用于茶叶制作的Gamari花的干燥动力学及储存稳定性

《CyTA - Journal of Food》：Drying kinetics and storage stability of Gamari flowers intended for tea brewing

研究Gamari花解吸等温线及烘干条件对黄酮类化合物保留和微生物安全性的影响。采用Modified Henderson和Modified Oswin模型描述解吸行为，发现60℃烘干能最大程度保留总黄酮（TFC）含量，铝箔包装在25℃和35℃下分别维持8和7个月货架期，微生物检测显示无致病菌存活达6个月。这些结果为开发安全稳定的Gamari基茶包产品提供了理论依据。

　　这项研究探讨了Gamari（So）花的脱附等温线和最佳托盘干燥条件，重点在于保持类黄酮含量和微生物安全性。研究发现，Modified Henderson和Modified Oswin模型最能描述新鲜和焯水花的脱附行为。托盘干燥温度设定为50°C、60°C和70°C，结果显示较高的温度提高了干燥速率并减少了干燥时间。Modified Page模型准确预测了干燥动力学，干燥常数遵循阿伦尼乌斯方程。新鲜花在60°C干燥后保留了最高的总类黄酮含量（TFC），并且在25°C和35°C储存时，TFC的降解遵循一级模型，预计在铝箔包装下的保质期分别为8个月和7个月。微生物分析确认了在6个月内未检测到病原体、酵母和霉菌。这些发现支持了开发安全、保质期长的Gamari为基础的产品，如茶包，为商业化应用提供了可能，并保持了生物活性的质量。

Gamari（So）是一种重要的药用植物，在阿育吠陀（Ayurveda）这一古代印度医学体系中具有重要地位。它是一种生长迅速的落叶乔木，自然分布于印度、缅甸、柬埔寨、越南、中国南部、塞拉利昂、尼日利亚、马来西亚和泰国等地。根、叶、花、果实和树皮被用于治疗各种疾病。花是泰国新年期间一些北部省份传统甜点制作的一部分。Dighe等人研究了Gamari的植物化学成分，发现了多种化合物，如酚类化合物。研究表明，Gamari的不同部位（叶、根和树皮）具有抗氧化活性，同时具有抗菌活性、驱虫活性、细胞毒性、抗溃疡活性、利尿活性、抗糖尿病活性和血管舒张活性。

近年来，蒸汽、欧米克、红外线和微波焯水等技术被广泛应用于干燥前的预处理。热水焯水技术因其操作简便和成本低而受到青睐，常用于多种农业材料的干燥预处理，包括杏仁、甜菜、红椒和卷心菜。Garba等人和Geng等人分别在98°C下对胡萝卜丝和辣椒进行了3分钟和6分钟的热水焯水处理。

干燥被视为保存农业材料的常规技术，常用于增强其耐用性。干燥过程通过去除原料和药用植物中的水分，有效保存食品。其常见应用是抑制微生物生长，并减少储存过程中的物理和化学变化，从而防止腐败和劣化。此外，干燥不仅维持了收获植物的质量，还减少了其重量和体积，从而降低了运输和储存成本。然而，这种干燥技术也存在较高的能耗，因此需要更快速、安全和可控的干燥方法。

脱附等温线是设计和优化干燥设备、包装设计、评估保质期稳定性、预测提取油质量以及计算储存过程中可能发生的水分变化的关键数据。为准备焯水样品，Gamari花被浸泡在沸水中1分钟，然后迅速冷却至低于8°C的温度，以防止过度焯水，随后排水2分钟。为了获得七种不同的水分含量，分别准备了25克的新鲜花和焯水花样本，并重复三次。这些样本被放置在预称重的干燥托盘上，以确保均匀干燥，每30分钟随机重新定位托盘。然后，这些样本被置于托盘干燥器（TD）中，干燥温度为60°C。干燥后的花被称重并测量其平衡相对湿度，分别在20°C、35°C和50°C下进行三次测量。测量使用了Aqual Lab水活度计（Seried 4TE，Decagon Devices, Inc., Pullman, Washington），该设备专门设计用于控制温度的露点或平衡状态下的水活度或相对湿度，精度为0.01%。测量室的温度由控制器精确控制，精度为0.3°C，范围为15°C至50°C。脱附等温线数据被拟合到四种等温线模型中，这些模型在表1中列出，包括Modified Oswin、Modified Henderson、Modified Chung-Pfost和Modified Halsey模型。

模型参数通过非线性回归技术使用IMB SPSS版本19.0进行估计。拟合模型的质量通过决定系数（R2）、SEE（标准误差估计）和RMSE（均方根误差）进行评估。最高R2值和最低SEE和RMSE值被选为拟合效果良好的标准。

干燥动力学研究采用了多种数学模型，包括Newton、Henderson和Pabis、Modified Page、对数、Midilli-Kucuk以及三参数模型。这些模型被拟合到干燥曲线中，以计算干燥方程。通过SPSS 19.0进行回归分析，计算了这些模型的参数。预测与实验数据之间的关系被解释为最佳拟合曲线，基于最高的R2值和最低的SEE。所有参数通过ANOVA和t检验确定其显著性，以评估干燥条件之间的差异。

研究发现，干燥过程中，较高的温度显著提高了干燥速率，缩短了干燥时间。在干燥过程中，有效的水分扩散系数（D_eff）随着温度的升高而增加。这表明温度对水分扩散过程具有重要影响。同时，不同干燥温度下的干燥曲线显示，干燥过程主要发生在降速阶段，这表明扩散是控制水分迁移的主要机制。

在储存过程中，总类黄酮含量的降解遵循一级模型。研究表明，在铝箔包装下，Gamari花在25°C和35°C下的保质期分别为8个月和7个月。这些数据对于设计和优化储存条件至关重要，有助于延长产品的货架寿命。

此外，研究还评估了不同储存条件对Gamari花储存期间类黄酮含量变化的影响。实验结果显示，随着储存温度的升高，类黄酮的降解速率也相应增加。这表明储存温度是影响类黄酮稳定性的重要因素。在储存过程中，采用不同的包装方式（如白卡纸袋和铝箔封口袋）对类黄酮的保持具有显著影响。

研究还对干燥过程中抗氧化活性的变化进行了分析。使用Folin-Ciocalteu法和改良方法对干燥花提取物的总酚含量（TPC）进行了测定。实验发现，随着干燥温度的升高，TPC、TFC和QE含量均呈现下降趋势。这表明高温处理可能对某些类黄酮和酚类化合物产生破坏作用，导致其含量减少。然而，某些情况下，如Phyllanthus amarus的总酚含量，在沸水提取和热风干燥后的结果没有显著差异。

在颜色测量方面，研究使用了Hunter Lab色度计，依据CIE系统进行测量。L*、a*和b*值通常用于评估产品颜色质量。结果表明，干燥温度对颜色变化具有显著影响，尤其是a*和b*值的变化，反映了样品在干燥过程中可能发生的氧化反应。焯水处理在一定程度上改善了颜色和营养成分的保持。

提取方法方面，研究采用了改良的甲醇提取法，用于分析干燥花中的生物活性化合物。实验过程中，1克脱水材料被使用60%甲醇和6M盐酸进行提取，提取液在水浴中加热2小时。提取液随后被冷却并过滤。提取液最终定容至25毫升，使用60%乙醇。所有实验均重复三次，以确保结果的准确性。

研究还对总类黄酮含量（TFC）和槲皮素含量进行了定量分析。TFC的测定采用改良方法，通过比色法测定在510纳米处的吸光度。实验结果显示，TFC含量在不同干燥条件下存在显著差异。在储存过程中，TFC含量的降解同样遵循一级模型，其降解速率常数随着储存温度的升高而增加。

此外，研究还使用高效液相色谱法（HPLC）对槲皮素含量进行了分析。HPLC系统使用了Shimadzu SPD-10A设备，样品被注入分析柱。柱子为反相Hypersil BDS C18柱，使用了C18保护柱。通过梯度洗脱法分离，使用了两种溶剂系统（A和B），分别含有1%冰乙酸和100%乙腈。实验结果表明，HPLC法能够准确测定槲皮素含量，其定量分析使用了校准溶液，范围为0–100 mg/L。

研究还对不同干燥温度下的总类黄酮含量变化进行了分析。结果显示，随着干燥温度的升高，总类黄酮含量呈现下降趋势。这表明干燥温度对类黄酮的稳定性具有重要影响。同时，焯水处理显著提高了类黄酮含量的保持，有助于减少其降解。

在统计分析方面，研究使用了ANOVA和Duncan检验，评估了不同干燥条件对结果的影响。所有实验均重复三次，结果以均值±标准偏差表示。统计分析结果表明，不同干燥条件对总类黄酮含量的保持具有显著影响。

研究结果表明，Modified Henderson和Modified Oswin模型最适合描述Gamari花的脱附等温线，显示随着温度的升高，平衡水分含量降低。焯水预处理显著影响了干燥动力学和花的理化性质，焯水后在60°C、70°C下进行托盘干燥，能够更有效地进行干燥。干燥速率随着温度升高而增加，干燥过程主要发生在降速阶段，这表明扩散是控制水分迁移的主要机制。Modified Page模型最适合描述新鲜和焯水样品的干燥行为，而预处理和升高干燥温度提高了有效扩散系数（D_eff）。焯水样品在颜色和理化性质方面表现出优势，60°C干燥能够更好地保持生物活性化合物和抗氧化活性。此外，使用0.08毫米厚的薄膜储存，能够有效地保持类黄酮含量，使其在储存期间保持稳定。这些发现表明，Gamari花可以通过适当的干燥条件进行高效干燥，使其更适合用于茶产品生产。