李晓芳1，刘云宏1,2,*，马丽婷1，于慧春1，檀茜茜1，刘建学1,2
（1.河南科技大学食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023；2.河南省食品原料工程技术研究中心，河南 洛阳 471023）
摘 要：为探讨远红外辐射温度对金银花干燥特性、微观结构、有效成分及产品色泽的影响，采用远红外辐射干燥设备，对金银花进行远红外辐射干燥实验研究。结果表明：在金银花远红外辐射干燥过程中，提高辐射温度能够显著提高干燥速率和缩短干燥时间；金银花远红外辐射干燥过程为内部扩散控制；有效水分扩散系数范围为1.13×10-10～4.57×10-10m2/s，其值随着辐射温度的升高而极显著增加（P＜0.01）；提高辐射温度能够在金银花组织结构中生成更多、更大的微孔道，从而促进水分扩散；随着辐射温度的升高，金银花中绿原酸、木犀草苷、马钱苷等功效成分含量均呈先升高后降低的趋势，L*值先升高后降低，a*值和ΔE值先降低后升高；在其他干燥参数固定的条件下，辐射温度为240 ℃时，可以在实现较快干燥速率的同时获得良好的产品品质。
关键词：干燥；远红外辐射；辐射温度；金银花；干燥特性
金银花（Flos Lonicerae）为忍冬科植物忍冬的花蕾，也是常用的药食两用中草药，富含酚类、黄酮类、三萜类、精油、矿物质等多种有效成分，具有清热解毒、保肝利胆、消炎抗菌等作用[1-2]。新鲜金银花含水率较高、组织娇嫩、采摘后极易发生褐变而不耐贮藏，因此，金银花采后应立即进行干燥。干燥金银花的传统方法有晒干、阴干、烘干等[3]，但传统方法干燥时间长、产品品质较低。有研究将真空冷冻干燥[4]、真空干燥[5]、气调热泵干燥[6]等现代干燥技术用于金银花干燥，但这些干燥方式具有设备投入大、操作成本高、干燥时间长等不足，因此，目前仍主要采用热风干燥等常规方法进行金银花的干燥。金银花虽然体积不大，但其结构致密，且由于花瓣包裹着花蕊，常规方法的表面加热导致外部热量难以有效传入到内部的花蕊，内部水分也难以顺利扩散出来。采用具有良好热效应和一定穿透性的远红外辐射作为热源来实现内部加热，可能是改善金银花受热状态、克服其较大的内部质热传递阻力的有效途径之一。
远红外辐射干燥作为一种新型干燥技术，在农产品加工领域中的应用日趋广泛[7]。它是利用辐射元件发射出远红外线，物料吸收红外辐射能量后，会产生共振现象并强化原子、分子的振动和转动，使物料内部发生激烈摩擦而转化为热能，从而使物料温度升高并促进水分受热蒸发，达到脱除水分的目的[8]。远红外辐射干燥具有加热均匀、热效率高、操作容易、能耗较低等优点[9]，非常适合形状不规则、组织结构致密物料的干燥加工。远红外辐射的另一个显著特点是具有一定的穿透性[9]，不但能够实现内部加热，还使物料内部热扩散与湿扩散的方向一致，从而提高干燥速率[10]。有关山药[11]、枣[12]、胡萝卜[13]、双孢菇[14]、香蕉[15]远红外辐射干燥的研究表明，物料在吸收远红外辐射能量时，会加剧物料中的水分子运动，物料受热均匀、干燥速率快，有利于物料中有效成分的保留及产品品质的提高。将远红外辐射应用于金银花的干燥，理论上可实现内部加热，改善金银花受热情况及降低质热传递阻力，进而提高干燥速率及保护有效成分[16]。辐射温度是远红外辐射干燥最重要、最具影响的工艺参数，但有关红外辐射温度对金银花远红外辐射干燥机制及品质特性的深入研究十分匮乏。
本研究利用远红外辐射干燥设备进行金银花干燥实验，固定辐射距离、风速、风温、物料量等干燥参数，研究不同辐射温度条件下金银花远红外辐射干燥的干燥特性及有效水分扩散系数，分析远红外辐射对金银花微观结构和色泽变化的影响，并选择金银花中主要酚类成分绿原酸、主要黄酮类成分木犀草苷和主要环烯醚萜类成分马钱苷为对象，探讨辐射温度对上述功效成分的影响规律，以期为金银花远红外辐射干燥研究提供基础数据，也为远红外辐射干燥技术的研发与应用提供参考。
1.1 材料与试剂
新鲜金银花由洛阳市新安县金银花GAP种植基地提供，贮存于2～4 ℃冰箱中。要求新鲜、成熟度一致、颜色嫩绿、无虫害。实验所用金银花采用105 ℃烘箱法测得其干基含水率为3.91～4.15 kg/kg。
绿原酸标准品、木犀草苷标准品、马钱苷标准品上海源叶生物科技有限公司；甲醇、乙腈均为国产色谱纯，冰醋酸、甲醇、乙醇均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
图1 远红外辐射干燥设备示意图
Fig. 1 Schematic of far-infrared radiation dryer
1.干燥箱支架；2.隔热层；3.风机；4.热电偶；5.温度传感器；6.电源开关；7.温度显示屏；8.辅助加热开关；9.风机控制器；10.干燥箱温度调节器；11.远红外辐射开关；12.辐射板温调节面板；13.箱体；14.排气孔；15.伸缩架紧固螺钉；16.旋钮；17.辐射板电缆线；18.伸缩架；19.远红外辐射板；20.干燥仓；21.物料；22.物料盘；23.支撑杆；24.底座；25.电加热器。
本研究所用的远红外辐射干燥设备由河南科技大学自制，其结构见图1。干燥箱主要包括干燥仓、风机、加热器、物料架及控制面板等。远红外辐射系统主要由伸缩架、远红外辐射板、控制器等组成。伸缩架上下表面均为20 cm×20 cm的方形铝氧化板，其中，伸缩架上表面通过紧固螺钉固定在干燥仓排气孔下方。干燥所用的加热元件为18 cm×18 cm的埋入式方形陶瓷远红外辐射板（由洛阳耐火材料研究院提供），其主要辐射波长范围为5～15 μm，辐射率为0.90，最高许用温度为1 000 ℃。远红外辐射板通过紧固螺钉固定在伸缩架的下板，并由电缆线连接到控制系统，温度传感器固定于远红外辐射板表面，远红外辐射板温度可通过温度传感器连接的温控系统进行调节和控制。物料盘置于远红外辐射板的下方，物料和辐射板之间的距离可通过旋动升降旋钮来改变伸缩架的伸缩程度进行调节，物料温度通过热电偶进行测量。
其他仪器与设备：202型热风干燥箱 北京永光明医疗仪器厂；SB-120DT型超声波清洗机 宁波新芝生物科技股份有限公司；DT-2000E型电子天平 常熟市佳衡天平仪器有限公司；ALC-210.3型电子天平（精度0.01 g） 德国赛多利斯艾科勒公司；SHZ-D（Ⅲ）循环式真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司；TG16-WS台式高速离心机 湖南湘仪离心机仪器有限公司；JSM-6010LA型扫描电子显微镜 日本电子株式会社；X-rite color i5色差仪 美国爱色丽公司；高效液相色谱仪美国安捷伦公司；ThermoAir3型热球风速仪 瑞士舒耐克特公司。
1.3 方法
1.3.1 金银花干燥
每次实验时，拣选并称取40 g的新鲜金银花作为实验样品。由于金银花在干燥过程中容易发生酶促褐变[5-6]，因此，将称量好的新鲜金银花用蒸汽蒸烫1 min进行钝酶杀青处理后再用于干燥实验。
为探讨远红外辐射温度对金银花干燥特性及品质的影响，本研究固定远红外辐射板与物料盘之间的辐射距离为10 cm、热风温度为30 ℃、物料上方的风速为1.5 m/s，其中选择较低热风温度的目的是为了尽量体现远红外辐射温度对金银花干燥过程及其品质指标的影响。每次干燥前，按实验要求设定远红外辐射板温度（160、200、240、280 ℃和320 ℃）及其他参数。待设备运行稳定后，将经过杀青处理的金银花均匀平铺到网状物料盘上，并迅速放入远红外辐射干燥机的物料支架上进行干燥。将一个热电偶用小卡钉固定到金银花表面以测量干燥过程中物料表面温度，将另一个热电偶从金银花头端插入其内部以测量金银花花瓣内表面温度。干燥时，前2 h每隔20 min将物料盘迅速取出称其质量，之后每隔30 min迅速取出称其质量，然后迅速放回继续干燥，称质量操作及重新放置热电偶所需时间约为25 s，直至连续两次称质量数值基本不变时，干燥结束，物料质量为每次所称质量减去物料盘质量。每组实验均重复3 次。
1.3.2 干燥特性的测定
1.3.2.1 干基含水率的测定
物料干基含水率的计算如式（1）所示。
式中：Dt为t时刻物料的干基含水率/%；mt为t时刻物料的质量/g；md为物料的干基质量/g。
1.3.2.2 干燥速率的测定
干燥速率是指干燥过程中单位时间减少的干基含水率，其计算如式（2）所示。
式中：DR为干燥速率/（%/min）；Dt1为t1时刻的干基含水率/%；Dt2为t2时刻的干基含水率/%；t为干燥时间/min。
1.3.2.3 水分比的测定
物料水分比的测定参照文献[13]，其计算如式（3）所示。
式中：MR为水分比；Xt为物料在干燥t时刻的水分含量/%；X0为物料的初始水分含量/%；Xe为物料的平衡水分含量/%。
1.3.2.4 有效水分扩散系数的测定
利用游标卡尺测量金银花样品的长度和不同位置的直径，可得金银花的平均长度和平均直径分别为（3.2±0.4） cm和（2.4±0.3） mm。单个金银花为前粗后细的不规则柱状体，为简化计算，将单个金银花近似看为细长的圆柱体，则根据Fick扩散定律计算干燥过程中柱状物料的有效水分扩散系数[17]，这种计算方法可以近似表达远红外辐射干燥金银花的水分扩散特性。其计算如式（4）～（6）所示。
式中：X为水分含量/%；t为时间/s；Deff为有效水分扩散系数/（m2/s）；r为金银花近似圆柱体的半径/m。
方程（4）的解析式为式（5）[17]。
式中：μn为零阶一类贝塞尔函数的根，μn={2.404 8，5.520 1，8.653 7，…}。
将式（5）简化并对数线性化，可得式（6）。
利用Origin 8.5软件对lnMR与t进行线性拟合，求出斜率并计算出有效水分扩散系数Deff的值。
1.3.3 微观结构观察
将待测金银花干制品纵切为小片并粘到样品台上，喷金60 s后用扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）观察金银花表面的微观结构；将金银花横切为小段并粘到样品台上，喷金60 s后用SEM观察金银花花瓣和花蕊横截面的微观结构。放大倍数设置为100 倍。
1.3.4 绿原酸、木犀草苷的提取与检测
绿原酸与木犀草苷的提取与检测方法参见文献[18-19]。
1.3.5 马钱苷的提取与检测
参照文献[20-21]对马钱苷进行提取与检测。将金银花磨碎并过60 目筛后，精确称取金银花粉末0.5 g，置于100 mL具塞锥形瓶中，加入25 mL 30%甲醇，室温条件下超声辅助提取40 min，放冷后过滤，所得滤液在4 000 r/min条件下离心20 min，取上清液过0.22 μm微孔滤膜。
C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈-水溶液（体积比15∶85）；流速1 mL/min；检测波长：240 nm；柱温25 ℃；进样量：10 μL。
1.3.6 色泽的测定
利用色差仪对新鲜金银花和干燥后的金银花产品进行亮度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*等色泽值的测量，每个样品测量5 次并取平均值。总色差ΔE的计算如式（7）所示。
式中：L*0、a*0、b*0为新鲜金银花的色泽值。
1.4 数据分析
采用Origin 8.5软件进行数据处理与分析。
2.1 干燥特性
图2 不同辐射温度下金银花远红外辐射干燥的干燥曲线（A）和干燥速率曲线（B）
Fig. 2 Drying curves (A) and drying rate curves (B) of Flos Lonicerae at different radiation temperatures
由图2可知，随着辐射温度的升高，干燥速率加快、干燥时间明显缩短。当辐射温度为160、200、240、280 ℃及320 ℃时，到达干燥终点所需时间分别为450、330、240、180 min和150 min，根据式（2）计算得到平均干燥速率分别为0.87、1.18、1.63、2.17%/min和2.60%/min。方差分析结果表明，辐射板温度对干燥时间及干燥速率的影响为极显著（P＜0.01）。在相同辐射板温度条件下，随着干燥的进行及水分含量的不断减少，干燥速率也随之降低。这是由于物料中水分的迁移主要靠扩散作用，而扩散作用又与物料中的水分含量有关[22-23]。高含水率下的水分子扩散能力及流动性较强，干燥速率较快；干燥至低含水率后，水分子扩散作用变弱，水分迁移阻力显著增大，导致干燥速率变慢。在所有辐射板温度条件下，干燥速率曲线均显示为降速干燥阶段而没有恒速干燥阶段，表明金银花远红外辐射干燥过程为内部扩散控制，内部传质阻力要远大于表面汽化阻力。
此外，干燥速率随着辐射温度的升高而增大，且在物料含水率较高时尤其明显。当辐射温度为160 ℃时，金银花含水率从400%降至150%所需干燥时间为90 min，对应的平均干燥速率为2.78%/min；而辐射温度为320 ℃时，金银花含水率从400%降至150%所需干燥时间缩短至25 min，对应的平均干燥速率约为10%/min，和辐射温度为160 ℃时相比，干燥速率提升了259.71%。根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，远红外辐射板的辐射能力与其热力学温度的四次方成正比[9]。因此，提高辐射板温度会显著增加所发射出的红外辐射能量，物料所吸收的辐射能量及所产生的热效应也随之增加，物料内部水分子内能升高，水分子中O—H键的转动、振动及伸缩等运动随之加剧，水分子间的摩擦和碰撞也更加剧烈，进而提升了水分子的流动性和水分子由液态转化为气态的相变速率，从而提高干燥速率及缩短干燥时间。Doymaz等[12]研究了远红外加热干燥枣的干燥动力学，发现提高远红外辐射功率会加快干燥速率及缩短干燥时间，与本研究结果一致。
2.2 有效水分扩散系数
图3 不同辐射温度下金银花远红外辐射干燥的有效水分扩散系数
Fig. 3 Effective moisture diffusivity in Flos Lonicerae during farinfrared radiation drying at different radiation temperatures
不同辐射温度下金银花远红外辐射干燥的有效水分扩散系数如图3所示，其范围为1.13×10-10～4.57× 10-10m2/s。辐射温度为200、240、280、320 ℃时对应的Deff值比辐射温度为160 ℃时所得Deff值分别提高了71.1%、139.2%、203.7%、303.4%，可见，提高辐射温度会导致Deff值的大幅提高，方差分析表明辐射温度对金银花远红外辐射干燥的Deff值具有极显著影响（P＜0.01）。前期研究结果表明在金银花热泵干燥过程中，干燥温度为40～70 ℃时所对应的Deff值在4.14×10-11～17.45× 10-11m2/s之间[6]，低于本研究中远红外辐射干燥金银花的Deff值。这与热泵干燥和远红外辐射干燥的不同加热机理有关。在金银花热泵或热风干燥过程中，干燥介质先对金银花的花瓣表面加热，热量再传导进入花瓣内部并为花蕊提供热量，这种加热方式具有较大的质热传递阻力，导致金银花内部花蕊的受热状态极差。和常规热风干燥的表面加热不同，远红外辐射具有一定的穿透性（1～3 mm）[9]。在干燥过程中利用热电偶监测金银花花瓣表面和内表面的温度变化，发现在含水率较高时，花瓣内表面温度要比其表面温度略高2～3 ℃，在干燥后期才又转变为略低于表面温度，说明远红外辐射在干燥前期阶段可以透入金银花花瓣。这样的内部加热机制不但会强化金银花花瓣的受热，还会显著改善金银花内部水分的受热状态，有利于减少质热传递阻力、降低细胞组织对水分子的束缚力、提高内部水分的流动性并加快其汽化速率，进而提升金银花花瓣和花蕊水分扩散能力。辐射温度越高，远红外辐射线的穿透性越好、热效应越强，越有利于内部水分迁徙与蒸发，从而显著提高有效水分扩散系数并缩短干燥时间。
2.3 微观结构
图4 不同辐射温度干燥的金银花表面的SEM图
Fig. 4 SEM photomicrographs of the surface of dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
图5 不同辐射温度干燥的金银花横截面的SEM图
Fig. 5 SEM photomicrographs of the cross section of dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
远红外辐射干燥金银花表面的SEM图如图4所示，较低温度干燥金银花的表面十分致密，孔道分布小且少。与辐射温度160 ℃干燥所得的金银花表面相比，辐射温度升至320 ℃时所得金银花表面结构明显疏松，且出现几个较大的孔道，这非常有利于提升金银花表面的传质通透性和减小水分扩散和蒸发阻力。远红外辐射干燥金银花的横截面微观结构SEM照片如图5所示，金银花为花瓣包着花蕊的双层结构，外部热量向花蕊传递以及内部花蕊水分向外迁徙均要通过花瓣来进行，这是金银花质热传递阻力较大的主要原因，因此，常规干燥中经常出现花瓣已干，但花蕊未干的现象。辐射温度为160 ℃时，物料横切面中微孔道普遍较小，其组织结构较为致密；而当辐射板温度升至320 ℃时，无论是花瓣还是花蕊，其横切面的微孔道尺寸均明显增大。上述微观结构的差异可能是由于更高的辐射温度会提供更多的辐射能量及产生更强的热效应所致。金银花花瓣直接接收来自辐射板的辐射能并将热量传递给内部的花蕊，辐射板温度升高，所发出的能量及光谱效应也越强，被花瓣吸收和传给花蕊的能量增加，物料内部水分子的内能升高及水分子间的摩擦更加激烈，使水分子由液态转化为气态的速率加快，较快的相变过程会产生更大的蒸汽压和更强的膨胀力，并压迫和扩张汽化点周围的组织结构，从而使金银花花瓣和花蕊内部的微孔道增大、增多。
2.4 不同远红外辐射温度对金银花功效成分的影响
2.4.1 绿原酸
图6 不同辐射温度下远红外辐射干燥对金银花绿原酸含量的影响
Fig. 6 Chlorogenic acid contents of far-infrared radiation dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
绿原酸为《中国药典》中规定的金银花品质的指标性成分[24]，同时也是金银花中主要的多酚类功效成分，不同辐射温度条件下远红外辐射干燥金银花的绿原酸含量如图6所示。绿原酸含量随着辐射温度的升高呈先上升后下降的变化规律，在辐射板温度为240 ℃时达到最大值。绿原酸分子中含有邻位酚羟基及多个不饱和键，具有较强的热敏性和氧敏性，易在多酚氧化酶的催化作用下氧化生成具有极强活性的绿原酸醌，并进一步缩合为高分子化合物或氧化产生黑色素[6]。在金银花远红外辐射干燥过程中，改变辐射温度可以造成物料温度、干燥时间及多酚氧化酶活性的明显变化，从而显著影响绿原酸含量。当辐射温度为160 ℃时，干燥过程中金银花的平均温度约为41 ℃，该温度在多酚氧化酶的适宜温度范围内[25-26]，较强的多酚氧化酶活性会产生强烈的催化作用，干燥时间也长达450 min，绿原酸与多酚氧化酶和氧气接触时间较长，会促进绿原酸的氧化降解，导致其含量较低。当辐射温度升至240 ℃时，对应的金银花平均温度约为54 ℃，该温度能够显著抑制多酚氧化酶活性[26]，同时干燥时间及物料的受热时间也有所缩短，有利于绿原酸的保护，从而提高其保持率。但当辐射温度继续升至320 ℃，对应的金银花平均温度约为70 ℃，该干燥条件虽然会大幅缩短干燥时间并显著抑制多酚氧化酶活性，有利于抑制绿原酸的酶促氧化反应，但绿原酸作为典型的多酚羟基酸性物质，热稳定性较差，较高的干燥温度会导致绿原酸自身的氧化、分解及聚合，同时会造成非酶促氧化反应的加快，增加对细胞组织结构的破坏并提高组织敏感性，从而导致绿原酸含量的大幅下降。此外，过高的温度会加剧金银花内细胞的收缩与破损，导致更多绿原酸由细胞液泡中流出并与细胞质壁上的催化酶及空气直接接触，从而进一步促进其氧化降解。
2.4.2 木犀草苷
图7 不同辐射温度下远红外辐射干燥金银花的木犀草苷含量
Fig. 7 Luteoloside contents of far-infrared radiation dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
木犀草苷是金银花中重要的黄酮类功效成分之一，也是评价干制金银花品质的重要指标。长时间暴露于氧气中或加热会使黄酮类化合物在干燥过程中发生显著的降解损失[27]。不同辐射温度下远红外辐射干燥金银花的木犀草苷含量如图7所示，木犀草苷含量随辐射温度的升高而先略微升高，当辐射温度为200 ℃时，其木犀草苷含量最高（0.44 mg/g），继续提高辐射温度则使木犀草苷含量逐渐降低。木犀草苷是木犀草素配糖化后的化合物，其性质极不稳定，在干燥受热过程中，木犀草苷不但会水解生成木犀草素进而氧化生成半醌式化合物，还可能在糖苷键不断裂的情况下直接氧化降解[28]。因此，辐射温度在160～240 ℃的区间内，由于物料温度较低，有利于抑制木犀草苷的氧化降解及提高木犀草苷含量，但辐射温度继续升高则会使物料温度快速上升，加剧木犀草苷的水解、氧化、聚合等反应，同时由于微细孔道的扩张造成细胞组织变形破损，使部分木犀草苷从液泡中流失出来并增加了与氧气的接触，也可能导致木犀草苷含量的显著降低。
2.4.3 马钱苷
图8 不同辐射温度下远红外辐射干燥金银花的马钱苷含量
Fig. 8 Loganin contents of far-infrared radiation dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
马钱苷是常见的环烯醚萜类糖苷成分之一，也是金银花中最主要的环烯醚萜类化合物，对保障金银花的抗炎抗菌功效起着重要作用。不同辐射温度条件下远红外辐射干燥金银花中马钱苷含量如图8所示，马钱苷含量随着辐射温度的升高呈先上升后下降的变化规律，在辐射板温度为200～240 ℃时达到最大值。在加热条件下，马钱苷等环烯醚萜类物质容易脱除糖苷而形成具有环状烯醚结构及半缩醛羟基的化合物，其性质十分活跃，容易进一步发生氧化、聚合、水解等化学反应[29]。在辐射温度较低时，干燥时间过长导致马钱苷的受热时间和反应时间较长，从而不利于对马钱苷的保护。当辐射温度由160 ℃升至200、240 ℃时，干燥时间由450 min大幅缩短至330 min和240 min，同时马钱苷脱除糖苷所需的葡萄糖苷酶活性也会受到明显抑制，从而减弱马钱苷的降解损失。但进一步升高辐射温度可显著提高物料温度，会导致马钱苷的活跃性明显升高，很可能在缺乏葡萄糖苷酶催化作用的情况下直接发生快速的水解和氧化反应，甚至可能在不失去葡萄糖基团的情况下与其他活性物质发生反应，从而在较短的干燥时间内导致马钱苷含量的下降。
2.5 不同辐射温度下远红外辐射干燥对金银花色泽的影响
表1 不同辐射温度下远红外辐射干燥金银花的产品色泽
Table 1 Color parameters of dried Flos Lonicerae at different radiation temperatures
不同辐射温度下远红外辐射干燥金银花的产品色泽如表1所示。色泽是判断干燥产品质量的重要指标之一，而干燥过程中色泽的变化通常是氧化反应、酶促褐变或美拉德反应等化学反应的结果[12,30]。ΔE值越大表示干燥后与新鲜物料之间的色差越大。由表1可知，金银花干燥后的L*值均低于新鲜金银花，这说明干燥脱水过程可使金银花表面变暗，且随着辐射温度的升高，L*值先升高后降低，辐射温度为240 ℃时，其L*值与新鲜金银花最接近。a*值越低表示金银花产品越绿、越接近新鲜物料。在辐射温度为240 ℃时，a*值最小且最接近新鲜金银花的a*值，说明在该辐射温度下干燥能较好地保持金银花中酚类物质、绿原酸、叶绿素等呈绿物质。ΔE值随辐射温度的升高而先减小后增大，当辐射温度为240 ℃时，ΔE值最小，说明在此辐射温度条件下干燥所得物料的褐变程度最低，最接近新鲜物料的色泽。这可能是由于当辐射温度为240 ℃时，干燥时间较短，金银花所含酶的活性也能被有效抑制，从而减弱了酶促氧化作用，该温度也不足以促使金银花发生明显的美拉德反应，因此获得最好的产品外观与品质。
本研究以金银花为实验材料，探讨了远红外辐射温度对金银花干燥特性及品质特性的影响。辐射温度升高会显著缩短干燥时间及提高干燥速率；金银花远红外辐射干燥过程为内部扩散控制。在辐射温度为160～320 ℃时，对应的有效水分扩散系数范围为1.13× 10-10～4.57×10-10m2/s，其值随着辐射温度的升高而显著增加；SEM结果显示，提高辐射温度可使金银花组织结构产生更多、更大的微孔道。上述结果说明提高辐射温度会实现更好的辐射穿透性及提供更多的辐射能量，有利于改善金银花内部的受热状态及流动通道，从而有效提升金银花内部水分扩散性能。
随着辐射温度的升高，金银花中绿原酸、木犀草苷、马钱苷等功效成分的含量均呈先升高后降低的趋势；L*值先升高后降低，a*值和ΔE值先降低后升高。辐射温度过低会导致较长的干燥时间，从而显著降低有效成分保持率及提高褐变程度；辐射温度过高会导致上述热敏性成分的显著受热降解，还可能发生美拉德反应等非酶促化学反应，也不利于保护金银花的干燥产品品质。
本研究中，对各指标进行综合考虑，在辐射温度为200～280 ℃区间内，可以实现较快的干燥速率和较好的产品品质。其中，辐射温度为240℃时对应的干燥时间、平均干燥速率、绿原酸含量、木犀草苷含量、马钱苷含量及色差值分别为240 min、1.63%/min、37.21 mg/g、0.42 mg/g、0.483 mg/g和9.66，品质综合评价最好，因此是本研究中辐射温度的最优选择。
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Effect of Far-Infrared Radiation Temperature on Drying Characteristics and Quality of Flos Lonicerae
LI Xiaofang1, LIU Yunhong1,2,*, MA Liting1, YU Huichun1, TAN Xixi1, LIU Jianxue1,2
(1. College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China; 2. Henan Engineering Technology Research Center of Food Materials, Luoyang 471023, China)
Abstract：The aim of this study was to investigate the effect of radiation temperature during far-infrared radiation drying on drying characteristics, microstructure, nutrient components and color of Flos Lonicerae. Drying of Flos Lonicerae was carried out with a far-infrared radiation dryer. The results showed that the increase in radiation temperature could signi fi cantly improve the drying rate and shorten the drying time. Only the falling-rate period appeared during the drying process, suggesting that far-infrared radiation drying of Flos Lonicerae is controlled by internal diffusion. The values of effective moisture diffusivity ranged from 1.13 × 10-10to 4.57 × 10-10m2/s, which increased with radiation temperature. The increase in radiation temperature could result in the formation of more micro-tunnels of larger size in the structure of dried Flos Lonicerae, which is bene fi cial to moisture diffusion during the drying process. With increasing radiation temperature, the contents of chlorogenic acid, luteoloside and loganin showed an initial increase followed by a decline. The L* value increased fi rst and then decreased, and the opposite trend was observed for a* and ΔE values. At a radiation temperature of 240 ℃, both high drying rate and a good quality product could be achieved by fi xing other drying parameters in this study.
Key words：drying; far-infrared radiation; radiation temperature; Flos Lonicerae; drying characteristics
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201715012
中图分类号：TS255.3
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）15-0069-08
引文格式：
李晓芳, 刘云宏, 马丽婷, 等. 远红外辐射温度对金银花干燥特性及品质的影响[J]. 食品科学, 2017, 38(15): 69-76.
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715012. http://www.spkx.net.cn
LI Xiaofang, LIU Yunhong, MA Liting, et al. Effect of far-infrared radiation temperature on drying characteristics and quality of Flos Lonicerae[J]. Food Science, 2017, 38(15): 69-76. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715012. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2017-02-07
基金项目：国家自然科学基金联合基金项目（U1404334）；河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目（2015GGJS-048）；河南省自然科学基金面上项目（162300410100）；河南省高校科技创新团队支持计划项目（16IRTSTHN009）
作者简介：李晓芳（1993—），女，硕士研究生，研究方向为干燥理论与技术。E-mail：2465074335@qq.com
*通信作者：刘云宏（1975—），男，副教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏工程。E-mail：beckybin@haust.edu.cn