曹雨欣 鄭 淘 羅 堃 鄭 慧 楊 勇

黃精為百合科黃精屬植物滇黃精(PolygonatumkingianumColl.et Hemsl)、多花黃精和黃精的干燥根莖,其性平味甘,具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰和健脾潤(rùn)肺等功效,為傳統(tǒng)補(bǔ)益類(lèi)中藥材。黃精所含的多糖、皂苷和黃酮類(lèi)成分被認(rèn)為是其抗衰老[1]、降血糖[2]、抗抑郁[3]和增強(qiáng)免疫力[4]等保健功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。鮮黃精有麻口舌和戟咽喉等食用不適感,傳統(tǒng)炮制常采用反復(fù)蒸曬(烘)加工來(lái)消除麻味和增加甜味并提高黃精功效的目的[5-6],其中九蒸九曬被視為黃精的經(jīng)典加工工藝。

擠壓蒸煮為現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品及食品加工領(lǐng)域的成熟工藝技術(shù),該技術(shù)可通過(guò)單元操作短時(shí)間內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)物料的熟化、混合、成型和殺菌等多重工藝效果,被廣泛應(yīng)用于粗糧細(xì)作[7]、營(yíng)養(yǎng)復(fù)合休閑食品[8]及動(dòng)物飼料加工等領(lǐng)域。中藥材加工領(lǐng)域已有西洋參[9]和山藥[10]等采用擠壓蒸煮技術(shù)加工的研究報(bào)道,目前尚未見(jiàn)單一黃精原料的擠壓蒸煮研究。熱加工是改善黃精食用品質(zhì)的最為重要的工藝環(huán)節(jié),而擠壓蒸煮技術(shù)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)高壓高熱熟化加工,符合黃精的加工特性,且擠壓蒸煮技術(shù)的應(yīng)用還可實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)化、產(chǎn)品多樣化和成本合理化的生產(chǎn)要求。研究擬以鮮黃精凍干粉為原料對(duì)照,九蒸九曬黃精為傳統(tǒng)工藝對(duì)照,分別對(duì)擠壓蒸煮黃精粉的感官特性、物理特性和化學(xué)質(zhì)量特性等進(jìn)行分析,綜合評(píng)價(jià)黃精的擠壓蒸煮加工特性,為擠壓蒸煮技術(shù)在黃精深加工領(lǐng)域的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮黃精:由湖南中醫(yī)藥大學(xué)周日寶教授鑒定為百合科植物多花黃精(PolygonatumcyrtonemaHua)的根莖;

乙腈:色譜純,美國(guó)TEDIA公司;

其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

小型膠體磨:JM-LB100型,浙江昊星機(jī)械設(shè)備有限公司;

真空微波干燥機(jī):WB-5型,福州法莫優(yōu)科機(jī)械科技有限公司;

冷凍干燥機(jī):SCIENTZ-10N型,寧波新芝生物科技股份有限公司;

雙螺桿擠壓膨化機(jī):MT-實(shí)驗(yàn)型,山東銘本機(jī)械有限公司;

液質(zhì)聯(lián)用儀:XEVO G2-XS Q-TOF-MS型,美國(guó)Waters公司;

電子舌:SA402B型,日本INSENT公司;

電子鼻:PEN3型,德國(guó)AIRSENSE公司;

固液兩用分光測(cè)色儀:CS-820N型,杭州彩譜科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黃精粉制備

(1) 鮮黃精凍干粉(LD):鮮黃精切小塊,添加10%的水,膠體磨濕法粉碎,制得黃精鮮漿,-80 ℃預(yù)凍2 h,-55 ℃真空冷凍干燥(70 Pa)至樣品含水量≤10%,粉碎,得鮮黃精凍干粉。

(2) 九蒸九曬黃精粉(CT):取洗凈黃精,于鍋中隔水蒸制1 h,暴曬至手?jǐn)D無(wú)液,再次蒸制,反復(fù)操作9次,切片,60 ℃熱風(fēng)干燥至含水量≤10%,粉碎,得九蒸九曬黃精粉。

(3) 擠壓蒸煮黃精粉(JY):鮮黃精切小塊,添加10%的水,膠體磨濕法粉碎,制得黃精鮮漿,于擠壓膨化機(jī)進(jìn)行連續(xù)蒸煮,擠壓蒸煮參數(shù):喂料速度10 Hz,一區(qū)溫度60 ℃,二區(qū)溫度120 ℃,三區(qū)溫度180 ℃。60 ℃真空微波干燥至含水量≤10%,粉碎,得擠壓蒸煮黃精粉。

1.3.2 色度測(cè)定 參照文獻(xiàn)[11]的方法,按式(1)計(jì)算色差值(ΔE)。

(1)

1.3.3 流動(dòng)性測(cè)定 參照文獻(xiàn)[12]的方法,按式(2)計(jì)算休止角。

(2)

式中:

θ——休止角,°;

H——粉末堆疊高度,cm;

r——粉末堆疊半徑,cm。

1.3.4 沖調(diào)性測(cè)定 參照文獻(xiàn)[13]的方法。

1.3.5 水浸出物和醇浸出物含量測(cè)定 采用2020版《中國(guó)藥典》中的熱浸法。

1.3.6 總多糖含量測(cè)定 根據(jù)2020版《中國(guó)藥典》。

1.3.7 總黃酮含量測(cè)定 參照文獻(xiàn)[14]的方法,按式(3)計(jì)算總黃酮含量。

(3)

式中:

X——總黃酮含量,%;

c——待測(cè)液質(zhì)量濃度,mg/mL;

V——待測(cè)液體積,mL;

m——黃精粉干基質(zhì)量,g。

1.3.8 總皂苷含量測(cè)定 參照文獻(xiàn)[15]的方法并修改。精密稱(chēng)取薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)品10.0 mg于10 mL容量瓶,加甲醇溶解并稀釋至刻度,得薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 mg/mL)。準(zhǔn)確吸取40,80,120,160,200,250 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液置于具塞比色管中,氮吹儀揮盡溶劑,加入5%香草醛—冰醋酸溶液0.2 mL,冰浴,加入0.8 mL高氯酸,搖勻,60 ℃水浴15 min,冰浴2 min,加入5 mL冰醋酸,搖勻,靜置5 min,測(cè)定550 nm處吸光值并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.135x-0.150 9,R2=0.999 1。按式(4)計(jì)算總皂苷含量。

(4)

式中:

x——總皂苷含量,%;

c——待測(cè)液皂苷質(zhì)量濃度,mg/mL;

V——待測(cè)液體積倍數(shù),mL;

m——黃精粉干基質(zhì)量,g。

1.3.9 人體感官評(píng)價(jià) 將黃精粉壓成片狀,組織10名經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的食品感官評(píng)定人員按表1從外觀、組織、香氣和風(fēng)味等方面對(duì)黃精粉進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 黃精粉的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.10 電子舌分析 參照文獻(xiàn)[16]的方法并適當(dāng)修改。精密稱(chēng)取3 g樣品于250 mL錐形瓶,加入100 mL水浸泡30 min,常溫超聲45 min,4 000 r/min離心10 min,取上清液,沉淀加50 mL水重復(fù)提取1次,合并兩次濾液,定容至100 mL,4 ℃冷藏備用。電子舌分析條件:電子舌校準(zhǔn)后將樣品采集與清洗交替進(jìn)行,樣品測(cè)定90 s,采集周期1 s,采集延遲0 s,清洗時(shí)間360 s。每份樣品平行測(cè)定4次,取后3次數(shù)據(jù)的平均值。甜味測(cè)定5次,取后3次數(shù)據(jù)的平均值。

1.3.11 電子鼻分析 參照文獻(xiàn)[17]的方法并略加修改。精密稱(chēng)取2 g黃精粉末于頂空進(jìn)樣瓶中,室溫密封平衡過(guò)夜,流速300 mL/min,取57～59 s的數(shù)據(jù)作為測(cè)試結(jié)果。

1.3.12 液質(zhì)聯(lián)用分析 參照文獻(xiàn)[18]的方法。色譜條件:流動(dòng)相A為水,流動(dòng)相B為乙腈,0～2.0 min,2.0%～8.0% B;2.0～2.5 min,8.0%～9.5% B;2.5～7.0 min,9.5%～20.0% B;7.0～8.0 min,20.0%～22.0% B;8.0～10.0 min,22.0%～23.0% B;10.0～15.5 min,23.0%～32.0% B;15.5～19.5 min,32.0%～50.0% B;19.5～22.0 min,50.0%～95.0% B;22.0～27.0 min,95.0% B;27.0～27.5 min,95.0%～2.0% B;27.5～30.0 min,2.0% B。質(zhì)譜條件:脫溶劑氣體流速593 L/h;掃描范圍100～1 200 Da;離子源溫度100 ℃;錐孔電壓40 V;錐孔氣流量50 L/h;毛細(xì)管電壓2.4 kV;去溶劑化溫度250 ℃;碰撞能量20～40 V。

1.3.13 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)測(cè)試3次,取平均值,以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,以上數(shù)據(jù)通過(guò)Origin2021作圖,Masslyn進(jìn)行質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理,SPSS 21進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 物性質(zhì)量

2.1.1 產(chǎn)品色度 由表2可知,以白色為對(duì)照,LD未經(jīng)過(guò)熱加工,其L*值最大,a*值最小,顏色最淺,ΔE值最小;JY經(jīng)過(guò)擠壓蒸煮熱加工,顏色呈米黃色與淡黃色之間,ΔE值較LD的增大;CT樣品因熱加工時(shí)間長(zhǎng),非酶促褐變嚴(yán)重,顏色最深,樣品整體呈棕黃色。

表2 3種黃精粉的色度?

2.1.2 產(chǎn)品沖調(diào)性 由圖1可知,JY的沖調(diào)性最好,其次為CT和LD,說(shuō)明擠壓蒸煮可有效改善黃精粉的分散性,提高產(chǎn)品的混合應(yīng)用性能。

*具有顯著性差異(P<0.05);**表示具有極顯著差異(P<0.01)

2.1.3 產(chǎn)品流動(dòng)性 粉體產(chǎn)品的流動(dòng)性與貯藏、運(yùn)輸、混合和添加等操作便利性密切相關(guān)。休止角越小,流動(dòng)性越大,結(jié)果顯示,JY[(11.4±0.96)°]和LD[(9.7±0.35)°]的休止角有顯著性差異,JY和CT[(10.9±1.03)°]的休止角無(wú)顯著性差異,熱加工產(chǎn)品的流動(dòng)性均有不同程度的下降,可能是黃精多糖降解和皂苷水解等使黃精粉的低聚糖和單糖增加有關(guān)。

2.2 化學(xué)質(zhì)量

由表3可知,3種黃精粉的水浸出物含量變化為L(zhǎng)D>CT>JY,LD的醇浸出物含量最高,JY和CT的無(wú)顯著性差異。蒸曬加工和擠壓蒸煮加工均導(dǎo)致黃精粉水溶性、醇溶性成分和總多糖含量減少,可能與熱敏物質(zhì)的降解或聚合轉(zhuǎn)化有關(guān)。CT的總多糖含量急劇減少,降至LD的21.5%,JY的總多糖含量下降至LD的71.3%,這與其熱加工導(dǎo)致的分解和焦糖化反應(yīng)有關(guān),總多糖含量降低也是水浸出物含量降低的原因之一。

表3 3種黃精粉的主要化學(xué)成分含量?

3種黃精粉中JY的總黃酮含量略低于CT和LD的,可能是熱加工導(dǎo)致的氧化損失。JY的總皂苷含量遠(yuǎn)高于其他兩種樣品,其總皂苷含量較LD的增加了77.9%,這可能與擠壓蒸煮加工產(chǎn)生的破壁效應(yīng)導(dǎo)致皂苷類(lèi)物質(zhì)的大量溶出有關(guān),高壓與高熱的聯(lián)合作用極大地增加了破壁效應(yīng),從而成倍提高了總皂苷提取率。擠壓蒸煮可有效提高黃精粉的總皂苷溶出率進(jìn)而提高黃精粉產(chǎn)品的皂苷類(lèi)活性成分的生物利用度,從而有利于增強(qiáng)產(chǎn)品中黃精皂苷相關(guān)的藥理保健功能。

2.3 感官評(píng)價(jià)

2.3.1 人體感官評(píng)價(jià) 由圖2可知,3種黃精粉的人體感官評(píng)價(jià)綜合得分排序?yàn)镃T> JY> LD。LD有輕微土腥味,甜味微弱,有明顯苦麻味,評(píng)分值最低;CT和JY的感官評(píng)分值相近且明顯高于LD的,與LD相比,二者皆有顏色變深,甜味提升的特點(diǎn),無(wú)明顯苦麻味,其中CT的焦糖香非常明顯,但口嘗也有焦糖的苦味。JY的甜味比LD和CT的明顯,說(shuō)明熱加工可有效消除鮮黃精的麻味并改善黃精感官性狀。

圖2 3種黃精粉的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3.2 電子鼻分析 由圖3可知,第一主成分貢獻(xiàn)率為94.2%,第二主成分貢獻(xiàn)率為4.0%,累計(jì)貢獻(xiàn)率為98.2%。由圖4可知,電子鼻對(duì)LD和JY的整體響應(yīng)值弱于CT的,其氣味更清淡,說(shuō)明CT的風(fēng)味辨識(shí)度更高,推測(cè)與反復(fù)蒸曬加工導(dǎo)致?lián)]發(fā)性褐變反應(yīng)產(chǎn)物增多有關(guān)。由表4可知,CT主要在W1W、W2W和W1S上具有較強(qiáng)響應(yīng),而JY和LD在W1W、W2W和W1S上的響應(yīng)值較弱,推斷CT的風(fēng)味物質(zhì)主要為無(wú)機(jī)硫化物、芳香成分、有機(jī)硫化物和短鏈烷烴,可能是長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)熱加工會(huì)促進(jìn)硫化物的釋放,CT的特有焦香味應(yīng)與硫化物的增加有關(guān)。JY的擠壓蒸煮工藝則屬于高溫短時(shí)加工,故焦糖化等熱反應(yīng)程度相對(duì)較低,有利于兼顧商品的色澤和功能物質(zhì)的保留,從商業(yè)角度看,擠壓蒸煮產(chǎn)品的氣味特點(diǎn)更溫和,更適合產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

圖3 電子鼻分析PCA圖

圖4 電子鼻分析雷達(dá)圖

表4 電子鼻傳感器的響應(yīng)特點(diǎn)

2.3.3 電子舌分析 由圖5可知,第一主成分貢獻(xiàn)率為99.1%,第二主成分貢獻(xiàn)率為0.8%,總貢獻(xiàn)率為99.9%。3種黃精粉置信區(qū)間未相互交疊,說(shuō)明電子舌可有效區(qū)分3種黃精粉,即味道存在明顯差異。由圖6可知,3種黃精粉味覺(jué)區(qū)別在甜味和酸味方面;與LD相比,JY的甜味增加,酸味降低,而CT的甜味降低,酸味增加,推測(cè)JY中所含單糖或低聚糖等甜味物質(zhì)更多,CT的次之,LD的最少。擠壓蒸煮和傳統(tǒng)的反復(fù)蒸曬加工的熱解效應(yīng)導(dǎo)致多糖被水解為低聚糖或單糖,從而導(dǎo)致加工后的甜度增加,傳統(tǒng)的反復(fù)蒸曬熱加工由于長(zhǎng)時(shí)間熱加工又會(huì)導(dǎo)致低聚糖或單糖反應(yīng)損失,故CT的甜味較低。

圖5 電子舌分析PCA圖

2.4 UPLC-MS分析

2.4.1 化學(xué)成分種類(lèi) 由表5可知,3種黃精粉中共鑒定出61種化學(xué)成分,其中LD樣品39種,JY樣品41種,CT樣品32種。

表5 3種黃精粉的化學(xué)成分種類(lèi)

2.4.2 化學(xué)成分聚類(lèi)分析 由圖7可知,LD和JY聚為一組,CT單獨(dú)一組。由圖8可知,3種黃精粉樣品共有成分13種,JY與LD共有成分26種,JY和CT共有成分22種,LD和CT共有成分16種,JY與LD物質(zhì)種類(lèi)的重合度高于JY與CT的,即JY與LD的組成更相似,說(shuō)明在有效消除麻味的情況下,擠壓蒸煮對(duì)黃精成分加工損耗明顯低于九蒸九曬。

圖7 3種黃精粉化學(xué)成分的聚類(lèi)熱圖

圖8 3種黃精粉化學(xué)成分的韋恩圖

2.4.3 化學(xué)成分離散分析 由圖9～圖11可知,3種黃精粉的共有物質(zhì)中LD和JY優(yōu)于CT;而JY和CT共有物質(zhì)中JY略?xún)?yōu)于CT;JY和LD共有物質(zhì)中JY低于LD。綜合認(rèn)為,箱體分布為L(zhǎng)D> JY> CT,說(shuō)明反復(fù)蒸曬工藝的加工強(qiáng)度高于擠壓蒸煮工藝,擠壓蒸煮加工對(duì)化學(xué)成分的保留率優(yōu)于九蒸九曬,但擠壓蒸煮和反復(fù)蒸曬工藝之間的藥理保健功能差異需進(jìn)一步深入研究。

圖9 共有物質(zhì)箱圖

圖10 JY-LD箱圖

圖11 JY-CT箱圖

由圖12可知,與LD相比,JY和CT樣品除蒲公英苷A外,其蘆丁、4-甲氧基芹菜素和5-羥甲基糠醛等黃酮類(lèi)成分含量均下降。由于3種黃精粉之間的總黃酮含量差異較小,推測(cè)兩種加工導(dǎo)致的游離黃酮降解和結(jié)合黃酮釋放量基本持平。與LD相比,JY和CT的皂苷類(lèi)成分如甘草酸和人參皂苷Rg2相對(duì)含量均下降,JY的薯蕷皂苷元?jiǎng)t大幅增加,CT的洋地黃皂苷和人參皂苷F1大幅增加。依據(jù)JY的總皂苷含量遠(yuǎn)高于LD和CT,推測(cè)JY的總皂苷增加主要與薯蕷皂苷元有關(guān)。由圖13可知,JY的單糖和低聚糖的種類(lèi)最多,可能與其電子舌測(cè)定結(jié)果中甜味最高具有一定相關(guān)性。

圖12 3種黃精粉主要皂苷和黃酮類(lèi)成分相對(duì)含量

圖13 3種黃精粉的單糖和低聚糖類(lèi)成分相對(duì)含量

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明,擠壓蒸煮可有效消除鮮黃精的不良口感,改善其色澤和流動(dòng)性。擠壓蒸煮黃精粉的總多糖和總皂苷含量顯著高于九蒸九曬黃精粉,其增幅分別為49.27%,69.1%,而總黃酮和總皂苷均為黃精的主要功效物質(zhì),說(shuō)明擠壓蒸煮能有效改善黃精的食用品質(zhì)和功能特性?，F(xiàn)行黃精加工采用的反復(fù)蒸曬工藝冗長(zhǎng)繁瑣,品質(zhì)可控性差且生產(chǎn)效率極其低下,嚴(yán)重制約了黃精的產(chǎn)業(yè)價(jià)值提升和健康應(yīng)用場(chǎng)景,而擠壓蒸煮的應(yīng)用可有效簡(jiǎn)化黃精加工工藝流程,降低加工損耗并實(shí)現(xiàn)連續(xù)化加工生產(chǎn),通過(guò)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可控,使黃精產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定。