李芳蕊，楊佳彤，張瑞，王英平

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130118）

擠壓膨化技術(shù)作為一種可實(shí)現(xiàn)多單元連續(xù)操作的新型加工技術(shù)，其操作集混合、攪拌、加熱、膨化及成型等為一體?；谄洳僮鬟^(guò)程簡(jiǎn)易、生產(chǎn)效率高、原料適用性廣、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品性狀多樣化和原料營(yíng)養(yǎng)損失少等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食品、發(fā)酵、油脂加工、飼料和醫(yī)藥等行業(yè)。目前，膨化技術(shù)已逐步延伸應(yīng)用到中藥及其食品保健領(lǐng)域，特別是中藥材的加工生產(chǎn)方面早在20世紀(jì)就已開(kāi)始深入實(shí)踐。

中藥材膨化原理是將中藥材送入擠壓膨化機(jī)中，藥材進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)部后，在螺桿相互推動(dòng)擠壓下成軸向性向前移動(dòng)。隨著機(jī)腔內(nèi)部溫度、壓力及剪切力度的不斷加大，機(jī)筒內(nèi)外產(chǎn)生巨大壓力差，當(dāng)機(jī)筒內(nèi)部到達(dá)一定高壓時(shí)便會(huì)降到低壓狀態(tài)，隨即物料被擠出。此時(shí)藥物內(nèi)部水蒸氣會(huì)瞬間膨脹，使細(xì)胞壁破碎，擠出物質(zhì)地疏松，表面呈現(xiàn)空心網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此為膨化效應(yīng)。據(jù)探究，其在此期間藥物內(nèi)部一些大分子物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生變性、結(jié)構(gòu)重組和糊化反應(yīng)等，相應(yīng)小分子也會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生膨化效應(yīng)[1]。

中藥在擠壓膨化過(guò)程中產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使得膨化后的中藥材在內(nèi)部質(zhì)構(gòu)、表觀特征和化學(xué)組成等理化及藥理活性、營(yíng)養(yǎng)方面均產(chǎn)生了很大改變。有研究表明，經(jīng)膨化后的中藥材不僅內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)變得更加膨脹疏松，而且有效成分更易于浸出，部分有效成分含量有所提高，自身的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也得到了很大的改善[2]。

1 擠壓膨化技術(shù)在中藥材加工中的應(yīng)用

早在20世紀(jì)末，已有人申請(qǐng)了“中草藥膨化加工方法”專利[3]，該中藥加工方法立足于傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)理論的指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)代擠壓膨化加工技術(shù)對(duì)中藥材進(jìn)行加工，徹底改革并更新了我國(guó)中藥材在加工、炮制領(lǐng)域中的傳統(tǒng)工藝?yán)砟?，為其增添了新的生命力，并使其向著更現(xiàn)代化更科學(xué)的方向發(fā)展。

表1 擠壓膨化技術(shù)在中藥材加工中的影響Table 1 The effect of extrusion technology on the processing of Traditional Chinese Medicines

1.1 對(duì)藥材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及質(zhì)地的影響

一些質(zhì)地堅(jiān)硬的中藥材在膨化過(guò)程中，其內(nèi)部薄壁細(xì)胞的破壁率高達(dá)90%以上，體積增大3~9倍，致使膨化后的中藥材由內(nèi)而外變“大”，即細(xì)胞孔隙增多、表面積增大，質(zhì)地也變得更加疏松[4]。

袁葉飛等[5,6]分別對(duì)骨碎補(bǔ)、金毛狗脊等質(zhì)地堅(jiān)硬且表面含有鱗片或茸毛等難以加工的中藥材進(jìn)行膨化研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)膨化法進(jìn)行炮制后，其質(zhì)地更為疏松，且更有利于去毛，為其進(jìn)一步加工利用提高了生產(chǎn)效率。名貴中藥材紅參生品經(jīng)膨化炮制后，藥材斷面由原來(lái)的致密狀態(tài)變?yōu)槭杷啥嗫椎姆涓C狀，質(zhì)地由堅(jiān)硬變?yōu)榕钏汕铱蛇_(dá)到用手輕輕捏即碎的程度，但關(guān)于其機(jī)理并未有進(jìn)一步說(shuō)明[7]。程芬、薛軍等[8,9]分別對(duì)淀粉含量較高的中藥材半夏、蓮子等進(jìn)行膨化加工，經(jīng)膨化后由于淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的消失，內(nèi)部組織中細(xì)胞壁破碎，使組織空隙變大，表面呈空心網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且質(zhì)地變疏松。

由于藥材組織內(nèi)部細(xì)胞壁被破碎，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)減少了對(duì)溶媒的屏障作用，使得細(xì)胞內(nèi)有效成分充分暴露出來(lái)，從而易被溶媒溶解出來(lái)，故膨化使中藥材質(zhì)地變疏松，表面形成空心網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[10]。

1.2 對(duì)藥材有效成分含量的影響

藥材成分的溶出率直接影響著其有效成分含量的變化，隨著藥物成分溶出率的提高，部分有效成分含量也會(huì)隨之增加。如經(jīng)膨化后，骨碎補(bǔ)有效成分柚皮苷、半夏中的多糖以及山藥中的薯蕷皂苷元含量等較生品及其他炮制方法均有顯著性提高[6,11-15]。然而，郭海霞等[16]對(duì)淀粉含量較高的何首烏進(jìn)行膨化炮制，發(fā)現(xiàn)經(jīng)擠壓膨化加工的何首烏中所含游離型蒽醌和結(jié)合型蒽醌的含量都有所下降，且后者含量比前者下降更為明顯。故通過(guò)擠壓膨化加工技術(shù)對(duì)中藥材進(jìn)行炮制加工，會(huì)對(duì)部分中藥材的有效成分溶出度產(chǎn)生不同的影響，相應(yīng)的對(duì)其有效成分含量的影響也是有正面和負(fù)面之分，即擠壓膨化技術(shù)并不是對(duì)所有的中藥材都適用。

1.3 對(duì)藥材生物活性的影響

半夏多糖有抗腫瘤的藥理作用，經(jīng)膨化后，隨著多糖含量的增加其抗腫瘤活性也顯著提高[11,17]。經(jīng)加壓膨化方法來(lái)處理后的桔梗、甘草和金毛狗脊等中藥材的鎮(zhèn)痛效果顯著提高[5,18]，白芍的肝保護(hù)作用增強(qiáng)[19]，靈芝由于膳食纖維的改性，增強(qiáng)了其水溶性效果，在和胃健脾、潤(rùn)腸通便方面的功能也增強(qiáng)[20]。張瑛等[21]發(fā)現(xiàn)，膨化人參不僅可以增強(qiáng)動(dòng)物的細(xì)胞免疫功能，還可改善其記憶獲得、鞏固及記憶再現(xiàn)障礙等藥理活性。對(duì)于前者功能影響，膨化人參稍優(yōu)于人參生品，對(duì)于后者藥理活性作用卻無(wú)顯著性差異。藥材麥冬經(jīng)膨化加工后，其免疫功能活性也沒(méi)有任何改變[22]。夏光輝等[23]發(fā)現(xiàn)經(jīng)擠壓膨化法處理后的玉竹黃酮樣品中的黃酮含量純度高于其他加工方法。但是可能由于膨化過(guò)程中玉竹中黃酮的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或是黃酮中酚羥基與其內(nèi)部其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而使得玉竹中有效成分黃酮的清除自由基能力下降最多，導(dǎo)致玉竹抗氧化活性能力下降嚴(yán)重。

擠壓膨化加工技術(shù)的應(yīng)用，可使部分中藥材達(dá)到增效減毒的作用，使其藥理活性往更有利于人體利用的方向發(fā)展。但也有一部分中藥材經(jīng)擠壓膨化加工后其某些藥理活性并未發(fā)生改變，有的甚至往不利的方向發(fā)展，故在膨化時(shí)應(yīng)注意該方法的使用對(duì)中藥材的藥理活性產(chǎn)生的不同影響。

1.4 對(duì)藥材口感風(fēng)味變化的影響

隨著人們生活水平的提高，“良藥可口”成為我們追求的新目標(biāo)。最新版2020年《中國(guó)藥典》中記載中藥材2 711種，其中大部分中藥材含有不同程度的不良?xì)馕?，這種中藥固有的不良口感成為其發(fā)展的最大障礙[24]。為解決這一難題，有學(xué)者從藥材的源頭炮制階段入手，通過(guò)擠壓膨化技術(shù)改變其口感不好的狀態(tài)。

銀杏治療咳嗽、哮喘療效較好，但口感很差，影響患者對(duì)藥物服用的依從性。王琴等[25]發(fā)現(xiàn)經(jīng)膨化后的銀杏中淀粉發(fā)生糊化現(xiàn)象，使得銀杏口感更酥脆，且保留了白果特有的香味，掩蓋其原有的苦澀味。膨化后的銀杏不僅口感風(fēng)味變好，還在很大程度上提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。王榮梅等[26]發(fā)現(xiàn)膨化后的枸杞質(zhì)地變得更加酥脆，在口中更易被嚼碎，其中的糖分容易迅速溶入人體唾液，進(jìn)而使人感覺(jué)到甜味，加上膨化過(guò)程中美拉德反應(yīng)的產(chǎn)生，使膨化枸杞產(chǎn)生獨(dú)特焦香味而摒棄原有的中藥味。另外，枸杞在膨化過(guò)程中經(jīng)高溫脫水，使得其內(nèi)部種子被熟制而變酥脆，且咀嚼時(shí)無(wú)沙粒感，提高了藥材的風(fēng)味和口感。

經(jīng)擠壓膨化后的中藥材，不僅質(zhì)地及結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，還在一定程度上改變了其口感風(fēng)味，其口感更酥脆，氣味更醇香，一改中藥材原有的難以令人接受的獨(dú)特氣味，使其被接受性更強(qiáng)。

2 擠壓膨化技術(shù)在中藥食品加工中的應(yīng)用

為改善并增強(qiáng)以往膨化食品在日常食療養(yǎng)生、促進(jìn)健康方面的作用，改進(jìn)普通食品成分組成粗泛且不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的狀態(tài)，科學(xué)工作者們嘗試將食品原料與一定比例中草藥配合，以擠壓膨化技術(shù)為技術(shù)指導(dǎo)對(duì)中藥材進(jìn)行擠壓加工，既可保證食品成分的綠色天然無(wú)公害，又可保證食品豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和摒棄中藥材的不良口感，使該加工產(chǎn)品更加美味可口且具有一定的功能性[27]。通過(guò)選用人參、茯苓、葛根、白芷、板藍(lán)根和枸杞等中藥材及其他營(yíng)養(yǎng)食療植物原料組成配方，制成健康營(yíng)養(yǎng)的新型膨化食品[28]。常見(jiàn)的中藥膨化食品有薏苡仁膨化食品、速溶阿膠粉及調(diào)節(jié)血脂的固體飲料等。

劉瑞林[29]首次提出采用食品膨化加工的方法，將中藥材粉碎或提取后與膨化原料（口感好的動(dòng)植物原料，如谷類、淀粉等）混合，按膨化加工工藝生產(chǎn)出不同的膨化中藥產(chǎn)品，此工藝技術(shù)不僅解決了中藥口感不好的難點(diǎn)，還使得加工出的產(chǎn)品有利于人體吸收，更便于貯藏。相應(yīng)產(chǎn)品有板藍(lán)根玉米條、藿香正氣散玉米條等。金鐵、岳佳和薛張芝等[30-32]分別以大米-人參、薏苡仁-玉米、白果-糯米粉等的混合膨化物作為原料，進(jìn)一步加工制備出滿足人們需求的膨化產(chǎn)品，不僅口感與功效俱佳，還達(dá)到利于攜帶、食用方便及便于保存的即食目的。鄭秀蓮等[33]證明，經(jīng)擠壓膨化方法加工后的黃精營(yíng)養(yǎng)粉不僅口感較之前倍增，解決了人們對(duì)中藥不良?xì)馕兜呐懦飧?，而且?duì)高血糖和高血脂患者有顯著的降糖、降脂療效。

王苗苗、趙立春等[34,35]以山楂、荷葉、薏米、火麻仁、桑葉和山藥等藥食同源中藥材作為主要膨化原料，經(jīng)二次加工得到的一種新型調(diào)節(jié)血脂的固體飲料，經(jīng)驗(yàn)證所得成品感官評(píng)分較高且穩(wěn)定性好。隨著含中藥原材料膨化食品的不斷生產(chǎn)，宋歡等[36]以名貴中藥人參為主料，配伍藥食同源著稱的中藥材——山藥，將其復(fù)合粉進(jìn)行擠壓膨化加工，得到了理化性質(zhì)較佳的新型人參山藥膨化產(chǎn)品，為人參資源的開(kāi)發(fā)與利用提供了新的方向。

在當(dāng)代社會(huì)情況下，由于人們生活方式和喜好的變化，對(duì)具有功能成分的食用產(chǎn)品的需求量不斷增加。擠壓膨化技術(shù)的發(fā)展為中藥膨化食品的加工提供了有力的發(fā)展前景，既可使豐富的中藥資源得以合理地開(kāi)發(fā)利用，又可生產(chǎn)出符合人們需求的高質(zhì)量功能性食品。

3 擠壓膨化技術(shù)在中藥飼料加工中的應(yīng)用

為開(kāi)創(chuàng)具有中國(guó)特色的“綠色”畜牧業(yè)生產(chǎn)體系，我國(guó)于2020年1月1日起，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布第194號(hào)公告，將除去中藥以外的所有促生長(zhǎng)類的藥物飼料添加劑，自此釋放了前所未有的中藥政策紅利。發(fā)展綠色畜牧業(yè)新理念，同時(shí)將食藥同源的養(yǎng)生理念貫穿于動(dòng)物的飲食、生產(chǎn)及保健等各個(gè)環(huán)節(jié)，逐步實(shí)現(xiàn)了從替抗、無(wú)抗到綠色生產(chǎn)。目前，已有大量實(shí)例證明，擠壓膨化處理加工技術(shù)不僅能夠有效提升飼料的利用率，還能增強(qiáng)飼料中營(yíng)養(yǎng)分子的存活率，進(jìn)而延長(zhǎng)飼料原料的壽命，提高了畜牧繁殖質(zhì)量，從而提升動(dòng)物的生長(zhǎng)性能[37]。

胡兵等[38]將由中草藥組成的免疫促長(zhǎng)劑加入鯽魚(yú)膨化飼料中，不僅提高了飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，增進(jìn)鯽魚(yú)的食欲，提高其攝食量，使魚(yú)形體更好，肉質(zhì)更佳，還強(qiáng)化了鯽魚(yú)的免疫功能，從而降低魚(yú)的發(fā)病率，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益[39]。吳咸領(lǐng)等[40]研制出適用于鰱魚(yú)食用的膨化飼料，此種鰱魚(yú)飼料香味飽滿，適口性好，可有效刺激動(dòng)物食欲，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，使魚(yú)的肉質(zhì)更好。由于膨化過(guò)程使物料內(nèi)部蛋白質(zhì)發(fā)生變性，使得其結(jié)構(gòu)得以改變，故飼料在動(dòng)物腸道中的水解時(shí)間變短；膨化加工過(guò)程將該飼料中原料分子的囊化油脂不斷釋放出來(lái)，提高了脂肪熱能值；膨化反應(yīng)還將淀粉與脂肪相結(jié)合為脂多糖或脂蛋白，進(jìn)而降低游離脂肪酸含量，減少酸敗現(xiàn)象的發(fā)生，提高飼料產(chǎn)品質(zhì)量。

將先進(jìn)的擠壓膨化技術(shù)與中藥飼料發(fā)展理念相結(jié)合，不僅可以將中藥資源開(kāi)拓到邊沿產(chǎn)品領(lǐng)域，豐富中藥產(chǎn)品資源，還可以保證飼料的質(zhì)量，加之膨化技術(shù)的應(yīng)用可使中藥飼料的有效成分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)揮其最大作用，改善飼料中的不良?xì)馕?，增?qiáng)其蓬松感，不僅適口性好，糊化度高，還具有很好的誘食效果。

4 總結(jié)與展望

擠壓膨化技術(shù)的使用給中藥及其產(chǎn)品帶來(lái)了新的發(fā)展方向，不僅豐富了藥材多樣性，還增添了人類對(duì)新興產(chǎn)品的需求，從而推動(dòng)了我國(guó)傳統(tǒng)中藥的應(yīng)用與發(fā)展。中藥經(jīng)擠壓膨化法炮制加工后，部分藥材有效成分溶出率顯著提高，有效成分含量也有所增加，生物利用度得到提高，進(jìn)而減少患者的服用計(jì)量，同時(shí)經(jīng)膨化后的藥材口感變酥脆，味道更醇香；目前，中藥膨化食品以其獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)功能及特殊口感在食品行業(yè)已掀起新的食品需求浪潮，不斷滿足當(dāng)下人們的生活需求，豐富中藥食品多樣性；另外，中藥飼料經(jīng)擠壓膨化加工后，不僅完美地保存了其有效成分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到保健、疾病預(yù)防效果，還提高了飼料產(chǎn)品適口性，增加誘食效果。

目前為止，膨化技術(shù)并非適用于所有中藥材，應(yīng)該科學(xué)地對(duì)適用于膨化技術(shù)生產(chǎn)的中藥材進(jìn)行系統(tǒng)合理的分類（例如藥材淀粉含量、有效成分溶出條件和生物活性物質(zhì)的利用度等）；積極地將擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于中藥功能性食品中，開(kāi)發(fā)膨化中藥系列保健產(chǎn)品，例如保健茶和飲料等；在開(kāi)發(fā)膨化中藥產(chǎn)品的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合中藥藥理知識(shí)，根據(jù)中藥配伍理論科學(xué)地研制出具有特定功能的中藥膨化食品，以保證人們吃得健康、安全；接下來(lái)應(yīng)注重復(fù)合中藥膨化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，著手于藥食同源中藥材，立足于經(jīng)典方劑，以中藥配伍理論為基礎(chǔ)，逐步開(kāi)拓出具有藥食兩用的純中藥膨化產(chǎn)品的發(fā)展道路，在更科學(xué)的方式上將中藥資源的利用與開(kāi)發(fā)發(fā)揮到最大限度；在生產(chǎn)中藥膨化產(chǎn)品時(shí)應(yīng)考慮到名貴中藥材與普通中藥材的資源問(wèn)題，針對(duì)不同群體合理開(kāi)發(fā)對(duì)人們有益的產(chǎn)品。