謝永康，鄭志安，劉大會(huì)，黃璐琦，王 升，高振江，劉嫣紅※

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083；2. 湖北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，武漢 430065；3. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700）

0 引 言

天麻，為蘭科真菌營(yíng)養(yǎng)型多年生草本植物，其地下干燥塊根是中國(guó)傳統(tǒng)的名貴中藥材[1-2]。天麻包括原變型紅天麻、綠天麻、烏天麻、黃天麻和松天麻，其中以烏天麻和紅天麻的栽培最為廣泛[3]。現(xiàn)代藥理研究表明，天麻素（Gastrodin，GA）和對(duì)羥基苯甲醇（p -hydroxybenzyl Alcohol，HA）具有抗驚厥、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、提高記憶力等功能[4]。王信等[5]研究發(fā)現(xiàn)，天麻中除了GA 和HA 外，還有較高含量的結(jié)合態(tài)天麻素（天麻素和檸檬酸縮合而成的酯類成分），如巴利森苷類物質(zhì)。為了更加客觀、全面地評(píng)價(jià)天麻品質(zhì)，除外觀形狀、理化性質(zhì)外，有必要對(duì)其有效成分GA、HA、巴利森苷A（Parishin A，PA）和巴利森苷B（Parishin B，PB）等進(jìn)行含量測(cè)定，對(duì)其內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

新鮮天麻干燥前要經(jīng)過水煮或蒸汽蒸制處理，畢榮璐等[6]研究發(fā)現(xiàn)，煮制或蒸制后的GA 含量顯著高于新鮮天麻，由于煮制或蒸制過程是殺酶保苷的過程，即防止天麻干燥過程中因PPO 發(fā)生褐變，同時(shí)提高天麻素含量。但水煮會(huì)使天麻素等水溶性成分滲透和擴(kuò)散到水中而造成損失，故生產(chǎn)上不建議采用水煮法[7]。目前，天麻產(chǎn)地初加工企業(yè)主要采用蒸籠或蒸鍋進(jìn)行蒸制，蒸汽直接通入到蒸制室內(nèi)，由于冷空氣的存在，蒸制室內(nèi)的溫度無(wú)法迅速提升，各個(gè)位置的溫度相差較大，造成蒸制后天麻品質(zhì)相差較大；同時(shí)，天麻塊根較大，普通蒸汽很難穿透空氣和水而直接向天麻傳熱，天麻完全蒸透所需時(shí)間較長(zhǎng)[8]。因此，亟待尋求一種新的蒸制技術(shù)及工藝來解決傳統(tǒng)蒸汽蒸制出現(xiàn)的升溫速率慢、設(shè)備自動(dòng)化程度低等問題。

真空脈動(dòng)蒸制是一種新型加工技術(shù)，通過抽真空將罐體內(nèi)的冷空氣或溫度降低的蒸汽排出，然后再將高溫蒸汽通入到罐體內(nèi)，經(jīng)過抽真空-通高溫蒸汽的反復(fù)脈動(dòng)循環(huán)，達(dá)到快速蒸制的目的。巨浩羽等[9]在百合的真空-蒸汽脈動(dòng)蒸制研究中發(fā)現(xiàn)，排除冷空氣或低溫蒸汽后，由于壓差的存在，通入的高溫蒸汽會(huì)迅速充滿整個(gè)罐體，使蒸汽與各位置百合直接接觸，從而使罐體內(nèi)上中下三層百合溫度均勻地上升；同時(shí)，抽真空可以消除冷空氣、低溫蒸汽和物料之間存在的空氣間層熱阻。Michael 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)哈密瓜進(jìn)行真空-蒸汽-真空處理后，蒸汽在物料表面出現(xiàn)液滴凝結(jié)，傳熱系數(shù)是液膜凝結(jié)的6～18倍，塊狀物料升溫速率也會(huì)較普通蒸汽提高，縮短蒸制時(shí)間。因此，將真空脈動(dòng)蒸制技術(shù)應(yīng)用于天麻蒸制，有望提高其蒸制效率。真空脈動(dòng)干燥胡蘿卜[11]、姜片[12]和山藥片[13]研究發(fā)現(xiàn)，脈動(dòng)參數(shù)（脈動(dòng)比和脈動(dòng)次數(shù)）對(duì)物料色澤、復(fù)水性及干燥速率均有顯著影響。胡蘿卜片[13]、藍(lán)莓[15]和芒果[16]真空脈動(dòng)滲透脫水研究發(fā)現(xiàn)，脈動(dòng)參數(shù)對(duì)物料水分減少率、糖分增加率等有顯著影響。而真空脈動(dòng)蒸制過程中脈動(dòng)參數(shù)對(duì)天麻品質(zhì)影響尚不明確。

因此，本文采用真空脈動(dòng)蒸制技術(shù)進(jìn)行天麻蒸制，研究脈動(dòng)參數(shù)對(duì)其品質(zhì)的影響，并與常壓蒸制對(duì)比，以期為天麻真空脈動(dòng)蒸制工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)原料：新鮮三級(jí)（每個(gè)質(zhì)量范圍為100～150 g）烏天麻，采自貴州省畢節(jié)市大方縣。為保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，挑選一批無(wú)機(jī)械損傷、腐爛和蟲害的烏天麻為試驗(yàn)原料。試驗(yàn)前，將烏天麻放于紙箱中并將其置于溫度（4±1）℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

試劑及藥品：甲醇（色譜純，德國(guó)默克）、乙腈（色譜純，德國(guó)默克）、甲醇（分析純）和三氟乙酸（優(yōu)級(jí)純）購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸二氫鈉（分析純）、磷酸氫二鈉（分析純）和鄰苯二酚（分析純）購(gòu)于上海麥克林生化科技有限公司；GA 對(duì)照品和HA 對(duì)照品購(gòu)于中國(guó)食品藥品鑒定研究院；PA 對(duì)照品和PB 對(duì)照品購(gòu)于上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

1.2.1 真空脈動(dòng)蒸制設(shè)備

本試驗(yàn)用于天麻真空脈動(dòng)蒸制的設(shè)備如圖1 所示，該機(jī)主要由真空系統(tǒng)（包括真空泵、冷卻裝置、真空管道和真空電磁閥等）、蒸汽系統(tǒng)（包括蒸汽發(fā)生器、輸送管道和蒸汽電磁閥等）、蒸制罐體和自動(dòng)控制系統(tǒng)（包括溫度傳感器、壓力傳感器和控制盒等）4 部分組成。

圖1 真空脈動(dòng)蒸制設(shè)備總體示意圖 Fig.1 Schematic of pulsed vacuum steaming equipment

具體工作原理和蒸制過程如下：為了盡量使每次試驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行，先將蒸制罐體內(nèi)的溫度預(yù)熱到95 ℃；設(shè)置真空時(shí)間、常壓時(shí)間和脈動(dòng)循環(huán)次數(shù)；開啟蒸汽發(fā)生器，使蒸汽壓力達(dá)到0.4 MPa，然后開啟真空泵抽真空，20 s 后真空度達(dá)到設(shè)定值(85 kPa)時(shí)，計(jì)時(shí)器按照設(shè)定的真空時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)真空時(shí)間結(jié)束時(shí)，真空電磁閥關(guān)閉，蒸汽電磁閥打開，通入具有一定壓力(0.4 MPa)的蒸汽，10 s 后罐體內(nèi)部壓力達(dá)到設(shè)定值(110 kPa)時(shí)，關(guān)閉蒸汽電磁閥，此時(shí)計(jì)時(shí)器按照設(shè)定的常壓時(shí)間開始計(jì)時(shí)，當(dāng)蒸制時(shí)間結(jié)束時(shí)，再次進(jìn)入真空階段，如此往復(fù)循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)真空-蒸汽脈動(dòng)循環(huán)蒸制。

1.2.2 其他試驗(yàn)儀器與設(shè)備

Ultimate 3000 型高效液相色譜儀（美國(guó)戴安公司）；TA.XTPLUS/50 質(zhì)構(gòu)儀（英國(guó)Stable Micro System 公司）；TU-1810 型紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；JA21002 型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司，精度0.01 g）；GL-20G-II 高速冷凍離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；LGJ-10E 型真空冷凍干燥機(jī)（寧波新藝超聲設(shè)備有限公司）；FW 135 型粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；家用蒸鍋；WL-UPL-60B 型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)（江蘇格林電器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 切半天麻蒸制及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每次試驗(yàn)取新鮮天麻3 個(gè)（400～450 g），清洗，然后用吸水紙將表面的水去除。天麻個(gè)體之間含水率、質(zhì)構(gòu)和有效成分差異性較大，而較大的差異性會(huì)嚴(yán)重影響天麻蒸制規(guī)律的研究。預(yù)試驗(yàn)結(jié)果表明，天麻縱向?qū)Π肭蟹謺r(shí)，其各半成分含量相同。因此，用刀將新鮮天麻縱向?qū)Π肭虚_，一半作為對(duì)照樣品，另一半單層平鋪在蒸制室內(nèi)，進(jìn)行不同工藝參數(shù)蒸制試驗(yàn)。

預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：真空時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)（＞30 s），腔體內(nèi)部溫度較低（＜60 ℃）；常壓時(shí)間較短時(shí)，高溫蒸汽的熱量無(wú)法得以充分利用；而常壓時(shí)間超過150 s 時(shí)，腔體溫度低于90 ℃，蒸制效果不好，因此，基于設(shè)備能量利用率及天麻蒸制效果，研究真空時(shí)間為20～30 s，蒸制時(shí)間為110～150 s 時(shí)，天麻不同脈動(dòng)參數(shù)下的蒸制規(guī)律。沈肖晶[7]、葛進(jìn)等[17]研究常壓蒸制對(duì)天麻有效成分影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，天麻剛蒸透，斷面無(wú)白心時(shí)，有效成分最高，因此，常壓（101 kPa）蒸至天麻剛蒸透為止。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1 天麻蒸制試驗(yàn)參數(shù) Table 1 Steaming test parameters of G. elata

1.3.2 升溫速率的測(cè)定

升溫速率的大小與物料形狀有很大關(guān)系，由于天麻形狀難以保持相同，為此制作正方體新鮮天麻塊（40 mm×40 mm×40 mm），保證試驗(yàn)物料形狀相同大小統(tǒng)一。Pt 100 溫度傳感器測(cè)定罐體內(nèi)部溫度，T 型溫度傳感器探頭測(cè)定天麻中心溫度，觸摸屏實(shí)時(shí)顯示并記錄蒸制過程腔體內(nèi)部和天麻塊中心點(diǎn)處的溫度值。

1.3.3 質(zhì)量損失率的測(cè)定

天麻蒸制后，冷卻1 h 至室溫（25 ℃），然后用吸水紙去除表面水分，電子天平稱取蒸制前后質(zhì)量。質(zhì)量損失率W 按式（1）計(jì)算[18]

式中m0為天麻蒸制前質(zhì)量，g；m1為天麻蒸制冷卻1 h后質(zhì)量，g。

1.3.4 多酚氧化酶活性的測(cè)定

比色法[19]測(cè)定：稱取2 g 天麻樣品，置于研缽中，加入pH 值6.8 的磷酸緩沖液15 mL，在冰浴條件下研磨成勻漿，于4 ℃、10 000 r/min 條件下冷凍離心30 min，收集上清液即為多酚氧化酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。吸取上述緩沖液4 mL、0.8 %的鄰苯二酚2 mL，再加入0.4 mL酶提取液，同時(shí)立即開始計(jì)時(shí)。60 s 時(shí)，將反應(yīng)混合物導(dǎo)入比色皿中，置于紫外可見分光光度計(jì)樣品室中，以蒸餾水為參比，每隔15 s 測(cè)定并記錄波長(zhǎng)410 nm 處吸光度，連續(xù)測(cè)定獲取13 個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)重復(fù)3 次。酶活力以每分鐘吸光度值變化0.001 為一個(gè)單位（1 U）。多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）活性由相對(duì)酶活力表示，即

式中P0為對(duì)照組新鮮天麻的酶活性，U/g；P1為試驗(yàn)組蒸制天麻的酶活性，U/g。

1.3.5 黏性的測(cè)定

采用質(zhì)構(gòu)儀P/0.5 直徑1.27 cm 聚甲醛柱形探頭進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，測(cè)定新鮮和蒸制冷卻后的天麻黏性，探頭測(cè)試前速度2 mm/s，測(cè)試速度0.5 mm/s，測(cè)試后速度10 mm/s，觸發(fā)力5 g，返回距離10 mm，接觸時(shí)間5 s，分析天麻蒸制前后斷面黏性增加率A，如式（3）所示。

式中V0為對(duì)照組新鮮天麻的黏性，g；V1為試驗(yàn)組天麻蒸制冷卻后的黏性，g。

1.3.6 有效成分含量的測(cè)定

天麻粉制作：將蒸制處理后和對(duì)照組新鮮天麻切成5 mm 薄片，平鋪于料盤中，冷卻至室溫（25 ℃）后，再轉(zhuǎn)入預(yù)冷室（-40 ℃）中速凍2 h。將速凍后的天麻迅速轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)的真空干燥室內(nèi)，密閉后抽真空，壓強(qiáng)低于30 Pa 時(shí)，打開控溫開關(guān)，凍干溫度為30 ℃[20]，濕基含水率低于12 %時(shí)，停止干燥。凍干后，用粉碎機(jī)粉碎，過60 目篩，取1.0 g 天麻粉用于有效成分測(cè)定。

色譜條件：AcclaimTM C18 色譜柱（4.6 mm× 250 mm，5 μm）；柱溫25 ℃；進(jìn)樣體積20 μL。流動(dòng)相：0.05%三氟乙酸水（A），0.05%三氟乙酸乙腈（B）。洗脫梯度：0 min 95 % A，60 min 70% A。檢測(cè)波長(zhǎng)220 nm，流速0.8 mL/min。

GA 增加率：為對(duì)比不同工藝參數(shù)下天麻蒸制效果，分析同一天麻新鮮和蒸制后GA 增加率N，分別將新鮮和蒸制后天麻樣品真空冷凍干燥后，取1.0 g 天麻干制粉測(cè)定其GA 含量，計(jì)算公式N 參照呂紫璇等[21]方法，稍作修改，如式（4）所示。

式中G0為對(duì)照組新鮮天麻干制粉（1 g）的GA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；G1為蒸制后天麻干制粉（1 g）的GA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

1.3.7 天麻塊根真空脈動(dòng)蒸制驗(yàn)證

實(shí)際生產(chǎn)中，天麻蒸制一般采用整塊根蒸制?；谇邪胩炻檎婵彰}動(dòng)蒸制規(guī)律，在蒸至相同中心溫度時(shí)，對(duì)比整個(gè)和切半天麻所需脈動(dòng)循環(huán)次數(shù)及橫截面蒸制程度，并測(cè)定其有效成分。每次試驗(yàn)，天麻塊根單層鋪滿蒸制室，為8～10 個(gè)（1～1.2 kg）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)重復(fù)3 次，采用SigmaPlot 12.5 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝參數(shù)對(duì)天麻升溫速率的影響

真空脈動(dòng)蒸制和常壓蒸制前期，天麻塊中心點(diǎn)溫度前2 min 內(nèi)幾乎不變，2 min 后逐漸升高。由圖2a 可知，常壓時(shí)間和脈動(dòng)次數(shù)相同時(shí)，真空階段的腔體內(nèi)部溫度隨著真空時(shí)間的增加而降低，依次降低到71.2 (點(diǎn)S1)、69.6 (點(diǎn)S2)和68 ℃ (點(diǎn)S3)，真空時(shí)間為20、25 和30 s的平均升溫速率依次為4.40、3.97 和3.79 /min℃ 。常壓蒸制時(shí)，腔體溫度為90 ±2℃ ℃，天麻塊的平均升溫速率為3.45 /min℃ 。由圖2b 可知，真空時(shí)間和脈動(dòng)次數(shù)相同時(shí)，常壓階段的腔體溫度隨常壓時(shí)間增加而降低，依次降低到96.8 (點(diǎn)S4)、95.6 (點(diǎn)S5)和94.6 ℃ (點(diǎn)S6)，蒸制時(shí)間110、130 和150 s 的平均升溫速率大小依次為3.60、4.40 和4.01 /min℃ 。由于相同脈動(dòng)比（20∶130）不同脈動(dòng)次數(shù)下，天麻塊升溫速率相同，只是中心溫度隨著脈動(dòng)次數(shù)的增加而升高，因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)6～8 處理?xiàng)l件下的升溫速率在此章節(jié)中不做討論。

天麻塊中心點(diǎn)溫度主要受蒸汽和腔體溫度的影響，由于傳熱是由外而內(nèi)的緩慢過程[22]，在前2 min 內(nèi)熱量還未達(dá)到天麻塊中心，中心溫度保持不變，2 min 后熱量傳到天麻塊中心，中心溫度開始上升。真空階段腔體內(nèi)部溫度降低是由于真空泵把腔體內(nèi)部的熱蒸汽抽出，真空時(shí)間越長(zhǎng)，抽出的熱量越多；真空時(shí)間20 s 時(shí)，天麻從蒸汽獲取的熱量最多，因此，天麻的升溫速率最大。常壓階段腔體內(nèi)部溫度降低是由于蒸汽與天麻之間發(fā)生了熱交換，此外，蒸制腔體也會(huì)吸收一部分熱量，常壓時(shí)間越長(zhǎng)，蒸汽溫度降低越多；常壓時(shí)間越短，蒸汽溫度雖然越高，但尚未充分加熱天麻塊就被真空泵抽走，導(dǎo)致天麻塊升溫緩慢。常壓時(shí)間130 s 時(shí)，蒸汽溫度降低少，且又能充分加熱天麻塊，此時(shí)，天麻塊升溫速率最大。

常壓蒸制過程中，天麻表面的空氣層熱阻阻礙熱蒸汽傳熱，天麻升溫較慢，而真空脈動(dòng)蒸制可以通過抽真空-通熱蒸汽脈動(dòng)循環(huán)來消除熱阻，因此升溫速率較大，脈動(dòng)比為20∶130 的平均升溫速率較常壓蒸制提高了27.54%。

圖2 不同工藝參數(shù)下腔體溫度和物料中心溫度隨時(shí)間變化 Fig.2 Changes of tank temperature and material core temperature with time under different technological parameters

2.2 工藝參數(shù)對(duì)天麻質(zhì)量損失率的影響

質(zhì)量損失率直接影響天麻干制品外觀及營(yíng)養(yǎng)成分含量等，較高的質(zhì)量損失可能會(huì)造成干制品收縮嚴(yán)重，甚至無(wú)食用和藥用價(jià)值[23]。由圖3 可知，蒸制后的天麻均有不同程度的質(zhì)量損失；脈動(dòng)2 次，脈動(dòng)比為20∶130、25∶130 和30∶130 時(shí)，質(zhì)量損失率隨真空時(shí)間增加而增大；脈動(dòng)2 次，脈動(dòng)比20∶110、20∶130 和20∶150 時(shí)，質(zhì)量損失率隨常壓時(shí)間增加而增大；脈動(dòng)比為20∶130，脈動(dòng)1～4 次時(shí)，質(zhì)量損失率隨脈動(dòng)次數(shù)增加而增大。常壓蒸制天麻的質(zhì)量損失率在所有工藝參數(shù)下最低。

天麻質(zhì)量損失是由于組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，持水力下降，致使天麻表面和粗毛管中與干物質(zhì)結(jié)合較松弛的機(jī)械結(jié)合水被釋放出來并蒸發(fā)[24-26]；相同脈動(dòng)次數(shù)和常壓時(shí)間下，真空時(shí)間越長(zhǎng)，天麻受蒸汽和腔體加熱的時(shí)間越長(zhǎng)，且真空環(huán)境下水分蒸發(fā)速率更快[27]，質(zhì)量損失率也越大；相同脈動(dòng)次數(shù)和真空時(shí)間下，常壓時(shí)間越長(zhǎng)，天麻受蒸汽和腔體加熱的總時(shí)間越長(zhǎng)，質(zhì)量損失越大；脈動(dòng)比相同時(shí)，脈動(dòng)次數(shù)越多，天麻蒸制時(shí)間越長(zhǎng)，天麻內(nèi)部水分和物質(zhì)流失越多，質(zhì)量損失率也越大。真空與常壓脈動(dòng)替換有助于天麻形成疏松結(jié)構(gòu)，使組織更松軟[13]，水分更容易遷移，因此，真空脈動(dòng)蒸制較常壓蒸制質(zhì)量損失率更高。為保持天麻原有外觀和減少營(yíng)養(yǎng)成分損失，要盡可能降低質(zhì)量損失率，確保其不超過10%[23]。

圖3 不同工藝參數(shù)下天麻的質(zhì)量損失率 Fig.3 Mass loss rate of G. elata under different technological parameters

2.3 工藝參數(shù)對(duì)天麻黏性的影響

郭強(qiáng)[28]研究發(fā)現(xiàn)鮮天麻中含有淀粉，且淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.50% ± 0.52%，而淀粉糊化會(huì)引起天麻黏性增加。天麻黏性增加率隨不同工藝參數(shù)的變化見圖4，蒸制后的天麻黏性均增大。相同脈動(dòng)次數(shù)，脈動(dòng)比20∶110蒸制后，天麻的黏性增加率相比其他脈動(dòng)比有顯著性差異，而其余脈動(dòng)比之間差異不顯著；相同脈動(dòng)比下，天麻黏性增加率隨脈動(dòng)循環(huán)次數(shù)的增加先增加后減小，脈動(dòng)3 次時(shí)達(dá)到最大，為379.27%；常壓蒸制后天麻黏性增加率為225.67%。

隨著天麻蒸制時(shí)間的增加，天麻受熱溫度也逐漸升高，天麻內(nèi)部淀粉顆粒發(fā)生變化，當(dāng)溫度接近糊化溫度67.17 ℃[28]，形成網(wǎng)狀水膠體，導(dǎo)致黏性增加；相同脈動(dòng)次數(shù)下，脈動(dòng)比為20∶110 蒸制后的天麻中心溫度為50.8 ℃，低于其他脈動(dòng)比下天麻中心溫度，天麻淀粉糊化程度較低，黏性增加率也最小；而常壓蒸制和其他脈動(dòng)比下，天麻內(nèi)部中心溫度范圍為54～59.4 ℃，天麻受溫度糊化的程度差異性不顯著，因此，黏性增加率無(wú)顯著性差異。相同脈動(dòng)比下，脈動(dòng)循環(huán)1 次時(shí)，天麻中心溫度為46 ℃，遠(yuǎn)低于其他脈動(dòng)次數(shù)，天麻淀粉糊化程度最低，黏性增加率與其它脈動(dòng)次數(shù)有顯著性差異，脈動(dòng)3 次時(shí)，天麻淀粉糊化程度達(dá)到最大，黏性增加率也達(dá)到最大，脈動(dòng)比20∶130、脈動(dòng)4 次時(shí)，天麻中心溫度達(dá)到87.4 ℃，天麻組織破壞嚴(yán)重，內(nèi)部物質(zhì)流失，造成黏性增加率下降。因此，脈動(dòng)3 次時(shí)，天麻淀粉糊化程度達(dá)到最大，黏性增加率也達(dá)到最大，為379.27%，而超過3 次后，天麻蒸制過度。

圖4 不同工藝參數(shù)下天麻的黏性增加率 Fig.4 Viscosity increase rate of G. elata under different technological parameters

2.4 工藝參數(shù)對(duì)PPO 相對(duì)活性的影響

PPO 是一類能催化多酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)的含銅金屬酶，也是引起酶促褐變的主要酶之一[29]。由于酶促褐變破壞營(yíng)養(yǎng)成分、風(fēng)味物質(zhì)、感官色澤等，農(nóng)產(chǎn)品和中藥材加工中一般要防止發(fā)生“酶促褐變”。天麻中含有大量的酚類物質(zhì)，不經(jīng)蒸制或煮制的斷生處理，干燥過程中可能因發(fā)生酶促褐變反應(yīng)導(dǎo)致天麻表皮變成烏黑色。由圖5 可知，蒸制后的天麻，PPO 相對(duì)活性均顯著降低；除常壓蒸制和20∶130 脈動(dòng)1 次外，其他脈動(dòng)參數(shù)蒸制后，天麻的PPO 相對(duì)活性無(wú)顯著性差異。

據(jù)報(bào)道，桃[30]、葡萄[31]、枸杞[32]和李子[33]的PPO 活性最適溫度分別為20 ℃、25 ℃、35 ℃和37 ℃，不同物料的PPO 活性最適溫度相差較大，而在65 ℃時(shí)，大部分物料約60%的PPO 活性受到抑制。天麻蒸制時(shí)，靠近表皮的溫度不低于90 ℃，PPO 中蛋白質(zhì)變性，催化能力降低，其相對(duì)酶活性顯著下降。20∶130 脈動(dòng)1 次時(shí)，天麻受熱時(shí)間較短，中心溫度（46 ℃）低于抑制PPO 失活溫度，中心部位PPO活性仍較大；常壓蒸至天麻中心溫度為60 ℃時(shí)，66.10%的PPO 活性受到抑制；而其他脈動(dòng)參數(shù)下，天麻內(nèi)部中心溫度為50.8～59.4 ℃時(shí)，71.86%～81.24% PPO 活性受到抑制，此時(shí)，天麻中心溫度低于常壓蒸制，但PPO 活性較常壓蒸制降低5.76%～15.14%，這可能由于真空常壓交替過程更容易破壞蛋白體結(jié)構(gòu)，致使PPO 活性下降。因此，真空脈動(dòng)蒸制技術(shù)更有利于抑制PPO 相對(duì)活性。

圖5 不同工藝參數(shù)下天麻PPO 相對(duì)活性 Fig.5 PPO relative enzyme activity of G. elata under different technological parameters

2.5 工藝參數(shù)對(duì)天麻有效成分的影響

由表2 可知，與新鮮天麻相比，蒸制后天麻的GA 含量均增加，而PA 含量則降低；HA 含量在20∶110 脈動(dòng)比下脈動(dòng)2 次和20∶150 脈動(dòng)比下脈動(dòng)2 次時(shí)增加，其他工藝參數(shù)下均降低；不同工藝參數(shù)下，PB 含量變化無(wú)規(guī)律。相同脈動(dòng)次數(shù)、脈動(dòng)比為20∶130 時(shí)，GA 增加率最大，為58.07%；相同脈動(dòng)比下，GA 增加率隨脈動(dòng)次數(shù)的增加先增加后減少；20∶130 脈動(dòng)比下脈動(dòng)3 次時(shí)最大，為192.48 %；而常壓蒸制天麻，GA 增加率為32.63%。

表2 不同工藝參數(shù)下天麻的品質(zhì) Table 2 Qualities of G. elata under different technological parameters

由圖6 部分化合物空間結(jié)構(gòu)及相關(guān)研究推斷，天麻有效成分在蒸制過程中可能存在一系列轉(zhuǎn)化：天麻中含有較多的酯類化合物，即巴利森苷類化合物，由于受熱不穩(wěn)定，巴利森苷類物質(zhì)可水解為其他巴利森苷類物質(zhì)、檸檬酸和GA。從含量變化可以看出PA 為極不穩(wěn)定的巴利森苷類物質(zhì)，可以水解為GA、檸檬酸、PB 等化合物，致使GA 含量增加[34]，這與王信等[5]研究天麻清蒸過程有效成分變化規(guī)律結(jié)果相似。GA 和HA 之間存在酶解和縮合反應(yīng)，雍武等[35]和袁勝浩等[36]在研究天麻炮制中發(fā)現(xiàn)，參與酶解反應(yīng)的β-苷鍵酶活性受溫度、時(shí)間和壓力等因素影響顯著，可知20∶110 脈動(dòng)比下脈動(dòng)2 次和20∶150脈動(dòng)比下脈動(dòng)2 次時(shí)，β-苷鍵酶活性未被抑制，GA 酶解生成HA，使HA 含量增加。受真空環(huán)境、升溫速率和溫度影響，其他脈動(dòng)參數(shù)下，β-苷鍵酶活性受到抑制，HA縮合生成GA，使HA 含量降低。由于天麻內(nèi)部成分復(fù)雜，PB 含量的變化可能涉及多種成分之間轉(zhuǎn)化，還待進(jìn)一步研究。相同脈動(dòng)次數(shù)，不同脈動(dòng)比下，20∶130 脈動(dòng)比下較大的升溫速率可能使HA、PA 和PB 水解為GA 的速度加快，使GA 轉(zhuǎn)化率最高；20：130 脈動(dòng)比下脈動(dòng)3 次時(shí)，GA 前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大，而脈動(dòng)4 次可能使天麻過度蒸制，導(dǎo)致天麻素等有效成分損失，天麻素增加率降低?；诒? 中GA 增加率數(shù)據(jù)，相同中心溫度下，20∶130脈動(dòng)比下脈動(dòng)循環(huán) 2 次蒸制后的天麻素增加率（58.07%）較常壓蒸制（32.63%）提高了77.97%。

圖6 天麻中部分化合物結(jié)構(gòu)式及可能存在的轉(zhuǎn)化途徑 Fig. 6 Structural formulas of some effective components and possible ways of transformation in G. elata

2.6 整個(gè)和切半天麻蒸制對(duì)比

基于上文研究結(jié)果，脈動(dòng)比為20∶130 時(shí)，天麻升溫速率最大，脈動(dòng)循環(huán)3 次，天麻中心溫度為77 ℃時(shí)，GA增加率最大。由表3 可知，蒸制到相同的中心溫度，天麻塊根蒸制脈動(dòng)循環(huán)次數(shù)是切半蒸制的2 倍，切半天麻蒸透所需脈動(dòng)次數(shù)為2 次，則天麻塊根為4 次。由表4 可知，天麻塊根蒸至中心溫度77.8 ℃時(shí)，脈動(dòng)循環(huán)6 次，對(duì)應(yīng)天麻素含量最高，由此可知，整個(gè)與切半天麻真空脈動(dòng)蒸制后，在相同的中心溫度下，獲得最大的GA 增加率。

表3 相同中心溫度下切半和整個(gè)天麻蒸制所需脈動(dòng)次數(shù)及斷面圖 Table 3 Pulsation number and cross-sectional map of G. elata steaming at the same core temperature

表4 脈動(dòng)比20∶130、不同脈動(dòng)次數(shù)蒸制后天麻塊根的品質(zhì) Table 4 Qualities of G. elata root tuber under pulsation ratio of 20∶130 and different pulsation number

3 結(jié) 論

1）相同脈動(dòng)次數(shù)，脈動(dòng)比為20∶130 時(shí)，天麻升溫速率最大，為4.40 /min℃ ，較常壓蒸制（3.45 /min℃ ）提高了27.54%。

2）天麻經(jīng)蒸制后，質(zhì)量和多酚氧化酶（PPO）相對(duì)活性均降低，而黏性增加。常壓工藝蒸制天麻的質(zhì)量損失率低于真空脈動(dòng)蒸制；相同中心溫度下，真空脈動(dòng)蒸制更利于抑制PPO 相對(duì)活性；黏性增加率受天麻淀粉糊化程度影響顯著。

3）天麻蒸制后，天麻素（gastrodin, GA）含量增加，而巴利森苷A( parishin A, PA)含量減少，蒸透后對(duì)羥基苯甲醇(p-hydroxybenzyl alcohol, HA)含量降低。其中，相同脈動(dòng)次數(shù)，脈動(dòng)比為20∶130 時(shí)，天麻素增加率最大，為58.07%；相同脈動(dòng)比，脈動(dòng)3 次時(shí)，天麻素增加率最大，為192.48%；蒸至相同中心溫度時(shí)，20∶130 脈動(dòng)比下脈動(dòng)2 次蒸制后的天麻素增加率（56.80%）較常壓蒸制（32.63%）提高了77.97%。

4）蒸至相同中心溫度，天麻塊根所需脈動(dòng)次數(shù)是切半天麻的2 倍；整個(gè)與切半蒸制條件下，天麻素最高含量所對(duì)應(yīng)的中心溫度相同。

本文通過切半天麻真空脈動(dòng)蒸制規(guī)律的研究，表明真空脈動(dòng)蒸制技術(shù)具有蒸制效率高、抑制酶活性效果好及提升天麻素增加率等優(yōu)勢(shì)。存在不足之處是天麻裝載量不同，真空脈動(dòng)最優(yōu)工藝參數(shù)也不同。在下一步研究中，將結(jié)合天麻產(chǎn)地實(shí)際生產(chǎn)，以加工成本、外觀形狀、有效成分等綜合評(píng)價(jià)天麻產(chǎn)品，繼續(xù)優(yōu)化天麻塊根的蒸制工藝參數(shù)，建立適宜天麻產(chǎn)地蒸制的工藝條件。