不同热风干燥模式下金丝皇菊干燥工艺特性及品质分析*

梁俊宇， 张文香， 李国良， 王达达， 袁兴宇， 王云峰， 李明

(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南 昆明 650217；2.云南师范大学 能源与环境科学学院，云南 昆明 650500)

1 引言

金丝皇菊富含多种维生素，营养价值高，经常被制作成菊花茶，有清热解火和消暑的功效[1].金丝皇菊干制品需要最大限度地保留菊花的感官品质和营养成分，而加工方式和工艺对农产品品质有较大影响[2-3].

金丝皇菊目前采用的干燥工艺主要为恒温干燥.Wang等[4]研究表明，微波30 s+75 ℃热风干燥较45 ℃热风干燥和冷冻干燥有一定的优势.Torki-Harchegani等[5]研究表明热风干燥相对简单且投资较少，是目前工业上常用的干燥方式.卢琪等[6]对真空、热风和自然干燥的菊花茶进行风味成分解析，发现自然干燥菊花茶成分保留最高，香味和口感最优，但干燥效率低.戴源德[7]的研究表明干燥周期短并不意味着干制品品质好，热风温度过高会使成品花瓣、花序受到破坏，所以在适当提高效率的基础上采用类似于自然干燥的温和干燥方式，有利于干菊花品质的提升.崔莉等[8]采用蒸制、恒温鼓风和阴干干燥处理菊花，发现蒸制干燥可完全灭活褐变相关酶，其活性成分含量最高.目前农作物常用恒温干燥，在实际干燥过程中，物料的温度梯度与水分梯度是相反的[9].通过采用变温干燥可以对干燥物料的水分梯度和温度梯度进行调控，对物料干燥有一定优势.师建芳[10]和饶军[11]等给出了金丝皇菊变温干燥的参考工艺，但未对干制后菊花的复水特性和品质等进行分析.

金丝皇菊干花多为复水饮用，目前的研究对干金丝皇菊的复水特性以及持水/结水能力报道较少.本文采用蒸汽热烫预处理45 ℃恒温干燥、未预处理45 ℃恒温干燥和阶段变温干燥三种模式干制金丝皇菊，以干菊花复水特性、持水和结水能力等为指标，研究不同干燥工艺对菊花品质的影响，同时对干制品感官品质进行对比分析，以期为实际生产提供技术依据.

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

选用云南省嵩明县种植的金丝皇菊作为实验样品.挑选大小均匀且花型完整的金丝皇菊.按国家标准GB/T 5009.3-2016[12]使用卤素水分仪测定原料初始水分含量约为(84.471±0.95)%(湿基，w.b.).

2.2 实验设备

实验所用设备参数如表1所示.干燥设备为深圳市北特仪器设备有限公司生产的BT-225L型可程式恒温恒湿试验箱，试验箱系统如图1所示，试验箱可按照物料干燥各阶段所需热风温度、湿度、风速和干燥时间等参数进行自动控制.

表1 实验设备参数

图1 恒温恒湿试验箱系统图

2.3 实验方法

图5为(a)未预处理45 ℃恒温干燥、(b)蒸汽热烫预处理45 ℃恒温干燥和(c)阶段变温干燥后干菊花复水前后的实物对比图.未预处理45℃恒温干燥后，菊花褐变严重，复水后色泽差，因为干燥初期温度较高，使褐变相关酶活性增强，发生褐变反应.蒸汽热烫预处理后的花瓣出现粘连、外形损坏，但复水后颜色保持亮黄色，因为蒸汽热烫预处理使褐变相关酶灭活，减少褐变反应的发生.变温干燥的干菊花花型完整、花瓣微曲、花萼保留绿色且复水后花瓣伸展，与鲜菊花形态最接近，所以从感官评价可以得出阶段变温干燥后菊花形态最优.

(1)未预处理45 ℃恒温干燥：设定温度为45 ℃，相对湿度35%干燥到含水量13%以下.

图2为不同干燥模式下金丝皇菊的失水曲线，阶段变温干燥使干燥周期延长，因为干燥的第一阶段设定温度低(20 ℃)且持续时间长，导致总干燥周期变长；而蒸汽热烫改变了金丝皇菊细胞的通透性，使水分散失更加容易，所以干燥时间最短.

(3)阶段变温干燥：进行五个阶段变温干燥，具体工艺参数设置如表2所示.

表3为不同干燥模式下金丝皇菊的总色差值和色相角，总色差值表征干燥前后菊花色泽变化情况，色相角用来评价干燥后菊花的黄色保留情况，其值对应的颜色为红紫色0°，黄色90°.结果显示，采用阶段变温干燥后菊花的总色差值最小(18.74)，因为阶段变温干燥过程中各干燥参数缓慢变化，且初始阶段温度低，对菊花的颜色相关成分破坏小；未预处理45 ℃恒温干燥制得的菊花色相角比蒸汽热烫预处理45 ℃恒温干燥低，有褐变现象，主要是因为蒸汽热烫预处理能将菊花中的多酚氧化酶灭活或抑制，阻止了褐变反应的发生.

表2 金丝皇菊变温干燥实验方案

2.4 测试结果计算

图4为不同干燥模式下金丝皇菊的持水能力和结水能力，蒸汽热烫预处理后菊花的持水能力最低，原因是蒸汽热烫预处理破坏了菊花细胞膜的完整性，使细胞的持水能力丧失.阶段变温干燥后的金丝皇菊结水能力最强，原因是此种处理方式较为温和，对菊花的微观结构和成分破坏较小，内部组织较为均匀，有利于水分的再吸收和保持.

3 不同干燥模式下干燥品质的对比分析

3.1 金丝皇菊失水及复水特性对比分析

(2)蒸汽热烫预处理45 ℃恒温干燥：温度100 ℃，蒸制时间120 s，单层平铺放入试验箱中，温度45 ℃，相对湿度35%条件下干燥.

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图2 不同干燥模式对金丝皇菊干燥特性的影响

图3 不同干燥模式下金丝皇菊复水比的变化

事实上，我在科尔沁沙地转了五六个旗县，能够看到的大片的林带和农田林网，有一定面积，有一定规模，可以称为“林”的，其实，还都是杨树。尽管，有的是“疙瘩树”，有的是“小老树”，但它们是顽强的战士，以自己的身躯抵挡着风沙，任由风沙蹂躏，折磨，踢打，摧残。它们忠诚地履行了自己的使命，防风固沙，功不可没。

图3为不同干燥模式下金丝皇菊复水比的变化，复水开始时，干菊花的复水速率较快，随着复水时间的延长，样品进入稳定的吸水阶段并达到最大的复水比.另外，不同干燥模式显著影响了干菊花的复水性，未预处理45 ℃恒温干燥组金丝皇菊的复水能力较差，约在130 min时达到稳定复水比(5.375)；而阶段变温干燥组最高复水比达7.15，比未预处理45 ℃恒温干燥组高24.8 %.说明阶段变温干燥可以提高金丝皇菊的复水特性.

3.2 持水能力和结水能力对比分析

实验完成后，计算干基含水率Mt、水分比MR、干燥速率DR、持水能力WHC、结水能力WBC、复水比Rr、总色差ΔE和干菊花的色相角h°[13-15].

图4 不同干燥模式下金丝皇菊的持水能力和结水能力

3.3 色差值和色相角对比分析

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标准曲线绘制后得出其在0.008～0.048 mg/mL的线性回归方程为A =33.4C-0.0704，R2=0.9994.

表3 不同干燥模式下的总色差值和色相角

将菊花单层均匀平铺在物料盘上进行干燥.

(a)未预处理45℃恒温干燥 (b)蒸汽热烫预处理45℃恒温干燥 (c)阶段变温干燥

4 结语

利用恒温恒湿干燥试验箱，对三种干燥模式下金丝皇菊的失水/复水特性、持水/结水能力以及色泽变化特性进行实验研究.得到结论如下：

针对这一趋势，我们在总体上要采取两方面的对策:第一，加强廉政建设、加大对贪污贿赂犯罪的打击力度，最大限度地防止黑保护伞的形成。这是防止有组织犯罪渗透的第一道“防火墙”，而其中应当重点关注的就是县处级干部队伍与政法机关的国家工作人员。第二，应当完善干部任用制度、政治选举制度，加强农村基层政权建设，防止黑社会性质组织的成员蒙混过关，进入合法政权内部，尤其应引起注意的是人大代表、政协委员以及各种村官的职位。

(1)恒温干燥下金丝皇菊干燥时间短，尤其是经过蒸汽热烫预处理后，干燥速率显著提升，时间缩短68%，但由于发生褐变且破坏了菊花结构等原因，干制品的复水特性、结水能力和色泽等品质变差.

(2)蒸汽热烫预处理可提高干燥速率，且干燥后表征菊花黄度的色相角为83.52°，比未预处理45 ℃恒温干燥组高2.93°，略低于阶段变温干燥组的色相角，所以蒸汽热烫预处理通过将菊花中的多酚氧化酶灭活或抑制，阻止了褐变反应的发生，可以更好地保留菊花亮黄色.

(3)阶段变温干燥的菊花经过温和处理，细胞结构破坏小，复水比和结水能力明显高于连续干燥组，复水比最大可达7.15，这种模式对菊花的活性成分破坏小，干燥后金丝皇菊总色差值最低，为18.74，比未预处理45 ℃恒温干燥组低23.7%，色泽保持最佳.