《Clean Technologies》：Evaluation of the Effect of Refractive Window Drying Using Ultrasound as Pretreatment on the Preservation of the Chemical, Physical and Techno-Functional Properties of the Leaf of Bauhinia forficata
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研究人员对Bauhinia forficata叶片进行了超声预处理，随后采用折射窗干燥（RW）和托盘干燥（TD）进行干燥。在两种干燥方法下，分别评估了有无超声预处理对干燥叶片物理、化学和生物特性的影响。折射窗与超声联用（RW-US）获得了最短的干燥时间（90
研究人员对Bauhinia forficata叶片进行了超声预处理，随后采用折射窗干燥（RW）和托盘干燥（TD）进行干燥。在两种干燥方法下，分别评估了有无超声预处理对干燥叶片物理、化学和生物特性的影响。折射窗与超声联用（RW-US）获得了最短的干燥时间（90 min）以及最低的水活度（0.21）、色差（ΔE = 0.61）和最大剪切力（14.72 N），表明干燥效率和质地保持能力的提升。此外，RW-US样本表现出最高的水溶能力（13.75%）、吸水能力（5.56 g水/g干物质）和膨胀力（9.95%）。在结构变化方面，干燥过程中厚度减少百分比最大。RW-US处理还能更有效地保留生物活性化合物，获得了最高的总多酚含量（61.96 mg GAE/g提取物）、黄酮含量（308.44 mg QE/g提取物）、抗氧化活性（DPPH•法60.50%和ABTS•+法70.15%）以及叶绿素含量（2.65 mg/g），这些值最接近鲜叶的对应值。所有提取物均未表现出细胞毒性；在降血糖活性方面，最佳处理为RW、RW-US和TD，其葡萄糖减少率分别为51.64%、41.95%和39.70%。总体而言，RW-US干燥保留了大部分物理、化学和生物特性，有望用于生产功能性食品原料。
**论文解读：超声辅助折射窗干燥对Bauhinia forficata叶片品质保留的影响**
**研究背景与问题**
干燥是延长植物材料货架期的关键保存技术，但传统对流干燥方法往往耗时长，导致热敏性化合物降解、生物活性分子损失及功能特性劣化。为了解决这些问题，研究人员开发了替代干燥技术，以在提高效率的同时保持化学完整性。折射窗干燥（Refractance Window, RW）作为一种新兴技术，因其传热快速且操作温度相对较低（<98°C）而受到关注；其主要通过红外辐射透过Mylar薄膜实现水分高效去除，从而减少热损伤。然而，RW干燥在药用植物中的应用尚未被充分研究。超声（Ultrasound, US）作为一种绿色技术，可通过声空化诱导植物组织微结构改变，形成微通道以促进水分扩散并改善细胞内化合物的释放与保留。Bauhinia forficata（俗称“牛蹄”或“牛蹄叶”）是传统医学中广泛用于糖尿病管理的植物，其降血糖活性归因于黄酮类化合物（如kaempferitrin）。尽管RW干燥已广泛应用于水果、蔬菜和蛋白质体系，但将其与超声预处理结合应用于药用植物基质，并系统研究其对生物活性化合物和相关生物活性的影响，此前未见报道。因此，本研究首次评估了超声辅助折射窗干燥对Bauhinia forficata叶片理化性质及细胞毒性和降血糖活性的影响，为干燥过程中生物活性分子的稳定化提供新见解。该论文发表在《Clean Technologies》上。
**主要关键技术与方法**
研究人员从墨西哥瓦哈卡州图斯特佩克中央市场获取Bauhinia forficata叶片，经清洗、筛选后储存于4°C。主要关键技术方法包括：①超声预处理（Ultrasound pretreatment）：使用超声处理器（Hielscher UP400ST）在200 W、24 kHz条件下处理叶片1 min，叶片浸没于25°C水浴中，避免接触换能器和容器壁；②折射窗干燥（Refractance Window drying, RW）：采用自建RW干燥器，以90°C循环热水加热，叶片表面温度约70°C，使用0.036 mm厚Mylar薄膜作为传热界面；③托盘干燥（Tray Drying, TD）：在70°C、2 m/s气流条件下进行对流干燥。所有干燥处理均监测至平衡含水量（Equilibrium Moisture Content, EMC）。实验设计为完全随机设计，包括RW-US（折射窗+超声）、RW、TD-US（托盘+超声）和TD四种处理，每个处理三重重复。
**研究结果**
**2.1. 干燥动力学**
通过绘制含水量随时间变化曲线，发现RW-US处理在90 min时达到平衡含水量（EMC）0.2915 g水/g干固体，而RW和TD-US在120 min达到EMC，TD在180 min达到EMC。超声预处理显著缩短了干燥时间，归因于声空化产生的微通道促进了水分扩散。
**2.2. 物理性质**
**2.2.1. 颜色参数**
与鲜叶相比，RW-US和RW处理的L*、a*、b*值无显著差异（p > 0.05），色差（ΔE）分别仅为0.61和0.42，表明颜色保持良好；而TD处理ΔE达8.99，显著劣化（p < 0.05）。红外辐射的快速传热和短时间干燥减少了叶绿素降解和酶促褐变。
**2.2.2. 最大剪切力（MSF）和穿刺力（PF）**
鲜叶MSF最高（36.04 N），干燥后所有处理MSF降低，其中RW-US最低（14.72 N），与RW无显著差异（p > 0.05），但显著低于TD和TD-US（p < 0.05）。这表明RW干燥使细胞结构更疏松、孔隙率增加。穿刺力方面，干燥后PF升高，RW-US和RW略高于TD处理，反映表面致密化。
**2.3. 技术功能特性**
**2.3.1. 吸水能力（WAC）和水溶能力（WSC）**
WAC在各处理间无显著差异（5.36–5.56 g水/g干物质），表明毛细网络和亲水结合位点保持良好。WSC在超声辅助处理中最高（RW-US 13.75%，TD-US 12.11%），因为空化作用破坏了细胞壁，释放了可溶性化合物。
**2.3.2. 膨胀力（SP）**
在60–90°C范围内，RW-US处理SP最高（9.95%），RW次之，TD最低。红外辐射对纤维特性影响较小，且快速干燥减少了蛋白质变性和糊化，从而保留了膨胀能力。
**2.4. 收缩系数**
厚度是收缩最明显的维度，所有处理厚度减少约30–32%，而宽度和长度减少仅3–5%。这表明干燥主要引起垂直方向的细胞结构塌陷。
**2.5. 化学性质**
**2.5.1. 水活度（aw）**
鲜叶aw为0.92，干燥后显著降低。RW-US和TD-US的aw最低（约0.21），且RW-US显著低于RW（p < 0.05）。超声和红外辐射协同作用促进了水分去除，所有干燥样品aw均低于0.60，微生物稳定。
**2.5.2. 总多酚含量（TPC）和黄酮含量（TFC）**
RW-US的TPC最高（61.96 mg GAE/g提取物），显著高于其他处理（p < 0.05）。TFC方面，RW-US、RW和TD-US均较高。超声诱导的细胞破裂促进了酚类化合物的释放。所有处理的TFC均高于TPC，可能由于方法学差异和B. forficata叶片中黄酮类化合物占主导。
**2.5.3. 抗氧化活性（DPPH•和ABTS•+法）**
在10000 ppm浓度下，RW-US的DPPH•抑制率最高（60.50%），与TD-US（59.14%）无显著差异，但显著高于RW（50.93%）和TD（49.01%）。ABTS•+抑制率中，RW-US达70.15%，与RW和TD-US无显著差异。抗氧化活性提高归因于超声增强了生物活性化合物的提取。
**2.6. 叶绿素含量**
所有干燥样品的叶绿素含量均高于鲜叶，其中RW-US最高（2.65 mg/g），其次为TD-US（2.03 mg/g）。干燥导致的浓缩效应和水分散失使叶绿素浓度增加，而超声处理进一步提高了色素的可提取性。
**2.7. 生物活性**
**2.7.1. 细胞毒性测定**
所有提取物在J774小鼠巨噬细胞系中的CC
50值均>200 μg/mL，表明无细胞毒性。干燥过程和超声预处理未产生有害化合物。
**2.7.2. 降血糖活性**
RW处理葡萄糖减少率最高（51.64%），其次为RW-US（41.95%）和TD（39.70%），而鲜叶仅为11.90%。RW干燥的红外辐射和短时间处理更好地保留了降血糖相关的黄酮类化合物（如kaempferitrin）。TD-US和TD-US无显著降血糖效果，可能因过度结构破坏导致干扰物释放。
**总结与讨论**
讨论部分指出，RW-US干燥在效率、结构保留和功能特性方面表现最佳，其低aw和良好颜色保持有利于长期储存。与其他研究（如Moringa oleifera、Amaranthus cruentus）的对比表明，RW干燥普遍适用于叶片材料的品质保存。超声预处理通过空化作用增强传质和化合物释放，但过度处理可能干扰降血糖活性。细胞毒性数据支持B. forficata作为功能性食品原料的安全性。
**研究结论翻译**
折射窗干燥与超声联用（RW-US）显著提高了干燥性能，缩短了处理时间，并获得了最低的水活度（aw），表明产品稳定性提升。颜色参数在不同处理间保留良好，与鲜叶相当。力学分析显示，RW-US和RW处理导致较低的最大剪切力值，这与含水量降低和孔隙率增加相关，而较高的穿刺力表明表面致密化。技术功能特性得到维持或改善：叶片粉末的吸水能力较高，而超声辅助处理的水溶性和膨胀力增加。收缩主要发生在厚度方向，反映了干燥过程中的结构塌陷。RW-US还促进了多酚和黄酮的高保留和可提取性，这与DPPH•和ABTS•+测定中增强的抗氧化活性一致。此外，超声辅助条件下叶绿素含量保持更好。重要的是，所有提取物均未对J774细胞表现出细胞毒性，证实了其安全性。降血糖活性在RW、RW-US和TD处理中最高，突出了这些工艺在保留具有抗糖尿病特性的生物活性化合物方面的潜力。总体而言，RW-US成为一种最有效的干燥策略，在过程效率、结构保留以及功能和生物特性之间提供了有利平衡，支持其应用于从Bauhinia forficata叶片开发功能性食品原料。
