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1 、中药材产地加工传统干燥方法
产地加工是中药材生产与品质形成的重要环节。长期的生产实践和经验积累形成了独具特色、内容丰富、较为系统的中药材产地加工方法和技术体系。
经过产地 加工,不仅起到去除去非药用部位以保证药材的纯净度、灭活药材以利干燥等目的,同时通过适宜的加工方法,可促使药用部位中药效物质的最大保留、降低或消除药材的毒性或刺激性,保证用药安全。同时利于药材商品规格标准化和药材的包装和运输。传统的中药材加工方法包括捡选、清洗、切片、蒸、煮、烫、硫熏、撞、揉搓、剥皮、发汗、干燥等诸多方法, 其中干燥是中药材初加工过程中的重要环节,除少数需要鲜用的植物类药材, 和矿物类药材外,所有新采的药材在除去泥沙、腐烂部分及非药用部位后, 都需要经过干燥才能成为合格的商品药材。传统的干燥方法通常有晒干、阴干和烘干等方 法。
1.1、晒干
利用太阳光直接将药材晒干,同时还可将其中的霉菌和虫卵杀死,这是药材干燥最常用,最为简便和经济的一种干燥方法。多数药材可用此法,但还有一些药材不宜用直接晒干的方法。如:一 些含挥发油类的药材,直接晒干 ( 尤其是曝晒 ) 容易使挥发油丧失,影响药材品质,如西红花、玫瑰花、薄荷等;一些药材受日光直晒后易变色变质, 如当归日晒皮色变红, 麻黄日晒后发黄;一些药材曝晒后易爆裂,不仅降低了商品规格,同时内在品质也受到了影响,如 白芍、厚朴、郁金等。
1.2、阴干
阴干是将药材放置于室内或大棚阴凉通风处, 避免太阳直射, 利用流动空气使药材自然干燥。本法适用于不宜久晒或曝晒的药材。如: 含挥发油、油脂或其他挥发性成分的药材,其所含的挥发性成 分对日光及温度较敏感,易挥发和分解变质,或引起泛油,如薄荷、当归、肉豆范、桂皮、积壳、柏子仁、杏仁、 桃仁等;含色素或绿叶类药材,所含的色素在日光直射下易褪色,如花类药材红花、金银花、洋金花、菊花,以及绿叶类药材侧柏叶、大青叶、淡竹叶、 艾叶等;一些动物类药材,久晒或曝晒后会增强其腥味,影响色泽及降低疗效,如地龙、水蛭、蛤蚧等。
1.3 烘干
烘干是通过人工加温的方法,使药材及时干燥。由于温度可控,且不受天气的影响,加工效率高,适用于大多数药材的干燥,这是最为传统的、简便经济的干燥方法。根据具体的药材选择合适的烘干温度, 一般温度控制在50 ~ 60 ℃为好,此温度能有效抑制酶活性,同时对药材药效成分的影响也相对较小。对于富含淀粉的药材,烘干温度宜缓缓升高,以防淀粉遇高热糊化而呈角质样。对于多汁的果实类药材可用70 ~ 90 ℃的温度迅速干燥, 以免维生素C被大量破坏。采用烘干法时,有时需要用到一些热风干燥机,如火管式烘干机、 厢式烘干机、隧道式干燥机、翻板式干燥机和振动流化床干燥机等。
大型烘干机吞吐量大,并采用电能加热,但成本较高;小型烘干机大都采用煤、柴作为能源,可就地取材,经济实用。采用这些干燥设备干燥不受天气的限制,温度可控、 效率高、被广泛应用。然而热风干燥会使药材的有效成分损失,甚至造成严重的降低药材品质,需要依据药材各自的特性进行选择干燥方法。
2、中药材产地加工现代干燥技术的应用
中药材中含有生物碱、皂普类、葱醒类、菇类、黄酮类及挥发油等成分, 具有热敏性, 易氧化及怕光等特点。悠久的中药干燥历史为我们提供了宝贵的经验, 但传统的干燥方法缺乏系统的、科学的干燥理论和严格的生产控制,中药材的组织 结构 易被传统干燥方法所破坏,药味药性发生改变,有效成分损失严重。此外,传统的中药干燥周期长,生产效率低,己不能满足现代中药生产的需要,在保证中药材有效成分基本不损失的前提下,人们对干燥品质的提高、能耗的降低、操作的可靠性及对环境的影响都提出了更高的要求。因此,结合药材的特性,选择先进的干燥设备及干燥工艺是现代干燥技术的发展方向。现代新型干燥技术主要有远红外干燥法、微波干燥法、冷冻干燥法、真空干燥法、高压电场干燥法等,这些现代干燥技术在中药材加工已有诸多使用,特别是对一些特殊、贵重药材,具广阔的应用前景。
2.1 远红外加热干燥法
远红外在波长 0.72 一 I00 mm 范围,是介于可见光和微波之间的电磁波。远红外干燥的原理 是将电能转变为远红外辐射,从而被药材的分子吸收并产生共振,引起分子和原子的振动和转动,导致物体变热,经过热扩散、蒸发和化学变化,最终达到干燥的目的。
远红外加热干燥药材是20世纪70年代发展起来的一项新技术,己成功地应用于药材、饮片、中成药干燥。它与传统的日晒、火力烘干、电热烘干、等方法比较, 具有许多优点, 如:干燥速度快,干燥时间一般仅为热风干燥的十分之一左右;穿透力强, 加热均匀,药材表面和内部同时干燥;具有较高的杀菌、杀虫及灭虫卵能力;设备造价低,运行成本相对便宜,比电热丝加热干燥至少节约电能50%以上。
远红外加热干燥适合于含水量大、有效成分对热不稳定、易腐烂变质或贵重药材及饮片的快速干燥。如新鲜鹿茸含水量大、蛋白质含量高, 如不及时干燥则容易腐败变质。如用远红外对鹿茸干燥,能使鹿茸快速脱掉水分,显著提高鹿茸的加工质量和效率。如丹皮含有对热不稳定的有效成分丹皮酚,干燥环节对丹皮质量影响很大,应用远红外干燥方法,解决了丹皮的大规模饮片加工干燥问题。又如利用远红外干燥西洋参,西洋参内部干燥速度略大于外部,表面不形成明显的致密层,表皮及断面为黄白色,无抽沟及暗斑,不产生腐烂,可减少加工成本60%。
远红外虽有一定的穿透力,但药材太厚 ( 大于10mm) 的药材,则干燥效果不佳。与其他干燥方法相比,有些药材应用远红外干燥法具有较好的效率。如朱俊霖等比较了自然晒干、自然阴干、60 ℃烘干、真空干燥、远红外干燥及微波干燥 6 种方法干燥黄芩药材,观察质量变化。结果发现,用远红外干燥方法时黄芩有效成分黄芩苷的含量最高,平均达14.43%。朱卫星等考察了恒温干燥法和远红外干燥法蜜炙甘草,发现与传统炮制法比较,远红外干燥法炙品甘草酸的含量最高。程立方等对比了远红外、微波和热风干燥的陈皮质量, 发现远红外干燥法有利于陈皮挥发油 的保存,为三者中最佳干燥法。黄朝晖等采用变温远红外干燥西洋参,其效果优于恒温热风干燥效果。
远红外干燥中药材具有诸多优点,同时研究人员根据药材的特性,使用远红外配合一些其他方法对药材进行干燥,取得了很好的效果。如刘云宏等利用远红外辐射结合真空方法干燥金银花,缩短干燥时间,较好地保留银花中的叶绿素和绿原酸。冯广良等采用远红外结合负压干燥法对人参进行干燥,不仅能提高干燥质量,而且可以回收干燥过程中损失的有效成分 ( 人参原浆 ),从而大大提高人参的综合利用率。
2.2 微波干燥法
微波是指频率为300一 30000 MHz,波长为 l m 一 1mm的高频电磁波。微波干燥实际上是一种感应加热和介质加热,药材中的水和脂肪等能不同程度地吸收微波能量,并将其转变为热能,使药材干燥。同时,微波能的非热效应在灭菌杀虫中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用,能杀死各种微生物。微波干燥是 20 世纪 60 年代迅速发展起来的新技术。微波干燥具有许多优点,如:穿透力强,干燥速度快,能深入物料的内部;加热均匀,因微波加热是在被热物料内部直接产生热能,即使被加热物料形状复杂,加热也是均匀的,不会引起外干内湿,外焦内生,外硬内软的现象;对药材品质影响小,由于微波干燥所需时间短,物料本身吸热量小,有效成分破坏少,故能保持原有的色、香、味;热效率高,热量在周围大气中损失极少;反应灵敏,使用微波干燥在开机 5 分钟后即可正常运转,且容易自动控制。
微波干燥法对一些中药材干燥具有较好的效率。如采用微波干燥法蜜炙甘草,其甘草酸含量高于传统炙品,外观性质评价优于传统炙品,质量稳定性好,利于贮存。张薇等对中药材淮山药的微波干燥规律进行了研究,并建立了微波辐射干燥片状淮山药的数学模型。实验了不同能量的微波辐射不同厚度的片状淮山药样品温度、水分和体积变化,并与数学模型进行拟合对照,发现实验结果与模拟计算结果基本吻合,所建立的数学模型可成功解释微波干燥行为。
基于微波干燥技术所具有的优点,很适宜对人参、鹿茸、天麻等贵重药材的干燥,但该技术不适于热 敏类成分(如蛋白质、氨基酸、多肤等)的中药。与其他传统干燥法和现在干燥法相比,微波干燥法具有自己独特的优势。赵慧辉等比较了通风阴干法、水浴蒸发干燥法、红外干燥法等不同的干燥方法,发现微波干燥法速度最快,仅二十几秒即可,且红外光谱测定表明微波干燥加工的鸡胆汁成分变化较小,是最好的一种干燥方法。张代佳等考察了自然晾干、烘箱干燥和微波干燥3中方法对鲜人参的干燥效果。结果发现,微波干燥效果省时节能,外观犹如鲜人参,且有利于有效成分的释放。采用微波技术干燥加工的杭白菊挥发油收率为0.40%,而蒸制干燥加工方法油的收率仅为0.19%,两者相差 2 倍多。分析表明,微波加工的杭白菊保留了挥发油原始的化学组成,与传统的蒸制加工方法相比菊花商品的等级和质量都有提高。张微等采用微波干燥法干燥丹参药材,发现与常规干燥法相比, 微波干燥速度快,效率高,物理外观质量好,但丹参酮 I 和丹参酮IIA 含量低于阴干和晒干法,但采用优化的低于60℃ 控温微波间歇辐射干燥法可有效保持丹参酮 I 和丹参酮IIA 含量。此外,还有建立在微波干燥法基础上的联合干燥法。针对特定的药材,具有优于单一微波干燥的特点。如微波真空干燥法、气流微波干燥法法、微波真空冷冻干燥法、微波热风干燥法、微波远红外干燥法等。
微波真空干燥法,是将微波加热和真空技术结合起来,可以保证干燥物料的高品质,保存中药材的有效成分。气流微波干燥法是在一定湿度下对药材进行的微波干燥。白雁等采用硅胶干燥、蒸晒、微波干燥和气流微波干燥四中不同法干燥杭白菊,发现气流微波干燥与传统蒸晒法干燥的红外光谱特征最为相似。认为气流微波干燥法模拟传统蒸晒法,在保证杀青湿度的同时缩短了干燥时间,与蒸晒法相比各指标含量最近,可以认为是对传统加工方法的改良。
2.3 真空冷冻干燥法
真空冷冻干燥简称冻干,是指物料经完全冻结,并在一定的真空条件下使冰晶升华,从而达到低温脱水的目的。冷冻干燥技术能快速将物料的中心温度 降至一18 ℃ 以下,通过低温真空使水晶升华。由于冻结速度适宜,避免 了水晶对细胞的机械破坏,减少了细胞内成分的外析,可最大程度地保留物料原有的天然品质,产品的收缩率低,挥发性成分丢失少,保证了干燥后的芳香浓度,复水后使物料的物理变化、化学变化、细胞组织变化以及生物生理变化等达到最大的可逆程度。
中药材在晾晒、风干以及饮片炮制加工过程中、植物蛋白、微生物、挥发油等有效成分会受到破坏。据统计,鲜品中药效成分可达到干品中的数倍至数十倍。而冻干技术用于中药材的新型加工及活性保鲜,可最大限度地保存药用 有效成分的活性,较好地保持药材的外观品质、颜色、气味,脱水彻底,保存性好,拥有其他干燥技术无可比拟的优越性。如人参经过真空冷冻干燥后,不仅形、色、气、味均优于生晒参和红参,而且可使生物性状和组织中内含物保持完整,有效成分含量高,有“ 活性参” 之称。
与其他干燥方式相比,真空冷冻干燥具有自身的许多优点。钱弊等以冻干方式处理人参片并与烘干人参片相比,发现冻干参片中皂昔类成分与鲜人参相比差异很小,而烘干人参片中不仅人参总皂昔和热敏性成分Rbl 损失较多,单体皂昔的组成也发生了变化。马齐等研究发现,对鹿茸进行低温冷冻干燥,可最大限度地保持鹿茸的活性营养成分,使形、色、味基本保持不变,优于微波和 远红外加工方法,既缩短加工周期保证鹿茸质量,又能规范化操作便于控制技术指标。孟芹等采用真空冷冻干燥法,在一25 ℃下加工干燥鲜三七,成品外形饱满美观,香气浓,质地疏松,便于服用和粉碎;而传统加工方法是日晒 10 一 12 天或低温烘烤干燥,三七中受热易破坏的皂昔和挥发油受损失。真空冷冻干燥法加工的三七总皂普含量比传统加工的三七约高出27%,比鲜三七仅4%。
采用真空冷冻技术对荆芥、黄芩、丹参、紫河车、连翘、丹皮、细辛、构祀子、薄荷等中药材的干燥结果也表明,该方法能有效地保证上述药材的品质,优于传统干燥方式。冷冻干燥能很好地保持中药材的色、香、味。但目前中药材的真空冷冻干燥应用较少,主要是设备的投资和运转费用高,冻干时间长,缺少在线快速检测水分的手段,干燥终点的判断还比较困难。但由于冻干后的中药材保证了品质,提高了药材的使用价值,在中药材干燥方面具有很好的应用前景。
2.4 高压电场干燥法
高压电场干燥技术是一项新型的干燥技术,日本的 A saka wa 于1976 年发现了“ 浅川效应”,即在高压电场下,水的蒸发变的十分活跃,施加电压后水的蒸发速度加快,并认为电场消耗的能量很小。许多热敏物料在高温干燥的环 境下品质会劣化变质。如很多中药材经热风和红外线干燥后指标成分均损失较高。而目前为了保持药材的品质,最直接和简单的方法是采用昂贵的设备,如真空冷冻干燥。高压电场干燥法干燥中药材具有很多优点。干燥过程物料不升温,高压电场干燥是通过非均匀电场作用,通过电场力和离子作用于物料中的水分子,该过程没有传热过程,所以物料不升温, 药材的活性成分将不会因升温而受到影响。干燥条件灵活可调;可根据被干燥药材的情况,选择设定合适的干燥温度与干燥电压,既可使用高压电场进行单独干燥,又可使其与热风进行组合干燥。干燥过程中伴有杀菌作用: 在干燥过程中伴随产生一定量的臭氧,而 臭氧具有很强的消毒灭菌作用。
设备造价低: 根据高压电场干燥技术原理研制的高压电场干燥设备,其核心 是高压 电源,由于现代材料工业和电工技术的发展,使静电电源的制造成本大大下降,干燥箱体及电控设备皆使用标准件,所以在设备造价上比较低。节约 能耗,保护环境:高压电场干燥是在 电场力的作用下实现的,电场力是在高电压小电流的条件下产生的,在干燥电压为35Kv 时,每平 米有效干燥面积仅消耗 电能0.2 kw,能耗较低。整个干燥过程当中消耗电能,只产生臭氧,没有其它副产品,能够很好的保护环境。
研究人员应用高压电场干燥技术对厚朴、知母、赤芍、陈皮和薄荷等中药饮片进行了干燥实验,结果表明:在40 ℃ 时,应用 38 kv 的高压电场干燥它们的干燥速度分别比 80 ℃ 的烘箱干燥速度缩短了16.7%、42.86 %、26.32%、15% 和 7.7%。从干燥样品质量来看,高压电场干燥的厚朴比烘箱干燥的多保留厚朴酚 30 %,多保留和厚朴酚 7.41 %;干燥知母比烘箱干燥的多保留菝契皂苷元2.7%; 干燥赤芍多保留芍药甙14.5% ; 干燥陈皮多保留橙皮甙 3.85 %; 干燥薄荷多保留薄荷脑 12.8 %。
应用高压电场干燥化橘红可以明显加速化橘红的干燥进程,并且能最大限度地保留化橘红的有效成分。研究人员还利用电晕电场对西洋参进行了干燥实验,发现施加电场后,干燥时间可缩短一半且有效成分保存较好,色泽变化较小,干燥后的西洋参品质状况与真空冷冻干燥西洋参的总皂试和含水率相比非常接近。高压电场干燥技术是一种新兴的干燥技术,它的出现丰富了物料干燥技术和方法,同时该技术以它独特的常温干燥特性,为热敏性物料的干燥找到 了一条新途径,它对物料的色泽、营养成分等都具有良好的保持作用,以发挥重大的作用。但同时也存在一些问题,如干燥机理和各种因素(电压、频率、温度、 电极间距、电极形状等)对干燥效果的影响规律的研究还不够完善;同时,同其它干燥技术一样,存在着如何进一步降低能耗、如何建立完善干燥模型等 问题。
中药才干燥方法历史悠久,方法很多,各有特点。干燥是中药生产中不可 缺少的环节,传统干燥技术操作简便、设备简单、费用小,但干燥周期长,干燥不均匀,热效率低,药材品质也往往得不到很好的保障。远红外干燥波长短,适合干燥薄层药材;微波的穿透性较强,干燥的产品质量好,速度快,不仅可消除皱皮萎缩现象,还能有效杀菌,但是否会对中药的化学成分和临床疗效产生影响还有待进一步研究;高压电场干燥适合于干燥颗粒小, 营养价值高的热敏性物料;真空冷冻干燥能避免物料的氧化变性,有效成分损失少。各种现代干燥技术各有优劣,在具体应用中要针对所干燥中药材的要求,采用最适合的加工方法。
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