不同加工工藝對昭通天麻主要成分含量的影響

楊成翠，包劉媛，李春燕，程立君，唐忠艷，何海艷，柳 迪，楊順強

（1.昭通學院農(nóng)學與生命科學學院，云南省天麻與真菌共生生物學重點實驗室，云南省天麻綠色種植與加工工程研究中心，云南 昭通 657000；2.云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術學院，云南 昆明 650201；3.西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院，陜西 楊凌 712100）

天麻（Gastrodia elataBl.）又名赤箭，屬蘭科多年生草本植物，其干燥塊莖為我國傳統(tǒng)名貴中藥材[1]，具有保護神經(jīng)、抗炎癥、抗抑郁、抗驚厥、鎮(zhèn)靜催眠、增強免疫力、抗高血壓等功效[2-3]，在保健食品開發(fā)和藥用方面具有很高價值[4]。天麻含有豐富的天麻素（Gastrodin，GA）、對羥基苯甲醇（p-hydroxybenzylalcohol，HA）、巴利森苷類（Parishins，P）等酚類物質，它們是天麻的主要活性成分和質量指標成分；天麻還含有淀粉、蛋白質等營養(yǎng)成分，其在天麻的加工性能及營養(yǎng)價值方面起著重要作用[5-7]。天麻中的化學成分受產(chǎn)地、品種、菌材、采收期、商品級別等因素的影響[8-10]，不同加工工藝也會導致天麻化學成分種類和含量發(fā)生變化[11-16]。

昭通是全國品質優(yōu)良天麻種植核心區(qū)和烏天麻的主產(chǎn)區(qū)[17]，在加工技術上雖然昭通天麻已形成了一定的干燥工藝，但目前的天麻加工工藝仍比較落后且單一。田治蛟等[18]研究了不同干制方法和蒸制時間對昭通天麻藥材質量的影響，認為昭通天麻適宜的干燥方法為蒸制斷生后采用鼓風進行高溫（55℃）低溫（35℃）變溫干燥。葛進[19]比較了不同干燥工藝對天麻藥效成分、營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分因子的影響，認為天麻經(jīng)95℃蒸制4 min 后再進行真空冷凍干燥可顯著提高天麻素含量。劉金美等[20]采用不同加工溫度干燥天麻片和天麻，通過比較不同處理的天麻素和對羥基苯甲醇含量后發(fā)現(xiàn)，昭通天麻和天麻片加工的適宜溫度分別為65℃和先65℃后50℃。但在已有的研究中，對昭通天麻的加工評價指標不全面，多數(shù)僅以天麻素為評價指標?！吨腥A人民共和國藥典》（2020 版）[1]將對羥基苯甲醇增加為天麻質量的控制指標，并要求天麻素和對羥基苯甲醇的總量不得少于0.25%；現(xiàn)代藥理研究表明，巴利森苷類成分對神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有較好的藥理活性[3,5]，而且天麻素、對羥基苯甲醇和巴利森苷類物質存在相互轉化的關系[6,21]。因此，天麻素、對羥基苯甲醇和巴利森苷類物質均是天麻重要的活性成分，是評價天麻質量的重要指標。為了探討蒸制時間和不同干燥工藝對天麻主要營養(yǎng)成分（還原糖、可溶性總糖、可溶性蛋白）和6 種功效成分（天麻素，對羥基苯甲醇，巴利森苷A、B、C、E）含量的影響，筆者基于前期的試驗基礎[22]，研究了不同加工工藝對昭通天麻主要成分含量的影響，以期為天麻的科學加工、質量評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試天麻 于2019 年11 月中旬采于云南省昭通市彝良縣小草壩天麻種植地，為蘭科植物烏天麻（Gastrodia elataBl.f.glauca）的塊莖。

1.1.2 供試藥劑 天麻素（批號110807-201809，純度＞99%）和對羥基苯甲醇（批號111970-201702，純度＞98%）購于中國食品藥品檢定研究院；巴利森苷A（批號PS011129）、巴利森苷B（批號PS011138）、巴利森苷C（批號PS011140）、巴利森苷E（批號PS012053）購于成都普思生物科技有限公司，純度均＞98%；乙腈、磷酸均為色譜純。

1.1.3 試驗儀器 LGJ-10A 真空冷凍干燥機（上海豫明儀器有限公司）、DHG-9245A 電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）、AX224ZH 型電子天平（常州奧豪斯儀器有限公司）、HWS-28 型數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）、0412-1 型離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）、UV759 型紫外-可見光分光光度計（上海奧普勒儀器有限公司）、LC-30AD高效液相色譜系統(tǒng)（日本島津公司）。

1.2 試驗方法

挑選生長健壯，個體大小為70～80 g 的二級天麻為試驗材料。共設8 個加工工藝處理，各處理的具體蒸制時間和干燥方法（熱風烘干或真空冷凍干燥）見表1。熱風烘干為整個天麻置于恒溫鼓風干燥箱中，60℃烘干至恒重。冷凍干燥為將整個天麻置于真空冷凍干燥機中，-86℃凍干至恒重。然后分別測定各加工工藝加工成的天麻的主要成分含量。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 還原糖、可溶性總糖和可溶性蛋白含量 還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定；可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定。

1.3.2 巴利森苷、天麻素和對羥基苯甲醇含量 均采用HPLC 高效液相色譜法測定。（1）色譜條件。色譜柱為Hypersil C18（Gemini 5 μ C18 110 A，4.6 mm×250 mm；Phernomex C18 保護柱）；流動相A為乙腈，流動相B 為0.1%磷酸水，采用梯度洗脫（0～10 min，A ∶B=2 ∶98；10～20 min，A ∶B=8 ∶92；20～30 min，A ∶B=12 ∶88；30～47 min，A ∶B=25∶75；47～53 min，A∶B=90∶10；53～60 min，A∶B=2 ∶98）；流速1.0 mL/min；柱溫40℃；檢測波長270 nm，進樣量5 μL。（2）標準品溶液制備。精密稱取適量天麻素、對羥基苯甲醇和巴利森苷類（PA、PB、PC、PE）對照品，加75%乙醇溶解，分別制成單個對照品儲備液，再分別精密量取各對照品儲備液適量，制成混合對照品溶液，置于4℃?zhèn)溆?。?）樣品制備。參照《中華人民共和國藥典》（2020 年版）的方法對采用各加工工藝加工成的天麻樣品進行提取。即稱取不同加工工藝得到的干天麻粉末（過3 號篩）1.000 g，置于具塞錐形瓶中，準確加入25 mL 乙醇溶液（75%），超聲提取30 min，先用濾紙過濾再用微孔濾膜（0.45 μm）過濾，濾液上機檢測。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用Microsoft Excel 2019 軟件進行統(tǒng)計處理，用SPSS 20.0 軟件進行相關性和差異性分析。根據(jù)各成分的重要性，運用AHP 層次分析法[14]，將還原糖、可溶性總糖、可溶性蛋白、天麻素＋對羥基苯甲醇（GA+HA）、巴利森苷類（Ps ＝PA ＋PB ＋PC ＋PE）含量作為權重指標，通過SPSS AU 分析計算得到各成分的權重值，然后按公式（1）計算出綜合評分。綜合評分（T）＝S各成分×各成分權重值 （1）式中：S＝含量/含量最大值，為指標成分測定值的標準化數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 標準品及樣品成分分離測定

混合標準液和天麻樣品提取液上機檢測，在50 min 內(nèi)，標準液檢出了天麻素、對羥基苯甲醇和巴利森苷A、B、C、E 6 種天麻有效成分，獲得理想圖譜，天麻樣品液也檢出了多種天麻主要成分（見圖1）。

圖1 混合標準液（A）和天麻樣品提取液（B）的HPLC 色譜圖

根據(jù)混合標準液圖譜，以峰面積對應各質量濃度制作標準曲線，得出各成分濃度與峰面積的線性回歸方程，其線性關系良好（見表2），可作為樣品中各成分含量的計算使用。

表2 6 種主要成分的回歸方程及相關系數(shù)

2.2 不同加工工藝對天麻還原糖、可溶性總糖、可溶性蛋白含量的影響

由表3 可知，采用冷凍干燥時，蒸制時間越長天麻的還原糖含量越低，以蒸制時間為0 min 的含量最高，為6.374%，且顯著高于其他時間處理，以蒸制時間為30 min 的含量最低且顯著低于其他時間處理；采用熱風烘干時，各蒸制時間處理間天麻的還原糖含量無顯著性差異；當蒸制時間為0、10 和20 min 時，冷凍干燥處理的還原糖含量顯著高于熱風烘干處理；這表明采用不蒸制冷凍干燥加工時天麻的還原糖含量最高達6.374%，這種加工工藝能最有效地保存天麻的還原糖。采用冷凍干燥時，可溶性總糖含量也是蒸制時間為0 min 的含量最高，為17.368%，且顯著高于其他時間處理，蒸制時間為30 min 的含量最低且顯著低于0 和10 min 處理；采用熱風烘干時，蒸制時間越長可溶性總糖含量越高；當蒸制時間為0、10 和20 min 時，冷凍干燥處理的可溶性總糖含量顯著高于熱風烘干處理；這表明采用不蒸制冷凍干燥加工時天麻的可溶性總糖含量最高達17.368%，此加工工藝能最有效地保存天麻的可溶性總糖。采用冷凍干燥時，蒸制比不蒸制處理的可溶性蛋白含量高，其中以蒸制10 min 的可溶性蛋白含量最高，達9.265%，且顯著高于其他處理；采用熱風烘干時，可溶性蛋白含量隨蒸制時間延長逐漸升高；當蒸制時間為0、10 和20 min 時，冷凍干燥處理的可溶性蛋白含量高于熱風烘干處理；這表明蒸制10 min 后采用冷凍干燥處理時天麻的可溶性蛋白含量最高達9.265%，這種加工工藝能最有效地保存天麻的可溶性蛋白。

表3 不同加工工藝對還原糖、可溶性總糖和可溶性蛋白含量影響 （%）

2.3 不同加工工藝對天麻素（GA）和對羥基苯甲醇（HG）及其總量（GA ＋HA）的影響

由表4 可知，采用冷凍干燥時，隨蒸制時間延長GA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 處理的GA 含量最高，為1.785 mg/g，且顯著高于除蒸制10 min 以外的其他處理；采用熱風烘干時，經(jīng)蒸制處理的GA 含量比不蒸制處理高，以蒸制30 min 的GA 含量最高，達2.540 mg/g，且顯著高于其他處理；當蒸制時間相同時，熱風烘干的GA 含量均高于冷凍干燥；因此，蒸制30 min 后采用熱風烘干處理時天麻的GA 含量最高，達2.540 mg/g，這種加工工藝能有效地提高天麻素含量。采用冷凍干燥時，隨蒸制時間延長HA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 處理的HA 含量最高，為3.698 mg/g，且顯著高于除蒸制10 min 以外的其他處理；采用熱風烘干時，蒸制時間越長則HA 含量越低；采用10、20 和30 min 蒸制處理后，冷凍干燥的HA 含量均顯著高于熱風烘干；因此，蒸制20 min 后采用冷凍干燥能有效地提高對羥基苯甲醇含量。采用冷凍干燥時，隨蒸制時間延長GA+HA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 處理的GA+HA 含量最高；采用熱風烘干時，隨蒸制時間延長GA+HA 含量先降低后升高，以不蒸制處理的GA+HA 含量最高；采用10、20 和30 min 蒸制處理后，冷凍干燥的GA+HA 含量均高于熱風烘干處理，但以不蒸制熱風烘干處理的GA+HA含量最高，為5.499 mg/g。

表4 不同加工工藝對GA、HG 和GA ＋HG 含量的影響 （mg/g）

2.4 不同加工工藝對天麻巴利森苷（PA、PB、PC 和PE）含量的影響

由表5 可知，采用冷凍干燥和熱風烘干時，PA含量均隨蒸制時間延長先升高后降低，其中采用冷凍干燥時以蒸制10 min 處理的PA 含量顯著高于其他處理，采用熱風烘干時以蒸制20 min 處理的PA含量最高；在相同蒸制時間下，冷凍干燥的PA 含量均高于熱風烘干；因此，蒸制10 min 后采用冷凍干燥的PA 含量最高。采用冷凍干燥時，PB 含量隨蒸制時間延長先升高后降低，以蒸制10 min 處理的PB 含量最高且顯著高于其他處理；采用熱風烘干時，蒸制處理使PB 含量降低但各處理間差異不顯著；蒸制10、20 min 處理的PB 含量是冷凍干燥顯著高于熱風烘干，以蒸制10 min 后進行冷凍干燥的PB 含量最高。采用冷凍干燥和熱風烘干時，蒸制處理后的PC 含量均顯著降低，以不蒸制直接采用冷凍干燥的PC 含量最高，達3.534 mg/g。蒸制處理后均可提高PE 含量，采用冷凍干燥和熱風烘干時，PE 含量都是蒸制10 min 處理的最高，這表明蒸制10 min 后進行干燥處理能保持較高的PE 含量。蒸制處理可提高巴利森苷類總含量，采用冷凍干燥和熱風烘干時，隨著蒸制時間延長巴利森苷類總含量都是先升高后降低，均以蒸制10 min 的含量最高；在同一蒸制時間下，采用冷凍干燥的巴利森苷類總含量高于熱風烘干，以蒸制10 min 后采用冷凍干燥的巴利森苷類總含量最高，達25.557 mg/g。

表5 不同加工工藝對巴利森苷（PA、PB、PC 和PE）含量的影響 （mg/g）

2.5 天麻不同加工工藝的評價指標權重與綜合評分

天麻中含有豐富的糖類和蛋白質等營養(yǎng)成分，其含量是衡量天麻品質的重要指標[22]。天麻中富含的酚類物質，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病表現(xiàn)出較強的藥理作用，其中天麻素是HA 的葡萄糖苷，具有抗焦慮和鎮(zhèn)靜的特性，在天麻的藥理活性中起著重要作用[23-24]。巴利森苷類是天麻素和檸檬酸酯化而成的化合物，能在胃腸道降解為天麻素被吸收入血液中。運用AHP 層次分析法并通過SPSS AU 分析計算得到各成分的權重值為：還原糖為7.233%、可溶性總糖為4.950%、可溶性蛋白為6.738%、GA+HA 為44.786%、Ps 為26.293%，一致性比例因子（CR）＝0.048 ＜ 0.1，表明各指標成分所得權重具有一致性。用各指標成分測定值的標準化數(shù)據(jù)與其權重值的乘積相加可得到綜合評分（T）。從表6 可看出，以DG-10（100℃蒸制10 min 后冷凍干燥）的綜合評分最高，為0.724 分。

表6 天麻采用不同加工工藝時各指標成分測定值與綜合評分

3 討 論

試驗結果表明，天麻采用冷凍干燥加工時，不蒸制處理的還原糖和可溶性總糖含量最高，分別為6.374%和17.368%，可溶性蛋白含量隨蒸制時間延長先升高后降低，蒸制10 min 后采用冷凍干燥的可溶性蛋白含量最高達9.265%；而采用熱風烘干加工時，隨著蒸制時間的延長可溶性總糖和可溶性蛋白含量逐漸增加；當蒸制10 和20 min 時，冷凍干燥處理的還原糖、可溶性總糖和可溶性蛋白含量均高于熱風烘干處理。這些變化的發(fā)生可能是由于不同處理的呼吸作用、高溫降解、酶降解及氧化降解等存在差異而使各種物質發(fā)生降解、縮合、轉化、變性等所致，因為有研究顯示蒸制可改變天麻中的酶活性，促進淀粉水解，干燥能促進天麻中的縮合反應[25]。而在一定的蒸制時間內(nèi)，冷凍干燥處理的還原糖、可溶性總糖和可溶性蛋白含量高于烘干處理，可能是由于冷凍干燥降低了酶活性，抑制了水解的發(fā)生和部分熱敏性物質的變性[26]。

為了防止天麻素的分解和酚類成分酶促反應，天麻在干燥之前必須進行“斷生”以達到“殺酶保苷”的作用。Ma 等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，蒸制處理（100℃，20 min）可增加天麻素（GA）和對羥基苯甲醇（HA）含量，筆者的試驗結果也表明，蒸制30 min 后采用熱風烘干處理時天麻的GA 含量最高達2.540 mg/g，采用冷凍干燥時蒸制20 min 處理的HA 含量最高為3.698 mg/g，但采用熱風烘干時蒸制時間越長則HA含量越低。蒸制處理后天麻GA 含量的提高可能是由于一些酚苷類物質發(fā)生降解形成了天麻素。筆者的試驗結果還表明，蒸制10 min 后采用冷凍干燥的PA 和PB 含量最高，采用冷凍干燥和熱風烘干時都是蒸制處理后的PC 含量顯著降低，以不蒸制直接采用冷凍干燥的PC 含量最高，達3.534 mg/g，采用冷凍干燥和熱風烘干時PE 和巴利森苷類含量都是蒸制10 min 處理的最高，并且采用冷凍干燥處理的巴利森苷類物質總量高于熱風烘干處理，可能是冷凍干燥能更好地保存天麻的苷類物質，這與田紫平等[28]、肖國鑫等[29]的研究結果一致。

綜上所述，在加工過程中，蒸制時間和干燥方式都會導致天麻的化學成分發(fā)生改變。筆者運用AHP 層次分析法，用上述各指標成分測定值的標準化數(shù)據(jù)與其權重值的乘積相加得到的綜合評分（T）。結果表明，以DG-10（100℃蒸制10 min 后冷凍干燥）的綜合評分最高，為0.724 分。因此，天麻在100℃蒸制10 min 后采用冷凍干燥處理能最有效地保存天麻體內(nèi)的營養(yǎng)和功效成分，是昭通天麻的最優(yōu)加工工藝。