淺談真空凍干技術在鐵皮石斛干燥加工中的應用

   在世界醫(yī)藥史上，中華醫(yī)學博大精深，中華醫(yī)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(huán)節(jié)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(tài)和保持自然特質以及食用方便的要求。

伴隨著社會的發(fā)展進步，無論是食品或是藥品，現(xiàn)代加工技術的一個重要發(fā)展趨勢是最大限度地保持食品藥品的有效成分、營養(yǎng)成分和物理特性。也就是說，現(xiàn)代工業(yè)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(yǎng)物質的要求也更高。隨著科學技術的發(fā)展，如生物制品、新型高級食品和新型藥物制品等新產品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)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(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農產品加工業(yè)等行業(yè)的一些產品生產中得到了應用并表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。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(tǒng)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特有的石斛種類的莖，經過多道工序加工而成的一種產品。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(wěn)定，使有效成分不易分解，所以形成了今天有一定規(guī)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。楓斗在歷史上最早是以霍山產者為最著名，來源僅限于霍山石斛及少數(shù)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(tǒng)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(tǒng)的石斛“楓斗”加工，其工藝技術一定程度上完全靠手法、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，品質優(yōu)越;不熟練的，很難做出像樣產品。其加工過程費時、費力，有的甚至不能完全達到衛(wèi)生和環(huán)保要求的加工。而且，目前行業(yè)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(yè)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(xiàn)“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(yè)的發(fā)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(fā)展至今。傳統(tǒng)的加工方法具有其歷史意義。在當時沒有發(fā)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(fā)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?shù)刃枰哪康模硪环矫?，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“龍頭鳳尾”)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(tǒng)中藥和保健品。

現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)收縮、硬化、色變和難以復水等現(xiàn)象。在現(xiàn)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(fā)展，人們對食物的品質要求越來越高，傳統(tǒng)的加工方法所造成的色、香、味劣變，營養(yǎng)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(yè)進一步發(fā)展受到制約。在現(xiàn)代生活和工業(yè)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(fā)展尋求新的消費群體和新的經濟增長點。通過開發(fā)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(xiàn)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最初的位置上，并形成均勻細小的冰晶，然后在適當?shù)臏囟群驼婵斩认率贡苯由A為水蒸氣以除去物料內部的水分，從而獲得干品，最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(fā)性成份損失少。

2、在真空缺養(yǎng)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(tài)。

3、在凍結下干燥，干燥后體積幾乎不變，不會發(fā)生收縮現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(huán)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(fā)脫水的熱干產品相比，具有許多非常明顯的優(yōu)點。熱干產品不可避免地出現(xiàn)收縮、硬化、色變及營養(yǎng)成分嚴重破壞和難以復水等現(xiàn)象。凍干產品的優(yōu)越性可以簡單概括為：形狀、顏色、口味和營養(yǎng)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(huán)節(jié)和必要的操作步驟。在現(xiàn)代工業(yè)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(xù)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(fā)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(guī)模的凍干食品生產線到20世紀80年代后期才出現(xiàn)，而且設備還是進口的。在凍干食品的發(fā)展初期，由于產量低、價格貴，僅限于宇航、遠洋航海、極地考察、山區(qū)作業(yè)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(shù)量都迅猛增長，對絕大部分的蔬菜、水果、肉食、豆?jié){、果汁、蜂蜜等均可采用凍干技術。發(fā)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。而凍干農產品在國際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，正成為國際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(tǒng)的工藝在現(xiàn)今的社會顯然不能符合時下的要求。石斛要從一個傳統(tǒng)的中藥產品上升到現(xiàn)代中藥保健品行業(yè)，需要對其加工工藝方法做進一步的提升和優(yōu)化。為解決傳統(tǒng)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，能最好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(yǎng)損失和增長保質期等特點，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的熱干燥法，為工業(yè)化生產和工藝優(yōu)化提供了一定的參考依據(jù)。

　　在現(xiàn)代社會，食品的保鮮和儲存一直是人們關注的重要問題。隨著科技的不斷進步，人們發(fā)明了各種各樣的食品冷藏和儲存設備，其中食品凍干機是一種常用來制作凍干食品的設備。

　　食品凍干機是一種通過控制溫度和壓力，將食品中的水分轉化為氣體并排出的設備。其工作原理基于凍干技術，即在低溫環(huán)境下，將食品迅速冷凍，然后通過真空狀態(tài)下的低溫加熱，使水分直接從固態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)，繞過液態(tài)階段。這樣，食品中的水分被蒸發(fā)掉，同時保留了食品的營養(yǎng)成分和口感。

　　該設備在食品行業(yè)和科研領域中有著廣泛的應用。它被廣泛用于食品加工和儲存。通過凍干技術，食品的重量和體積大幅度減小，便于儲存和運輸。同時，凍干的食品具有較長的保質期，可以有效地保持食品的原始風味和營養(yǎng)成分。因此，該設備被用于制作各種凍干食品，如凍干蔬菜、凍干水果和凍干草藥等。

　　該設備在科研領域也得到廣泛應用?？茖W家們利用該設備進行凍干實驗，研究食品中的微生物活性、營養(yǎng)成分和抗氧化性等方面的變化。凍干技術的應用，使得科學家們能夠更好地理解食品的特性和變化規(guī)律，為食品加工和保鮮技術的改進提供了重要的參考依據(jù)。

　　該設備對食品保鮮有著重要的意義。首先，通過凍干技術，食品中的水分被大大減少，從而降低了微生物的活動和生長速率。這樣可以有效地延長食品的保質期，減少了食品腐敗和變質的可能性。

　　該設備可以保持食品的原始風味和營養(yǎng)成分。在凍干的過程中，食品的口感和香氣往往能夠得到很好的保留，使得凍干食品更加美味可口。同時，凍干技術能夠保留食品中的營養(yǎng)成分，如維生素、礦物質和蛋白質等，使得凍干食品更加健康和營養(yǎng)。

　　食品凍干機作為一種重要的食品加工和保鮮設備，在現(xiàn)代社會中發(fā)揮著重要的作用。通過控制溫度和壓力，該設備能夠將食品中的水分轉化為氣體并排出，從而延長食品的保質期，保持食品的原始風味和營養(yǎng)成分。該設備在食品行業(yè)和科研領域中有著廣泛的應用，為人們提供了更多美味和健康的食品選擇。