不同加工方法對人參成分在食品中的穩(wěn)定性研究

◎ 王芙蓉

（長白山皇封參業(yè)股份有限公司，吉林 白山 135200）

人參作為傳統(tǒng)的中草藥，是具有多種藥用價值的天然植物。隨著食品科技的不斷進(jìn)步，人參不僅被用作藥材，還被廣泛應(yīng)用于各種食品中，如飲料、保健食品和零食等，用以補(bǔ)充日常營養(yǎng)。然而，食品加工過程往往涉及高溫、高壓、光照、氧氣接觸等多種可能導(dǎo)致活性成分變化的因素。對于人參來說，加工方法可能會影響其藥用成分的活性，如人參皂苷、多糖和揮發(fā)油等[1]。因此，針對食品中人參成分的穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，對于食品工業(yè)和消費(fèi)者都具有重要意義。對此，本研究探討了不同加工方法對人參活性成分穩(wěn)定性的影響，期望為食品工業(yè)提供有價值的指導(dǎo)和建議。

1 人參成分及加工方法研究

1.1 人參的主要活性成分及其功效

人參，作為享有盛譽(yù)的藥材，具有豐富的藥用活性，其中，人參皂苷作為其最重要的活性成分之一，已被眾多研究證實具有氧化、抗疲勞、增強(qiáng)免疫力等功能。除了人參皂苷，人參還含有其他如多糖、揮發(fā)油和多種微量元素，人參多糖具有很好的免疫調(diào)節(jié)效果；揮發(fā)油則可以改善心腦血管健康；微量元素，如鋅、硒等，可以為人體提供必要的礦物質(zhì)支持。

1.2 人參加工方法與穩(wěn)定性

加工是實現(xiàn)食品創(chuàng)新、提升食品價值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在人參加工過程中，如何確保其珍貴的活性成分不被破壞，始終是行業(yè)的難題。研究發(fā)現(xiàn)，人參的加工方法與其成分的穩(wěn)定性之間存在密切的關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)的炮制、曬干、蒸煮等方法雖然能夠保留部分活性成分，但在某種情況下，如高溫或長時間加工，則會導(dǎo)致人參皂苷等珍貴成分大量損失[2]?，F(xiàn)代加工技術(shù)，如冷凍干燥、微波輻射和超臨界流體萃取，逐漸被應(yīng)用于人參的加工中，一定程度上保留了更多的活性成分。然而，不同的加工方法可能適合不同類型的人參或應(yīng)用場景。例如，為了得到高含量的人參皂苷，超臨界流體萃取可能是首選；為了得到整體營養(yǎng)成分更為均衡的人參粉末，冷凍干燥可能更為適宜。

2 實驗研究

2.1 實驗材料

為確保本次研究結(jié)果具有科學(xué)性和說服力，選材的嚴(yán)謹(jǐn)性和細(xì)致性尤為關(guān)鍵。本研究中所有的實驗材料均經(jīng)過精心篩選和檢驗，保證了純度、穩(wěn)定性和代表性。

①人參樣本是研究的核心材料，為確保其生長環(huán)境和生物特性的一致性，選擇來自吉林省的紅參，由同一供應(yīng)商提供。選取了5 年、10 年、15 年3 種不同生長年限的紅參，對外觀、硬度和香氣進(jìn)行了評估，確保健康、成熟且無病害。其中，每個年限分別采購10 kg，旨在研究不同年齡段的人參在成分和活性上的差異。②一系列分析純試劑：80%甲醇、無水乙醇、醋酸和鹽酸；具體純度如下：甲醇（≥99.8%)、無水乙醇（≥99.7%)、醋酸（≥99.5%) 和鹽酸（≥37%)。

除了化學(xué)試劑，本實驗還需要各種設(shè)備和工具，其中，最核心的是HPLC（高效液相色譜儀）。本實驗使用的是Agilent 1260 Infinity II 型號的HPLC，具有高分辨率、高靈敏度和高重復(fù)性，可有效分析和定量人參中的多種活性成分。同時，為了保證提取的有效性和效率，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀和高速離心機(jī)，分別用于濃縮提取物、去除雜質(zhì)。

2.2 實驗方法

所有人參樣本在清洗前進(jìn)行了稱重，平均每份樣本重量為25 g。清洗過程中，使用無水乙醇作為清潔劑，確保完全去除樣本表面的雜質(zhì)和殘留物。①使用冷凍干燥機(jī)，設(shè)定溫度為－50 ℃，持續(xù)時間為48 h，對清洗的樣本進(jìn)行冷凍干燥處理，干燥后的人參樣本被粉碎至60 目，并儲存在密封的塑料袋中。②粉碎后的人參樣本和80%甲醇按照1∶10 的比例混合，確保樣本都能與足夠的甲醇接觸。為提高提取效率，使用高速攪拌器，在8 000 rpm 的條件下進(jìn)行了4 h 的攪拌。③攪拌完成后，將混合物轉(zhuǎn)移到離心試管中，再使用高速離心機(jī)進(jìn)行離心，設(shè)定速度為12 000 rpm、時間為20 min，離心后得到的上層清液即為所需的人參提取物。④提取得到的清液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，設(shè)定溫度為40 ℃、旋轉(zhuǎn)速度為180 rpm，直到溶劑完全蒸發(fā)，留下黏稠的提取物。⑤使用HPLC 系統(tǒng)，對提取物進(jìn)行高效液相色譜分析：采用C18色譜柱，流動相為甲醇-水（85∶15），流速為1.0 mL·min-1，檢測波長為203 nm，樣品注入量為10 μL，實驗溫度控制在25 ℃。

2.3 各加工方法對人參主要活性成分的影響

為深入探究各種加工方法對人參皂苷的影響，本研究采集了3 種常見的加工方法進(jìn)行實驗，即烘干、冷凍干燥與微波處理。數(shù)據(jù)明確顯示，冷凍干燥樣本的人參皂苷含量高達(dá)5.8%，明顯超越了烘干和微波處理的樣本。原因可能在于冷凍干燥在低溫條件下進(jìn)行，避免了高溫帶來的分解作用，更好地保存了人參的活性成分[3]。烘干和微波處理，雖然在速度和經(jīng)濟(jì)性上占有優(yōu)勢，但有可能因為溫度上升導(dǎo)致部分活性成分損失。特別是烘干，較高的溫度和長時間的加工周期，可能是導(dǎo)致人參皂苷含量下降的主要原因。此外，微波處理展現(xiàn)出一個特殊的現(xiàn)象：盡管其對主要活性成分的保留稍遜于冷凍干燥，但在某些次要成分上卻顯示出更好的提取效果，原因在于微波的特定能量輸出和滲透性能夠更有效地提取某些成分。

2.4 不同加工方法下人參成分的穩(wěn)定性分析

考慮到長時間存儲對人參成分穩(wěn)定性的影響，經(jīng)過30 d 的室溫存儲后，各加工方法處理的樣品中活性成分的變化差異顯著。冷凍干燥樣本的人參皂苷含量僅降低了0.3%，烘干和微波處理的樣本下降了1.2%和0.8%，由此可見，冷凍干燥對于維持人參活性成分的穩(wěn)定性具有明顯優(yōu)勢，其原因可能在于冷凍干燥過程中的低溫和快速去水，有助于避免熱分解和氧化降解。然而，穩(wěn)定性不僅與時間有關(guān)，還與環(huán)境條件息息相關(guān)。①在對樣品進(jìn)行高溫、高濕和光照條件下的應(yīng)激測試中，微波處理樣本表現(xiàn)出對光照的敏感性，活性成分在強(qiáng)光下的7 d 降解率達(dá)到了2.4%，冷凍干燥和烘干的樣本則分別為1.5%和1.8%，這可能與微波處理導(dǎo)致的某些微結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，使樣品對外界因素更為敏感。②在考慮不同存儲溫度時，大部分樣品在低溫（4 ℃）存儲下都顯示出更好的穩(wěn)定性，但微波處理樣本仍然在各種條件下呈現(xiàn)出相對較低的穩(wěn)定性。值得注意的是，盡管冷凍干燥樣品在多數(shù)條件下都展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性，但在高濕度環(huán)境下，其穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)，人參皂苷的降解率達(dá)到了3.2%，而烘干和微波處理的樣品則為2.7%和2.9%，推測可能與冷凍干燥樣品的微孔結(jié)構(gòu)和吸濕性有關(guān)。

3 加工方法分析及優(yōu)化建議

3.1 加工方法對人參成分穩(wěn)定性的影響機(jī)理探討

人參內(nèi)的關(guān)鍵活性成分為人參皂苷、多糖和其他微量元素，具有抗氧化、抗疲勞和增強(qiáng)免疫力等功效。不同的加工方式會對這些活性成分的保留和穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。傳統(tǒng)的加工如蒸煮和烘干，會導(dǎo)致熱敏感的成分分解，其中，蒸煮時的高溫與水分結(jié)合可能引發(fā)活性成分的水解或氧化，降低其功效；烘干則可能導(dǎo)致部分人參皂苷和多糖因為暴露于高溫下而分解，這2 種方式雖然簡單、成本低，但可能導(dǎo)致活性成分損失較多。而現(xiàn)代技術(shù)如冷凍干燥和超臨界流體提取，則更有利于保持人參的活性成分。其中，冷凍干燥在低溫條件下進(jìn)行，可減少熱分解和氧化的風(fēng)險，更好地保留了敏感成分；超臨界流體提取則是在特定的壓力和溫度下，利用超臨界CO2作為溶劑提取活性成分，既環(huán)保又能提高提取效率。

3.2 加工條件的優(yōu)化建議

①傳統(tǒng)的蒸煮和烘干方法，雖然會損失部分活性成分，但其具有簡易、成本低的特點(diǎn)，在實際生產(chǎn)中具有一席之地。未來，相關(guān)研究可考慮調(diào)整蒸煮時間、溫度，以及烘干的環(huán)境和持續(xù)時間[4]。②現(xiàn)代的冷凍干燥技術(shù)雖然在低溫條件下可以很好地保存活性成分，但在加工過程中可能產(chǎn)生大量冰晶，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致活性成分流失。通過調(diào)整冷凍速率和真空度，控制冰晶的大小，可以降低其對細(xì)胞的破壞。③對于超臨界流體提取，需要考慮調(diào)整溶劑和工作溫度，從而高效提取特定活性成分。為了確保加工過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性，建議在加工過程中實施嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。例如，可采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)控溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)，確保加工過程始終處于最佳狀態(tài)[5]。

4 結(jié)語

不同的加工方法對人參中的活性成分有明顯的影響，某些傳統(tǒng)加工方法可能導(dǎo)致活性成分的喪失，現(xiàn)代技術(shù)，如超臨界流體提取等，則能更好地保存這些成分。從食品工業(yè)的角度來看，對人參的加工方法進(jìn)行優(yōu)化，關(guān)系到產(chǎn)品的功效、品質(zhì)和市場價值。本研究對加工條件提出了優(yōu)化建議，為食品工業(yè)提供了實用的參考，不僅有助于提高人參產(chǎn)品的質(zhì)量，而且有助于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。