵芝孢子粉，而灵芝孢子粉采收后会产生大量的灵芝子实体，目前主要采用晒干加工为灵芝切片，满足泡茶、煲汤等健康保健需求。传统晾晒方式存在干燥时间长、卫生条件难保证、受天气条件影响大等问题，亟待开发用于现代工业化生产的高效节能干燥技术，促进灵芝加工产业提质增效[6]。目前常见的干燥方式主要包括热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、热泵干燥等[7,8,9]，热风干燥设备投资成本较低，是目前应用较广泛的干燥方式。真空冷冻干燥虽能获得高品质产品，但干燥成本较高。微波干燥具有干制效率高等优点，但干制不均匀问题较为突出。热泵干燥作为一种较为新颖的干燥技术，具有干燥品质好、节能等优点。为提升产品的干燥效率和干燥品质。近年来将两种及以上干燥方式进行耦合干燥，具有较好的产业应用价值[10,11,12]。本文采用热风干燥、热泵干燥、微波热泵耦合干燥、热泵梯度升温干燥、热泵梯度降温干燥等干燥方式进行灵芝子实体干制处理，考察不同干燥方式对灵芝子实体感官、营养及理化品质的影响，以期为灵芝子实体干燥方式的选择提供参考。

1、材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜灵芝子实体，山东仙草生物科技有限公司；苯酚、浓硫酸及DPPH试剂，均为分析纯试剂，山东儒乐生物科技有限公司。

WZD4S-01微波设备，南京三乐微波技术发展有限公司；UV1000紫外分光光度计，天美(中国)科学仪器有限公司；1P空气能热泵干燥机，山东大琨能源科技有限公司；BG2-240电热鼓风干燥箱，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司；WSC-S测色色差计，上海仪电物理光学仪器有限公司；TDL-5A低速大容量多管离心机，上海安亭科学仪器厂；MB30水分测定仪，奥豪斯仪器（上海）有限公司。

1.2 试验方法

取新鲜灵芝子实体，均匀平铺于干燥料盘中，采用5种不同干燥方式进行处理，分别得到不同干燥处理的灵芝子实体，置于干燥容器中贮存备用。

热风干燥：60℃热风干燥，干燥至物料含水率12%以内。

热泵干燥：60℃恒温热泵干燥，干燥至物料含水率12%以内。

微波热泵耦合干燥：微波分别干燥4、8、12 min后，转入60℃恒温热泵干燥（分别简称微波4 min+60℃热泵、微波8 min+60℃热泵、微波12 min+60℃热泵），干燥至物料含水率12%以内。

热泵梯度升温干燥（简称热泵梯升）：40℃恒温干燥4 h+50℃恒温干燥4 h+60℃恒温干燥4 h。

热泵梯度降温干燥（简称热泵梯降）：60℃恒温干燥4 h+50℃恒温干燥4 h+40℃恒温干燥4 h。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 含水率测定

采用水分测定仪测定含水率。

1.3.2 色泽测定

采用CIELAB表色系统测定灵芝子实体的L*、a*和b*值[13]。

1.3.3 粗多糖含量测定

参考NY/T 1676—2023标准，采用苯酚-硫酸法测定。

1.3.4 DPPH自由基清除能力测定

取2 m L样品热水浸提溶液，与2 m L 0.4mmol/L的DPPH溶液充分混匀，避光静置30 min，于517 nm处测定吸光度A1。同理测定2 m L样品溶液与2 m L无水乙醇充分混匀后的吸光度A2,2 m L蒸馏水与2 m L DPPH溶液充分混匀后的吸光度A0。以蒸馏水进行空白校正[14]。DPPH自由基清除率计算公式见式（1）。

1.3.5 水溶性指数（WSI）测定

称取灵芝子实体各1 g(m0），置于100 m L三角瓶中，加入40 m L蒸馏水，充分混匀后于80℃恒温水浴条件下处理30 min，冷却后移入50 m L离心管中，在室温下6 000 r/min离心10 min，取上清液置于预先称质量的干燥烧杯（m1）中，先用酒精灯加热除去绝大部分水分，然后在105℃下干燥，将干燥好的样品与烧杯称质量（m2），水溶性指数（WSI）采用公式（2）计算得出[15]

1.4 处理和分析

数据统计均采用SPSS 2010进行ANOVA单因素方差分析和Ducan’s多重检验。

2、结果与分析

2.1 不同干燥方式对灵芝子实体脱水速率的影响

脱水速率是选择农产品干燥方式的重要评价指标，对鲜活农产品的产业化高效干燥具有极为重要的指导意义。由图1可以看出，随着微波干燥时间的增加，灵芝子实体的脱水速率逐渐加快，当灵芝子实体含水率降至10%时，微波12 min+60℃热泵效率最高，耗时360 min，较单一热风干燥至少缩短180 min，其次为微波8 min+60℃热泵。而60℃热泵干燥、热泵梯升和热泵梯降干燥耗时较长。可能是因为经过适宜时间的微波干燥处理，物料内部水分快速向外蒸发，从而形成与周围热空气较大的水分梯度，其向外扩散的驱动力变大，干燥时间越短[16]。由结果看出，适宜时间的微波干燥处理，可以明显提高灵芝子实体的脱水速率，提高干燥效率。

图1 不同干燥方式对灵芝子实体脱水速率的影响

2.2 不同干燥方式对灵芝子实体色泽的影响

色泽是评价灵芝子实体干燥品质的重要指标，其在不同干燥方式下变化情况见表1。

表1 不同干燥方式对灵芝子实体色泽的影响

由表1可知，在一定时间范围内，随着微波干燥时间的增加，灵芝子实体色泽逐渐变暗，微波4 min+60℃热泵色泽保持相对较好，热泵梯升相对较差。微波热泵耦合处理的a*值中较单一热风和热泵相对较低。b*值中微波热泵耦合处理相对黄色也偏浅。可能是由于适宜的微波干燥处理可以缩短灵芝子实体总干燥时间，原有的呈色物质得到较好地保留，而微波预干燥时间过长或单一热风或热泵干燥长时间处理，灵芝子实体会发生一些反应如美拉德及焦糖化，产生部分褐变。

2.3 不同干燥方式对灵芝子实体粗多糖的影响

多糖为灵芝子实体的主要生物活性成分之一，其含量变化也是评价干燥方式选择的重要指标。由图2可知，随着微波干燥时间的增加，灵芝子实体的粗多糖含量总体呈上升趋势，微波12 min+60℃热泵为最大值，达到0.8 g/100 g，较60℃热风干燥提高了63.26%,60℃热泵干燥次之，为0.77 g/100 g。60℃热风干燥、热泵梯升和热泵梯降多糖损失最大。其原因可能是在适宜的微波预处理条件下，形成了较为顺畅的输水通路，更有利于粗多糖等活性成分的高效溶出。同时在干燥过程中可能还会发生美拉德变化等生化反应，产生部分类多糖类小分子物质，使粗多糖含量提高[17]。60℃热风干燥等长时间热处理条件下，可能会导致物料质构变得更加紧密，不利于粗多糖等物质的溶出，且在长时间高温条件下多糖等活性组分易发生降解，导致粗多糖含量较低。

图2 不同干燥方式对灵芝子实体粗多糖的影响

2.4 不同干燥方式对灵芝子实体DPPH自由基清除率的影响

由图3可知，在一定范围内，同60℃热风相比，随着微波干燥时间的延长，灵芝子实体的DPPH自由基清除能力呈先降低后略升高的趋势，但微波4 min+60℃热泵相对来讲仍具有良好的DPPH自由基清除能力，热泵梯降最高。可能是因为微波长时间预处理以及干燥不均匀等因素，使灵芝子实体部分活性成分结构遭到破坏或降解，最终使DPPH清除能力降低。

图3 不同干燥方式对灵芝子实体DPPH自由基清除率的影响

2.5 不同干燥方式对灵芝子实体水溶性指数的影响

由图4可知，灵芝子实体的水溶性指数由大到小依次为60℃热泵干燥、60℃热风干燥、热泵梯降、热泵梯升、微波12 min+60℃热泵、微波8 min+60℃热泵、微波4 min+60℃热泵，且随着微波预干燥时间的延长，水溶性指数上升趋于平稳。可能是由于长时间干燥使灵芝子实体内部组分结构遭到破坏，产生一些可溶性物质。

图4 不同干燥方式对灵芝子实体水溶性指数的影响

3、结论

本文探讨了不同干燥方式对灵芝子实体感官、营养及理化品质的影响，旨在为灵芝子实体干燥方式选择提供支持。结果表明，微波12 min+60℃热泵脱水效率最高，耗时约420 min，较单一热风干燥至少缩短180 min，其次为微波8 min+60℃热泵；微波4 min+60℃热泵色泽保持相对较好，热泵梯升相对较差；微波12 min+60℃热泵干燥粗多糖含量最高，达到0.8 g/100 g，较60℃热风干燥提高了63.26%，而60℃热泵干燥次之；热泵梯降DPPH自由基清除能力最强，微波4 min+60℃热泵也具有良好的DPPH自由基清除能力；60℃热泵干燥水溶性指数最高。

综上所述，在灵芝子实体干燥过程中，从提高生产效率和营养成分高保留率角度考虑，优先选择微波12min+60℃热泵组合干燥方式；从产品良好色泽品质角度考虑，优先选择微波4 min+60℃热泵组合干燥方式；而从产品良好功能活性品质角度考虑，应优先选择热泵梯降、60℃热泵干燥方式。

参考文献:

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