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淺談真空凍干技術在鐵皮石斛干燥加工中的應用
更新時間：2015-04-03 點擊次數：3479
作者：博醫康來源：北京博醫康實驗儀器有限公司 發表日期：2015年3月23日 11:44
引言
在世界醫藥*，中華醫學博大精深，中華醫學的根源是中藥材，而中藥材的加工首先要考慮的一個重要因素是如何使其干燥？從古自今，藥品和食品干燥是生產中非常重要的工藝環節之一。過去干燥的目的主要是除去某些原料、半成品及成品中的水分或溶劑，使藥品、食品等物料重量減輕、縮小體積、以便于加工、使用、運輸和貯藏等。因為當時的人們并不一定知道使促進食品藥品發生不良化學反應的酶類物質、以及使引起食品藥品腐敗變質的微生物等。而現代干燥加工的目的除了通過干燥減少物料中的水分含量，降低食品藥品的水分活度，使引起食品藥品腐敗變質的微生物難以生長繁殖，使促進食品藥品發生不良化學反應的酶類鈍化失活，從而延長藥品食品的貨架期，達到安全保藏的目的外，在一定程度上注重于色、香、味、形回歸于自然形態和保持自然特質以及食用方便的要求。
伴隨著社會的發展進步，無論是食品或是藥品，現代加工技術的一個重要發展趨勢是zui大限度地保持食品藥品的有效成分、營養成分和物理特性。也就是說，現代工業化下的中藥材加工已不僅僅是滿足“干燥"那么簡單，用干燥工藝制成的食品藥品，不僅對色、香、味、形有一定的要求，而且對藥品中的有效成分（如生物堿、多糖等）以及維生素、蛋白質等營養物質的要求也更高。隨著科學技術的發展，如生物制品、新型食品和新型藥物制品等新產品的出現，傳統的干燥方法和加工技術不一定都適應。微波干燥技術和真空冷凍干燥技術已在輕工業、化工材料工業、食品與農產品加工業等行業的一些產品生產中得到了應用并表現出了顯著的*性。其中，真空冷凍干燥無疑是適應新產品要求的一項新技術。
一、傳統的 “楓斗"石斛的加工方法及其特點
楓斗，是利用蘭科石斛屬植物中的一些我國*的石斛種類的莖，經過多道工序加工而成的一種產品。《中國名貴傳統中藥與保健飲品：楓斗（第2版）》（包雪聲等，2011）一書中詳細介紹了楓斗的起源、發展歷史、商品規格、產地變遷、植物基源及變更原因等內容，自清代趙學敏所著《本草綱目拾遺》記載至今已有200多年歷史；而石斛，自《神農本草經》做藥用記載至今，已有二千多年的歷史。
由于新鮮的石斛不能長久保存，而通過藥工將新鮮石斛加工成楓斗后就不易霉爛、蟲蛀和變質，同時由于石斛類植物的莖多含有黏液成分，加工成楓斗后其黏液成分被固化而穩定，使有效成分不易分解，所以形成了今天有一定規模的加工生產，形成了流通石斛商品的大類。楓斗通常呈螺旋形或彈簧狀， 通常有2～6 個旋紋，莖拉直后長3.5 ～ 8cm，直徑O.2～O.4cm。表面黃綠色或略帶金黃色，表面黃綠色、棕綠色或金黃色；質地堅實僵硬，氣微，味淡，嚼之有黏性。楓斗在歷*zui早是以霍山產者為zui，來源于霍山石斛及少數石斛屬它種植物加工而成。但長期來主要為鐵皮石斛，目前的植物來源趨于復雜。無論哪種石斛加工而來的楓斗，傳統的干燥加工法主要有：沸水燙曬法、直接烘干法和楓石斛加工法。其加工過程主要經過文火烘焙、使之軟化；搓揉、去薄膜狀葉鞘；再經手工扭曲定型，搓扭成條形或卷曲成緊密及疏松團狀、螺旋狀、彈簧狀等再自然晾曬或烘干。如此反復加工2～3次，直到干燥成形不變時，即得“楓斗"產品。
可以說，傳統的石斛“楓斗"加工，其工藝技術一定程度上*靠手法、憑經驗，看誰更好地掌握了加工過程中的“火候"。因此，在加工過程中受人為因素的影響較大。其加工技術熟練者，成品率高，品質*；不熟練的，很難做出像樣產品。其加工過程費時、費力，有的甚至不能*達到衛生和環保要求的加工。而且，目前行業中加工技術好者，每公斤的加工費高達幾百元甚至上千元。加上石斛野生資源匱乏、種植成本高、原料價格高，因此，目前產品價格十分昂貴。由于目前缺乏行業的標準，象“楓斗"這樣一種稱得上是“國粹"的石斛加工品也就難免出現“五花八門"的產品了。不過，即將問世的《中國藥用石斛標準化研究與應用》一書，相信為我國石斛產業的發展將起到積極的帶動作用。
追溯石斛的藥用歷史以及“楓斗"的干燥加工歷史，一些歷代的加工方法一直保留延用或傳承發展至今。傳統的加工方法具有其歷史意義。在當時沒有發達技術和先進設備的條件下，古人對石斛“楓斗"的加工干燥方法的發明，可以說是智慧的。一方面其加工方法達到了干燥、保存、運輸等需要的目的，另一方面，經過加工后的產品因色澤、質地、形狀等一些特質近乎于“黃金"或得名于人們對某種事物（如“鳳尾"）的美好追求，作為地方特產，無論是作為宮廷皇朝的進貢品或是作為百姓的“救命草"都十分適宜。因此，受到歷代的青睞，成為我國名貴、傳統中藥和保健品。
現代科學研究表明，石斛的其藥效成分主要是石斛多糖、石斛堿和總氨基酸等，還含有比例很高的植物纖維、水分和其它有效活性成份。傳統的石斛“楓斗"加工方法，因其屬于熱干產品，產品不可避免地出現收縮、硬化、色變和難以復水等現象。在現實生活中，很多人知道“楓斗"石斛的功效與作用及食用方法。但是，使用方法有些讓人不解，因為“楓斗"至少要幾個小時的溫煮或包燙，食用起來很不方便。
隨著科學技術的進步和經濟的發展，人們對食物的品質要求越來越高，傳統的加工方法所造成的色、香、味劣變，營養成分和生理活性成分的損失，以及食品安全性問題，日益被消費者所關注。
但是，目前我國石斛的加工率較低，加工產品單一，加工技術含量不高，致使石斛產業進一步發展受到制約。在現代生活和工業化的條件下，我國石斛產品必須利用更好的加工方法來生產石斛干品。探討新的加工方法，以多元化發展尋求新的消費群體和新的經濟增長點。通過開發凍干產品，提升我國石斛產品的檔次，提高產品附加值，具有重要的現實意義。
二、 真空冷凍干燥的原理和特點
真空冷凍干燥也稱升華干燥，簡稱凍干，是集真空技術、冷凍技術以及干燥技術為一體的新加工方法。其原理是將含水物料預先進行降溫凍結，使其內部水分固定在zui初的位置上，并形成均勻細小的冰晶，然后在適當的溫度和真空度下使冰直接升華為水蒸氣以除去物料內部的水分，從而獲得干品，zui大限度保持物料原有的特性并便于長期保存。因此，整個真空冷凍干燥過程可分為預凍、升華干燥和解吸干燥3個階段。
真空冷凍干燥產品的特點有：
1、在低溫下干燥，能有效保護熱敏性物質，使其不致變性或失去活力，物質中揮發性成份損失少。
2、在真空缺養的條件下干燥，易氧化物質得到了保護，而微生物生長和酶作用無法進行，而且能抑制某些細菌的有害作用，能保持原來性質狀態。
3、在凍結下干燥，干燥后體積幾乎不變，不會發生收縮現象，物質呈疏松多孔海綿狀，加水后溶解迅速，幾乎立即恢復原來性質。
4、在低溫下脫水，干燥時排除物料中95％以上的水分，不僅熱敏性成分不受破壞，而且色素和芳香物質損失極少。干燥后產品能在室溫下不易吸濕發霉， 并且避光保存，可保持長年不變質。凍干制品采用真空或充氮包裝，便于攜帶運輸，易實現商品化生產。
5、在整個凍干過程中，只有物理變化，沒有化學變化， 因此如果原料是環保安全的，干品也必然是綠色食品。
因此，真空凍干產品與蒸發脫水的熱干產品相比，具有許多非常明顯的優點。熱干產品不可避免地出現收縮、硬化、色變及營養成分嚴重破壞和難以復水等現象。凍干產品的*性可以簡單概括為：形狀、顏色、口味和營養成分都同鮮品基本上一樣，而且復水性好。
三、真空凍干技術在鐵皮石斛加工中的應用
許多中藥材的生物活性物質及性味在干燥方法不當時會有較大損失。干燥方式、干燥溫度、干燥時間等因素的不同，對藥物中許多化學成分會產生不同程度的影響，導致藥物藥效迥異。在中藥制劑中，制劑工藝是影響藥物質量的重要因素，而干燥則為制劑工藝中的主要環節和必要的操作步驟。在現代工業化生產中，干燥方法按照不同的分類方法可以進行如下劃分，按操作壓力的不同可分為常壓干燥和真空干燥；按操作方式的不同可分為間歇式干燥和連續式干燥；按熱能對濕物料傳遞方式的不同可分為對流干燥、傳導干燥和輻射干燥。其中，輻射干燥按傳熱機理的不同又可分為遠紅外干燥和微波干燥。在以上幾種干燥技術中，遠紅外干燥、微波干燥和真空冷凍干燥是近年來發展起來的新干燥技術。其中，真空速凍干燥技術被認為是生產高品質制品的理想的加工方法。
在我國，凍干食品生產起步較晚，上規模的凍干食品生產線到2O世紀80年代后期才出現，而且設備還是進口的。在凍干食品的發展初期，由于產量低、價格貴，于宇航、遠洋航海、極地考察、山區作業等特殊工作人員享用。進入20世紀90年代以后，凍干食品的品種和數量都迅猛增長，對絕大部分的蔬菜、水果、肉食、豆漿、果汁、蜂蜜等均可采用凍干技術。發展至今，凍干技術在食品藥品原料處理、軟飲料加工、方便食品、調味品、保健品生產等領域的應用日益增多。而凍干農產品在市場的價格是同類熱風干燥農產品的4～6倍， 是速凍農產品的7～8倍，且其產量正以每年30％的速度遞增，正成為食品貿易中的大宗貿易。
長期以來，我國石斛干燥產品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術含量低的總體感覺。傳統的工藝在現今的社會顯然不能符合時下的要求。石斛要從一個傳統的中藥產品上升到現代中藥保健品行業，需要對其加工工藝方法做進一步的提升和優化。為解決傳統干燥方法生產鐵皮石斛干燥品的缺點，我們研究探討了真空冷凍干燥技術在生產鐵皮石斛莖段、切片等干燥加工的應用。通過對鐵皮石斛含水率、凍干速率、表面積收縮率、復水比、多糖含量、色澤、香氣和外觀等多因素進行了計算測試和感官評價等。試驗結果表明，不同干燥對石斛總多糖的含量有較大的影響，采用真空冷凍干燥技術加工鐵皮石斛，產品含水量低，能地保存鐵皮石斛的色、香、味、形及有效成分；復水后更加接近新鮮品、避免產品表面硬化、營養損失和增長保質期等特點，顯著優于傳統的熱干燥法，為工業化生產和工藝優化提供了一定的參考依據。
