金絲皇菊的干燥加工工藝

金雅慧， 曹少疑， 孫晗靖， 金建兒， 繆強(qiáng)*， 何格倫

(1.杭州市富陽(yáng)區(qū)植物檢疫所，浙江 杭州 311400； 2.杭州春蕾生態(tài)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 杭州 311411；3.杭州市富陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 311400； 4.杭州市富陽(yáng)區(qū)富春街道農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 311400)

脫水干燥是目前延長(zhǎng)農(nóng)副產(chǎn)品貨架期的重要途徑[1]，通過(guò)干燥降低含水率和生物酶活性，抑制微生物生長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)貨架期。菊花產(chǎn)品干燥加工多參照杭白菊生產(chǎn)蒸汽殺青烘干法或烘干法[2-5]。李衛(wèi)文等[6-11]發(fā)現(xiàn)，不同加工方法會(huì)影響亳菊等品質(zhì)及有效成分含量，生產(chǎn)中金絲皇菊常采用熱風(fēng)循環(huán)式對(duì)流干燥，但由于金絲皇菊花朵中間厚、邊緣薄，干燥前含水率、熱風(fēng)溫度、干燥用時(shí)等因素均會(huì)引起干花品質(zhì)變化，同時(shí)烘干用電能耗直接關(guān)系到運(yùn)營(yíng)成本，因此，探索烘干工藝、精確控制溫度變化過(guò)程顯得尤為重要。一般評(píng)判金絲皇菊市場(chǎng)價(jià)值多采用干花收縮程度、黃酮素含量等指標(biāo)。本試驗(yàn)通過(guò)比較空氣源熱泵干燥和電熱管干燥技術(shù)對(duì)金絲皇菊干燥能耗、品質(zhì)的影響，探索金絲皇菊烘干脫水率、干燥時(shí)間、黃酮素含量、收縮率、用電能耗等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為金絲皇菊烘干加工工藝優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)金絲皇菊鮮品由富陽(yáng)區(qū)場(chǎng)口鎮(zhèn)瓜橋埠村杭州春蕾生態(tài)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司種植基地生產(chǎn)，于10月底至11月中旬采收，花瓣平展，花開(kāi)放程度70%～80%。采收時(shí)間選擇9：00—16：00，晴天露水干后采收，不采露水花和雨水花[12]。人工逐朵采收，注意保持花形完整，花梗長(zhǎng)度小于0.5 cm。按照DB41/T 378—2004《無(wú)公害中藥材 菊花生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》要求，采花時(shí)將好花、次花分開(kāi)放置，剔除泥花、蟲(chóng)花、病花，不夾帶雜物。采用清潔、通風(fēng)良好的竹編、筐簍容器盛裝鮮花，及時(shí)運(yùn)抵干制加工場(chǎng)所，保持環(huán)境清潔，防止菊花變質(zhì)或混入雜質(zhì)。

本試驗(yàn)采用空氣源熱泵烘干和電熱管烘干方式，主要儀器設(shè)備有空氣源熱泵烘干機(jī)(5HGFH-0.2FB，功率0.5 kW，浙江金光新能源設(shè)備科技有限公司)和電熱管烘干機(jī)(5HGFH-0.3F，功率1.5 kW，浙江金光新能源設(shè)備科技有限公司)。

托盤(pán)由孔徑為5 mm×5 mm不銹鋼篩網(wǎng)制成，烘焙過(guò)程分篩選、裝盤(pán)、干燥三道工序。將鮮花大小篩選后，裝盤(pán)擺放均勻整齊，花朵間不留空隙，每盤(pán)擺放1層鮮花。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)定35 ℃、55 ℃、75 ℃共3個(gè)烘干溫度梯度，并根據(jù)國(guó)家醫(yī)藥管理局(82)藥儲(chǔ)字第17號(hào)文件中菊花儲(chǔ)存安全水分為10%～16%的要求，以金絲皇菊干燥后含水率≤10%為設(shè)定指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)干燥時(shí)間、用電能耗等參數(shù)。

根據(jù)生產(chǎn)季節(jié)，空氣源熱泵烘干于2019年10月28日、11月7日、11月14日進(jìn)行，電熱管烘干于2019年10月30日、11月8日、11月16日進(jìn)行，烘干溫度依次為35 ℃、55 ℃、75 ℃，其中2019年10月28日與30日、11月7日與8日、11月14日與16日烘干采用田間同批次花。

試驗(yàn)當(dāng)天每批次金絲皇菊鮮花抽取大小相近10朵花測(cè)量記錄鮮花直徑，放入鹵素?zé)羲譁y(cè)定儀測(cè)定并記錄含水率。鮮花批量放入干燥機(jī)器，記錄試驗(yàn)熱風(fēng)溫度，及時(shí)觀察金絲皇菊擺放位置及干燥情況；干燥結(jié)束取出攤涼，測(cè)量并記錄試驗(yàn)樣品干花直徑，放入鹵素?zé)羲譁y(cè)定儀記錄含水率。

2019年11月下旬按每批次100 g，取2019年10月28日、11月7日、11月14日空氣源熱泵烘干的金絲皇菊樣和2019年10月30日、11月8日電熱管烘干的金絲皇菊樣送浙江省林業(yè)科學(xué)研究院分析測(cè)試中心開(kāi)展黃酮素含量測(cè)定。不同溫度對(duì)黃酮素影響的采用空氣源熱泵烘干金絲皇菊干花黃酮素含量測(cè)定對(duì)比，不同方式烘干(空氣源熱泵、電熱管)對(duì)黃酮素的影響采用金絲皇菊水溶液黃酮素含量測(cè)定對(duì)比。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS軟件進(jìn)行單因素對(duì)比分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥溫度梯度影響

2.1.1 對(duì)干燥時(shí)間影響

根據(jù)國(guó)家醫(yī)藥管理局(82)藥儲(chǔ)字第17號(hào)文件要求，常溫儲(chǔ)藏干菊花要求烘干至含水量≤10%，回潮后最終含水量≤13%；冷庫(kù)儲(chǔ)藏干菊花則要求最終含水量≤16%[13]。由表1可知，本試驗(yàn)中干燥后金絲皇菊含水率均小于10%，達(dá)到安全儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB/T 5 009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中含水量測(cè)定方法，本試驗(yàn)金絲皇菊在35 ℃、55 ℃、75 ℃下干燥，空氣源熱泵烘干和電熱管烘干所需時(shí)間分別為119、74、39、118、74、38 h，表現(xiàn)出熱風(fēng)溫度越高、干燥時(shí)間越短趨勢(shì)，但不同方式間未出現(xiàn)顯著時(shí)間差異。

表1 不同烘干方式及溫度含水量的影響

2.1.2 對(duì)干花黃酮含量影響

2019年11月下旬對(duì)空氣源熱泵不同烘干溫度金絲皇菊干花取樣送浙江省林業(yè)科學(xué)研究院分析測(cè)試中心開(kāi)展黃酮素含量測(cè)定，檢測(cè)依據(jù)DB/T 20574—2006、DB 37T 3123—2018、DB43T 476—2009方法進(jìn)行。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果顯示，干燥溫度與干花黃酮素含量表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，烘干溫度越高，干花黃酮素含量越低，干燥溫度35 ℃、55 ℃、75 ℃對(duì)應(yīng)黃酮素含量分別為167.33、119.15、53.82 mg·g-1。

2.1.3 對(duì)干花收縮率的影響

生產(chǎn)中要求金絲皇菊干花自然伸展，因此，干花收縮程度直接影響金絲皇菊市場(chǎng)價(jià)值。本試驗(yàn)測(cè)定35 ℃、55 ℃、75 ℃空氣源熱泵烘干和電熱管烘干金絲皇菊收縮率，探索干燥溫度與金絲皇菊收縮率的關(guān)系。

由表2得知，干花收縮率與干燥溫度呈正相關(guān)，熱風(fēng)溫度越高，花朵收縮率越大；收縮程度越高，則干花花瓣不易伸展，不僅影響干花美觀度及商品價(jià)值，也影響小包裝加工。

表2 不同烘干方式及溫度對(duì)收縮率的影響

2.2 不同干燥技術(shù)影響

2.2.1 對(duì)干花黃酮素含量的影響

2019年11月下旬對(duì)不同干燥技術(shù)(空氣源熱泵烘干、電熱管烘干)及溫度(35 ℃、55 ℃)下金絲皇菊干花取樣，送浙江省林業(yè)科學(xué)研究院分析測(cè)試中心進(jìn)行其水溶液黃酮素含量測(cè)定，檢測(cè)方法依據(jù)DB/T 20574—2006、DB 37T 3123—2018、DB43T 476—2009進(jìn)行。結(jié)果(圖1)顯示，空氣源熱泵干燥的金絲皇菊黃酮素含量明顯高于電熱管干燥產(chǎn)品。此外，檢測(cè)數(shù)據(jù)均顯示，不同干燥技術(shù)熱風(fēng)溫度越低，黃酮素含量越高。

圖1 不同烘干方式對(duì)干花黃酮素含量的影響

2.2.2 對(duì)烘干加工用電能耗的影響

圖2顯示，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定能耗數(shù)據(jù)，金絲皇菊干燥時(shí)，相同的熱風(fēng)溫度下，空氣源熱泵干燥技術(shù)用電能耗大約為電熱管干燥技術(shù)的39%。

圖2 不同烘干方式的用電能耗

3 小結(jié)

時(shí)間成本亦是干制加工總成本的重要組成部分，試驗(yàn)中加工時(shí)間隨干燥溫度升高而縮短，但干花收縮大、黃酮素等有效成分降低影響質(zhì)量，因此，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效率與加工質(zhì)量間的平衡，還需更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，以確定更合理干燥工藝。

金絲皇菊等級(jí)可隨采摘批次推移分頭花、中花、尾花，一般頭花鮮花直徑13 cm左右，烘干后8～10 cm，沖泡后11～12 cm；中花鮮花直徑10 cm左右，烘干后6～7 cm，沖泡后8～9 cm；尾花鮮花直徑8 cm左右，烘干后4～5 cm，沖泡后6～7 cm。本試驗(yàn)基地所產(chǎn)鮮花按生產(chǎn)批次未達(dá)最優(yōu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)上還需加強(qiáng)管理，培養(yǎng)更優(yōu)質(zhì)加工原料。

4 討論

不同溫度、干燥方式、花朵開(kāi)放程度對(duì)金絲皇菊干燥效果均會(huì)產(chǎn)生影響。彭華等[14]發(fā)現(xiàn)，多酚氧化酶會(huì)導(dǎo)致金絲黃菊加工過(guò)程中褐變，開(kāi)放程度低的花朵在低溫、長(zhǎng)時(shí)間干燥下易花心變黑，但70%以上開(kāi)放度的花朵烘制中未褐變發(fā)黑，推斷金絲皇菊開(kāi)放多酚氧化酶含量降低，提出80%～100%開(kāi)放度花朵為金絲皇菊最適釆摘時(shí)期。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，90%以上乃至花瓣全開(kāi)者由于花體松散、香味散發(fā)，烘干后易碎裂，故本試驗(yàn)采用70%～80%開(kāi)放度鮮花。

菊花中所含綠原酸等多酚、黃酮類(lèi)活性成分在高溫加工時(shí)極易發(fā)生酶促褐變[14](酚類(lèi)物質(zhì)在多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶等催化作用下氧化為醌，再經(jīng)聚合形成褐色物質(zhì)使顏色褐變)，蒸干法、自然曬干法、陰干法、傳統(tǒng)烘烤法、熱風(fēng)烘房烘干法等方法由于不同加工溫度對(duì)綠原酸等活性成分影響不一。目前貢菊加工烘房溫度控制在40～50 ℃[15]，而彭華等[14]采用茶葉提香機(jī)加工金絲黃菊，在65、80 ℃高溫加工條件下，金絲黃菊花瓣在1 min內(nèi)立刻萎蔫、色澤變暗，而低溫條件(40 ℃)更利于花瓣色澤保持，推斷40～50 ℃為金絲黃菊烘制最適合溫度。本試驗(yàn)中新能源干燥方式的空氣源熱泵干燥，工作時(shí)借助傳熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行干燥[1]，由于效率提高，能在更低干燥溫度(35 ℃)下加工金絲黃菊，能耗低、收縮率小、干花黃酮素含量高，不失為金絲黃菊等農(nóng)產(chǎn)品較佳的干燥加工方式。

由于試驗(yàn)設(shè)備條件限制，有待引入具備控制干燥濕度、升溫速度、風(fēng)速、風(fēng)量功能的專(zhuān)用干燥試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)金絲皇菊干制加工工藝做更精準(zhǔn)量化研究，以探索不同干燥階段金絲皇菊外觀及生理指標(biāo)變化情況，優(yōu)化金絲皇菊干燥加工工藝，制定、完善一系列相應(yīng)的金絲皇菊干燥加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)范，為金絲皇菊品質(zhì)的提升提供技術(shù)保障。