不同預(yù)凍方式結(jié)合冷凍貯藏對(duì)天麻品質(zhì)的影響

李瑩，王瑞，馬風(fēng)偉，曹森，潘成，田馳，劉志剛，*

（1.貴陽(yáng)學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550005；2.貴州烏蒙騰菌業(yè)有限公司，貴州 畢節(jié) 551601；3.貴陽(yáng)市花溪區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局，貴州 貴陽(yáng) 550005）

天麻（Gastrodia elata Bl.）為蘭科天麻屬多年生草本植物，主產(chǎn)于云南、貴州、四川等地，主要含有天麻苷類及其酚類、有機(jī)酸類、甾醇類及多糖類化合物，其中天麻素、對(duì)羥基苯甲醇和對(duì)羥基苯甲醛等酚類化合物被認(rèn)為是天麻的主要活性成分[1-2]。天麻味甘、性平，主要用于治療破傷風(fēng)、頭痛眩暈、肢體麻木、小兒驚風(fēng)等病癥[3]。近年來，研究表明天麻在保護(hù)腦部神經(jīng)、改善學(xué)習(xí)記憶、治療阿爾茲海默病及抗抑郁等方面具有良好效果[4]。

天麻作為重要的藥食兩用資源，在新藥和保健食品開發(fā)方面具有很高的利用價(jià)值。目前天麻主要經(jīng)加工炮制后使用。但天麻干品質(zhì)硬、食用困難，且較鮮品既改變了原有的氣味及口感又在炮制過程中損失了營(yíng)養(yǎng)成分[5-7]。隨著天麻良好的藥用及保健功效逐漸被認(rèn)知，以其鮮品為原料生產(chǎn)加工的藥膳和保健制品逐漸受到關(guān)注。但由于天麻采收期短且集中，易因天氣轉(zhuǎn)暖和雨水天氣導(dǎo)致發(fā)漿致使?fàn)I養(yǎng)成分流失。鮮天麻的貯藏困難，室溫只能存放3 d～5 d，極易腐爛，因此限制了鮮天麻的應(yīng)用。目前關(guān)于鮮天麻貯藏保鮮的研究報(bào)道較少，主要集中在不同保鮮劑處理[8-10]、不同包裝方式和保鮮膜包裝[11-12]、真空冷凍干燥[13]等方面。這些方法均可在一定程度上延長(zhǎng)天麻的貯藏期，但保鮮時(shí)間較短，大多保存時(shí)間在 65 d 以內(nèi)[8，11]，且有些方法還存在化學(xué)試劑殘留問題。目前，關(guān)于凍藏保鮮技術(shù)在天麻保鮮方面的應(yīng)用暫未見報(bào)道。

凍藏技術(shù)在人參、冬蟲夏草等藥食同源植物方面已有應(yīng)用研究。錢延春等[14]研究表明，將經(jīng)玻璃化處理后的人參發(fā)根先投入液氮中速凍1 d，再放入低溫冰箱中長(zhǎng)期保存效果最佳。于俊林等[15]研究表明，速凍和普通凍結(jié)貯藏對(duì)鮮人參的貯藏質(zhì)量無(wú)明顯區(qū)別，人參總皂含量無(wú)降低趨勢(shì)，水分含量比較穩(wěn)定。鄭永彪等[16]比較了10 批冬蟲夏草冷凍保鮮樣品色譜圖與干燥品指紋圖譜的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)在相同稱樣量下冷凍保鮮冬蟲夏草中色譜峰的數(shù)量和面積均大于干燥品，表明冷凍保鮮冬蟲夏草具有較好的起效物質(zhì)基礎(chǔ)。

以上研究表明，凍藏技術(shù)在藥食同源植物方面的應(yīng)用具有可行性。本研究旨在探究一種保鮮時(shí)間長(zhǎng)、效果好、成本低的凍藏保鮮方法。本文以貴州烏天麻為原料，探究不同預(yù)凍方式結(jié)合冷凍貯藏對(duì)天麻的保鮮效果，以貯藏過程中的感官、風(fēng)味、有效成分含量等理化性質(zhì)為指標(biāo)，確定最佳凍藏保鮮方案，為天麻保鮮提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

品種為烏天麻，采自貴州省大方縣烏蒙騰菌業(yè)有限公司實(shí)驗(yàn)基地，經(jīng)貴陽(yáng)學(xué)院武孔云教授鑒定為蘭科天麻屬植物天麻（Gastrodia elata Bl.）。

腺苷對(duì)照品（批號(hào)20160523）、天麻素對(duì)照品（批號(hào)20161217）、對(duì)羥基苯甲醇對(duì)照品（批號(hào)20160317）和對(duì)羥基苯甲醛對(duì)照品（批號(hào)20160415）：上海金穗生物科技有限公司，純度均〉98.0%；乙腈、甲醇：色譜純，美國(guó)Tedia 公司；試驗(yàn)用水為凈水，其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT.Plus 質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó) SMS 公司；CR400-色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)；PAL-1 型迷你數(shù)顯折射計(jì)：日本 ATAGO；LC-15C 型高效液相色譜儀、AUW120D 型電子分析天平：日本島津公司；DH5000BII 電熱恒溫培養(yǎng)箱：天津市泰斯特儀器有限公司；ZORBAX Eclipse XDB-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm） 色譜柱：Agilent；PEN3 電子鼻：德國(guó) Airsense 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 處理方法

將沒有機(jī)械損傷且無(wú)病蟲害、大小相近的新鮮烏天麻，洗凈后瀝干并晾至完全干燥。將天麻分為4組：（1）液氮處理后轉(zhuǎn)移至-18℃冰箱冷凍保存，記為A組；（2）-80℃預(yù)凍 24 h 后轉(zhuǎn)移至-18℃冷凍保存，記為 B組；（3）-18℃冰箱冷凍保存，記為 C組；（4）-4℃冰箱微凍保存，記為D組。每組含5 份，每份設(shè)3個(gè)平行組（每個(gè)平行組含天麻樣本30個(gè)）。

分別于凍藏后 90、120、150、180 d 及 210 d，每組各取出一份天麻樣本（含3個(gè)平行組），25℃恒溫培養(yǎng)箱中軟化30 min 后，進(jìn)行外觀、腐爛率、色差、可溶性固形物、天麻有效成分含量、風(fēng)味測(cè)定。由于鮮食天麻主要以蒸煮食用為主，每組選取30只天麻，切成2 cm左右厚度，于沸水中煮20 min。撈出后放冷至25℃，測(cè)定其硬度和咀嚼性，以對(duì)鮮食天麻的口感進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.2.1 外觀評(píng)價(jià)

參照文歡等[12]的方法，對(duì)軟化前、軟化后、軟化后切面、煮后的天麻外觀特征進(jìn)行觀察。

1.3.2.2 腐爛率

天麻軟化后出現(xiàn)局部病斑，同時(shí)伴隨硬度變軟、腐爛氣味為腐爛。

腐爛率/%=（腐爛天麻個(gè)數(shù)/天麻樣本總數(shù)）×100

1.3.2.3 色澤

采用色差儀進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)平行組隨機(jī)取15個(gè)天麻，外部色差對(duì)天麻外表正中部位測(cè)定；內(nèi)部色差為將天麻沿正中部位橫切，測(cè)量切面色差。

1.3.2.4 可溶性固形物（stable soluble solids，TSS）

采用數(shù)顯折射計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2.5 含水量

將天麻切成厚度為1 cm 的薄片，稱取質(zhì)量為（5±0.2）g 左右的天麻片，在恒溫干燥箱中烘12 h，溫度為65℃，冷卻后稱量。

含水量/%=（烘前試樣質(zhì)量-烘后試樣質(zhì)量）/烘前試樣質(zhì)量×100

1.3.2.6 天麻有效成分含量

參照閆寶慶等[17]的方法，對(duì)不同預(yù)凍條件下天麻中的天麻素、對(duì)羥基苯甲醇、對(duì)羥基苯甲醛和腺苷的含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2.7 天麻揮發(fā)性氣體成分

參照曹森等[18]方法，將天麻樣品分別放入燒杯中，采用保鮮膜封口，在25℃培養(yǎng)箱中放置20 min 后進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析，采用頂空吸氣法直接將進(jìn)樣針頭插入燒杯。為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確度，選取測(cè)定過程中第44 秒～第46 秒的數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。

1.3.2.8 硬度和咀嚼性

采用物性測(cè)定儀測(cè)定。硬度測(cè)定使用P/2 柱頭（Φ2 mm）對(duì)其進(jìn)行穿刺測(cè)試；咀嚼性測(cè)定使用P/36R柱頭對(duì)其進(jìn)行質(zhì)地多面分析法（texture profile analysis，TPA）測(cè)試。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SigmaPlot 13 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性分析（p〈0.05為差異顯著，p〈0.01 為差異極顯著，p〉0.05 為差異不顯著）。利用電子鼻Winmuster 分析軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻外觀的影響

不同預(yù)凍條件對(duì)天麻外觀的影響見表1。

表1 不同預(yù)凍條件下天麻的外觀特征Table 1 Appearance characteristics of Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

續(xù)表1 不同預(yù)凍條件下天麻的外觀特征Continue table 1 Appearance characteristics of Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

由表1可知，不同預(yù)凍條件和時(shí)間對(duì)天麻外觀特征有明顯影響。A組采用液氮處理進(jìn)行預(yù)凍，C組未進(jìn)行預(yù)凍，但兩組天麻外觀差異并不明顯。隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)，軟化前天麻表皮逐漸由金黃色變暗，軟化后表皮顏色變化更為明顯，蒸煮后切面逐漸出現(xiàn)裂痕，顏色由米白色逐漸變黃。B組天麻采用-80℃預(yù)凍24 h 進(jìn)行處理，210 d 內(nèi)軟化前始終未產(chǎn)生色變，軟化后保持飽滿、質(zhì)硬等特性，蒸煮后性狀也未發(fā)生明顯改變，凍藏效果優(yōu)于A、C組。D組處理天麻效果最差，90 d 時(shí)已有部分天麻腐爛，120 d 時(shí)天麻全部腐爛。

2.2 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻腐爛率影響

腐爛率是判斷天麻凍藏效果最直觀的指標(biāo)之一，不同預(yù)凍條件對(duì)天麻腐爛率的影響見圖1。

圖1 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻腐爛率的影響Fig.1 Effect of different pre-freeze conditions on the rot rate of Gastrodia elata

如圖1所示，天麻的腐爛率隨著冷凍時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。A、B、C 3組中，A組的腐爛率明顯高于 B組（p〈0.05），A組和 C組之間沒有顯著性差異（p〉0.05）。D組在90 d 時(shí)80%的天麻出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，120 d 時(shí)幾乎全部腐爛。210 d 時(shí)，A、B組和C組的天麻腐爛率僅分別為31.7%、16.7%和28.3%。表明天麻的腐爛率與凍藏溫度有關(guān)，-4℃不適合天麻的長(zhǎng)期貯藏。與D組相比，A、B、C 3組處理?xiàng)l件均可降低天麻的腐爛率，其中B組降低效果最為明顯，即-80℃冷凍24 h 的預(yù)凍效果優(yōu)于液氮處理。

2.3 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻色澤影響

在凍藏期間，天麻的L*值直接反映了其褐變情況，不同預(yù)凍條件對(duì)天麻色澤的影響見圖2。

圖2（A）表明，A、B 和 C 3組天麻內(nèi)部色差 L*值在凍藏 90 d 內(nèi)均沒有顯著性變化（p〉0.05），凍藏 90 至210 d，B組色差 L*值顯著高于 A 和 C組（p〈0.05）。圖2（B）表明，A、B 和 C 3組天麻外觀色差 L*值在凍藏 120 d 內(nèi)均沒有顯著性變化（p〉0.05），凍藏 120 d～210 d，B組色差 L*值高于 A 和 C組。D組天麻內(nèi)部、外表色差L*值明顯低于其他三組（p〈0.05）。根據(jù)內(nèi)外部的色差L*值變化規(guī)律推測(cè)，天麻的褐變是從內(nèi)部開始逐漸向外發(fā)展。4組處理?xiàng)l件相比，-80℃預(yù)凍24 h后轉(zhuǎn)移至-18℃冷凍保存可減緩天麻褐變。

圖2 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻色澤的影響Fig.2 Effect of different pre-freeze conditions on the chromatic aberration of Gastrodia elata

2.4 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻硬度和咀嚼性影響

質(zhì)構(gòu)儀是用測(cè)試的方法客觀評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的儀器，廣泛應(yīng)用于食品科學(xué)研究領(lǐng)域[19-20]。由于鮮食天麻在軟化后主要以蒸煮食用為主，本研究采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定蒸煮后的天麻硬度和咀嚼性，以期更加客觀地評(píng)價(jià)天麻口感。硬度是測(cè)試探頭第一次壓縮時(shí)的最大峰值，即使食物達(dá)到變形時(shí)的力[21]，是評(píng)價(jià)天麻口感的重要指標(biāo)，不同預(yù)凍條件對(duì)天麻硬度和咀嚼性的影響見圖3。

圖3 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻硬度和咀嚼性的影響Fig.3 Effect of different pre-freeze conditions on the hardness and chewiness of Gastrodia elata

圖3（A）表明，天麻軟化蒸煮后，B組天麻的硬度最高，其次為 A、C組。A、B組和 A、C組天麻硬度無(wú)顯著性差異（p〉0.05），B、C組天麻之間硬度差異顯著（p〈0.01）?？梢?，B組凍藏天麻在解凍后作為鮮天麻進(jìn)行烹調(diào)，可以保持和鮮天麻相近似的硬度口感。咀嚼性是將食物從固體狀態(tài)咀嚼到可吞咽狀態(tài)時(shí)牙齒所用的功，咀嚼性大小反映出天麻對(duì)牙齒咀嚼的抵抗性[22]。圖3（B）表明，天麻軟化蒸煮后，A、B組天麻的咀嚼性較高，兩組之間無(wú)顯著性差異（p〉0.05）；C組天麻的咀嚼性顯著低于A、B 兩組（p〈0.05）。結(jié)合兩圖可以看出，咀嚼性變化趨勢(shì)與硬度變化趨勢(shì)基本一致，凍藏天麻在解凍后作為鮮天麻進(jìn)行烹調(diào)，可以保持和鮮天麻相近似的咀嚼性。

2.5 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻含水量影響

含水量是判斷農(nóng)產(chǎn)品新鮮程度的重要指標(biāo)之一，不同預(yù)凍條件對(duì)天麻含水量的影響見圖4。

圖4 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻含水量的影響Fig.4 Effect of different pre-freeze conditions on the water content of Gastrodia elata

圖4表明，新鮮天麻含水量為82.1%。凍藏0～210 d，天麻的含水量呈先下降后上升的趨勢(shì)，這與鮮天麻常溫保存含水量的變化趨勢(shì)[23]相一致。210 d 時(shí)，A、B、C 3組的含水量分別為80.4%、83.7%和80.2%，與采收初期的含水量相接近，貯藏期間A、B、C 3組天麻含水量沒有顯著性差異（p〉0.05）。結(jié)果表明，A、B、C 3組凍藏方法可以有效保持天麻的含水量，不同預(yù)凍方法對(duì)天麻含水量影響不大。

2.6 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻可溶性固形物含量影響

可溶性固形物（TSS）是衡量農(nóng)產(chǎn)品成熟度及品質(zhì)的重要指標(biāo)。通常情況下，農(nóng)產(chǎn)品會(huì)因自身新陳代謝消耗而使可溶固形物下降，不同預(yù)凍條件對(duì)天麻可溶性固形物的影響見圖5。

圖5 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻可溶性固形物含量的影響Fig.5 Effect of different pre-freeze conditions on the soluble solids content of Gastrodia elata

由圖5可知，新鮮天麻 TSS 值為 9.93%。A、B 和C 3組天麻在整個(gè)凍藏期間，TSS 值沒有顯著性差異（p〉0.05）。210 d 時(shí)，A、B 和 C 3組天麻的 TSS 值分別為7.36%、7.44%和7.60%，與采收初期的TSS 值相接近。結(jié)果表明，A、B、C 3組凍藏方法可以減緩或抑制天麻的新陳代謝，從而保持天麻的可溶性固形物含量水平。D組天麻TSS 值在0～150 d 內(nèi)呈下降趨勢(shì)，可能是由于新陳代謝消耗所致。

2.7 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻有效成分含量影響

不同預(yù)凍條件下天麻中4種有效成分含量影響見表2。

由表2可知，天麻采挖時(shí)的天麻素、腺苷、對(duì)羥基苯甲醇和對(duì)羥基苯甲醛的含量分別為319、50、259.2、5.3 μg/g。經(jīng)分析可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理組天麻中天麻素、腺苷和對(duì)羥基苯甲醇含量均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，其中凍藏時(shí)間對(duì)天麻素的含量變化影響較大。4組天麻中的天麻素含量在前90 d 降幅較大，隨后降幅較緩慢，A、B、C 3組之間天麻素含量無(wú)明顯差異（p〉0.05）。鮮天麻含有豐富的酶類，出土后β-苷鍵酶等可使天麻素分解，從而使天麻素含量降低[24-25]。由于低溫處理只能抑制酶的活性，并不能徹底將其殺死，因此在凍藏過程中還是受到了一些酶的作用，使天麻素在凍藏初期快速分解。4種有效成分中，對(duì)羥基苯甲醛的含量隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，推測(cè)可能是天麻素在水解后生成對(duì)羥基苯甲醛所致[12]。

表2 不同預(yù)凍條件下天麻中4種有效成分含量Table 2 Content of four active ingredients in Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

2.8 不同預(yù)凍條件對(duì)天麻揮發(fā)性氣體成分影響

與主成分分析（principal component analysis，PCA）法相比，LDA 法能夠使同一類別內(nèi)的分布及相互距離加大，從所有數(shù)據(jù)中收集信息，提高分類精度[26]。天麻揮發(fā)性成分LDA 圖如下。

圖6 天麻揮發(fā)性成分LDA 圖Fig.6 Linear discriminant analysis of volatile constituents in Gastrodia elata

由圖6（A）可知，LD1 和LD2 的貢獻(xiàn)率分別為98.55%和1.04%，總貢獻(xiàn)率為99.59%，可以代表天麻的整體氣味信息。從橢圓區(qū)域隨時(shí)間變化趨勢(shì)看，與貯藏初期相比，90 d 時(shí) A、B、C、D 4組沿 LD1 負(fù)方向變化。A、B、C 3組橢圓區(qū)域存在重疊，說明3組總揮發(fā)性成分較為接近，D組與其他3組之間形成明顯的距離，表明總揮發(fā)性成分與其他3組差異較大。由圖6（B）可知，LD1 和LD2 的貢獻(xiàn)率分別為95.85 %和3.98 %，總貢獻(xiàn)率為99.83%，可以代表天麻的整體氣味信息。從橢圓區(qū)域隨時(shí)間變化趨勢(shì)看，與0 d 相比，210 d 時(shí)A、B、C 3組沿 LD1 負(fù)方向變化。A、B、C 3組橢圓區(qū)域沒有重疊，不同組別之間形成明顯的距離，表明不同組別之間氣味區(qū)分較大。結(jié)果表明，在凍藏前期，A、B、C 3組氣味差異??；隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，氣味差異變大，不同組別之間能夠進(jìn)行區(qū)分。

3 結(jié)論

不同預(yù)凍條件對(duì)天麻品質(zhì)的影響不同，液氮處理后轉(zhuǎn)移至-18℃冷凍保存、-80℃預(yù)凍24 h 后轉(zhuǎn)移至-18℃冷凍保存、-18℃冷凍保存下的天麻保鮮效果均優(yōu)于-4℃微凍保存，說明-18℃低溫可以在一定程度上維持天麻的品質(zhì)，抑制其腐爛；3組中，-80℃預(yù)凍24 h 后轉(zhuǎn)移至-18℃冷凍保存效果最佳，可在210 d 內(nèi)始終保持飽滿、質(zhì)硬等特性，腐爛率低，可溶性固形物及含水量穩(wěn)定，天麻外部和內(nèi)部的顏色變化小，有效成分含量保持較好，且在蒸煮后硬度高，咀嚼性好。