微波真空干燥设备干燥高粘度的灵芝浓缩液

摘要： 　　热敏性、高粘度物料的干燥仍是现代干燥技术中的一个难题。灵芝水提后，由薄膜蒸发器浓缩至含水量70%左右，然后采用微波真空干燥设备干燥（真空度30mbar）至水分含量10%左右，改用传统的电热真空干燥（55~60℃）至含水量6%~7%，对干燥产品的主要生物活性成分——灵芝多糖和三萜酸进行了分析检测并和其它干燥方法进行了比较，结果表明：利用微波真空干燥的灵芝产品其灵芝多糖和三萜酸的保留率与冷冻干燥产品十分接近，而比传统真空干燥（60~65℃）的产品要高得多，此外采用微波真空干燥设备干燥的整个干燥时间要短得多。 　　前言 　　灵芝是一种珍贵的中草药，在我国有悠久的药用历史。研究表明[1]：组成灵芝的化学成分十分复杂，目前已分离到的有效成分有数十种之多，有多糖、三萜、腺苷、生物碱、多肽氨基酸、酶等多种成分，其中灵芝多糖和三萜类化合物是其主要的药效成分。灵芝多糖有多种生物活性功能，能提高机体的免疫力，提高机体耐缺氧忍受力，解毒，抗肿瘤等，尤其是近年来灵芝多糖在抑制肿瘤上的功效已得到证实，灵芝多糖已被用作治疗肿瘤的药物之一；灵芝三萜同样具有强的药理活性，并有止痛镇静、抑制组织胺释放、解毒、保肝、毒杀肿瘤细胞等功能[2]。因此多糖和三萜酸含量的多少是衡量灵芝的质量指标。 　　灵芝的传统用法是水煎剂，但实际上由于灵芝坚硬和致密的细胞壁，有效成分很难充分浸出。灵芝的现代加工方法通常先将它超细粉碎，采用水或醇提法提取其中的有效成分，再浓缩干燥，由于灵芝液含有较多的多糖，其溶液非常粘稠，给浓缩和干燥带来不少困难。 　　对热敏性、高粘度物料的干燥是现代干燥技术中的一个难题。目前中药浸膏一类的物料多用真空干燥，但干燥速度很慢，热敏性有效成分特别是一些芳香性挥发成分损失大，由于干燥时间长，干燥成本也较高；如采用冷冻干燥粘稠性物料，其固形物含量一般要小于30%，浓溶液必需稀释，否则由于升华气体的扩散阻力极大，干燥极其困难。所以冷冻干燥热敏性、高粘度溶液的成本极高。 　　微波真空干燥设备干燥是一种新的干燥技术，具有快速、低温和高效等特点，粘稠液中的水可直接吸收微波能而在较低的温度下转变为水蒸汽，而水蒸汽极易逸出，本文研究了微波真空干燥设备干燥粘稠灵芝浓缩液的可能性以及生物活性成分的保留情况。 　　材料与设备 　　实验材料 　　灵芝水提浓缩液，含水量69.8%（湿基），试剂：浓硫酸、苯酚、香草醛、冰醋酸、高氯酸、乙醇（均为分析纯）、去离子水等。 　　干燥工艺 　　真空干燥： 　　灵芝水提浓缩液 　　放入不锈钢干燥盘，料层厚约5~10mm，干燥34小时，干燥温度为60~65℃，真空度40mmHg（残压）； 　　冷冻干燥： 　　灵芝水提浓缩液30kg，放入不锈钢干燥盘，料层厚约5~10mm，干燥36小时，真空度5mbar；升华阶段加热盘温度为45℃； 　　微波真空干燥设备干燥： 　　灵芝水提浓缩液500g，真空度25mbar。336W微波功率干燥30分钟，267W微波功率干燥20分钟，162W微波功率干燥10分钟，至含水量约10%，然后改用电热真空干燥，干燥温度 　　℃，干燥时间3小时。 　　测定方法 　　可见分光光度法测定水溶性多糖的含量采用苯酚-硫酸法，利用单糖、多糖及其它们的衍生物与苯酚-硫酸试剂反应生成橙黄色溶液，在490nm波长处有特征吸收，而进行含量测定。 　　标准溶液的制备及标准曲线：取105干燥至恒重的D(+)葡萄糖，准确称重，配成1mg/mL的标准溶液。吸取标准液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL分别于50mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，再吸取上述各溶液2.0mL于10mL具塞试管中，同时取2.0mL蒸馏水作空白，分别在各试管中加入5%的苯酚溶液1.0mL，摇匀，迅速加入浓硫酸5.0mL，振摇5分钟，在紫外可见分光光度计上于490nm波长处测吸光度，得到标准曲线。样品溶液的制备：精密称取灵芝浸膏液170.0mg，各干燥样品50.0mg粉末，置500ml容量瓶中，加水超声提取，过滤，定容。取滤液1.0ml置试管中，加入5%的苯酚溶液1.0ml，摇匀，迅速加入浓硫酸5.0ml，振摇5分钟、紫外可见分光光度计在490nm波长处测吸光度。 　　分光光度法测定灵芝三萜酸的含量 　　利用香草醛-冰醋酸-高氯酸与三萜类化合物生成有色化合物，在551nm波长处有最大吸收。 　　标准品的制备：取灵芝浸膏液500g，加去离子水稀释后，依次以石油醚和CH2CI2萃取，CH2CI2萃取液浓缩后的浸膏用硅胶柱层析，石油醚—EtOAc(9:1~1:9)梯度洗脱，洗脱液重结晶得三萜酸标准品。标准曲线：准确称取8.00mg三萜酸标准品，以无水乙醇为溶剂，定容至50mL；准确称取香草醛 　　，迅速用冰醋酸溶解转入50mL的容量瓶中，用冰醋酸定容。精确吸取灵芝三萜酸标准液0.40，0.5，0.60，0.70，0.80，0.90mL分别置于5mL容量瓶中，加热挥发全部溶剂，加入新制的香草醛-冰醋酸溶液0.2mL，再加入高氯酸0.8mL，摇匀，于70oC恒温水浴上保温反应15min，冷水冷却至室温，再加入乙酸乙酯定量到5mL，摇匀，同时作试剂空白，在551nm处以试剂空白为参照，用1cm比色皿测定体系的吸光度，作标准曲线。 　　样品的制备：精密称取灵芝浸膏液5.00g，各干燥样品2.00g用95%的乙醇回流提取灵芝三萜类化合物，准确移取回流液5mL，定容至100mL容量瓶中以供测试。精确移取上述溶液0.10mL置于5mL容量瓶中，其于操作同上，由吸光度值查标准曲线可知三萜酸含量。 　　结果与讨论 　　微波真空干燥设备干燥方法对灵芝多糖含量的影响 　　在食品加工和贮藏过程中，多糖比蛋白质更易水解[4]。从表1可以看出，采用冷冻干燥和组合干燥（微波真空+真空干燥）法灵芝多糖的保留率远大于传统真空干燥的保留率。这是因为灵芝实体中含有水解酶[5]，其浓缩液呈弱酸性，在水解酶或酸的催化下，多糖的糖苷键水解，伴随着粘度下降，水解程度取决于酸强度、时间以及多糖的结构。冷冻干燥由于温度低，水又呈固态，水解酶的活性很低，多糖被降解的可能极小；而在微波真空干燥中，降解反应还是存在的，但由于干燥时间短，多糖被降解的程度也有限；在传统真空干燥方法中，由于干燥时间长，温度较高，水解酶活性高，多糖被水解的程度高一些。 　　干燥方法对灵芝三萜酸含量的影响 　　灵芝中含有100多种三萜类化合物[5]，每种三萜的药效也不完全相同。从灵芝三萜类化合物的结构来看，属于高度氧化的羊毛甾烷衍生物，按分子中所含碳原子数可分为C30、C27和C24三大类[5-6]。一般单萜类化合物性质不太稳定，容易挥发分解；三萜类化合物的稳定性虽比单萜类化合物好些，但在高温和真空下不可避免部分三萜类化合物也要发生挥发分解等。真空干燥由于温度相对较高（50-60℃），干燥时间长，过程中连续不断地抽真空，易造成三萜类化合物挥发分解，所以干燥样品中总灵芝三萜酸保留率低；微波真空干燥时间短，在后期的电热真空干燥中由于水分已很少，不需连续抽真空，三萜酸的挥发损失少；冷冻干燥中温度低，物料呈固态，三萜酸的挥发分解很少。 　　不同干燥方法的干燥效率比较 　　从表1和表2看出，灵芝多糖的含水量从69.8%下降到6%~7%，微波真空+真空干燥(55-60℃)方法的干燥时间约分别是传统真空干燥 　　℃)的1/8.5和冷冻干燥的1/9。微波真空的脱水浓缩速度极快，这是由于浓缩液中水分直接吸收微波能而迅速变为水蒸汽，水蒸汽向外扩散形成多孔结构，扩散阻力很小。而传统真空干燥和冷冻干燥中传热和传质都很慢，干燥时间长，效率低。 　　结束语 　　高粘度的多糖是一种难以干燥的物料，采用传统的加热方法其热量和质量传递都十分缓慢，干燥时间长，多糖和热敏性或生物活性成分的损失大；而对于粘稠物料的冷冻干燥要求其浓度低，否则难以冻干；微波真空干燥由于物料及水分直接吸收微波能，几乎不存在传热的阻力，质量传递主要以水蒸汽扩散为主，如果料层不是十分厚，水蒸汽的扩散也是十分容易的，微波真空干燥和真空干燥的组合可以极大地缩短灵芝多糖的干燥时间。因此微波真空干燥对于粘稠性热敏物料的干燥和浓缩是一种极佳的选择。 · 行业聚焦： 风冷式粉碎机广泛适用于制药、化工、食品等行业的物料粉碎。超细粉碎机的主要特点是，粉碎室采用风轮式高速旋转刀，机腔内自身风量大，机腔内不易发热。具有运转平稳、拆装与清洗方便、噪音低、粉碎效果好等优点。风冷式粉碎机采用了风轮式高速旋转刀，定刀进行冲击、剪切研磨，粉碎机粉碎时机腔内产生了强力的气流，把粉碎室的热量和成品一起从筛网流出，粒度大小通过更换筛网获得。 　　双螺旋锥形混合机由驱动机构、“u”型简体、螺带搅拌机构、机盖、支架及出料机构等部分组成。 双螺旋锥形混合机电机通过减速机带动螺带搅拌机构转动，一方面使物料产生上下移动，另一方面由于螺条的特性优点使物料产生内外对流，达到充分混合的目的，它有三种标准的搅拌设计一连续式螺带、打断式螺带和浆叶，分别根据中心或底部出料的要求来进行选择. 　　双螺旋锥形混合机由电机经减速机驱动特殊布置的螺带主轴旋转，外部的螺条将物料移到中无热干燥机工作原理无热干燥机是利用吸附剂有选择性吸附某此组分的特性，吸附压缩空气中水分，以达到干燥目的。由于吸附剂吸附至一定时间将达到饱和平衡，须要用干燥气体进行再生以恢复吸附干燥能力。 　　无热干燥机是采用塔变压吸附、无热再生的工艺，其工作原理是一个吸附塔在工作压力下进行吸附干燥，同时另一个吸附塔利用一部分自身干燥气温体并降压至接近大气压力，作为再生气对其进行再生，以固定的切换时间进行双塔切换，从而连续提供干燥气体。 　　装置特点1、采用大容量设计，保证装置出口有稳定的出口露点，能适应吸附剂老化，操作负荷变化；2、主要关键部件选干燥是最常用的单元操作，无论是在原料药生产和制剂生产中都有广泛的应用。 　　从传热方法分，有对流、传导、幅射等。 现有的干燥设备中，最多的是对流传热干燥，如热风干燥，热风和被干燥物接触，进行热交换、蒸发水分。代表性的设备有平行流动干燥机、通风干燥机、回转干燥机、气流干燥机、流化床干燥机、喷雾干燥机等。实际应用时，有单用、组合用、原型变型等。气流干燥机、流化床干燥机、喷雾干燥机等都是以热风为热源，在干燥的同时，也完成了物料的其固有的生物活性与结构。为此，冻干被用于准备用做结构研究（例如电镜研究）的组织样品，冷冻干燥也应用于化学分析中，它能得到干燥态的样品，或者浓缩样品以增加化析敏感度。冻干使样品成分稳定，也不需改变化学成分，是理想的分析辅助手段。 　　冷冻干燥可以自然发生，在自然情况下，这一过程缓慢而且不可预测。通过冷冻干燥系统，人们改进，细分了很多步骤加速了这一过程。 　　冷冻干燥系统的组成： 　　1.抽真空系统：用于克服阻碍因素和加速气体流动 　　2.热源：提供能量 　　3.干燥室或者多歧管 　　4.低温冷凝器：用于使蒸气压差最大化并捕捉蒸汽使之冻结，避免水蒸汽污染真空泵。

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