干燥方法對(duì)茯苓產(chǎn)品顯微性狀、營(yíng)養(yǎng)成分及抗氧化活性的影響

肖揚(yáng)波 劉 琪 彭逸斯 熊詩(shī)俊 彭國(guó)平

(1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 道地藥用植物規(guī)范化栽培綜合利用湖南省工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3. 靖州康源苓業(yè)科技股份有限公司，湖南 懷化 418400；4. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

茯苓是多孔菌科真菌茯苓Proiacocos(Schw.) Wolf的干燥菌核，性平，味甘、淡，歸心、肺、脾、腎經(jīng)，有利水滲濕、健脾、寧心之功效，主治水腫尿少、痰飲眩悸、心神不安等病狀[1]，是一種歷史悠久的“藥食同源”中藥材，有“藥膳白銀”“十方九苓”之美譽(yù)。近年來(lái)大量研究表明，茯苓有效成分具有抗氧化[2]、抑制腫瘤生長(zhǎng)[3-4]、抗炎[3]、降血脂血糖[5]、增強(qiáng)免疫力[6]及保肝[7]等功能；2020年抗擊“新冠”疫情中，茯苓是《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中的重要成員，發(fā)揮著顯著作用。

目前，茯苓產(chǎn)地加工主要采用高溫恒溫烘干、低溫恒溫烘干、陰干、日曬等。高溫恒溫烘干法加工的茯苓產(chǎn)品開裂嚴(yán)重，品質(zhì)較差；低溫恒溫、陰干、日曬加工的茯苓產(chǎn)品極易霉變，需熏硫磺處理，存在食用安全隱患。為了提高茯苓產(chǎn)品品質(zhì)，試驗(yàn)擬模擬自然條件下的干燥原理，比較新的加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工工藝生產(chǎn)的茯苓產(chǎn)品的顯微特性、抗氧化活性、部分成分含量，旨在尋求優(yōu)質(zhì)茯苓產(chǎn)品的干燥加工新技術(shù)，為生產(chǎn)出安全、有效、食用便利的茯苓產(chǎn)品提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

鮮茯苓、日曬茯苓丁、空氣能仿生變溫干燥茯苓丁：靖州康源苓業(yè)科技股份有限公司。

1.1.2 主要試劑

考馬斯亮藍(lán)、蒽酮：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

無(wú)水乙醇：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；

葡萄糖：分析純，天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；

DPPH：分析純，東京化成工業(yè)株式會(huì)社；

總抗氧化能力檢測(cè)試劑盒：碧云天生物技術(shù)有限公司。

1.1.3 主要儀器

掃描電子顯微鏡：JSM-6380LV型，日本電子株式會(huì)社；

高速多功能粉碎機(jī)：CS-700型，武義海納電器有限公司；

紫外可見分光光度計(jì)：U2000型，上海佑科儀器儀表有限公司；

冷凍干燥機(jī)：MODULYOD-23型，美國(guó)電熱公司；

電熱恒溫水浴鍋：XMTD-4000型，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9140A型，中儀國(guó)科科技有限公司；

電子天平：FA-2104N型，上海菁海儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茯苓的干燥加工 將鮮茯苓削皮切成約1 cm3方丁，分別按以下方法進(jìn)行干燥。

(1) 真空冷凍干燥法(FD)：將鮮茯苓丁于-80 ℃冰箱預(yù)凍2 h，置冷凍干燥機(jī)中凍干至恒重[8](約72 h)，得到干茯苓樣品。

(2) 恒溫干燥法(CD)：將鮮茯苓丁在電熱鼓風(fēng)干燥箱中分別于40，60，100，120 ℃下恒溫烘干，得到干茯苓樣品。

(3) 日曬法(SD)：晴天將鮮茯苓丁于竹篩中均勻鋪成一層，上午7:00轉(zhuǎn)移至室外太陽(yáng)下晾曬，下午8:00整篩收回室內(nèi)，日曬3～4 d得到干茯苓樣品。

(4) 空氣能仿生變溫干燥法(AD)：將鮮茯苓丁在模擬自然條件下的干燥烘箱內(nèi)烘干，干燥條件為上午8:00-下午8:00溫度為45 ℃、下午8:00-上午8:00溫度為30 ℃、濕度維持在60%，箱內(nèi)使用UV燈管持續(xù)照射，約24 h得到干茯苓樣品。

將干茯苓樣品分別粉碎，每個(gè)粉末樣品分別過60目、200目篩，備用。

1.2.2 茯苓菌絲體電鏡顯微性狀觀察 取少量200目茯苓粉末，分別置2 000，5 000倍掃描電鏡下觀察茯苓菌絲體顯微性狀[9]。

1.2.3 抗氧化能力檢測(cè) 參照張曉婷等[10]的方法測(cè)定茯苓水提液的DPPH·清除能力。按式(1)計(jì)算DPPH·清除率。

(1)

式中：

c——DPPH·清除率，%；

A0——2.0 mL蒸餾水+2.0 mL DPPH溶液的吸光值；

A1——2.0 mL樣品溶液+2.0 mL DPPH溶液的吸光值；

A2——2.0 mL樣品溶液+2.0 mL無(wú)水乙醇的吸光值。

1.2.4 水溶性多糖提取 精密稱取5.00 g茯苓粉末于三角瓶中，加入50 mL蒸餾水，轉(zhuǎn)移至100 ℃電熱恒溫水浴鍋中提取1 h，過濾，收集濾液，重復(fù)提取一次，合并濾液，并加水補(bǔ)足至100 mL，即得水溶性多糖提取液。

1.2.5 蛋白質(zhì)提取 參照文獻(xiàn)[11]。

1.2.6 多糖、蛋白含量檢測(cè)

(1) 多糖含量：采用硫酸—蒽酮法[12]。按式(2)計(jì)算干基多糖含量。

(2)

式中：

ω——茯苓產(chǎn)品干基多糖含量，mg/g；

ω1——茯苓產(chǎn)品的濕基多糖含量，mg/g；

ω0——濕基含水量，%。

(2) 蛋白質(zhì)含量：采用考馬斯亮藍(lán)法[13]。按式(3)計(jì)算干基蛋白質(zhì)含量。

(3)

式中：

W——茯苓產(chǎn)品干基蛋白質(zhì)含量，mg/g；

W1——茯苓產(chǎn)品濕基蛋白質(zhì)含量，mg/g；

W0——濕基含水量，%。

1.2.7 含水量測(cè)定 參照GB 5009.3—2016。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理與分析 采用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的方差分析法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量

由表1可知，與CD相比，AD水分散失速率較慢；與FD和SD相比，AD水分散失速率快，AD的茯苓產(chǎn)品的含水量符合2020版《中國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)，因此AD技術(shù)在生產(chǎn)效率上可行，適用茯苓產(chǎn)地加工。

2.2 顯微性狀

FD能夠保護(hù)物料的生物結(jié)構(gòu)[14]。由圖1可知， FD的茯苓產(chǎn)品的茯苓菌絲體呈一種較疏松、隨意的排列狀態(tài)，菌絲體之間存在一定的空隙；與FD相比，CD的茯苓菌絲體呈糊狀黏結(jié)狀態(tài)，菌絲體之間間隙小，菌絲體形狀不規(guī)則、不飽滿、表面粗糙、表層有明顯脫落現(xiàn)象；SD、AD的茯苓產(chǎn)品與FD的茯苓產(chǎn)品的顯微性狀基本相似，菌絲體排列疏松，間隙較明顯，菌絲體形狀規(guī)則、飽滿、表面光滑、表層脫落現(xiàn)象少。

表1 不同加工方法茯苓的含水量

茯苓為菌核聚集體，沒有植物中的導(dǎo)管、篩管結(jié)構(gòu)及纖維素，因此水分只能通過滲透的方式散失。CD過程中，水分散失過程屬于強(qiáng)制性脫水，茯苓菌絲體黏結(jié)成不規(guī)則塊狀，菌絲體之間分界不明顯，由于黏結(jié)導(dǎo)致表層出現(xiàn)較嚴(yán)重的脫落現(xiàn)象；而茯苓在SD和AD的過程中經(jīng)歷了多個(gè)“水分減少—水分平衡”擴(kuò)散過程，水分在一個(gè)相對(duì)恒定的、均勻的狀態(tài)下散失，使菌絲體之間呈原本的疏松排列狀態(tài)，存在一定的空隙，菌絲體表層脫落現(xiàn)象少。因此SD、AD的茯苓產(chǎn)品的顯微性狀優(yōu)于CD的，多糖、三萜類和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分易于煮出或泡出。

2.3 抗氧化活性

由表2可知，與FD相比，CD、SD、AD的茯苓產(chǎn)品的水提液的DPPH·清除率均極顯著增加(P<0.01)，其中AD的茯苓產(chǎn)品的水提液的DPPH·清除率增加最顯著(P<0.01)。新鮮中藥材、食品在干燥過程中，水分含量不斷減少，處于一個(gè)干旱脅迫狀態(tài)，此狀態(tài)下細(xì)胞會(huì)通過合成抗氧化物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)滲透壓，防止細(xì)胞失水，調(diào)節(jié)膜穩(wěn)定性，因此CD、SD、AD的茯苓產(chǎn)品水提液的抗氧化活性顯著提高[15-16]。AD的茯苓菌絲體排列疏松，菌絲體之間存有一定空隙，煎煮時(shí)水分易滲入，有利于有效成分溶出，因此AD的茯苓產(chǎn)品水提液的抗氧化活性最高。

2.4 營(yíng)養(yǎng)成分含量

2.4.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線與蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.004 1X-0.002 6，R2=0.994 1，蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.005 5X-0.008 8，R2=0.990 6，表明兩者線性關(guān)系良好。

2.4.2 水溶性多糖含量 由表3可知，與FD相比，CD-40的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量顯著減少(P<0.05)，CD-60的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量極顯著減少(P<0.01)，CD-100、CD-120、SD的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量極顯著增加(P<0.01)，AD的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量變化不顯著。

a. FD b. CD-40 c. CD-60 d. CD-100 e. CD-120 f. SD g. AD圖1 茯苓的電鏡顯微性狀Figure 1 Electron microscopic properties of Poria cocos with different processing methods

表2 茯苓水提液的DPPH·清除能力?

表3 茯苓的水溶性多糖含量?

FD過程為-30 ℃的超低溫工作環(huán)境，茯苓菌絲體的生理生化反應(yīng)均已停止，茯苓干燥后的成分含量與鮮茯苓基本一致。美拉德反應(yīng)是氨基化合物和羰基化合物之間經(jīng)縮合、聚合反應(yīng)，廣泛存在于食品工業(yè)、中藥材炮制等過程中[17]，反應(yīng)程度與加工時(shí)間呈正相關(guān)[18]。

茯苓多糖成分約占菌核干重的70%～90%[19]，主要由茯苓聚糖構(gòu)成，僅有少部分小分子多糖溶于水。CD-40、CD-60過程處于一個(gè)濕度極低的環(huán)境，不利于多糖分解為小分子多糖，為維持生命活動(dòng)會(huì)消耗小分子多糖，因此CD-40、CD-60的茯苓產(chǎn)品水溶性多糖含量降低。干旱脅迫強(qiáng)度CD-60>CD-40，從而水溶性多糖含量CD-40>CD-60。CD-100、CD-120的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量增加可能與干燥過程中溫度迅速升高促進(jìn)多糖分解為小分子多糖有關(guān)。SD過程處于一個(gè)濕度較高、水分含量動(dòng)態(tài)平衡的環(huán)境、有利于多糖分解為小分子多糖，小分子多糖累積，抵抗干旱脅迫，從而SD的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖含量增加。

2.4.3 水溶性蛋白、醇溶性蛋白含量 由表4可知，與FD相比，SD的茯苓產(chǎn)品的總蛋白含量顯著增加(P<0.05)，AD的茯苓產(chǎn)品的總蛋白含量極顯著增加(P<0.01)。與FD相比，CD-100的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量顯著減少(P<0.05)、CD-40、CD-120、SD、AD的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量極顯著增加(P<0.01)，CD-100的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量極顯著減少(P<0.01)，CD-60的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量變化不顯著。與FD相比，AD的茯苓產(chǎn)品的醇溶性蛋白含量顯著減少(P<0.05)，CD-40、CD-60、SD的茯苓產(chǎn)品的醇溶性蛋白含量均極顯著減少(P<0.01)，CD-100、CD-120的茯苓產(chǎn)品的醇溶性蛋白含量變化不顯著。

表4 茯苓的水溶性蛋白、醇溶性蛋白含量?

美拉德反應(yīng)會(huì)使蛋白質(zhì)含量降低[17]。新鮮中藥材在干旱脅迫下，會(huì)抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成與降解，但會(huì)合成一些水溶性蛋白來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓以抵抗干旱脅迫[16，20-21]。干旱脅迫下，細(xì)胞內(nèi)脯氨酸的大量累積[22]，脯氨酸與蛋白質(zhì)相互作用可增加蛋白質(zhì)的水溶性。保持細(xì)胞質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，以防止水分散失。CD、SD和AD的茯苓產(chǎn)品中，水溶性蛋白含量相對(duì)較高則醇溶性蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低，水溶性蛋白含量相對(duì)較低則醇溶性蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高。中輕度的干旱脅迫會(huì)使細(xì)胞獲得相應(yīng)的補(bǔ)償效應(yīng)，過度的干旱脅迫則會(huì)造成細(xì)胞不可逆的傷害[23]。SD、AD的干燥環(huán)境柔和，因此SD、AD的茯苓產(chǎn)品的總蛋白含量、水溶性蛋白含量增加。CD-40、CD-60過程中，水分散失速率較慢，干旱脅迫強(qiáng)度相對(duì)較弱，因此CD-40、CD-60的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量增加；干旱脅迫強(qiáng)度CD-40CD-60。CD-100、CD-120過程中，溫度迅速升高，細(xì)胞生命活動(dòng)短時(shí)間內(nèi)停止，因此干旱脅迫僅存在物料升溫期間，CD-100過程中物料升溫速度相對(duì)較慢，逆境抵抗應(yīng)激相對(duì)較慢，CD-120過程中物料升溫速度相對(duì)較快，逆境抵抗應(yīng)激迅速，因此水溶性蛋白含量CD-120>CD-100。CD-100的茯苓產(chǎn)品的水溶性蛋白含量降低可能與美拉德反應(yīng)消耗有關(guān)。

3 結(jié)論

通過對(duì)不同干燥方法加工的茯苓產(chǎn)品進(jìn)行顯微性狀、有效成分含量、抗氧化活性3個(gè)方面進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，真空冷凍干燥、日曬、空氣能仿生變溫干燥的茯苓產(chǎn)品的顯微性狀優(yōu)于恒溫干燥；空氣能仿生變溫干燥的茯苓產(chǎn)品的水提液的抗氧化活性最高；空氣能仿生變溫干燥的茯苓產(chǎn)品的水溶性多糖、醇溶性蛋白含量降低，水溶性蛋白含量極顯著提高；空氣能仿生變溫干燥方法還解決了高溫干燥方法導(dǎo)致茯苓產(chǎn)品開裂的問題，比日曬、陰干時(shí)間縮短，比真空冷凍干燥能耗低，并避免了茯苓加工過程中需熏硫磺的問題。綜上，空氣能仿生變溫干燥為最佳的茯苓干燥方法。但干燥方法對(duì)茯苓成分影響的具體機(jī)制尚不明確，還需進(jìn)一步深入研究。