吳永祥,秦夢(mèng)思,華春,李晨,王法騫,郭鑫,萬(wàn)志兵,2,佘新松*

1(黃山學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,安徽 黃山,245041)2(青海大學(xué) 農(nóng)林科學(xué)院,青海 西寧,810016)

黃精為百合科(Liliaceae)黃精屬(Pilygonatum)多年生草本植物根莖的總稱[1],是一種傳統(tǒng)的藥食同源性植物?！秳e錄》中記載:“味甘,平,無(wú)毒,入脾、肺、腎經(jīng)”,具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰,健脾,潤(rùn)肺,益腎等功能[2]?，F(xiàn)代研究表明,黃精含有多糖、皂苷、黃酮、生物堿、多酚等多種生物活性成分[3-4],既可以降低血糖、血脂[5],又具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抑菌、改善心肌細(xì)胞損傷及學(xué)習(xí)記憶力的作用[6-7]。

黃精茶以黃精為原材料加工而成,目前對(duì)黃精的炮制方法多采用傳統(tǒng)的“九蒸九曬”的方法,在炮制過程中耗時(shí)長(zhǎng),效率較低,而且有效成分在反復(fù)蒸制過程中損失較多[8-9]?，F(xiàn)有的大量研究主要集中在傳統(tǒng)加工方法的黃精功效成分分析,缺少對(duì)不同加工工藝黃精茶品質(zhì)及揮發(fā)性成分的研究。我國(guó)黃精資源豐富,然而主要被用于中藥,應(yīng)用范圍較窄,不能完全體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值?；诖?本實(shí)驗(yàn)以天然黃精為原材料,采用現(xiàn)代烘制和烤制加工方法制作黃精茶,探究不同加工工藝對(duì)黃精茶感官評(píng)價(jià)、質(zhì)構(gòu)特性、活性成分含量以及風(fēng)味成分組成等品質(zhì)的影響,以期為黃精的綜合利用與開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精根莖由黃山峰源生物科技有限公司提供;DPPH、ABTS,美國(guó)Sigma公司;維生素C,南京化學(xué)試劑有限公司;葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;苯酚,西隴化工股份有限公司;蒽酮,上?？曝S化學(xué)試劑有限公司;98%濃硫酸,西隴科學(xué)股份有限公司;乙醇(分析純),上海玻爾化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DKL410C型熱風(fēng)干燥箱,上海重逢科學(xué)儀器有限公司;YXD-40型烤箱,上海紅聯(lián)機(jī)械制造有限公司;S3400 N型掃描電鏡,日本日立公司;CR-10plus型色差儀,日本柯尼卡美能達(dá)公司;Spectra Max-190型全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀,美國(guó)Molecular Devices公司;Agilent HP7 890-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)Agilent公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 黃精樣品的預(yù)處理

選用無(wú)蟲斑、無(wú)腐爛的黃精根莖,去雜質(zhì)后清洗干凈。稱取1.5 kg黃精,將其切片、稱重和記錄。將切片好的黃精放入50 ℃的烘箱中烘20～24 h,控制水分含量約至5%。繼續(xù)蒸制黃精,在進(jìn)行干燥,循環(huán)3次,并將其放入100 g/L白砂糖溶液中煮制15 min,瀝干得黃精片。

1.3.2 黃精茶的加工工藝

烘制黃精茶加工工藝:將瀝干的黃精片置于熱風(fēng)干燥箱于90 ℃下烘60 min,烘干至水分含量約至10%。升溫,于125 ℃下提香50 min后取出,冷卻至室溫,即得烘制黃精茶。

烤制黃精茶加工工藝:將瀝干后的黃精片置于烤爐于105 ℃下烤30 min后,升溫至115 ℃,繼續(xù)烤40 min,冷卻至室溫,即得烤制的黃精茶。

1.3.3 色澤測(cè)定

使用CR-10puls型色差儀,分別在烘制黃精茶、烤制黃精茶的表面隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定,記錄其L*、a*、b*值,并計(jì)算其平均值。其中,L*值代表物體的亮度(明暗度),a*代表物體的紅綠色,b*代表物體的黃藍(lán)色。

1.3.4 復(fù)水比測(cè)定

取M0(g)不同加工工藝制備的黃精茶,放入蒸餾水中復(fù)水,每隔0.5 h測(cè)定1次黃精茶質(zhì)量,直至黃精茶恒重為M1(g)[10]。每樣重復(fù)3次,取平均值,并按公式(1)計(jì)算復(fù)水比(R):

(1)

1.3.5 體積皺縮比測(cè)定

參考文獻(xiàn)[11]并修改如下:用粒徑范圍0.105～0.201 mm的石英砂作為置換介質(zhì),分別測(cè)定新鮮黃精片體積(V0)、不同加工工藝制備的黃精茶體積(Vs)。每樣重復(fù)3次,取平均值,并按公式(2)計(jì)算體積皺縮比(V):

(2)

1.3.6 微觀組織結(jié)構(gòu)觀察

利用S3400 N型掃描電鏡,將烘制黃精茶、烤制黃精茶各一片固定在樣品托上,用離子濺射儀對(duì)樣品橫斷面進(jìn)行噴金操作,然后對(duì)試樣進(jìn)行電鏡掃描,分別在200倍和500倍的放大下進(jìn)行觀察拍照,比較其微觀組織結(jié)構(gòu)。

1.3.7 黃精茶揮發(fā)性成分分析

參考文獻(xiàn)[12-13]的方法加以改進(jìn),分別取不同加工工藝制備的黃精茶各1.0 g于樣品瓶中,在水浴鍋中加熱到萃取溫度70 ℃。平衡一段時(shí)間后,于70 ℃條件下將100 μm/PDMS纖維萃取頭(使用之前,先在250 ℃活化5 min)插入頂空瓶中頂空萃取20 min,拔出萃取頭,立即插入280 ℃進(jìn)樣口中脫附2 min,進(jìn)行GC-MS分析。

色譜條件:色譜柱為DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為氦(99.999%);柱流量為1 mL/min;進(jìn)樣口溫度為280 ℃,不分流進(jìn)樣,樣品進(jìn)樣量為0.5 μL。程序升溫:初始溫度50 ℃保持2 min,以50 ℃/min 升至180 ℃,保持2 min,再以10 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。質(zhì)譜條件:電離方式為EI;離子源溫度為230 ℃;電子能量為70 eV;掃描范圍為50～550 amu/sz。

1.3.8 感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)組成員由8位食品專業(yè)人員構(gòu)成,從形態(tài)、色澤、氣味與滋味、組織狀態(tài)和接受程度等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分,感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 黃精茶的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of Polygonati rhizoma tea

1.3.9 黃精茶中生物活性物質(zhì)的測(cè)定

采用福林酚法[14]測(cè)定黃精茶中總酚含量,以單寧酸(0～250 μg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)品繪制濃度(Y)-吸光值(X)的標(biāo)準(zhǔn)曲線,為Y=0.001 9X+0.035 7,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 2。通過總酚標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算烤制黃精茶、烘制黃精茶中總酚含量,其中1 g黃精茶中的總酚含量以單寧酸當(dāng)量(tannic acid equivalent, TAE)計(jì)。

采用鋁鹽顯色法[15]測(cè)定黃酮含量,以蘆丁(0～100 μg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)品繪制濃度(Y)-吸光值(X)的標(biāo)準(zhǔn)曲線,為Y=0.007 5X+ 0.011 1,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 7。通過總黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算烤制黃精茶、烘制黃精茶中總酚含量,其中1 g黃精茶中的總黃酮含量以蘆丁當(dāng)量(rutin equivalent, RE)計(jì)。

采用蒽酮比色法[16]測(cè)定黃精茶的多糖含量,以葡萄糖(0～100 μg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)品繪制濃度(Y)-吸光值(X)的標(biāo)準(zhǔn)曲線,為Y=0.004 6X+0.083 8,相關(guān)系數(shù)R2=0.992 4。通過葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算烤制黃精茶、烘制黃精茶中多糖含量,其中1 g黃精茶中的多糖含量以葡萄糖當(dāng)量(glucose equivalent, GE)計(jì)。

1.3.10 黃精茶的抗氧化作用測(cè)定

黃精茶溶液的制備:分別稱取一定量的烘制黃精茶和烤制黃精茶,按照1∶3、1∶10、1∶50(g∶mL)的料液比,煮沸30 min后過濾,得黃精茶溶液。采用干燥法測(cè)定其固形物含量。

DPPH自由基清除能力的測(cè)定:參考文獻(xiàn)[17]。以維生素C(0～80 μg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)品,得到吸光值(Y)與維生素C質(zhì)量濃度(X)的標(biāo)準(zhǔn)曲線:Y=0.577 7X+30.763(R2=0.965 2),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品對(duì)DPPH自由基的清除效果,計(jì)算結(jié)果以μg 維生素C/g表示。

ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力的測(cè)定:參考文獻(xiàn)[18]。以維生素C(0～30 μg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)品,得到吸光值(Y)與維生素C質(zhì)量濃度(X)的標(biāo)準(zhǔn)曲線:Y=2.796 8X-3.37(R2=0.997 4),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品對(duì)ABTS陽(yáng)離子自由基的清除效果,計(jì)算結(jié)果以μg維生素C/g表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有試驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。運(yùn)用SPSS 18.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。采用單因素方差分析中的Duncan′s多重比較法分析數(shù)據(jù)間的顯著差異,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工工藝對(duì)黃精茶色澤、復(fù)水比和皺縮比的影響

由表2可以看出,不同加工工藝對(duì)黃精茶色澤影響較大,烘制黃精茶的L*、a*、b*值都明顯高于烤制黃精茶,說(shuō)明烘制黃精茶相較于烤制黃精茶更具有光澤,顏色更加呈現(xiàn)于橙黃色。不同加工工藝下的烘制黃精茶和烤制黃精茶的復(fù)水比無(wú)顯著性差異,均呈現(xiàn)出較好的復(fù)水特性。體積皺縮比反映了黃精茶加工前后的體積變化程度,由表2可以看出,烘制和烤制加工工藝下的黃精茶均產(chǎn)生了部分萎縮和變形,物料表觀形態(tài)體積呈現(xiàn)縮小趨勢(shì),但兩者無(wú)顯著差異。

表2 不同加工工藝的黃精茶色澤、復(fù)水比和皺縮比的比較Table 2 Comparison of the color parameters, rehydration rates and shrinkage rates of Polygonati rhizoma tea processed by different techniques

2.2 不同加工工藝對(duì)黃精茶微觀組織結(jié)構(gòu)的影響

對(duì)不同加工工藝處理的黃精茶的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描電鏡觀察,結(jié)果如圖1所示。烘制黃精茶和烤制黃精茶的細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)均發(fā)生了顯著改變,細(xì)胞輪廓結(jié)構(gòu)呈雜亂不規(guī)則狀,細(xì)胞壁出現(xiàn)嚴(yán)重皺縮和卷曲。不同加工工藝下黃精茶的微觀組織結(jié)構(gòu)無(wú)顯著性差異。

a-烘制黃精茶(×200);b-烘制黃精茶(×500);c-烤制黃精茶(×200);d-烤制黃精茶(×500)圖1 不同加工工藝的黃精茶微觀組織結(jié)構(gòu)的比較Fig.1 Comparison of microstructure of Polygonati rhizoma tea processed by different techniques

2.3 不同加工工藝對(duì)黃精茶揮發(fā)性風(fēng)味成分組成和含量的影響

對(duì)烘制黃精茶和烤制黃精茶揮發(fā)性成分的總離子流圖進(jìn)行分析,各組分峰用NIST08質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行檢索的檢索,采用GC峰面積歸一化法定量分析,并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)核對(duì),得到烘制黃精茶和烤制黃精茶的各種揮發(fā)性成分及其相對(duì)含量,如表3所示。由表3可知,烤制黃精茶與烘制黃精茶分析得到的揮發(fā)性成分共有70種,其中烤制黃精茶中檢測(cè)出62種揮發(fā)性成分,烘制黃精茶中檢測(cè)出57種揮發(fā)性,總含量分別為80.65%、80.77%,有49種主要的共有揮發(fā)性成分?？局泣S精茶分析出的香氣成分高于4%的為十七烷(7.42%)、苯乙醇(5.38%)、二十一烷(4.54%)、甲基丁香酚(4.35%);而烘制黃精茶分析出的香氣成分高于4%的為十七烷(9.00%)、苯乙醇(5.52%)、甲基丁香酚(5.42%)、桉葉油醇(4.24%)、二十一烷(4.00%),可以看出兩種制法的黃精茶的主要呈香物質(zhì)相似但含量不同。研究結(jié)果顯示,黃精茶中含有多種具有應(yīng)用價(jià)值的化學(xué)成分:如苯乙醇是一種具有玫瑰香氣的揮發(fā)性化合物,具有抗菌活性,被廣泛應(yīng)用日化產(chǎn)品和食品中[19];甲基丁香酚具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、麻醉、降溫、抗炎、抗菌、鎮(zhèn)咳祛痰、抗氧化損傷等藥理活性[20-21]。綜上所述,不同加工工藝的黃精茶的成分和含量不盡一致,共有成分含量的不同及其各自特有的揮發(fā)性成分形成了兩種制法黃精茶揮發(fā)性成分的區(qū)別。

表3 不同加工工藝對(duì)黃精茶揮發(fā)性成分及其相對(duì)含量的影響Table 3 Effect of different processing techniques on volatile components and relative contents of Polygonati rhizoma tea

如圖2、圖3所示,按照揮發(fā)性成分官能團(tuán)分類,可將兩種制法黃精茶分析出來(lái)的香氣成分分為八大類?？局泣S精茶包括酸類(6種)、醛類(7種)、醇類(6種)、烯烴類(9種)、酯類(6種)、烷烴類(14種)、芳香族(11種)和其他(3種);烘制黃精茶包括酸類(4種)、醛類(6種)、醇類(7種)、烯烴類(9種)、酯類(4種)、烷烴類(12種)、芳香族(13種)和其他(2種)。兩種制法的黃精茶均以烷類及芳香族化合物為主。其中,烤制黃精茶中的烷類占比22.36%、芳香族化合物占比18.43%,烘制黃精茶中的烷類占比20.73%、芳香族化合物占比20.5%?？局泣S精茶中烷類化合物種類較烘制的多,而芳香族化合物較烤制的少。

圖2 不同加工工藝黃精茶中各揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類數(shù)Fig.2 Number of volatile compounds belonging to each chemical class in Polygonati rhizoma tea processed by different techniques

圖3 不同加工工藝黃精茶中各類揮發(fā)性風(fēng)味化合物的相對(duì)含量Fig.3 Relative percentages of each class of volatile compounds inPolygonati rhizoma tea processed by different techniques

2.4 不同加工工藝對(duì)黃精茶感官評(píng)價(jià)的影響

比較不同加工工藝下黃精茶的形態(tài)、色澤、氣味與滋味、組織狀態(tài)以及整體接受程度等感官品質(zhì)變化,結(jié)果見圖4。不同加工工藝制得的烘制黃精茶、烤制黃精茶在感官評(píng)價(jià)上存在較大差異,其中,烘制黃精茶無(wú)焦邊,有光澤,沖泡后湯色橙黃清亮,氣味甜和,具有焦糖香,組織緊密酥脆,無(wú)雜質(zhì),接受程度較高。不同加工工藝下黃精茶的形態(tài)無(wú)顯著性差異。感官評(píng)價(jià)以烘制黃精茶相對(duì)較好。

圖4 不同加工工藝的黃精茶感官評(píng)價(jià)的比較Fig.4 Comparison of sensory evaluation of Polygonati rhizoma tea processed by different techniques

2.5 不同加工工藝對(duì)黃精茶生物活性物質(zhì)含量的影響

由表4可以看出,不同加工工藝制得的黃精茶中含有的生物活性物質(zhì)總酚類化合物的含量表現(xiàn)為:烘制黃精茶>烤制黃精茶。不同加工工藝下,烘制黃精茶與烤制黃精茶的總黃酮含量具有顯著差異,烘制黃精茶總黃酮含量較高,為(190.19±13.47) μg/g。參考張康逸等[22]可知,這是由于多酚、黃酮等生物活性物質(zhì)對(duì)高溫處理較敏感,烘制加工方式較烤制能更好地保留這些熱敏性生物活性物質(zhì)。在多糖含量上,烤制黃精茶的多糖含量大于烘制黃精茶,為(206.35±4.88) mg/g。

表4 不同加工工藝的黃精茶水分和生物活性物質(zhì)含量的比較Table 4 Comparison of the contents of bioactive compounds of Polygonati rhizoma tea processed by different techniques

2.6 不同加工工藝對(duì)黃精茶ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力的影響

由表5可知,隨著料液比的增加,烘制黃精茶和烤制黃精茶的可溶性固形物含量和ABTS陽(yáng)離子自由基清除率均顯著降低(P<0.05)。在料液比1∶3時(shí),烘制黃精茶的ABTS陽(yáng)離子自由基清除率與烤制黃精茶無(wú)顯著差異(P>0.05);在料液比1∶50時(shí),烘制黃精茶的ABTS陽(yáng)離子自由基清除率為(85.00±2.62)%,顯著高于烤制黃精茶的(62.65±1.00)%。烘制黃精茶和烤制黃精茶的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力分別為(1 128.44±33.47)、(1 011.62±15.39)μg維生素C/g,說(shuō)明烘制黃精茶的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力大于烤制黃精茶。

表5 不同加工工藝對(duì)黃精茶ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力的影響Table 5 Effect of different processing techniques on ABTS radical scavenging abilities of Polygonati rhizoma tea

2.7 不同加工工藝對(duì)黃精茶DPPH自由基清除能力的影響

由表6可知,烘制黃精茶的DPPH自由基清除率與烤制黃精茶有顯著差異(P<0.05),在料液比1∶50時(shí),烘制黃精茶的DPPH自由基清除率為(60.36±0.06)%,顯著高于烤制黃精茶的(41.80±2.55)%。烘制黃精茶和烤制黃精茶的DPPH自由基清除能力分別為(367.11±0.71)、(142.36±10.75)μg維生素C/g,說(shuō)明烘制黃精茶的DPPH自由基清除能力大于烤制黃精茶。結(jié)果表明,不同加工工藝的黃精茶DPPH自由基清除能力與對(duì)ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力的變化規(guī)律一致,說(shuō)明總酚、總黃酮等生物活性物質(zhì)是黃精茶中的主要抗氧化活性成分。目前很多研究[23-24]表明,許多植物中的總酚、總黃酮含量與抗氧化能力之間存在良好的相關(guān)性,與本試驗(yàn)結(jié)果相似。

表6 不同加工工藝對(duì)黃精茶DPPH自由基清除能力的影響Table 6 Effect of different processing techniques on DPPH radical scavenging abilities of Polygonati rhizoma tea

3 結(jié)論

本研究以黃精為原材料,探討了烘制和烤制2種不同的加工工藝對(duì)黃精茶品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,不同加工工藝對(duì)黃精茶色澤影響顯著,但對(duì)其復(fù)水比、皺縮比及微觀組織結(jié)構(gòu)等質(zhì)構(gòu)特性影響不大。兩種制法的黃精茶的主要呈香物質(zhì)相似但含量不同,均以烷類及芳香族化合物為主。烘制加工方式較烤制能更好地保留總酚、總黃酮等生物活性物質(zhì),呈現(xiàn)出更顯著的抗氧化作用。感官評(píng)定結(jié)果表明,烘制黃精茶的感官品質(zhì)較好。本研究初步闡明了不同加工工藝下黃精茶品質(zhì)特性的差異,揭示了黃精茶具有良好的抗氧化活性,研究結(jié)果為黃精的綜合利用與開發(fā)提供理論依據(jù)。