真空冷凍干燥技術在自然植物凍干中的應用

自然植物凍干是一種利用真空冷凍干燥技術對自然植物進行脫水處理的方法。大多數植物都可通過凍干的方法進行保存，可有助于防止酶分解和微生物發育，同時保留干燥樣品的有益特性。

原理為先將含有水分的自然植物在低溫下冷凍成固體，使植物細胞內的水分凍結成冰晶，然后在高真空環境下，讓冰晶直接升華為水蒸氣，從而實現植物的脫水干燥，整個過程中植物物質本身保持凍結時的形狀，干燥后體積不變。

竹葉提取物在食品和制藥工業中的營養和治療潛力已引起關注。從生物學上講，竹葉富含多酚、類黃酮和其他次生植物代謝物。這些植物還廣泛用于傳統亞洲醫學中，用于治療動脈硬化、心血管疾病、高血壓、某些癌癥、水腫、腹瀉、嘔吐、極度口渴，并改善食物的味道和顏色。此外，竹子是天然抗氧化劑，有可能用作食用油、魚類和肉制品中的新型食品添加劑。

酚類和類黃酮成分是草藥的有些功能成分。干燥草藥植物可以抑制細菌生長，提高樣品質量，并防止其化學成分氧化。因此，所采用的干燥技術可以極大地影響植物的植物化學和抗氧化劑含量的降解。在這方面，毒性研究應與抗氧化活性同時進行，以確保它們作為功能性食品材料的安全使用。然而，這些方法對竹葉質量的影響尚未得到深入探討。研究通過評估 5 種不同干燥方法（陽光、陰涼、微波、烤箱和冷凍干燥）對不同竹種植物化學含量和抗氧化活性的影響，調查了竹葉并優化了其適當的干燥過程。

不同干燥方式下竹葉茶的外觀樣品按照下面的方式處理。經過各種制造過程的葉子的形態如圖1所示。凍干 （FD） 葉子呈亮綠色且扁平，通常保持其原始形狀（圖 1A）。熱風干燥 （D） 葉子是棕色/綠色和扁平的，并且通常保持其形狀（圖 1B）。干燥前滾動 （RD） 葉子是棕色的，并形成細條（圖 1C）。蒸后干 （SD） 和蒸蒸后搟干 （SRD） 葉子顏色較深（圖 1D，E）。未觀察到明顯的形態學差異與干燥溫度 （60、80 或 100 °C） 的函數關系。將葉子在熱水（約 85 °C）中浸泡 30 分鐘，最多 4 次沖泡成茶。對茶葉的外觀進行了評估。圖 1F 的上行顯示了在 100 °C 下熱風干燥的葉子中的茶葉;下行顯示用在 100 °C 下卷制和干燥的葉子制成的茶。與使用熱風干燥葉子制成的茶相比，卷起的葉子可以產生更理想的茶，具有淡金色的外觀。

圖一

（A）冷凍干燥，（B） 80℃熱風干燥，（C） 80℃干燥前滾動，（D） 80℃干燥前蒸煮，以及（E） 80℃干燥前蒸煮和炒制。  

鷓鴣茶是大戟科馬洛圖斯屬的常綠灌木，主要分布在中國海南省、廣東省。鷓鴣茶也是海南省具有很強藥用價值的茶飲料替代品。在鷓鴣茶中已鑒定出許多生物活性成分，包括萜烯、酚類和類黃酮，具有抗糖尿病、抗氧化、抗肥胖、抗菌和抗炎特性。

以前，鷓鴣茶的傳統干燥方法是室內陰影干燥（ID）和室外陽光干燥（OD），這些方法非常耗時，并且使茶葉容易受到環境因素的影響。然而，如今，有許多替代方法可以干燥茶葉。例如，茶葉的兩種現代干燥方法是低溫冷凍干燥技術（LTD）和熱風干燥技術（HAD）。農產品的HAD因其簡單和低成本而成為熱門的保存方法之一。此外，既往研究發現，熱風干茶的多酚含量、揮發性化合物含量和抗氧化能力均高于戶外曬干茶。LTD 是一種可以使產品從其原始狀態發生很小的變化的干燥技術。

本研究采用傳統的ID和OD干燥技術以及目前新興的HAD和LTD干燥技術處理鷓鴣茶樣品。結果表明，OD和HAD處理有利于保留其產品的紅色，而ID和LTD處理更有利于保留綠色。

                                                  不同干燥方式下鷓鴣茶的外觀

相對于室外陽光干燥（OD）和室內陰涼干燥（ID）處理的茶葉，熱風干燥（HAD）和LTD 處理的茶的外觀葉片卷曲較少，它們的亮度值明顯高于OD和ID處理的茶，HAD和LTD處理導致顏色更亮。此外，HAD和LTD處理的茶之間也存在顯著差異；HAD處理茶的黃綠色值顯著高于LTD處理茶，但紅綠色值顯著低于LTD處理茶，因此HAD處理更好地保留了鷓鴣茶的黃色外觀，而LTD處理導致更好地保留了鷓鴣茶的紅色外觀。

在緩慢干燥過程中，由于脫水不均勻，葉片中的細胞會收縮，因此干燥的葉子會卷曲，而HAD處理的葉子由于干燥溫度高，水分消散速度快，葉片卷曲較少。LTD處理茶葉卷曲較少的原因是，在冷凍干燥過程中，固體水以最小的體積變化保護了產品的基本結構和形狀。茶葉干燥過程中溫度升高會導致茶黃素、茶素、茶紅素和茶褐素升高，這些物質中的大多數呈黃色，因此在較高溫度下干燥的大多數鷓鴣茶樣品呈黃色和黃褐色。較低的溫度可以更好地保留樣品的原始顏色，從而達到更好的保存效果。

富睿捷凍干實驗室

實驗樣本：山桐子果實

實驗目的：去除所有水分，保持樣品結構完整，便于保存。

實驗設備：真空冷凍干燥機Mercury180M

實驗過程：

1.打開凍干機預冷，設置好凍干程序包括預凍和升華程序。

2.樣品進行前處理，山桐子果實需要提前碾壓使其內部裂開，使其充分干燥。將樣品分裝到合適的容器內，放置于隔板上。

3.啟動設置好的凍干程序。凍干工藝：預凍-80℃，持續時間8h。升華程序-40℃～20℃，持續時間32h。

4.程序結束后，釋壓取出凍干好的樣品，儲存或者進行后續實驗。

實驗結果：

達到預期效果，凍干前 預凍 凍干后對比圖如下：