真空冷冻干燥技术在自然植物冻干中的应用

自然植物冻干是一种利用真空冷冻干燥技术对自然植物进行脱水处理的方法。大多数植物都可通过冻干的方法进行保存，可有助于防止酶分解和微生物发育，同时保留干燥样品的有益特性。

原理为先将含有水分的自然植物在低温下冷冻成固体，使植物细胞内的水分冻结成冰晶，然后在高真空环境下，让冰晶直接升华为水蒸气，从而实现植物的脱水干燥，整个过程中植物物质本身保持冻结时的形状，干燥后体积不变。

竹叶提取物在食品和制药工业中的营养和治疗潜力已引起关注。从生物学上讲，竹叶富含多酚、类黄酮和其他次生植物代谢物。这些植物还广泛用于传统亚洲医学中，用于治疗动脉硬化、心血管疾病、高血压、某些癌症、水肿、腹泻、呕吐、极度口渴，并改善食物的味道和颜色。此外，竹子是天然抗氧化剂，有可能用作食用油、鱼类和肉制品中的新型食品添加剂。

酚类和类黄酮成分是草药的有些功能成分。干燥草药植物可以抑制细菌生长，提高样品质量，并防止其化学成分氧化。因此，所采用的干燥技术可以极大地影响植物的植物化学和抗氧化剂含量的降解。在这方面，毒性研究应与抗氧化活性同时进行，以确保它们作为功能性食品材料的安全使用。然而，这些方法对竹叶质量的影响尚未得到深入探讨。研究通过评估 5 种不同干燥方法（阳光、阴凉、微波、烤箱和冷冻干燥）对不同竹种植物化学含量和抗氧化活性的影响，调查了竹叶并优化了其适当的干燥过程。

不同干燥方式下竹叶茶的外观样品按照下面的方式处理。经过各种制造过程的叶子的形态如图1所示。冻干 （FD） 叶子呈亮绿色且扁平，通常保持其原始形状（图 1A）。热风干燥 （D） 叶子是棕色/绿色和扁平的，并且通常保持其形状（图 1B）。干燥前滚动 （RD） 叶子是棕色的，并形成细条（图 1C）。蒸后干 （SD） 和蒸蒸后擀干 （SRD） 叶子颜色较深（图 1D，E）。未观察到明显的形态学差异与干燥温度 （60、80 或 100 °C） 的函数关系。将叶子在热水（约 85 °C）中浸泡 30 分钟，最多 4 次冲泡成茶。对茶叶的外观进行了评估。图 1F 的上行显示了在 100 °C 下热风干燥的叶子中的茶叶;下行显示用在 100 °C 下卷制和干燥的叶子制成的茶。与使用热风干燥叶子制成的茶相比，卷起的叶子可以产生更理想的茶，具有淡金色的外观。

图一

（A）冷冻干燥，（B） 80℃热风干燥，（C） 80℃干燥前滚动，（D） 80℃干燥前蒸煮，以及（E） 80℃干燥前蒸煮和炒制。  

鹧鸪茶是大戟科马洛图斯属的常绿灌木，主要分布在中国海南省、广东省。鹧鸪茶也是海南省具有很强药用价值的茶饮料替代品。在鹧鸪茶中已鉴定出许多生物活性成分，包括萜烯、酚类和类黄酮，具有抗糖尿病、抗氧化、抗肥胖、抗菌和抗炎特性。

以前，鹧鸪茶的传统干燥方法是室内阴影干燥（ID）和室外阳光干燥（OD），这些方法非常耗时，并且使茶叶容易受到环境因素的影响。然而，如今，有许多替代方法可以干燥茶叶。例如，茶叶的两种现代干燥方法是低温冷冻干燥技术（LTD）和热风干燥技术（HAD）。农产品的HAD因其简单和低成本而成为热门的保存方法之一。此外，既往研究发现，热风干茶的多酚含量、挥发性化合物含量和抗氧化能力均高于户外晒干茶。LTD 是一种可以使产品从其原始状态发生很小的变化的干燥技术。

本研究采用传统的ID和OD干燥技术以及目前新兴的HAD和LTD干燥技术处理鹧鸪茶样品。结果表明，OD和HAD处理有利于保留其产品的红色，而ID和LTD处理更有利于保留绿色。

                                                  不同干燥方式下鹧鸪茶的外观

相对于室外阳光干燥（OD）和室内阴凉干燥（ID）处理的茶叶，热风干燥（HAD）和LTD 处理的茶的外观叶片卷曲较少，它们的亮度值明显高于OD和ID处理的茶，HAD和LTD处理导致颜色更亮。此外，HAD和LTD处理的茶之间也存在显着差异；HAD处理茶的黄绿色值显著高于LTD处理茶，但红绿色值显著低于LTD处理茶，因此HAD处理更好地保留了鹧鸪茶的黄色外观，而LTD处理导致更好地保留了鹧鸪茶的红色外观。

在缓慢干燥过程中，由于脱水不均匀，叶片中的细胞会收缩，因此干燥的叶子会卷曲，而HAD处理的叶子由于干燥温度高，水分消散速度快，叶片卷曲较少。LTD处理茶叶卷曲较少的原因是，在冷冻干燥过程中，固体水以最小的体积变化保护了产品的基本结构和形状。茶叶干燥过程中温度升高会导致茶黄素、茶素、茶红素和茶褐素升高，这些物质中的大多数呈黄色，因此在较高温度下干燥的大多数鹧鸪茶样品呈黄色和黄褐色。较低的温度可以更好地保留样品的原始颜色，从而达到更好的保存效果。

富睿捷冻干实验室

实验样本：山桐子果实

实验目的：去除所有水分，保持样品结构完整，便于保存。

实验设备：真空冷冻干燥机Mercury180M

实验过程：

1.打开冻干机预冷，设置好冻干程序包括预冻和升华程序。

2.样品进行前处理，山桐子果实需要提前碾压使其内部裂开，使其充分干燥。将样品分装到合适的容器内，放置于隔板上。

3.启动设置好的冻干程序。冻干工艺：预冻-80℃，持续时间8h。升华程序-40℃～20℃，持续时间32h。

4.程序结束后，释压取出冻干好的样品，储存或者进行后续实验。

实验结果：

达到预期效果，冻干前 预冻 冻干后对比图如下：