真空与穿流干燥技术对鱼腥草数学建模、功能特性、颜色降解动力学及精油成分的影响机制研究

本研究针对鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb)干燥过程中品质保留难题，系统比较了真空干燥(VDT)与穿流干燥(TFDT)在35-45°C下的干燥动力学。通过8种数学模型拟合发现扩散近似模型最优(Deff达1.48×10-10 m2 /s)，40°C穿流干燥样品呈现最佳功能特性(WHC 14.84%，OHC 33.24%)，FTIR证实该方法能有效保留7种特征精油成分，为药食两用植物加工提供理论依据。

　　

鱼腥草作为一种具有独特风味和药用价值的草本植物，在东南亚地区被广泛用于食品调味和传统医药。然而，新鲜鱼腥草难以长期保存，干燥过程中活性成分易流失、颜色劣变等问题严重制约其工业化应用。目前针对鱼腥草的系统性干燥研究匮乏，特别是不同干燥技术对其关键品质参数的影响机制尚不明确。

为解决这一科学问题，来自国内的研究团队在《Food Physics》发表论文，首次系统比较了真空干燥(VDT)和穿流干燥(TFDT)在35°C、40°C和45°C条件下对鱼腥草干燥特性及品质的影响。研究通过八种数学模型分析干燥动力学，测定有效水分扩散系数(Deff)和活化能(Ea)，结合颜色降解动力学模型、功能特性测试和FTIR光谱分析，建立了鱼腥草最优干燥工艺体系。

关键技术方法包括：采用真空干燥(500 mmHg)和穿流干燥(1.5 m/s风速)处理2 kg鱼腥草样本；使用非线性回归分析八种干燥模型(Lewis、Page、对数等)；通过Fick第二定律计算Deff；采用Arrhenius方程求取Ea；利用色差仪测定L
a
b^*
值并建立颜色动力学模型；通过FTIR(4000-400 cm^-1
)分析精油成分变化。

3.1 干燥动力学
扩散近似模型以最高R²
(0.9813)和最低RMSE(0.01168)成为最佳拟合模型，表明鱼腥草水分迁移以扩散为主导。Deff值随温度升高而增大，TFDT在45°C时达1.48×10^-10
m²
/s，活化能34.41 kJ/mol低于多数果蔬，说明鱼腥草可在较低能耗下完成干燥。

3.2 功能特性
穿流干燥样品表现出更优的工程特性：40°C处理的TFDT₂
组具有最高WHC(14.84%)和OHC(33.24%)，堆积密度114.4 kg/m³
，Carr指数12.40，显示其更适合食品加工应用。真空干燥样品则表现出更好的流动性(HR 1.143)。

3.3 颜色分析
第一阶动力学模型最能描述TFDT₂
样品的颜色变化(R²
0.85)。40°C干燥的样品色度值(L
7.41, a
-1.27, b^*
4.36)最接近新鲜样本，色相角74.85°，证实适度温度可最大限度保留叶绿素。

3.4 FTIR分析
鉴定出5-O-咖啡酰奎宁酸等7种特征成分。穿流干燥40°C时超氧化物歧化酶(hyperoside)含量最高(31.3%)，而真空干燥更利于异槲皮苷(isoquercitrin)保留，表明干燥方式可定向富集特定活性成分。

该研究首次建立了鱼腥草干燥过程的完整品质调控体系，证实40°C穿流干燥在保持颜色、功能特性和活性成分方面具有综合优势。所确定的扩散近似模型和动力学参数为干燥设备优化提供了理论依据，而不同干燥技术对特定成分的选择性保留规律，为开发功能性鱼腥草制品指明了方向。研究成果对药食两用植物的精准干燥加工具有重要指导价值，尤其为东南亚地区传统草药的现代化利用提供了技术支撑。