不同热风干燥温度对高良姜片品质特性的影响

李照莹 黄晓兵 周伟 张晴雯 彭芍丹 黄亮舞 阮榕生

摘  要：为明确热风干燥温度对高良姜片品质特性的影响，以高良姜为原料，分别对60、70、80、90 ℃条件下干燥获得的高良姜片的干燥时间、色泽、总酚、总黄酮和挥发性成分进行了比较分析。结果表明：高良姜片的干燥时间随温度升高而减小，60 ℃时干燥时间为29 h，90 ℃时缩短为11 h;高良姜片L*值随温度的升高而增大，a*值和b*值则整体呈下降趋势;总酚和总黄酮含量随干燥温度升高呈现波动趋势，在80 ℃时，总酚和总黄酮的含量最高，分别为（5.70±0.06）mg/g和（37.71±0.44）mg/g;从不同温度干燥的高良姜片中共鉴定出61种挥发性化合物，主要包括醇类、醚类、酮类、萜烯类和酯类，其中特征成分1，8-桉叶素相对含量随温度升高而逐渐降低，70 ℃时最高为21.15%，90 ℃时最低为17.46%。研究结果表明，兼顾高良姜的干燥效率和品质因素，80 ℃是较为适宜的热风干燥温度，这可为高良姜片干燥的实际应用提供技术指导。

关键词：高良姜片;热风干燥;挥发性成分;品质特性

中图分类号：TS255.3      文献标识码：A

Abstract： In order to study the influence of hot air drying temperature on the quality of Alpinia officinarum Hance slices， hot air drying was performed on A. officinarum Hance slices at 60， 70， 80 and 90 ℃， respectively， and the color， total phenols， total flavonoids and volatile compounds were analyzed. The results showed that with the temperature increasing， the drying time of A. officinarum Hance slices was shortened from 29 h at 60 °C to 11 h at 90 ℃. The L* value of dried slices showed an increasing trend while the a* and b* colour values showed a downward trend when temperature increasing. The content of total phenols and total flavonoids fluctuated with the increase of drying temperature， which reached the highest value at 80 ℃， respectively （5.700.06）mg/g and （37.71±0.44）mg/g. A total of 61 volatile compounds were identified from the A. officinarum Hance slices at different temperatures， mainly including alcohols， ethers， ketones， terpenes and esters. As the characteristic volatile compound， 1，8-cineole relative content showed a gradual decrease with the temperature increasing， the highest was 21.15% at 70 ℃， and the lowest was 17.46% at 90 ℃. This study indicated that 80 ℃ was a suitable temperature for hot air drying considering the drying efficiency and quality of A. officinarum Hance， which could provide technical guidance for the practical application of the drying of A. officinarum Hance slices.

Keywords： Alpinia officinarum Hance slices; hot air drying; volatile components; quality characteristic

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.032

高良姜（Alpinia officinarum Hance）是姜科山姜屬植物高良姜的干燥根茎，主产于我国广东、海南、福建、云南、台湾等地，为常用中药之一[1-2]，其中以广东徐闻县龙塘镇所产高良姜质量最优，为道地高良姜[3]，2006年徐闻高良姜被评为国家地理标志保护产品。据报道高良姜药理活性极强，其提取物具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗癌、保护脑血管和胃黏膜损伤、改善实验小鼠记忆获得性障碍等多种功效[4-7]，目前除作为世界著名汉药万金油最主要原料外，还广泛用于食品、化妆品和药品添加剂的制备。研究表明高良姜中所含化学成分非常复杂，国外学者从其中分离的活性化学成分以挥发油、酚类、黄酮类和二苯基庚烷类为主，也含有少量糖苷类、甾醇类和苯丙素类[8-10]。其中，高良姜根茎中挥发油含量高达1.5%左右[11]，辛香气味与挥发油成分密不可分，因此挥发性组分是判断高良姜质量优劣的重要指标[12]。

2.1  热风干燥温度对干燥时间的影响

水分含量是影响干制高良姜干燥时间和产品货架期的重要因素，前期研究结果[18]表明，水分含量在10%以下时，高良姜在密封条件下中可以长期贮藏。《中华人民共和国药典》[1]是目前唯一约定高良姜品质的标准，其要求干燥高良姜段的水分含量不高于16%，高良姜片不高于13%。因此，本研究中的高良姜是否达到烘干标准主要以其水分含量衡量。由表1可以知，随着干燥温度升高，高良姜（新鲜的高良姜水分含量为（83.66± 1.78）%干燥时间随之缩短。其中高良姜在60 ℃温度下的干燥时间最长为29 h，其水分含量可降低至（5.33 1.09）%。在高于90 ℃时，11 h即可完成干燥过程，且水分含量可降低到（4.27±0.88）%。彭芍丹等[13]的研究发现，在切片厚度为2 cm时，高良姜片在60 ℃条件下热风干燥至水分含量11.69%需耗時36 h。由对比可知，厚度也是制约干燥效率的关键因素之一。因此，在较好地保留高良姜活性物质的前提下，适当提高干燥温度、减小切片厚度可大幅提高高良姜的干燥效率。

2.2  热风干燥温度对高良姜片色泽的影响

表2为不同干燥温度对高良姜片切面和侧面色泽的影响，整体上L*值随着干燥温度的升高而呈现增加趋势，而a*值和b*值则随温度升高而降低，表明高良姜的色泽随温度升高而逐渐变亮，褐变程度在降低。进一步推测，60 ℃干燥时，由于干燥时间长，发生褐变的程度更高一些;而在70 ℃和80 ℃条件下，干燥时间相同时，温度越高，则L*值越低，a*值越高，表现为外观亮度降低，褐变程度增加;而在90 ℃状态下，高良姜片亮度明显增加，褐变程度也有所下降，导致的原因可能是：（1）高温使部分呈色物质降解;（2）高温钝化了参与褐变反应的酶[19];（3）高良姜快速失水而发生质构变化所致;（4）在低温或日晒状态下，由于长时间加热，导致酚类物质发生氧化反应而产生褐变[20-22]。因此，《中华人民共和国药典》[1]在晒制工艺的基础上，明确高良姜和高良姜片的外观色泽，即表面棕红色至暗褐色或暗棕色，断面灰棕色或红棕色[1]，这正是高良姜在晒干过程中发生褐变的结果。

2.3  热风干燥温度对高良姜片总酚和总黄酮含量的影响

酚类和黄酮类物质是普遍存在于植物中的活性成分，其含量高低在一定程度上也反应了功能的强弱。本研究对不同热风干燥温度下高良姜片中的总多酚和总黄酮含量进行了分析，结果如图1、图2所示。从图中可以看出，干燥温度对高良姜片的黄酮、多酚含量有显著影响（P<0.05）。随着干燥温度升高，高良姜中的总酚和总黄酮含量呈现先增后减的趋势，80 ℃条件下多酚和黄酮含量明显高于60 ℃和70 ℃条件下的含量，原因可能是在相对低温干燥时物料中的氧化酶未完全失活，从而导致多酚和黄酮物质发生氧化反应[23];在90 ℃条件下多酚、黄酮化合物含量都呈现降低趋势，可能是因为在高温下，多酚及黄酮类物质发生了分解或聚合反应[20]，因此，建议在不高于80 ℃条件下进行干燥，可使高良姜中活性组分得到较好保留。在《中华人民共和国药典》[1]中，仅规定了高良姜素含量不低于0.7%，高良姜素属于黄酮类化合物，植物功能作用的发挥往往是多种活性成分共同作用的结果[24]，而黄酮类和酚类化合物总量是能够较好反映植物活性的基础物质，因此本研究仅对黄酮和酚类物质含量进行研究。

2.4  不同干燥温度制备的高良姜片挥发性组分比较

2.4.1  不同干燥温度制备的高良姜挥发性成分的分析及鉴定  对所得样品进行GC-MS分析，并采用峰面积归一化法确定各组分峰相对含量，结果见表3和图3。由表3可知，从不同干燥温度所得高良姜片中共分离鉴定出61种化合物，主要为醇类、酚类、酐类、醚类、萜烯类、酮类、酯类化合物，其中，1，8-桉叶素、α-松油醇、α-法尼烯、γ-杜松烯、石竹烯、反式佛手柑油烯为高良姜的特征性组分，1，8-桉叶素含量最高，相对含量在17.46%～ 21.15%之间，与相关报道一致[1， 19-21]。

热风干燥温度对高良姜挥发性物质含量有明显影响。从图3可以直观看出，随着温度的升高，包括1，8-桉叶素在内的分子量较小、挥发度高的化合物，其相对含量呈现下降趋势;而α-法尼烯、γ-杜松烯等分子量较高、挥发度相对较低的化合物，其相对含量整体上随温度的升高而增加。主要原因是高挥发度的物质在干燥过程中会随着原料中水分的向外迁移而快速挥发，而低挥发度的物质随水分挥发的速度较慢，从而导致在高温条件下高良姜片中大分子物质得到较好保留，其含量也相对提高。若从产品角度考虑，能够保持高良姜特征性成分的干燥方式都是可以接受的，而温度过高则容易使1，8-桉叶素等高挥发性化合物大量挥发，不利于高良姜香气的保留，因此，根据生产需要可选择80 ℃及以下温度条件进行生产。

2.4.2  不同温度制备高良姜的挥发性成分分类分析  由表4可知，高良姜挥发性成分主要包括醇类、醚类、酮类、萜烯类和酯类等5种类型化合物，总相对含量占98%以上。其中，相对含量最高的是萜烯类化合物，其次是醚类和醇类化合物，最低是酯类化合物。随着干燥温度的升高，醚类物质相对含量呈现先升高后降低的趋势，萜烯类、醇类物质总体呈现先降低后升高的趋势，这主要与化合物性质和物料中水分的迁移速率有关，而酮类和酯类化合物含量相对稳定。

本研究中所体现的醚类化合物以及表3中少量的酐类化合物在其他报道[14-16， 24]中鲜有提及，此外酮类物质总含量偏低，且没有报道中所提醛类物质。这可能是由于在干燥过程中，醛类物质被氧化为挥发性酸或生成的酸与醇类物质反应形成酯;酸类物质受热脱水形成丁酸酐、戊酸酐等酐类物质;大量的醇类也在此过程中分子间脱水形成醚类物质，以上现象有待进一步研究考证。

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责任编辑：崔丽虹