貯藏條件對杭白菊功能成分的影響

賴愛萍，朱加虹，劉 巖，王 昊，胡桂仙

（浙江省農業(yè)科學院農產品質量安全與營養(yǎng)研究所，農業(yè)農村部農產品質量安全風險評估實驗室（杭州），浙江省食品安全重點實驗室，杭州 310021）

杭白菊是傳統(tǒng)浙產特色中藥材“浙八味”之一，也是衛(wèi)生部首批批準的藥食同源道地藥材之一，是浙江省受原產地保護的優(yōu)勢作物[1]。杭白菊含有豐富的黃酮類、綠原酸、木犀草苷等多種藥用成分，具有抗氧化、抗病毒、降血脂等藥理作用[2?4]，也具有清熱解毒、生津止渴等保健功效[5?7]，可用于治療風熱感冒等癥狀，深受廣大消費群體的青睞，具有極高的經(jīng)濟價值[8]。杭白菊干藥在貯藏過程中，易因包裝問題而受潮霉變，也易因環(huán)境溫濕度變化發(fā)生品質劣變[9]。霉變和變質的杭白菊不僅保健功能大為降低，還可能對人體健康帶來一定的安全風險，大大降低了其經(jīng)濟價值和藥用功效。因此，亟需探討杭白菊包裝存儲工藝及其對功能性成分的影響，優(yōu)化包裝材料和存儲條件，推動杭白菊產業(yè)的發(fā)展，促進中藥材現(xiàn)代化發(fā)展。

杭白菊中主要功能性成分為奎寧酸、綠原酸、木犀草苷、黃酮類、多糖等，已有的研究大多關于采摘、加工工藝及環(huán)境對杭白菊的功能性成分形成、損耗的影響規(guī)律，如孫淑芳等[10]探討了不同采收期杭白菊中功效成分的差異，邱嬌英等[11]研究了不同加工方法對杭白菊中木犀草苷含量的影響。刁春華等[5]研究表明貯藏溫度越低，杭白菊初制花中總黃酮含量保留率越高，鐘榮榮等[12]研究表明包裝材料對中藥材白術的功能成分具有顯著影響，趙素芬等[13]發(fā)現(xiàn)不同阻隔性的包裝材料對茶葉兒茶素含量影響存在極顯著差異（P<0.01）。目前，關于不同包裝材料及貯藏溫度對杭白菊功能性成分的影響機制研究還鮮見報道，仍缺乏對杭白菊產后品質保持方法的深入探討。

本文選用產業(yè)上最常用的透光、透氣性不同的三種包裝材料（鋁箔袋、牛皮紙、透明聚乙烯袋）對杭白菊進行包裝存儲實驗，比較其在冷凍（?20°C）、冷藏（2°C）和常溫（20°C）條件下，杭白菊的多種功能成分變化趨勢，探求杭白菊的最適宜貯藏條件，為藥食同源中藥材杭白菊的貯藏保鮮提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

杭白菊 品種為浙江最普遍種植的小洋菊，由浙江省嘉興市桐鄉(xiāng)市綠康菊業(yè)有限公司提供，由同一批菊花原料采收、加工而成，保證原料的理化性質的同一性，加工工藝為100℃殺青25 s，第一階段干燥溫度80℃，時間1.5 h，第二階段干燥溫度70℃，時間40 min；包裝材料：A-鋁箔袋；B-牛皮紙；C-透明聚乙烯袋 由浙江省嘉興市桐鄉(xiāng)市綠康菊業(yè)有限公司提供，為杭白菊包裝產業(yè)上最常用的三種包裝材料；乙酸鉀、甲醇、亞鐵氰化鉀 AR，上海凌峰化學試劑有限公司；乙腈，HPLC默克；乙酸鋅 AR，西隴化工股份有限公司；蘆丁標準品 德國Dr.Ehrenstorfer；綠原酸標準品Stanford chemicals；木犀草苷標準品、3,5-O-二咖啡?；鼘幩針藴势?上海安譜實驗科技股份有限公司。

UV-6100型紫外可見光分光光度計 上海元析儀器有限公司；SHZ-88A型恒溫水浴振蕩器 江蘇太倉實驗設備廠；TGL-16B型臺式高速離心機 上海安亭科學儀器廠；BS-223S型電子天平 北京賽多利斯儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備公司；JFSD-100-Ⅱ型粉碎機 上海嘉定糧油儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 包裝貯藏條件 試驗設置A、B、C三種包裝，每個密封包裝含杭白菊干樣100 g，初始水分含量為8.6%，樣本分別放置在冷凍（?20±2）℃、冷藏（2±2）℃、常溫（20±5）℃條件下進行貯藏，在貯藏的第1、7、15、30和60 d分別取樣檢測各項理化指標。

1.2.2 水分含量的測定 稱取杭白菊樣品2.0 g，平鋪于扁形稱量瓶中干燥至恒重，開啟瓶蓋在105℃下干燥5 h，將瓶蓋蓋好，移置干燥器中，冷卻30 min，精密稱定，在105℃下再次干燥1 h，冷卻后稱重，至連續(xù)兩次稱重的差值不超過5 mg為止。根據(jù)減失的重量，計算杭白菊的水分百分含量（%）。

1.2.3 多糖含量的測定 按照《GB/T 5009.8-2016食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》第一法 高效液相色譜法[14]，杭白菊中糖類提取后，利用高效液相色譜柱分離，示差折光檢測器外標法進行定量。

1.2.4 黃酮含量的測定 參照NY/T 1295-2007[15]方法略做調整。

標準曲線的繪制：用移液管分別吸取蘆丁標準溶液0.25、0.50、1.0、2.0、3.0 mL，置于10 mL容量瓶中，加入三氯化鋁溶液2 mL、乙酸鉀溶液3 mL，用甲醇溶液定容至刻度，搖勻，室溫下放置30 min，同時作空白，在波長420 nm處測定吸光度。以吸光度值為橫坐標，濃度值為縱坐標，繪制標準曲線，得出蘆丁濃度（μg/mL）與吸光度之間的線性回歸方程為y=0.0549x?0.0581（R2=0.9992）。

杭白菊用粉碎機粉碎，稱取樣品0.2 g，精確至0.0001 g，置于150 mL具塞三角瓶中，加入甲醇溶液30 mL，蓋緊瓶塞，將三角瓶置于65℃恒溫水浴振蕩器中，在160 r·min?1的振蕩器頻率下振搖2 h，趁熱過濾，濾液置于50 mL容量瓶中，用甲醇溶液清洗濾紙和殘渣，合并濾液，冷卻至室溫，加甲醇溶液至刻度，搖勻，為杭白菊待測液。準確吸取1.0 mL杭白菊待測液至10 mL容量瓶中，分別加入三氯化鋁溶液2 mL、乙酸鉀溶液3 mL，用甲醇溶液定容至刻度，搖勻，室溫下放置30 min，在4000 r·min?1速度下離心10 min，于波長420 nm處測定吸光度值，將其代入標準曲線方程計算出總黃酮的濃度。

1.2.5 綠原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡?；鼘幩岷康臏y定 按照《中華人民共和國藥典2015年版一部》高效液相色譜法（通則0512）測定[16?17]，采用反相色譜柱，紫外-可見光分光檢測器，流動相為乙腈-水系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗設置3個平行重復分別進行測定，分析數(shù)據(jù)分別采用Excel（2016版，微軟公司，美國）進行相關統(tǒng)計分析，采用SPSS（13.0版本，IBM公司，美國）中最小顯著性差異法（Least-Significant Difference，LSD）對不同樣品均值進行單因素顯著性方差分析（One-way analysis of variance,ANOVA），方差分析置信區(qū)間為95%。同時，采用SPSS構建二元非線性回歸分析（Binary non-linear regression analysis）建模，建立不同包裝材料中杭白菊功能性成分含量對儲藏溫度和儲藏時間的雙因素非線性評估預測模型。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏條件下杭白菊功能成分的變化

不同包裝材料透光透氣性差異，會造成杭白菊在存儲過程中吸濕、吸光、吸空氣后導致其水分含量增加和抗氧化功能性成分的損失。其次，存儲溫度決定杭白菊存儲過程中的生化反應速率，從而造成功能性成分的損失程度差異。本研究采用鋁箔袋、牛皮紙、透明聚乙烯袋三種包裝材料，將杭白菊在冷凍、冷藏、和室溫條件下儲藏，闡述包裝材料和儲藏溫度對其水分含量和各種功能性成分的影響及差異性。

2.1.1 水分含量 從圖1中可看出，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏溫度條件的杭白菊水分含量均呈上升趨勢。其中，冷凍貯藏和冷藏貯藏條件下，不同包裝材料的杭白菊水分含量增長較為緩慢，60 d儲藏后3種包裝材料之間差異不顯著（P>0.05）（見表1）。這可能是由于冷凍和冷藏條件下，杭白菊所處的空氣能保持相對干燥，環(huán)境中的水分含量變化較小，所以三種包裝材料的杭白菊水分變化不大，這與劉玉芳[18]研究相一致。相對而言，常溫貯藏條件下，不同包裝材料的杭白菊水分含量增長較快，且B包裝>C包裝>A包裝，貯藏60 d時，A包裝的水分含量為9.35%，B包裝為9.92%，C包裝為9.45%，B包裝與A包裝差異顯著（P<0.05），與C包裝差異不顯著（P>0.05），另外，A包裝與C包裝差異顯著（P<0.05）。同一種材料包裝，貯藏溫度越高，杭白菊的水分含量越高。

圖1 不同貯藏條件下杭白菊的水分含量變化Fig.1 Variationsof themoisture content of Chrysanthemum morifolium under different storageconditions

2.1.2 多糖含量 從杭白菊中提取出的糖類物質具有調節(jié)機體免疫力和增加抗氧化力的功能[19?20]。總糖包括單糖和多糖，多糖是一種良好的氧自由基清除劑，具有良好的預防保健作用和免疫調節(jié)功能[21?22]，是杭白菊的重要功能成分之一。從圖2和表1可看出，冷凍貯藏和冷藏貯藏條件下，貯藏期60 d內，杭白菊的多糖含量范圍在16.40～16.77 g/100 g，不同包裝材料之間差異均不顯著（P>0.05），說明低溫能夠有效地延緩杭白菊中多糖含量的下降，是保證杭白菊品質的有效措施。常溫貯藏條件下，隨著貯藏時間的延長，杭白菊的多糖含量呈下降趨勢，C包裝的杭白菊多糖含量從16.6 g/100 g下降至15.10 g/100 g。這可能與包裝材料的透光性及氣密性有關，A包裝為鋁箔袋包裝，避光性和阻氧性較好，能有效防止杭白菊氧化，B包裝為部分透光，C包裝為全透明聚乙烯袋，說明光照可能對貯藏期杭白菊的多糖含量會產生一定影響，也可能是包裝材料的阻氧性及氣密性不同，導致不同包裝杭白菊多糖含量具有一定差異。

圖2 不同貯藏條件下杭白菊的多糖含量變化Fig.2 Variations of the total sugar content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.3 黃酮含量 黃酮類物質作為杭白菊的主要品質因子和有效成分，是衡量杭白菊質量的重要指標[23?24]。大量研究證明，杭白菊黃酮類化合物不僅具有良好的抗氧化能力，而且還具有明顯的舒張血管和降血脂作用[25?27]。從圖3中可看出，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏條件的杭白菊黃酮含量均呈下降趨勢。冷凍和冷藏貯藏條件下，不同包裝的杭白菊總黃酮含量下降緩慢。常溫貯藏條件下，不同包裝的杭白菊總黃酮含量下降較快，且下降速率C>B>A，貯藏60 d時，A包裝的黃酮含量為2.58%，B包裝為2.43%，C包裝為2.03%，A包裝與B包裝差異不顯著（P>0.05），與C包裝差異顯著（P<0.05），B包裝與C包裝差異顯著（P<0.05），貯藏期C包裝的總黃酮含量從初始的3%下降到2%左右（見表1）。實驗結果顯示，C包裝在不同貯藏溫度下杭白菊總黃酮含量變化最大，其次是B包裝，A包裝的杭白菊變化最小。

圖3 不同貯藏條件下杭白菊的黃酮含量變化Fig.3 Variations of the flavonoids content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.4 綠原酸含量 綠原酸是植物體有氧呼吸過程中經(jīng)莽草酸途徑產生的苯丙素類化合物，又名咖啡鞣酸[28]?，F(xiàn)有研究證明綠原酸具有抗病毒、抗腫瘤等多種生物活性[29?32]，中華人民共和國藥典2015版以綠原酸含量作為菊花藥材的質量標準，綠原酸含量不得低于0.2%[27]。從圖4可看出，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏條件的杭白菊綠原酸含量均呈下降趨勢。同一種包裝材料，冷凍貯藏和冷藏貯藏的杭白菊綠原酸含量高于常溫貯藏。同一貯藏條件下，A包裝和B包裝的杭白菊綠原酸含量高于C包裝，常溫貯藏60 d時，A包裝的綠原酸含量為0.27%，B包裝為0.26%，C包裝為0.21%。C包裝在不同貯藏條件下，杭白菊的綠原酸含量變化最大，其次是B包裝，A包裝的變化最小。

圖4 不同貯藏條件下杭白菊的綠原酸含量變化Fig.4 Variations of the chlorogenic acid content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.5 木犀草苷含量 木犀草苷是黃酮類化合物中的一種，是2015年版《中國藥典》菊花質量標準法定的檢測指標之一[33]。杭白菊中木犀草苷的含量在不同貯藏條件及不同包裝材料下的變化趨勢和總黃酮相似。從圖5可知，隨著貯藏時間的延長，不同貯藏條件的杭白菊木犀草苷含量均呈下降趨勢。在冷凍貯藏和冷藏貯藏條件下，杭白菊的木犀草苷含量降低速率較慢，不同包裝材料之間差異不顯著（P>0.05）。常溫貯藏條件下，杭白菊中的木犀草苷含量下降較快，且C>B>A，貯藏期60 d內，C包裝的木犀草苷含量從初始的0.46%下降至0.22%，B包裝下降至0.29%，A包裝下降至0.30%。從貯藏期總黃酮含量和木犀草苷含量的變化趨勢來看，貯藏溫度越高，杭白菊中的黃酮類物質含量的氧化速度越快，包裝材料的透光性越好，黃酮類物質的氧化速度越快。

圖5 不同貯藏條件下杭白菊的木犀草苷含量變化Fig.5 Variations of the luteolin content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.6 奎寧酸含量 杭白菊中廣泛存在酚酸類成分，主要有綠原酸、3,5-O-雙咖啡?；鼘幩岬萚34]，《中華人民共和國藥典》2015版規(guī)定菊花的3,5-O-雙咖啡?；鼘幩岷坎坏玫陀?.7%。從圖6可看出，隨著貯藏時間的延長，不同包裝和貯藏條件的杭白菊奎寧酸含量均呈下降趨勢。在冷凍貯藏和冷藏貯藏條件下，杭白菊的奎寧酸含量下降緩慢，不同包裝材料之間均差異不顯著（P>0.05）。常溫貯藏條件下，杭白菊中的奎寧酸含量下降較快，且C>B>A，貯藏期60 d內，C包裝的奎寧酸含量從初始的0.61%下降至0.34%，B包裝下降至0.47%，A包裝下降至0.49%。實驗結果表明，冷凍和冷藏條件能夠較好地維持杭白菊中奎寧酸的含量穩(wěn)定，高溫條件下杭白菊中的奎寧酸較易氧化，同時這也與包裝材料的透光性有關，光照進一步加速了奎寧酸等成分的氧化作用。

圖6 不同貯藏條件下杭白菊的奎寧酸含量變化Fig.6 Variations of the quininic acid content of Chrysanthemummorifolium under different storage conditions

2.2 包裝材料和存儲溫度對杭白菊功能性成分影響分析

為進一步確定貯藏條件對杭白菊的功能成分的影響及最優(yōu)化條件，對不同貯藏條件下杭白菊各項功能性成分隨貯藏時間的線性變化，其擬合相關系數(shù)及顯著性結果見表2。由表2可知，杭白菊的水分含量和貯藏時間呈正相關，多糖、黃酮等各項指標與貯藏時間呈負相關。冷凍條件下，A包裝、B包裝的黃酮含量與貯藏時間的皮爾遜相關系數(shù)分別?0.887和?0.900，顯著性相關（P<0.05），其他各項指標與貯藏時間相關性均不顯著（P>0.05），說明冷凍條件下杭白菊的貯藏期較長，在貯藏期內功能性成分波動較小。冷藏條件下，杭白菊的水分、黃酮、奎寧酸與時間相關性均不顯著（P>0.05），其他功能性成分與時間的相關性依不同包裝材料而不同。常溫條件下，杭白菊的功能性成分與時間的相關性增強，不同包裝材料之間相關性的顯著性不同，其中C包裝的杭白菊各項功能性成分與時間均呈顯著相關（P<0.05），說明C包裝的杭白菊在貯藏期內品質變化最大，其次是B包裝和A包裝。

表2 不同包裝材料與貯藏溫度條件杭白菊水分和功能性成分隨存儲時間變化的相關系數(shù)Table 2 Correlation coefficients of moisture and functional compositions of Chrysanthemummorifolium with storage time in different packages and temperature conditions

接著，采用非線性回歸（Non-linear regression）分析方法同時構建三類包裝材料中杭白菊水分和功能性成分對儲藏溫度（T）及時間（d）的非線性響應函數(shù)，進一步深入揭示包裝材料和溫度對杭白菊的影響。將同一類包裝材料、三個不同的儲藏溫度下杭白菊60 d內成分含量變化的測定數(shù)據(jù)建模，構建二元非線性回歸（Binary non-linear regression）模型。通過在SPSS軟件中進行分析，證明f（x）=a（lgT）d/10+b為所有成分的最優(yōu)化的二元非線性回歸預測函數(shù)，其中，a為回歸系數(shù)，b為擬合殘差，具體的計算結果如表3所示。各回歸方程的偏差偏差（Standard deviation,SD）值都較小，說明這些二元非線性擬合方程對動態(tài)過程的擬合度較高，能夠反映杭白菊在不同包裝材料儲藏過程中各組分變化與溫度的關系。

表3 三種包裝材料中溫度對杭白菊水分和功能性成分的二元非線性回歸方程參數(shù)及預測方程Table 3 Non-linear regression parameters of moisture and functional compositions of Chrysanthemummorifolium with storage temperature in three packages

杭白菊在鋁箔紙包裝中的各功能性成分相對于儲藏溫度的回歸系數(shù)a為負值，且相對于牛皮紙和透明聚乙烯袋包裝中的絕對值較小，說明隨儲藏溫度升高和儲藏時間推移，杭白菊中功能性成分將逐漸損耗，而在鋁箔紙包裝中的損耗程度將明顯小于在其它兩種包裝材料中，而水分的回歸系數(shù)a為正值，且前者小于后兩者，說明鋁箔紙包裝中密閉性更好，杭白菊不易吸收外界水汽而受潮。儲藏溫度對杭白菊水分和功能性成分的影響在不同包裝材料中差異顯著，這就說明鋁箔紙能夠較好地避光、避免水汽和氧氣通過，其干濕程度和功能性成分含量隨儲藏時間能夠更好地保持。因此，通過建立不同包裝材料中杭白菊水分和功能性成分與儲藏溫度（T）和儲藏時間（d）的二元非線性回歸模型，不僅為中藥儲藏包裝材料及條件提供一種新的評估思路，同時，也能夠為杭白菊儲藏中各成分的變化規(guī)律提供準確的預測模型，更好地進行品質控制。

3 討論

菊花作為我國傳統(tǒng)的中藥材，良好的貯藏保鮮技術能夠有效地提高其經(jīng)濟價值。現(xiàn)有研究表明，溫度能提高杭白菊中黃酮、氨基酸等的氧化速度，氧氣和水分則能為化學轉化提供介質[33]。實驗結果表明，冷凍貯藏條件下，杭白菊的黃酮含量與時間相關性顯著，其他各項功能性指標與時間相關性不顯著，杭白菊的功能成分總體上維持較好，說明低溫確實是減緩杭白菊品質下降的有效方式，這與刁春華、劉玉芳等[5,18]的研究結果相似。冷藏條件下，不同包裝杭白菊功能成分與時間的相關性不同，其中鋁箔袋包裝的杭白菊功能成分與時間的相關性最小，各項品質維持最好。常溫條件下，杭白菊的功能成分劣變較快，其中C包裝的杭白菊各項功能性成分與時間相關性最強，其次是B包裝和A包裝。張小華[35]研究表明鋁箔袋對婺源茗眉茶葉的品質保持優(yōu)于牛皮紙包裝和聚乙烯袋包裝，鐘榮榮等[12]也發(fā)現(xiàn)在牛皮淋膜紙袋、鋁塑復合袋、聚乙烯袋中，鋁塑復合袋對于中藥材白術飲片的功能成分維持最好，實驗結果表明鋁箔袋也是杭白菊較為適宜的包裝材料。

本研究通過構建中藥杭白菊在不同包裝材料中水分與功能性成分隨三種儲藏溫度（冷凍、冷藏、室溫）條件下不同儲藏天數(shù)的變化規(guī)律函數(shù)方程，實現(xiàn)包裝材料和儲藏溫度對杭白菊成分影響的量化展示。不同于傳統(tǒng)的構建單因素的線性回歸模型比較，本研究同時構建了兩因素（儲藏溫度與時間）的交互二元非線性回歸模型，通過擬合回歸系數(shù)a值更為直觀地展示各因素影響的大小。但受限于本實驗中三個溫度控制點都有一定的波動且溫度分段點少，可能帶來一定的擬合誤差，導致不同包裝材料中杭白菊隨儲藏溫度和時間變化的實際擬合方程仍存在一定的缺陷，在某些溫度區(qū)間難以正確反映真實的影響機制。因此，在將來的中藥杭白菊存儲品質控制評估實驗中，需要進一步增加儲藏溫度的分段及控制精度，最好以5°C為間隔，每個溫度點波動控制0.5°C內，從而擬合更為精準的回歸方程，更為深入的闡述具體的影響機制。

4 結論

本研究分析比較了不同貯藏條件對杭白菊的功能成分影響，實驗結果表明低溫是減緩杭白菊品質下降的有效方式，同時包裝材料的避光性和防潮性越好，杭白菊的功能成分變化越小，說明除了產品含水率、環(huán)境溫濕度和氧氣之外，光照也是影響杭白菊品質的主要因素之一。本研究中冷凍條件下不同包裝的杭白菊各項功能成分保持最好，但由于冷凍貯藏的經(jīng)濟成本較高，而冷藏條件下鋁箔袋包裝的杭白菊功能成分與冷凍貯藏時鋁箔袋包裝差異并不顯著，因此從產業(yè)實用性和適用性考慮，建議杭白菊用鋁箔袋包裝，在冷藏條件下貯藏。研究結果為杭白菊采后貯藏期品質保持技術提供技術支撐，促進我國特色中藥材杭白菊的產業(yè)發(fā)展。