太阳能干燥技术对洋甘菊（Chamaemelum nobile L.）生物活性成分及抗菌性能的影响

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Impact of Solar Drying Techniques on Bioactive Composition and Antibacterial Activity of Chamomile (Chamaemelum nobile L.)

本研究对比了金盏花在太阳能遮阳干燥、自然对流和强制对流以及电热干燥条件下的水分、营养成分和抗菌活性变化，发现遮阳太阳能干燥（自然对流）能最佳保留维生素C（52.31 mg/100g）、类胡萝卜素（7.95 mg/g）及抗菌活性（MIC 0.375 mg/mL，MBC 0.750 mg/mL），证明太阳能干燥在保持药用价值方面具有环保高效优势。

　　### 摘要解读

在本研究中，研究者关注了广泛用于药用的洋甘菊花（*Chamaemelum nobile* L.）的干燥方法对其药用和营养特性的影响。实验中采用了多种干燥方式，包括阳光干燥（自然对流与强制对流）、电烤箱干燥以及带有遮光网的阳光干燥，旨在比较这些方法在保留洋甘菊的生物活性成分方面的效果。研究评估了多个关键指标，如类胡萝卜素含量（3.15–7.95 mg/g）、抗氧化活性（70.20–89.23%）以及维生素C含量（32.59–52.31 mg/100 g）。此外，还评估了物理性质，如水分含量、水分活度和颜色参数，以确保产品在微生物稳定性及视觉上具有可接受性。

研究结果表明，带有遮光网的阳光干燥和自然对流干燥在抗菌能力方面表现最佳，对*大肠杆菌*（*E. coli*）和*金黄色葡萄球菌*（*S. aureus*）的最小抑菌浓度（MIC）分别为0.375 mg/mL和0.300 mg/mL，而最小杀菌浓度（MBC）分别为0.750 mg/mL和0.600 mg/mL。这说明阳光干燥在保留洋甘菊的营养和药用价值方面具有显著优势，尤其适合那些寻求环保干燥技术的食品和草药产业。

### 实践应用解读

研究的实践意义在于，阳光干燥作为一种低成本、环保的干燥技术，已被广泛应用于食品和制药行业，但其在保留生物活性成分方面的效果尚未得到充分研究。本研究的发现为食品和草药行业提供了一种可持续且经济的干燥方案，有助于生产高质量的洋甘菊茶、草药浸泡液和天然药物产品。此外，该技术还可推广至其他草药的干燥处理中，为寻求减少能源消耗、提升产品品质的加工方法提供支持。

研究强调，阳光干燥在降低水分含量、控制水分活度的同时，能够保持产品的外观和颜色质量，使其更接近新鲜状态。这种特性对于消费者而言具有重要价值，因为视觉上的吸引力往往直接影响产品的市场接受度。同时，该技术还能够在抗菌性能上表现出色，这使其成为一种理想的天然抗菌剂来源，可应用于食品保鲜、医药制剂及个人护理产品中。

此外，本研究的发现与联合国可持续发展目标（SDGs）密切相关，特别是SDG 3（健康与福祉）、SDG 7（可负担的清洁能源）、SDG 12（负责任的生产和消费）和SDG 13（气候行动）。阳光干燥不仅减少了对能源的依赖，还降低了碳排放，符合当前绿色发展的趋势。因此，优化阳光干燥条件对于提升草药产品的质量与可持续性具有重要意义。

### 引言解读

洋甘菊作为一种广泛应用的药用植物，因其丰富的生物活性成分和多种药理作用而备受关注。全球约有80%的人口依赖植物药物进行治疗，而洋甘菊因其抗炎、抗氧化、抗菌、镇痛、镇静、抗痉挛等特性，成为传统医学中备受推崇的草药之一。研究指出，洋甘菊花中含有超过120种次生代谢产物，包括36种黄酮类化合物、28种萜类化合物和香豆素，这些成分共同作用，赋予其多种健康益处。

洋甘菊在世界各地被广泛用于制作茶和草药制品，尤其是在欧洲、南美洲和墨西哥地区，常用于缓解儿童肠绞痛和其他消化系统疾病。然而，干燥过程对洋甘菊的药效和营养成分保留具有重要影响。不同干燥方法，如阳光干燥、阴干、热风干燥、喷雾干燥或冷冻干燥，会显著影响其芳香、颜色、生物量及化学成分。因此，选择合适的干燥方法对于确保产品品质至关重要。

在所有干燥技术中，阳光干燥因其环保和低成本而受到重视，但其对热敏性成分（如黄酮类、类胡萝卜素和维生素C）的保留能力尚不明确。研究指出，随着全球对可持续发展和健康生活方式的关注增加，优化阳光干燥条件以最大程度保留生物活性成分变得尤为重要。本研究旨在评估阳光干燥与传统干燥技术对洋甘菊花营养和药用特性的影响，为相关行业提供科学依据。

### 材料与方法解读

研究中使用的洋甘菊花来源于墨西哥莫雷洛斯州休亚潘地区，该地区位于波波卡特佩特火山的山坡上，海拔在2200至2500米之间，属于亚湿润温带气候，土壤类型包括灰化土、火山土和腐殖土。这些自然条件为洋甘菊的生长提供了良好的环境。根据生产者提供的信息，洋甘菊在2023年11月至12月期间种植，研究于2024年1月至2月进行。

为了确保样品的新鲜度，研究者在干燥前对洋甘菊花进行了充分的水合处理，并通过稀释的消毒洗涤剂（Swipe Veggiefruit Wash，比例为1:100）进行清洗和消毒，时间约为15分钟，随后用清水冲洗并沥干。这种预处理步骤有助于减少微生物污染，确保后续实验数据的准确性。

在干燥过程中，研究采用了多种干燥方法，包括混合型太阳能干燥器（配备风扇和扁平板太阳能空气加热器），并分为两种模式：直接阳光干燥和带有遮光网的干燥。此外，还比较了电热风干燥器和电烤箱干燥的性能。所有干燥实验均在一天内完成，并在干燥后的第二天进行分析。样品在干燥后被真空密封并储存在暗处，以防止进一步的氧化和微生物污染。然而，为了保证数据的时效性，所有分析均在干燥后的几天内进行。

### 实验设计解读

研究采用了单因素实验设计，共设置8种干燥条件（见表1），以评估不同方法对洋甘菊花营养和药用特性的影响。每个实验条件均重复三次，以确保数据的可靠性和可重复性。这些条件涵盖了自然对流和强制对流的阳光干燥方式，以及不同温度下的电热风干燥和电烤箱干燥。

表1中列出的实验条件包括：
- 实验1：阳光干燥/强制对流/遮光网
- 实验2：阳光干燥/自然对流/直接
- 实验3：阳光干燥/强制对流/直接
- 实验4：阳光干燥/自然对流/遮光网
- 实验5：电热风干燥器/50°C/1 m/s风速
- 实验6：电热风干燥器/65°C/1 m/s风速
- 实验7：电烤箱/50°C
- 实验8：电烤箱/65°C

这些条件旨在覆盖不同的温度、风速和光照水平，从而全面评估其对洋甘菊花的保留效果。实验设计充分考虑了不同干燥方法之间的差异，为后续的统计分析和比较提供了坚实的基础。

### 统计分析解读

本研究使用了一元方差分析（ANOVA）进行统计分析，并采用Tukey事后检验来确定各组之间的显著性差异。统计分析的显著性水平设定为α = 0.05，确保结果的可靠性。研究评估了多个响应变量，包括水分含量、水分活度、颜色参数、抗氧化活性、类胡萝卜素、维生素C、脂质含量以及抗菌能力。

所有干燥条件均在统计上显示出显著差异，特别是在水分含量和颜色变化方面。例如，实验1（阳光干燥/强制对流/遮光网）在水分含量和颜色参数方面与其他实验条件存在显著差异。这表明，不同的干燥方法对这些特性有不同程度的影响，而这些差异对于最终产品的质量评估至关重要。

此外，研究还特别关注了类胡萝卜素和维生素C的保留情况，因为这些成分对产品的营养价值和抗菌活性具有重要影响。通过比较不同实验条件下的数据，研究者能够识别出最有效的干燥方法，为实际应用提供参考。

### 分析方法解读

为了全面评估洋甘菊花的干燥效果，研究采用了多种分析方法。水分含量的测定使用了热平衡仪（OHAUS，MB4）在105°C下进行，并以百分比形式报告结果。水分活度则通过Rotronic水活度计（Higrolab C1）在25°C下测定。颜色参数使用高精度色度计（NR60CP+）进行测量，包括亮度（*L*）、红绿值（*a*）、黄蓝值（*b*）、色相角（*H*）和饱和度（*C*）。这些参数可用于计算颜色差异（Δ*E*），以评估干燥前后颜色变化的程度。

此外，研究还对脂质含量进行了分析，采用索氏提取法。类胡萝卜素含量则通过将0.1 g样品溶解于10 mL乙醇中，并使用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）在472 nm和508 nm波长下测量吸光度。这些分析方法为研究提供了可靠的实验数据，有助于准确评估不同干燥条件对产品特性的影响。

### 抗菌活性解读

在抗菌活性研究中，使用了*大肠杆菌*（*E. coli* ATCC 25922）和*金黄色葡萄球菌*（*S. aureus* ATCC 29213）作为测试菌株。这些菌株在37°C下培养24小时，以确定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）。MIC表示能够抑制细菌生长的最低浓度，而MBC则表示能够杀死细菌的最低浓度。

研究采用了微滴定法（microdilution method）进行MIC测定，使用穆勒-欣顿培养基作为生长介质。对于MBC测定，仅在MIC实验中未观察到细菌生长的样品被进一步培养。正对照为含有细菌悬液的穆勒-欣顿培养基，而负对照则为培养基与叶提取物的最高浓度混合物。通过比较这些对照，研究者能够确定干燥处理对抗菌活性的影响。

研究结果表明，实验4（阳光干燥/自然对流/遮光网）在抗菌活性方面表现最佳，其对*大肠杆菌*的MIC为0.375 mg/mL，对*金黄色葡萄球菌*的MIC为0.300 mg/mL，而MBC分别为0.750 mg/mL和0.600 mg/mL。这些结果表明，阳光干燥在保留抗菌活性方面具有显著优势，尤其是在降低温度和减少光照暴露的情况下。

此外，研究还指出，实验4的抗菌效果优于其他干燥条件，这可能与其较低的干燥温度和适度的光照有关。相比之下，电热风干燥器和电烤箱干燥在较高温度下导致了更多的热降解，从而降低了抗菌活性。这些发现为洋甘菊作为天然抗菌剂的应用提供了理论支持。

### 结果与讨论解读

在对新鲜洋甘菊花的特性分析中，研究发现其初始水分含量为81.16%，水分活度为0.970。这些数据与之前的研究结果相似，表明洋甘菊花的水分含量通常在72%至86.53%之间。颜色参数方面，*a*值和*b*值分别为11.63和61.19，表明其颜色偏向红黄调。色相角（*H*）为79.23，而饱和度（*C*）为62.29，说明洋甘菊花具有较高的颜色鲜艳度，这可能影响其在草药产品中的视觉吸引力。

抗氧化活性方面，研究发现新鲜洋甘菊花的抗氧化活性为93.35%，但在干燥过程中有所下降。实验2（阳光干燥/自然对流/遮光网）表现出最高的抗氧化活性，达到89.23%。这表明，在较低温度和适当遮光条件下，抗氧化活性得以最大程度保留。相比之下，实验6（电热风干燥器/65°C）和实验7（电烤箱/50°C）表现出较低的抗氧化活性，这可能与高温导致的氧化反应有关。

抗菌活性方面，实验4在不同条件下表现出最佳的抗菌效果，MIC值分别为0.375 mg/mL（*E. coli*）和0.300 mg/mL（*S. aureus*），MBC值分别为0.750 mg/mL和0.600 mg/mL。这些结果表明，阳光干燥在保留抗菌活性方面具有显著优势，尤其是在降低温度和减少光照的情况下。相比之下，电热风干燥器和电烤箱干燥由于高温，导致了更多的热降解，从而降低了抗菌活性。

此外，研究还发现，不同干燥方法对维生素C和类胡萝卜素的保留情况存在显著差异。实验1（阳光干燥/强制对流/遮光网）表现出最高的维生素C含量（52.31 mg/100 g），而实验4（阳光干燥/自然对流/遮光网）则在类胡萝卜素含量方面表现最佳（7.95 mg/g）。这些结果表明，遮光网和自然对流的结合有助于最大程度保留热敏性成分，为实际应用提供了重要参考。

### 营养分析解读

洋甘菊花的营养价值是其广泛使用的重要原因之一。本研究评估了不同干燥条件下其维生素C和类胡萝卜素的含量变化。维生素C作为抗氧化剂，对维持人体健康具有重要作用，其保留情况直接影响产品的营养价值和消费者接受度。实验1（阳光干燥/强制对流/遮光网）表现出最高的维生素C含量（52.31 mg/100 g），而实验4（阳光干燥/自然对流/遮光网）则在类胡萝卜素含量方面表现最佳（7.95 mg/g）。

脂质含量的变化也受到干燥条件的影响。实验1（阳光干燥/强制对流/遮光网）的脂质含量为3.447%，而其他实验条件下的脂质含量较低，这可能与水分的减少有关。脂质的相对增加可能有助于某些脂溶性成分的保留，从而提升产品的功能性。然而，这种变化并不显著，表明脂质含量在干燥过程中受到的影响相对较小。

### 药用特性解读

抗氧化活性和抗菌能力是洋甘菊花最重要的药用特性之一。抗氧化活性主要通过DPPH自由基清除实验进行评估，而抗菌能力则通过MIC和MBC实验测定。研究发现，实验4（阳光干燥/自然对流/遮光网）在抗氧化活性和抗菌能力方面均表现最佳，其DPPH清除率达到了89.23%，而MIC和MBC值分别为0.375 mg/mL和0.300 mg/mL。

这些结果表明，阳光干燥在保留洋甘菊花的药用价值方面具有显著优势。抗氧化活性的保留有助于减少自由基对细胞的损伤，从而降低与氧化应激相关的疾病风险，如糖尿病、白内障、青光眼、黄斑变性、动脉硬化、中风、心血管疾病和癌症。抗菌活性的保留则有助于减少食品和草药制品中的微生物污染，提高其安全性。

此外，研究还发现，不同干燥方法对药用特性的保留效果存在显著差异。例如，实验2（阳光干燥/自然对流/遮光网）表现出较高的抗氧化活性，而实验6（电热风干燥器/65°C）和实验7（电烤箱/50°C）则表现出较低的抗氧化活性。这表明，高温干燥可能对生物活性成分造成损害，从而影响其药用效果。

### 结论解读

研究最终得出结论，阳光干燥在保留洋甘菊花的营养和药用特性方面表现出显著优势。实验1和实验4在水分含量、水分活度、颜色变化和抗菌活性等方面均优于其他干燥方法。其中，实验4（阳光干燥/自然对流/遮光网）在维生素C和类胡萝卜素的保留方面表现最佳，其水分活度和水分含量分别为0.206和2.825%，而抗菌活性也达到了较高的水平。

这些结果表明，阳光干燥不仅能够有效降低水分含量，还能在一定程度上保留洋甘菊花的生物活性成分，使其成为一种可持续且高效的干燥技术。这种技术特别适用于那些寻求环保解决方案的食品和草药行业，因为它能够在减少能源消耗的同时，保持产品的营养价值和药用效果。

此外，研究还强调了阳光干燥在抗菌活性方面的优势，尤其是在降低温度和减少光照的情况下。实验4的抗菌效果优于其他干燥条件，这可能与其较低的干燥温度和适当的遮光有关。相比之下，电热风干燥器和电烤箱干燥由于高温，导致了更多的热降解，从而降低了抗菌活性。

综上所述，阳光干燥是一种具有广阔应用前景的干燥技术，尤其适用于洋甘菊花等热敏性草药的处理。该技术不仅能够保留产品的营养和药用特性，还能减少对环境的影响，符合当前可持续发展的需求。因此，优化阳光干燥条件对于提升草药产品的质量和环保性具有重要意义。