不同干燥方法對(duì)黃精干燥特性和品質(zhì)的影響

衡銀雪,鄭旭煦,殷鐘意,邊鳳霞,劉丹丹

(重慶工商大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,重慶 400067)

黃精(PoLygonatumsibiricum)是一種多年生草本植物,具有寬中益氣、滋補(bǔ)強(qiáng)身的養(yǎng)生功效。從古至今,黃精作為藥材,熬制成湯,用以治療各種疾病;或作為食材,烹制成具有特殊療效的藥膳,被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活之中。黃精多糖是黃精中含量最多的活性成分[1],具有抗衰老[2]、抗腫瘤[3]、降血糖和血脂[4]及抗動(dòng)脈粥樣硬化、治療糖尿病[5]等藥理作用。此外,酚類(lèi)化合物、皂苷類(lèi)化合物是黃精含量較多的活性成分。

迄今為止,黃精產(chǎn)地加工主要采用自然曬干方法。受天氣和晾曬條件的影響,該法得到的黃精干燥產(chǎn)品的品質(zhì)不高,不僅存在易發(fā)霉變質(zhì)和遭受蟲(chóng)蛀問(wèn)題,而且還可能存在因晾曬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致活性成分損失較大的問(wèn)題。為減少活性成分的損失,需要探究新的黃精干燥方法。但文獻(xiàn)顯示,隨著干燥和炮制時(shí)間的延長(zhǎng),黃精中將產(chǎn)生5-羥甲基糠醛(5-HMF)等對(duì)人體健康有危害的物質(zhì)[6],攝入過(guò)量5-HMF會(huì)對(duì)人體的肝臟、腎臟造成不良影響[7]。為此,本文旨在通過(guò)比較微波真空干燥法、自然曬干燥法、微波干燥法、真空干燥法、熱風(fēng)干燥法5種方法對(duì)黃精多糖、酚類(lèi)化合物、皂苷類(lèi)化合物和5-羥甲基糠醛含量以及多糖活性的影響,為獲得高品質(zhì)黃精的干燥方法提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高效液相色譜儀126P/166P 美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司;UV-1900紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 翱藝儀器(上海)有限公司;101-OA電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;WBZ-10PLC微波真空干燥機(jī) 貴陽(yáng)新奇微波工業(yè)有限責(zé)任公司;INFINITE-200酶制儀 Tecan Austria GmbH;移液器 四川吉爾森儀器有限公司;KQ5200DA超聲波清洗儀 昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 干燥方法的操作步驟 將鮮黃精洗凈后,切除霉變部分,刀切成厚約0.5 cm左右的片狀,并將鮮黃精片于-4 ℃貯存?zhèn)溆?。不同干燥方法的操作步驟如下。

1.2.1.1 微波真空干燥法 將1000 g鮮黃精片均勻鋪放于微波真空干燥機(jī)的物料箱內(nèi),在溫度為(47±3) ℃、厚度為1 cm、真空度為0.08 MPa、平均微波功率為1.5 kW的條件下干燥55 min,實(shí)驗(yàn)條件由前期預(yù)實(shí)驗(yàn)所得。

1.2.1.2 自然曬干法 將500 g鮮黃精片平鋪于100目篩子里,放于陽(yáng)光強(qiáng)烈照射的天臺(tái)上干燥約3～4 d。

1.2.1.3 微波干燥法 將1000 g鮮黃精片均勻平鋪于微波真空干燥儀的物料盤(pán)中,不啟動(dòng)真空,在溫度為(42±3) ℃、微波功率為0.5 kW的條件下干燥165 min,實(shí)驗(yàn)條件由前期預(yù)實(shí)驗(yàn)所得。

1.2.1.4 真空干燥法 將300 g鮮黃精片平鋪于真空干燥儀的物料盤(pán)內(nèi),在溫度為60 ℃、真空度為0.09 MPa的條件下干燥135 min[8]。

1.2.1.5 熱風(fēng)干燥法 將300 g鮮黃精片均勻鋪在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi),在溫度為75 ℃、在風(fēng)機(jī)頻率為50 Hz·s-1的條件下干燥120 min[9]。

待干燥結(jié)束后(樣品含水率低于10%),分別將不同干燥方法所得的黃精干燥產(chǎn)品粉碎,且過(guò)180目篩,備用。

1.2.2 黃精干燥曲線的繪制 分別采用微波真空干燥法、自然曬干法、微波干燥法、真空干燥法和熱風(fēng)干燥法5種方法對(duì)同一批次的鮮黃精片進(jìn)行干燥,每隔一段時(shí)間取樣測(cè)定黃精片含水率,其含水率測(cè)定按照國(guó)標(biāo)法(GB/T 5009.3-2010)[10],以干燥時(shí)間為橫坐標(biāo),含水率為縱坐標(biāo)繪制曲線。

1.2.3 黃精多糖含量及其抗氧化活性的測(cè)定

1.2.3.1 黃精多糖待測(cè)液的制備 參考陶淘的提取方法[11],準(zhǔn)確稱取黃精干燥樣品粉末2.00 g,加入20 mL蒸餾水,于錐形瓶中在功率為200 W的條件下超聲40 min;取混合液進(jìn)行真空抽濾,得澄清溶液,用蒸餾水定容于25 mL容量瓶中;再移取5 mL澄清液于試管中,加入20 mL無(wú)水乙醇,振蕩混勻,靜置30 min后放入4000 r·min-1的離心機(jī)中離心5 min;取沉淀溶于10 mL水中制成黃精多糖水溶液A。并將沉淀干燥后,取其多糖制成濃度為20 mg·mL-1的黃精多糖溶液B。

1.2.3.2 黃精多糖溶液A中黃精多糖含量的測(cè)定 參考張靜的測(cè)定方法[12],以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)得葡萄糖濃度X和吸光度值Y在濃度范圍為0～32 mg·mL-1內(nèi)存在良好線性關(guān)系,其線性回歸方程式為Y=5.7224X+0.1689,相關(guān)系數(shù)R2=0.9991。按黃精多糖溶液A∶6%苯酚∶硫酸=1∶1∶5的比例添加試劑,加熱10 min后冷卻至室溫,用蒸餾水稀釋10倍,于490 nm下測(cè)定吸光度,計(jì)算多糖含量。

1.2.3.3 FRAP值的測(cè)定 取黃精多糖溶液B,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)方法測(cè)定,以FeSO4·7H2O為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)得FeSO4·7H2O濃度X和吸光度值Y之間的線性回歸方程式為Y=0.1046X+0.0594,相關(guān)系數(shù)R2=0.9996。樣品溶液實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果以FeSO4標(biāo)準(zhǔn)濃度(mmol/L)表示。

1.2.3.4 對(duì)超氧陰離子自由基清除能力的測(cè)定 取黃精多糖溶液B,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)方法測(cè)定,以抑制率衡量抗氧化能力大小。

式中:A1為空白溶液的吸光度;A2為樣品上溶液的吸光度。

1.2.4 總酚含量的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取不同干燥方法黃精干燥樣品粉末1.00 g,加入20 mL體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液,超聲提取30 min后;再經(jīng) 4000 r·min-1離心8 min,取上清液定容于25 mL容量瓶,作為樣品待測(cè)液C。

參考焦劼[13]的測(cè)定方法,以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)得沒(méi)食子酸濃度X和吸光度值Y在濃度為10～60 μg·mL-1范圍內(nèi)存在良好線性關(guān)系,線性回歸方程式為Y=0.0019X-0.0045,相關(guān)系數(shù)R2=0.9994。測(cè)定時(shí),準(zhǔn)確移取樣品待測(cè)液C的0.1 mL,加入3 mL水和10%福林酚溶液200 μL,靜置10 min,加7.5%碳酸鈉溶液500 μL,搖勻,避光靜置1.5 h,在765 nm處測(cè)定吸光度,且重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。

1.2.5 總皂苷含量的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取黃精干燥樣品粉末1.00 g,加入20 mL體積分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液,60 ℃下超聲提取3 h后,經(jīng)4000 r·min-1離心8 min,取上清液定容于25 mL容量瓶,作為樣品待測(cè)液D。

參照喻祖文[14]的測(cè)定方法對(duì)樣品待測(cè)液D進(jìn)行測(cè)定,且重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。以人參皂苷Rb1標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)得人參皂苷Rb1濃度X和吸光度值Y在濃度范圍為16～83 μg·mL-1內(nèi)存在良好線性關(guān)系,其線性回歸方程式為Y=17.88X-0.112,相關(guān)系數(shù)R2=0.9984。

1.2.6 5-HMF含量的測(cè)定 參考楊云[15]的測(cè)定方法對(duì)樣品待測(cè)液C進(jìn)行測(cè)定,且重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。以5-HMF標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,測(cè)得5-HMF濃度X和吸光度值Y在濃度為1～6 μg·mL-1范圍內(nèi)存在良好線性關(guān)系,線性回歸方程式為Y=44.031X-0.6907,相關(guān)系數(shù)R2=0.9998;加標(biāo)回收率為96.64%。

色譜條件:CoLumn:AQ-C18色譜柱(5 um,4.6 mm×250 mm);流動(dòng)相:甲醇-水(13∶87),流速:1.0 mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng):280 nm,柱溫:30 ℃,進(jìn)樣量:5 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)平行,采用Origin 8.5和SPSS Statistics軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方法對(duì)黃精干燥曲線的影響

由圖1可以看出,要使物料含水率達(dá)到10%以下,微波真空干燥法的干燥速率最大、干燥時(shí)間最短,其次是真空干燥法和熱風(fēng)干燥法,微波干燥法耗時(shí)較長(zhǎng)。因自然曬干法要使黃精含水率<10%,需耗時(shí)3～4 d,所以不同干燥方法的干燥時(shí)間由小到大排序?yàn)?微波真空干燥法<熱風(fēng)干燥法<真空干燥法<微波干燥法<自然曬干法。

圖1 不同干燥方法的干燥特性曲線Fig.1 Drying characteristic curves of different drying methods注:自然曬干法需耗時(shí)3～4 d,無(wú)法在同一坐標(biāo)系中繪制。

2.2 不同干燥方法對(duì)黃精多糖含量及其抗氧化活性的影響

2.2.1 不同干燥方法對(duì)黃精多糖含量的影響 由圖2可知,不同干燥方法制得的黃精干燥產(chǎn)品的黃精多糖含量從小到大的順序?yàn)?熱風(fēng)干燥法<自然曬干法<微波干燥法<真空干燥法<微波真空干燥法。經(jīng)計(jì)算,微波真空干燥法的黃精多糖含量最多,達(dá)(63.59±1.25) mg·g-1;熱風(fēng)干燥法的黃精多糖含量最少,為(34.30±0.54) mg·g-1。

圖2 不同干燥方法對(duì)黃精多糖含量的影響Fig.2 Effect of different drying methods on the content of polysaccharides注：1：微波真空干燥法；2：自然曬干法；3：微波干燥法；4：真空干燥法；5：熱風(fēng)干燥法;圖3、圖4同。

2.2.2 不同干燥方法對(duì)黃精多糖的FRAP值影響 由圖3可知,不同干燥方法制得的黃精干燥產(chǎn)品的FRAP值大小順序?yàn)?微波真空干燥法>自然曬干法>真空干燥法>微波干燥法>熱風(fēng)干燥法。

圖3 不同干燥方法對(duì)黃精多糖FRAP值的影響Fig.3 Effect of different drying methods on the FRAP values of polysaccharides

2.2.3 不同干燥方法的對(duì)黃精多糖的超氧陰離子自由基清除能力的影響 由圖4可知,不同干燥方法所得的黃精干燥產(chǎn)品的多糖清除超氧陰離子自由基能力的順序?yàn)?微波真空干燥法>自然曬干燥法>真空干燥法>微波干法燥>熱風(fēng)干燥法,與FRAP值排序相同,其抑制率分別為(30.01%±1.3%)、(25.14%±0.5%)、(19.18%±1.2%)、(13.83%±0.7%)、(11.71%±1.1%)。綜合圖3～圖4的結(jié)果可知,微波真空干燥法所得黃精干燥產(chǎn)品中的黃精多糖抗氧化活性最強(qiáng),熱風(fēng)干燥法所得黃精干燥產(chǎn)品中的黃精多糖抗氧化活性最弱。

圖4 不同干燥方法對(duì)黃精多糖清除超氧陰離子自由基能力的影響Fig.4 Effect of different drying methods on the capability of polysaccharide to scavenge superoxide anion free radical

綜合圖2～圖4可知,自然曬干法因晾曬時(shí)間長(zhǎng),紫外照射和微生物代謝使黃精多糖含量受到較大損失,但對(duì)多糖抗氧化活性影響較小;熱風(fēng)干燥法因干燥溫度最高,干燥時(shí)間較長(zhǎng),造成黃精多糖大量損失,抗氧化活性大幅降低。真空干燥法的溫度較熱風(fēng)干燥法低,有效地減小了多糖的損失,提高多糖的抗氧化活性。微波干燥法的微波具有穿透性,能使介質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱,傳熱速度快,干燥溫度最低,所以該法得到的黃精多糖含量較高,但長(zhǎng)時(shí)間微波輻射可能導(dǎo)致多糖分子內(nèi)的極性鍵極化,進(jìn)而降低多糖的抗氧化活性。微波真空干燥法的干燥速率最大、干燥時(shí)間最短,較高的真空度既加速水分的蒸發(fā)又在一定程度上避免了活性成分的氧化,所以黃精多糖含量損失最小,多糖抗氧化活性最高。

2.3 不同干燥方法對(duì)黃精總酚、總皂苷和5-羥甲基糠醛含量的影響

由表1可知,熱風(fēng)干燥法所得的黃精干燥產(chǎn)品中總酚含量最低,微波真空干燥法最高,是熱風(fēng)干燥法樣品的3.14倍。總皂苷含量從小到大的順序?yàn)?自然干燥法<熱風(fēng)干燥法<真空干燥法<微波真空干燥法<微波干燥法,這是因?yàn)樵碥蘸恳资軠囟鹊挠绊?除自然曬干法外,其含量降低順序與加熱溫度升高順序密切相關(guān)。5-HMF的含量從小到大的順序?yàn)?自然干燥法<真空干燥法<微波真空干燥法<熱風(fēng)干燥法<微波干燥法,其中,微波真空干燥法所得黃精干燥產(chǎn)品中的5-HMF含量較少。

表1 不同黃精干燥樣品中總酚、總皂苷和5-羥甲基糠醛的含量Table 1 content of total phenolics,total saponins and 5-hydroxymethylfurfural in different dried semen

自然曬干法因晾曬時(shí)間長(zhǎng),使多酚和皂苷受到較大損失,但較低的溫度條件使黃精中5-HMF生成量最少。熱風(fēng)干燥法因干燥溫度最高,造成酚類(lèi)和皂苷類(lèi)物質(zhì)受損較大,較高的溫度還加速了5-HMF的生成。真空干燥法的溫度較熱風(fēng)干燥法的溫度低,對(duì)皂苷類(lèi)化合物含量、5-HMF生成量的影響較小,真空環(huán)境還避免了酚類(lèi)物質(zhì)的氧化,減小酚類(lèi)物質(zhì)的損失。微波干燥法因溫度最低,皂苷類(lèi)化合物受損最小;但該法干燥時(shí)間較長(zhǎng),使黃精切片長(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸而造成酚類(lèi)物質(zhì)氧化,長(zhǎng)時(shí)間受熱也增大了5-HMF的生成量。微波真空干燥法集成了真空干燥法和微波干燥法的優(yōu)點(diǎn),較高的真空度既加速水分的蒸發(fā)又在一定程度上避免了活性成分的氧化,所以酚類(lèi)物質(zhì)和皂苷類(lèi)化合物損失近乎最小,5-HMF的生成量較少。

3 結(jié)論

五種干燥方法因其干燥原理不同,干燥環(huán)境不同,對(duì)黃精干燥曲線影響也不同,所用干燥時(shí)間由小到大排序?yàn)?微波真空干燥法<75 ℃熱風(fēng)干燥法<60 ℃真空干燥法<微波干燥法<自然曬干法;而且不同干燥方法對(duì)黃精中多糖、總酚、總皂苷、5-HMF含量的影響也不同,相比而言,微波真空干燥法更能有效保留黃精中的多糖、酚類(lèi)化合物、皂苷類(lèi)化合物等活性成分,5-HMF生成量較少,其干燥品中黃精多糖含量達(dá)(63.59±1.25) mg·g-1,該多糖對(duì)超氧陰離子自由基的抑制率達(dá)(30.01%±1.3%)。提示微波真空干燥法更適于得到高品質(zhì)的黃精干燥產(chǎn)品。

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