【论文推荐】中国林业科学研究院林化所黄立新研究员团队:60℃热风干燥,皂角刺活性成分保留最佳!

以皂角刺为原料，采用热风干燥对其进行处理，选择皂角刺的含水率、水分比、干燥速率、有效水分扩散系数 (D_eff)及干燥活化能 (E_a)为评价指标，探究热风干燥温度 (30∼70 °C)对皂角刺干燥特性、干燥动力学、生物组成及活性影响。实验结果显示：干燥温度对皂角刺中总皂苷、总多酚、总黄酮的含量及 α-葡萄糖苷酶抑制活性均有影响。随温度升高，皂角刺干燥时间缩短、水分比降低、干燥速率加快，D_eff 为 2.34×10^-10∼4.00×10^-10 m²/s，E_a为2.34×10^-10∼4.00×10^-10 m²/s，E_a 为 11.93kJ/mol 随温度升高，皂角刺中总皂苷、总多酚、总黄酮与 α-葡萄糖苷酶抑制活性均呈先增加后下降趋势，在 60 °C下皂角刺干燥速率较快，总皂苷(35.06±4.61mg/g)、总多酚(92.44±1.12mg/g)、总黄酮 (48.38±2.21mg/g) 、α-葡萄糖苷酶抑制活性 (59.36%±5.0%) 达到最高。用HPLC测定皂角刺提取物中表儿茶素、花旗松素、芦丁、皮苷、漆黄素、芹菜素等多酚化合物的变化，结果显示：60 °C 下皂角刺中这6种常见多酚化合物的含量也显著高于其他温度下的含量。对皂角刺干燥过程的动力学模型拟合结果显示：7种干燥模型中，ModifiedHenderson和Pabis模型的 R² 为0.996，拟合效果最佳。

本研究系统探究了不同热风干燥温度（30～70℃）对皂角刺干燥特性、动力学模型及其生物活性成分的影响。结果表明：

1. 干燥特性：温度升高可显著缩短干燥时间、提高干燥速率，有效水分扩散系数（D_eff）随温度升高而增大（2.34×10^-10∼4.00×10^-10 m²/s），干燥活化能较低（11.93 kJ/mol），说明皂角刺易于干燥。

2. 干燥动力学：在7种常见干燥模型中，Modified Henderson and Pabis 模型拟合效果最佳（R²=0.996），能准确描述皂角刺干燥过程中水分变化规律。

3. 活性成分保留：总皂苷、总多酚和总黄酮含量均随温度升高呈先升后降趋势，在 60 ℃ 时达到峰值（总皂苷35.06 mg/g、总多酚92.44 mg/g、总黄酮48.38 mg/g）。HPLC分析进一步证实，60 ℃干燥下多种多酚化合物（如芦丁、漆黄素、芹菜素等）含量最高。

4. 生物活性：α-葡萄糖苷酶抑制活性与活性成分变化趋势一致，60 ℃时抑制率达59.36%，表明显著降血糖潜力。

5. 机制探讨：适当升温可抑制内源酶活性、促进细胞壁破坏、减少多酚氧化，但过高温度（＞60 ℃）会导致热敏性成分降解。

图1展示了用于定量分析皂角刺中关键活性成分的标准曲线，分别为齐墩果酸(a)、没食子酸(b)和芦丁(c)的标准曲线。3条曲线在测定范围内均表现出良好的线性关系（R²分别为0.999、0.996和0.999），这为后续准确测定皂角刺中总皂苷（以齐墩果酸计）、总多酚（以没食子酸计）和总黄酮（以芦丁计）的含量提供了可靠的方法学基础，确保了实验数据的准确性。

图 1 齐墩果酸(a) 、没食子酸(b) 和芦丁(c) 的标准曲线

图2展示了不同热风干燥温度下皂角刺含水率随时间（0～210 min）的变化曲线。随着干燥时间的延长，各温度下的含水率均逐渐下降；温度升高显著缩短了达到相同含水率所需的干燥时间，且干燥终点含水率随温度升高而进一步降低，表明提高温度能够加速水分脱除并促进物料干燥。

图 2 干燥温度对皂角刺中水分的影响

图3描述了不同干燥温度下皂角刺干燥速率随时间变化的趋势。在干燥前期（0～90 min），干燥速率随时间的延长呈现先增加后降低的趋势，而在90 min后趋于稳定；温度升高显著提升了干燥速率，说明高温有助于加快皂角刺内部水分的迁移与蒸发，但后期由于内部传质阻力增大，速率不再明显上升。

图 3 干燥温度对皂角刺干燥速率的影响

表1列出了7种常见干燥模型对皂角刺热风干燥过程中水分比与干燥时间的拟合结果，包括Lewis、Henderson and Pabis、Page、Weibull、Logarithmic、Wang and Singh及Modified Henderson and Pabis模型。通过比较决定系数（R²）、均方根误差（RMSE）和残差平方和（RSS）发现，Modified Henderson and Pabis模型在30～70 ℃各温度下的R²均接近1，且RMSE和RSS值最小，表明该模型对皂角刺干燥过程拟合效果最佳，能准确描述其水分变化规律。

表 1 皂角刺热风干燥过程的不同干燥模型拟合结果

图4反映了在210 min干燥时间内，不同热风干燥温度对皂角刺中总皂苷、总多酚和总黄酮含量的影响。随着温度从30 ℃升高至70 ℃，3种活性成分含量均呈现先上升后下降的趋势，并在60 ℃时达到峰值，其中总皂苷为35.06±4.61 mg/g、总多酚为92.44±1.12 mg/g、总黄酮为48.38±2.21 mg/g，说明60 ℃为保留皂角刺主要生物活性成分的较优干燥温度。

图 4 干燥温度对皂角刺中活性成分的影响(干燥时间 210 min)

表2通过HPLC测定了不同热风干燥温度下皂角刺中多种多酚化合物的含量，包括儿茶素、表儿茶素、花旗松素、芦丁、槲皮苷、漆黄素、槲皮素、木犀草素和芹菜素。结果显示，大多数多酚化合物（如花旗松素、芦丁、槲皮苷、漆黄素、芹菜素）在60 ℃下含量最高，与总多酚变化趋势一致；而儿茶素和木犀草素含量随温度升高整体呈下降趋势，表明不同多酚化合物对热处理的响应存在差异，可能与它们的热稳定性及在干燥过程中的转化有关。

表 2 HPLC 测定热风干燥温度对皂角刺中多酚化合物含量影响

刘勇, 张彩虹, 邓叶俊, 等. 热风干燥对皂角刺干燥特性及其生物活性组分的影响[J]. 生物质化学工程, 2026, 60(1): 1-9.

LIU Yong, ZHANG Caihong, DENG Yejun, et al. Effect of hot air drying on the drying characteristics and bioactive components of Gleditsia sinensis Lam. Thorns[J]. Biomass Chemical Engineering, 2026, 60(1): 1-9.    

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