全 文 ：香草兰豆荚不同干燥方法的比较研究①
谷风林 1,3)②董智哲 2) 潘思轶 2) 徐 飞 1,3)王庆煌 1,3)赵建平 1,3)
(1 中国热带农业科学院香料饮料研究所 海南万宁 571533；
2 华中农业大学食品科技学院 湖北武汉 430070；
3 农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室 海南万宁 571533)
摘 要 对热风干燥和冷冻干燥处理香草兰样品的干燥效果进行比较， 结果表明热风干燥的干燥速率随温度的
增加而增加， 冷冻干燥的干燥速率介于 40和 50℃热风干燥的速率之间。 电子鼻分析结果表明， 与 40、 50和
60℃热风干燥相比， 相同干燥时间条件下， 冷冻干燥能更好的保留香草兰原有风味， 同时冷冻干燥处理的香草
兰样品具有更强的香气强度。
关键词 香草兰 ； 冷冻干燥 ； 热风干燥 ； 水分含量 ； 香气
分类号 S573+.9； TQ651
Comparison of Drying Techniques for Vanilla Bean
GU Fenglin1,3) DONG Zhizhe2) PAN Siyi2)
XU Fei1,3) WANG Qinghuang1,3) ZHAO Jianping3)
(1 Spice and Beverage Research Institute, CATAS, Wanning, Hainan 571533, China
2 College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University,
Wuhan, Hubei 430070, China
3 Ministry of Agriculture Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice
and Beverage Crops, Wanning, Hainan 571533, China)
Abstract Desiccative effects of hot-air drying and vacuum freeze-drying for vanilla were compared in
this research. The results showed that drying rate of hot-air drying increased with the increasing drying
temperature, and the rate of vacuum freeze-drying is between the rates of hot-air drying at 40℃and 50℃.
E-nose analysis revealed that, compared with hot-air drying at 40℃ , 50℃and 60℃ , the drying vanilla
treated by vacuum freeze-drying at the same drying time can retain its original flavor and give higher odor
intensity.
Keywords vanilla ; vacuum freeze-drying ; hot-air drying ; moisture content ; odor
① 基金项目： “十二五” 国家科技支撑计划课题(No.2012BAD36B03)； 海南省社会发展科技专项资金项目(No.2012SF018)。
收稿日期： 2014-04-15； 责任编辑/张海东； 编辑部 E-mail: rdnk@163.com。
② 谷风林(1976～)， 男， 博士， 副研究员， 研究方向为食品化学。 E-mail: xiaogu4117@163.com。
Vol．34, No．6
2014年6月 热 带 农 业 科 学
CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE
第34卷第6期
Jun． 2014
香草兰(Vanilla planifolia Andrews)属兰科(Or-
chidaceae)香草兰属(Vanilla)， 因其独特的香气而
被认为是最具有经济价值的兰科植物[1]， 素有 “食
品香料之王” 的美誉。 香草兰原产于墨西哥， 目前
种植地区主要分布在南北纬 27°以内、 海拔 700m
以下的热带和亚热带地区[2]。 对香草兰的开发应用
已有四百多年历史， 它已作为一种高级香料广泛用
于饮料、 冰激凌、 糖果、 巧克力、 奶制品、 香烟等
食品工业， 也用于化妆行业， 如香水制造[1,3-4]。
目前， 对香草兰的研究主要集中在香草兰发酵生
香机理及工艺、 香气成分、 生物活性功能等方面[5-12]，
而对香草兰成品豆荚的干燥工艺研究较少。 虽然在
香草兰生香过程中会通过日晒或其它方式对香草兰
进行干燥， 但成品豆荚中仍有20%以上的水分， 有
些产地的豆荚如汤加地区豆荚中水分含量甚至接近
40%。 对某些要求水分含量较低的食品而言， 香草
66- -
谷风林 等 香草兰豆荚不同干燥方法的比较研究
兰成品豆荚作为一种香味添加剂， 其水分含量仍然
较高， 因此为满足生产的需要， 有必要对香草兰成
品豆荚做进一步的干燥研究。
1 材料与方法
1.1材料
1.1试验材料
香草兰豆荚由中国热带农业科学院香料饮料研
究所提供。
1.1.2主要仪器设备
MB45快速水分测定仪(奥豪斯， 美国)； 电子鼻分
析系统(Alpha MOS法国)。
1.2方法
1.2.1冷冻干燥
样品分别经冷冻干燥处理 2、 4、 6、 8、 10h，
干燥后的样品快速装入密封袋， 再经水分测定仪测
定水分含量。 每个样品重复测量3次。
1.2.2热风干燥
样品在 40℃条件下分别热风干燥 3、 6、 9、
12、 15h； 在 50℃条件下干燥 2、 4、 6、 8、 10h；
在60℃条件下干燥1、 2、 3、 4、 5h。 干燥处理的样
品快速装入密封袋， 再经水分测定仪测定水分含
量。 每个样品重复测量3次。
1.2.3电子鼻分析
用电子鼻系统分析经不同干燥方式、 干燥时
间处理的香草兰样品 。 分析条件为 ： 加热温度
50℃， 加热时间 5min， 顶空进样量 1.5mL。 每个
样品重复测量5次。
1.2.4数据分析
用主成分分析法(Principal Component Analy-
sis, PCA)对电子鼻实验数据进行统计分析， 分析
软件为SAS统计软件。
2 结果与分析
2.1水分含量
热风干燥是借助烘干室内产生的热风促进样品
快速干燥的一种方法。 冷冻干燥则是基于低温条件
下样品中的水份变为冰块， 冰块在真空下快速升华
的原理设计的干燥方法。 图1显示了分别用这2种
方法处理香草兰样品后水分含量的变化。 从图中可
以看出， 热风干燥的干燥速率随温度的增加而增
加。 60℃条件下干燥速率相对较快， 经5h干燥后
水分含量仅 3.2%； 40℃条件下干燥速率较慢， 经
15h干燥后仍有 7.8%的水分。 冷冻干燥的速率介
于40和50℃热风干燥的速率之间， 经10h干燥处
理后水分含量为4.99%。
2.2香气分析
香草兰往往作为香味添加剂加入食品， 因此在
干燥过程中除要求具有较低的水分含量外， 还需要
保持香草兰豆荚原有的香气， 尽量减少香气溢散或
香气物质的分解。 利用电子鼻对不同干燥条件处理
后的香草兰样品进行测量， 通过主成份分析法对电
子鼻中各传感器的响应值进行统计分析。 结果显
示， 第一主成份贡献率为77%， 第一和第二主成份
的累计贡献率为95%， 能够较好的反映香草兰样品
香气的实际情况。 从干燥处理后香草兰样品的电子
鼻分析结果(图2)可看出， 经干燥处理的样品其香
气分布区域能明显区分于未经干燥处理样品(对照)
的香气分布分区， 这说明干燥处理在一定程度上会
影响香草兰的香气组成。 此外， 经相同干燥方式处
理的香草兰样品随着干燥时间的增加， 其香气分布
区域与对照样品分布区域的距离也逐渐增加， 这表
明干燥时间的延长会加快香草兰整体香气的改变。
40和 50℃热风干燥以及冷冻干燥处理的样品随着
干燥时间的增加， 其香气分布区域逐渐向左方区域
移动， 而60℃热风干燥的样品则逐渐向上方移动，
这可能是由于在较低温度条件下， 香草兰样品中只
图1 不同干燥方式条件的香草兰中的水分含量
21
18
15
12
9
6
3
0
水
分
/
%
40℃
50℃
60℃
冷冻
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
67- -
2014年6月 第34卷第6期热带农业科学
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
响
应
值
40℃
50℃
60℃
冷冻
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
响
应
值
40℃
50℃
60℃
冷冻
图3列出电子鼻中6个传感器对不同香草兰样
品的响应值， 响应值越大说明香气强度越强[13]。
从图3可看出， 随着干燥时间的延长， 香草兰
样品的响应值会发生不同程度的减小(60℃热风干燥
处理的样品除外)。 在相同的干燥时间下， 除干燥后
期 Sensor3和 Sensor4略低于 40℃热风干燥处理
的样品外， 冷冻干燥处理的香草兰样品的香气强度
均强于 40℃热风干燥处理的样品， 而 40℃热风干
燥处理样品的香气强度又明显强于 50℃处理的样
品 。 对于 60℃热风干燥处理的样品 ， Sensor1、
Sensor2、 Sensor3和 Sensor4四个传感器响应值
的变化趋势与另外几种干燥方式一样， 均是随着时
间的增加而逐渐降低， 在干燥过程的中后期样品响
应值逐渐超过 50℃热风干燥处理的样品， 而剩下
是发生简单的香气溢散， 而在高温条件下， 香草兰
样品在香气溢散的同时， 部分香气物质会发生分解
或是样品中生成了某些新的香味成分， 这导致了高
温热风干燥样品的香气区域变化趋势与低温热风干
燥和冷冻干燥的变化趋势有所差异。
此外， 冷冻干燥 10h样品的香气区域和对照
样品香气区域的距离与 40℃热风干燥 15h样品的
香气区域距对照样品的距离接近， 这说明二者香气
变化幅度相似， 但前者具有较低的水分含量且所用
时间较短。 50℃热风干燥10h和60℃热风干燥5h
的样品水分含量略低于冷冻干燥， 但距离对照样品
香气区域较远， 香气变化较大。
图2 干燥处理后香草兰样品的电子鼻分析
40℃3h
40℃12h
50℃4h
50℃10h
60℃3h
冻干 2h
冻干 8h
40℃6h
40℃15h
50℃6h
50℃1h
60℃4h
冻干 4h
冻干 10h
40℃9h
50℃2h
50℃8h
60℃2h
60℃5h
冻干 6h
对照
68- -
谷风林 等 香草兰豆荚不同干燥方法的比较研究
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
响
应
值
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
40℃
50℃
60℃
冷冻
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
响
应
值
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
40℃
50℃
60℃
冷冻
图3 电子鼻传感器对香草兰样品响应值
0.29
0.28
0.27
0.26
0.25
0.24
0.23
0.22
0.21
响
应
值
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
40℃
50℃
60℃
冷冻
响
应
值
0 2 4 6 8 10 12 14 16
时间/h
40℃
50℃
60℃
冷冻
0.040
0.038
0.036
0.034
0.032
0.030
两个传感器的响应值则出现， 随着干燥时间的增加
而先降低再增加再下降的趋势。 这种差异可能是由
于高温条件下， 在干燥前期香气成分快速溢散， 导
致传感器响应值快速下降， 随着干燥时间的延长香
草兰中某些物质发生热反应产生新的香气物质， 因
此在干燥中期香气强度增强， 在干燥后期热反应底
物逐渐减少、 香气物质生成的速率下降， 导致传感
器的响应值逐渐减小， 香气强度变弱。 综上， 60℃
热风干燥虽然在干燥的中后期有较强的香气强度，
但香草兰的整体风味可能发生了变化， 而冷冻干燥
与40和50℃相比有较大的响应值， 因此香气强度
相对较强。
3 结论
由于冷冻干燥和热风干燥在干燥机理上存在
本质上的区别， 因此干燥效果也存在差异。 从干燥
速率方面来看， 冷冻干燥的干燥速率介于 40和
50℃热风干燥的速率之间， 且更接近与 50℃的干
燥速率， 经过 10h冷冻干燥处理后， 香草兰水分
含量能达到一个较低的水平， 约为 5%， 接近于经
50℃热风干燥处理10h香草兰样品的4%。 从香气
方面来看， 两种干燥方式处理的香草兰样品香味均
会发生变化， 但变化的程度随着干燥方式、 温度以
及时间的不同而有所差异， 随着干燥时间的延长、
干燥温度的增加 ， 香草兰香味变化越大 。 当用
60℃热风干燥处理样品时， 香草兰样品中除了发生
香气快速溢散外， 还可能产生新的挥发性物质， 影
响香草兰整体风味。 PCA分析结果表明， 冷冻干燥
10h样品的香气变化程度接近40℃15h和50℃4h
热风干燥处理的样品， 但冷冻干燥处理的样品有较
强的香气强度以及较低的水分含量。 因此， 与40、
50、 60℃热风干燥相比， 利用冷冻干燥处理香草兰
69- -
2014年6月 第34卷第6期热带农业科学
具有较快的干燥速率和更好的保留原有香味的特
点。 由于不同食品对香草兰水分含量的要求不尽一
致， 所以在接下来的研究中有必要对冷冻干燥处理
香草兰样品的干燥工艺进行优化， 建立冷冻干燥动
力学模型， 对不同干燥条件下干燥效果进行预测，
为工业化生产提供理论基础。
参考文献
[1]陈庆文， 郭运青.海南香草兰产业发展概况[J].热带
农业科学， 2010， 30(7)： 61-64.
[2]刘爱芳， 卢少芳， 刘爱勤， 等.香草兰产业发展现状
调研[J].热带农业科学， 2008， 28(5)： 59-65.
[3]魏 来， 初 众， 赵建平.香草兰的药用保健价值[J].
中国农学通报， 2009， 25(06)： 249-251.
[4]朱自慧.海南发展香草兰种植模式初探[J].热带农业
科学， 2003， 23(5)： 27-29.
[5]Odoux E, Chauwin A, Brillouet J M．Purification
and characterization of vanilla bean (Vanilla plani-
folia Andrews)β-D-glucosidase [J].Journal of Agri-
culturalandFoodChemistry,2003,51:3168-3173.
[6]Dignum M J W , Van Der Heijden R , Kerler J, et al．
Identification of glucosides in green beans of
Vanilla planifolia Andrews and kinetics of vanilla
β-glucosidase [J]. Food Chemistry, 2004, 85:
199-205.
[7] Brunschwig C, Senger-Emonmot P, Aubanel M L, et
al. Odor-active compounds ofTahitian vanilla flavor
[J]. Food Research International, 2012, 46:
148-157.
[8] Al-Naqeb G, Ismail M, Bagalkotkar G, et al.
Vanillin rich fraction regulates LDLR and HMGCR
gene expression in HepG2 cells[J]. Food Research
Internationa, 2010, 43: 2 437-2 443.
[9] Shyamala B N, Madhava N M, Ulochanamma G S, et al.
Studies on the antioxidant activities of natural
vanilla extract and its constituent compounds
through in vitro models[J]. Journal Agriculture
Food Chemistry. 2007, 55, 7 738-7 743.
[10] Araceli Pér z Silva, Ziya Gunata and Jean-Paul
Lepoutre , et al．New insight on the genesis and
fate of odor-active compounds in vanilla beans
(Vanilla planifolia G.Jackson) during traditional
curing [J]. Food Research International, 2011,
44: 2 930-2 937.
[11] Toth S J. Comparison and integration of analyti-
cal methods for the characterization of vanilla
chemistry[D]. New Brunswick: The State Universi-
ty of New Jersey, 2012.
[12] Perez-Silva A, Odoux E, Bart P, et al. GC-MS and
GC-olfactometry analysis of aroma compounds in a
representative organic aroma extract from cured
Vanilla (Vanilla planifolia G.Jackson)beans[J]. Food
Chemistry, 2006, 99(4): 728-735.
[13] Zhizhe Dong, Fenglin Gu, Fei Xu, et al. Compari-
son of Four Kinds of Extraction Techniques and
Kinetics of Microwave-Assisted Extraction of
Vanillin from Vanilla planifolia Andrews. Food
Chemistry, 2014, 149(15): 54-61.
(上接第65页)
[24]周 鹏， 杨福孙， 陈汇林， 等.海南岛旱季气候变化
对冬季瓜菜生产的影响[J].热带作物学报， 2013， 4
(6)： 1054-1059.
[25]张莉莉， 陶忠良， 张京红.基于 GIS海南岛气象要素
空间插值法比较分析[J].热带农业科学 ， 2012， 32
(4)： 57-61.
[26]吴岩峻， 刘少军， 张京红.基于 GIS组件技术的热带
作物气候区划系统研究[J].热带作物学报， 2006， 27
(3)： 100-104.
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