黑參炮制工藝優(yōu)化及成分變化分析

向思敏，臺(tái)雪月，盧忠魁，劉 超，樸玉蘭，李應(yīng)華，鐘 寶，李鳳林，3

（1.長(zhǎng)春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130022；2.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林 132101；3.吉林省科技廳釀造技術(shù)科技創(chuàng)新中心，吉林吉林 132101；4.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南漯河 462002）

黑參，又稱為黑紅參或紫黑參，外觀呈現(xiàn)黑褐色或者紫黑色，是干燥的人參經(jīng)過反復(fù)高溫蒸汽蒸制和烘干所得到的產(chǎn)物[1]，是人參深加工的新炮制品之一。目前，黑參的炮制方法多為九蒸九曝[2]，是將人參在高溫下進(jìn)行多次的蒸制烘干，整個(gè)過程重復(fù)9 次[3]?，F(xiàn)代工藝通常是由新鮮的人參或白參在96 ℃下蒸制3 h，然后在50 ℃下熱風(fēng)干燥24 h，重復(fù)9 次制得[4]。鮮人參在炮制后會(huì)生成多種稀有人參皂苷，由于人參皂苷并不穩(wěn)定，炮制會(huì)使人參皂苷類成分發(fā)生變化[5-6]。在炮制過程中，常規(guī)的人參皂苷在經(jīng)過九蒸九曝時(shí)轉(zhuǎn)化成新的稀有皂苷[7-8]，而在經(jīng)過較長(zhǎng)的加工時(shí)間和過多的重復(fù)加工時(shí)稀有人參皂苷的含量卻在減少[9]，導(dǎo)致黑參中多糖和氨基酸的含量少于鮮參與紅參[10]。有研究表明，黑參的人參皂苷Rg3和Rg5含量明顯高于人參和紅參[11]，在抗癌[12]、抗腫瘤、抗菌、抗炎、提高免疫力、降血壓、抗氧化活性等方面效果更加顯著[13-17]。目前，研究表明，黑參在炮制的過程中，蒸制溫度、蒸制時(shí)間、烘干溫度、烘干時(shí)間及重復(fù)次數(shù)都會(huì)導(dǎo)致其中化學(xué)成分的改變，進(jìn)而影響黑參的質(zhì)量及藥理作用[18-20]，因此需要確定加工時(shí)蒸制和烘干的溫度與時(shí)間來形成標(biāo)準(zhǔn)。以人參為原料，采用高溫高壓的炮制工藝制備黑參，通過利用蒸制與燜制相結(jié)合的方法，減少加工時(shí)間、提高效率、降低加工成本，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定黑參最佳炮制工藝參數(shù)，為黑參的炮制工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

人參，產(chǎn)自吉林省敦化市；人參皂苷Re、20（S）-Rg3、20（R）-Rg3，成都瑞芬思德丹生物科技有限公司提供；石油醚、正丁醇，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所標(biāo)物中心提供；蒸餾水。

1.2 儀器設(shè)備

JA1003 型電子天平，上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司產(chǎn)品；LDZM-80KCS 型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；數(shù)顯恒溫干燥箱，上海合恒儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；LK-1000A 型高速萬能粉碎機(jī)，上海精勝科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；高速冷凍離心機(jī)，湖南湘實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；電熱恒溫水浴鍋，上?？坪銓?shí)業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品；KQ-100DE 型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；1260 型安捷倫高效液相色譜儀，美國安捷倫產(chǎn)品。

1.3 工藝流程

原料選擇→洗凈→控干水分→烘干→蒸制→燜制→烘干→成品→理化指標(biāo)測(cè)定。

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 原料預(yù)處理挑選大小均勻、粗細(xì)一致的鮮人參，將人參刷洗干凈，自然晾干控干水分。

1.4.2 烘干蒸制

將自然晾干的鮮人參放進(jìn)50 ℃的烘箱內(nèi)烘干10 h后取出。用紗布將人參包緊，放入高壓蒸汽滅菌鍋，于121 ℃條件下蒸制后燜制；蒸制燜制完成后取出，放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干。

1.5 水分含量測(cè)定

將炮制好的黑參用研磨器研磨，放入高速粉碎機(jī)內(nèi)再次粉碎，精密稱取2～3 g 平鋪于干燥至恒質(zhì)量的扁型稱量瓶中，粉末的厚度不超過5 mm。將稱量瓶的瓶蓋打開放入100 ℃的烘箱內(nèi)烘干5 h，取出后蓋好瓶蓋移至干燥器中，冷卻30 min 后精密稱定。再放入100 ℃的烘箱內(nèi)烘干1 h，冷卻30 min 后精密稱定，直至連續(xù)2 次稱量的差異不超過5 mg 為止，根據(jù)減失的質(zhì)量計(jì)算黑參粉末的含水量（%）。

1.6 人參皂苷含量測(cè)定

1.6.1 供試品溶液的制備

分別稱取干燥粉碎的原參、黑參各5.00 g，置于具塞錐形瓶中，加入50，25，25 mL 石油醚超聲萃取3 次，每次10 min，萃取后棄去石油醚。殘?jiān)≌舾?，加入純?0，40，20 mL 高速分散器勻漿3 次，每次2 min，靜置，收集上層清液合并后離心（以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心5 min）。離心后取上清液移入250 mL 容量瓶中，加水定容至刻度。取此水提取溶液20 mL 于125 mL 分液漏斗中，加水飽和的正丁醇10，10，10 mL 萃取3 次，合并正丁醇萃取液，于水浴揮干，以純水定容至10 mL，得到供試品溶液。

1.6.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

分別取人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3標(biāo)準(zhǔn)貯備液配制成質(zhì)量濃度為0.6，1.2，1.8，2.4，3.0μg/mL 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

人參皂苷Re 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見圖1，人參皂苷20（S）-Rg3標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見圖2，人參皂苷20（R）-Rg3標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見圖3。

圖1 人參皂苷Re 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 人參皂苷20（S）-Rg3 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖3 人參皂苷20（R）-Rg3 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

1.6.3 人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3含量的測(cè)定

采用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定。色譜條件為C18型色譜柱（4.6 mm×150 mm）；紫外檢測(cè)器；檢測(cè)波長(zhǎng)203 nm，流動(dòng)相為0.05%磷酸水溶液-乙腈，流速0.3 mL/min，進(jìn)樣量10 μL。根據(jù)對(duì)照品溶液的測(cè)定得到人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3質(zhì)量濃度（μg/mL）對(duì)其峰面積（Y）的線性回歸方程，同法測(cè)定計(jì)算供試品溶液中人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3的質(zhì)量濃度，并計(jì)算出人參皂苷的含量。其含量計(jì)算公式如下：

式中：X——人參樣品中Re 或20（R）-Rg3或20（S）-Rg3的含量，g/100 g；

C——供試品溶液中Re 或20（R）-Rg3或20（S）-Rg3的質(zhì)量濃度，μg/mL；

V3——供試品溶液最終體積，mL；

V2——取水提取液的體積，mL；

V1——水提取液定容體積，mL；

m——稱取樣品的質(zhì)量，g；

f——稀釋因子。

1.7 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.7.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取大小均勻、粗細(xì)一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進(jìn)行蒸制，考查蒸制時(shí)間、烘干時(shí)間、烘干溫度3 個(gè)因素對(duì)黑參炮制的影響，每個(gè)單因素設(shè)置5 個(gè)水平，以感官評(píng)價(jià)為參考值，確定每個(gè)因素的最優(yōu)3 個(gè)水平，為正交試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)。

黑參炮制工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 黑參炮制工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)因素水平

1.7.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取蒸制時(shí)間、烘干時(shí)間、烘干溫度3 個(gè)因素，進(jìn)行三因素三水平的正交分析試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)為參考值，選擇L9（34）正交表，確定黑參炮制的最佳工藝條件。

黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平

1.7.3 黑參感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由10 名教師作評(píng)定員，對(duì)黑參的色澤、香氣、滋味進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)和評(píng)分。

黑參感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 黑參感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸制時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響

取大小均勻、粗細(xì)一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進(jìn)行蒸制，在烘干時(shí)間10 h，烘干溫度50 ℃的條件下，分別選取蒸制時(shí)間60，90，120，150，180 min，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考查蒸制時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響。

蒸制時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 蒸制時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響

由圖4 可知，立式壓力蒸汽滅菌鍋的溫度設(shè)定為121 ℃，于烘箱溫度50 ℃下烘干10 h 時(shí)，隨著高溫高壓蒸制的時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，人參發(fā)生美拉德反應(yīng)炮制出的黑參的品質(zhì)逐漸變好，達(dá)到120 min 以后，繼續(xù)蒸制，黑參的品質(zhì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而略有下降，在高溫高壓下過長(zhǎng)的蒸制時(shí)間導(dǎo)致黑參發(fā)生炭化，導(dǎo)致黑參口感干澀、發(fā)黑、味道發(fā)苦，影響黑參的品質(zhì)，感官評(píng)分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳蒸制時(shí)間為120 min。

2.2 烘干時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響

取大小均勻、粗細(xì)一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進(jìn)行蒸制120 min，烘干溫度50 ℃的條件下，分別選取烘干時(shí)間為6，8，10，12，14 h，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考查烘干時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響。

烘干時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 烘干時(shí)間對(duì)黑參品質(zhì)的影響

由圖5 可知，立式壓力蒸汽滅菌鍋溫度121 ℃下蒸制120 min，于烘箱溫度50 ℃下烘干時(shí)，黑參的品質(zhì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而變好，顏色逐漸變深，水分含量在慢慢減少，在時(shí)間達(dá)到10 h 后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，黑參品質(zhì)有所下降，當(dāng)烘干時(shí)間到達(dá)10 h 時(shí)，黑參的含水量已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，10 h 后繼續(xù)烘干使得水分含量繼續(xù)減少，導(dǎo)致黑參的口感過干和味道變差，影響黑參品質(zhì)，感官評(píng)分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳烘干時(shí)間為10 h。

2.3 烘干溫度對(duì)黑參品質(zhì)的影響

取大小均勻、粗細(xì)一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進(jìn)行蒸制120 min，于烘干時(shí)間10 h的條件下分別選取烘干溫度40，50，60，70，80 ℃，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考查烘干溫度間對(duì)黑參品質(zhì)的影響。

烘干溫度對(duì)黑參品質(zhì)的影響見圖6。

圖6 烘干溫度對(duì)黑參品質(zhì)的影響

由圖6 可知，在立式壓力蒸汽滅菌鍋溫度121 ℃下蒸制120 min，烘干10 h 的條件下，隨著烘干溫度的升高，顏色慢慢變深，水分含量減少，黑參品質(zhì)逐漸變好，在溫度達(dá)到60 ℃后，隨著烘干溫度的增加，黑參品質(zhì)有所下降，在60 ℃烘干時(shí)，黑參的含水量和顏色已達(dá)理想的狀態(tài)，烘干溫度繼續(xù)升高使黑參含水量過度減少，顏色越來越深，導(dǎo)致黑參的色澤、香氣和滋味變差，影響黑參品質(zhì)，感官評(píng)分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳烘干溫度為60 ℃。

2.4 黑參炮制工藝優(yōu)化研究

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以蒸制時(shí)間（A）、烘干時(shí)間（B）、烘干溫度（C）3 個(gè)單因素為自變量，以感官評(píng)價(jià)為參考值，進(jìn)行三因素三水平的L9（34）正交試驗(yàn)。

黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表4，黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析見表5，黑參炮制工藝因素指標(biāo)分析圖見圖7。

表4 黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表5 黑參炮制工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析

圖7 黑參炮制工藝因素指標(biāo)分析圖

由表4 及圖7 分析可知，3 個(gè)因素作用的顯著性分別為蒸制時(shí)間（A）＞烘干時(shí)間（B）＞烘干溫度（C），且得到炮制出最好黑參的最優(yōu)條件是A2B1C2，獲得感官評(píng)分為28.0 分。因此，黑參的最優(yōu)炮制工藝條件是蒸制時(shí)間120 min，烘干時(shí)間8 h，烘干溫度60 ℃。

2.5 黑參產(chǎn)品品質(zhì)分析

2.5.1 水分含量分析

精確稱量1.536 79 g 的黑參樣品，在烘箱的溫度為100 ℃下烘干5 h 至恒質(zhì)量后精密稱定，計(jì)算出樣品中水分含量。

水分含量測(cè)定結(jié)果見表6。

表6 水分含量測(cè)定結(jié)果

由表6 可知，按照最優(yōu)條件炮制出的黑參水分含量平均為10.132 513%，小于12%符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2 人參皂苷含量分析

原參的人參皂苷液相色譜圖見圖8，黑參的人參皂苷液相色譜圖見圖9，人參皂苷含量測(cè)定結(jié)果見表7。

表7 人參皂苷含量測(cè)定結(jié)果

圖8 原參的人參皂苷液相色譜圖

圖9 黑參的人參皂苷液相色譜圖

由圖8、圖9 和表7 可知，原參中檢測(cè)出2 種稀有人參皂苷20（S）-Rg3和20（R）-Rg3的含量較少，黑參中檢測(cè)出2 種稀有人參皂苷20（S）-Rg3和20（R）-Rg3的含量明顯增加，而人參皂苷Re 的含量在炮制成黑參后有所減少。

根據(jù)1.6.3 的方法計(jì)算出原參和黑參中人參皂苷的含量。

由表7 的檢測(cè)計(jì)算結(jié)果可知，炮制后所得黑參的稀有人參皂苷20（S）-Rg3，20（R）-Rg3的含量明顯比原參中的含量高，而人參皂苷Re 的含量卻有所降低。在長(zhǎng)時(shí)間高溫高壓蒸制和烘干的炮制過程中，人參皂苷20（S）-Rg3和20（R）-Rg3等稀有人參由人參中的原有人參皂苷發(fā)生轉(zhuǎn)變而形成，而人參中原有的部分人參皂苷Re 轉(zhuǎn)化形成其他稀有人參皂苷。因此，炮制后的人參皂苷Re 的含量明顯少于炮制前的含量，人參皂苷20（S）-Rg3，20（R）-Rg3的含量在炮制后有所增加。

3 結(jié)論

黑參最優(yōu)炮制工藝參數(shù)為蒸制時(shí)間120 min，烘干時(shí)間8 h，烘干溫度60 ℃此條件下，感官評(píng)分為28.0 分，影響黑參炮制因素由大到小依次為蒸制時(shí)間（A）＞烘干時(shí)間（B）＞烘干溫度（C）。蒸制時(shí)間對(duì)黑參的炮制品質(zhì)影響較大，在蒸制過程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)導(dǎo)致其中的化學(xué)成分發(fā)生改變，過長(zhǎng)時(shí)間的高溫高壓蒸制使黑參細(xì)小的部分發(fā)生炭化，直接影響了黑參的品質(zhì)，破壞了應(yīng)有的色澤、香氣與口感。烘干時(shí)間和烘干溫度的小范圍改變對(duì)品質(zhì)的影響較小，烘干的時(shí)間和溫度主要影響的是黑參的含水量。烘干時(shí)間較短溫度較低時(shí)，黑參水分含量較多，不夠干燥，而烘干時(shí)間較長(zhǎng)和溫度較高時(shí)，黑參水分含量過少、過于干燥，這些因素都影響黑參的品質(zhì)。炮制時(shí)確定最佳工藝能更快更好地炮制出高品質(zhì)的黑參。利用高溫高壓法炮制黑參，通過利用蒸制與燜制相結(jié)合的方法，減少加工時(shí)間，進(jìn)而提高效率、降低加工成本，通過正交優(yōu)化試驗(yàn)確定了黑參最佳炮制工藝參數(shù)，為黑參的炮制工藝提供參考，也為黑參的進(jìn)一步開發(fā)提供基礎(chǔ)，對(duì)黑參的生產(chǎn)與推廣起到積極作用。

由檢測(cè)計(jì)算結(jié)果可知，炮制后所得黑參中稀有人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3含量分別為0.033%，0.141%，0.256%，原參中人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3含量分別為0.287%，＜0.005%，＜0。黑參中的稀有人參皂苷Rg3明顯比原參的含量高，而人參皂苷Re 的含量卻有所降低。由于人參皂苷并不穩(wěn)定，所以炮制會(huì)使人參皂苷類成分發(fā)生變化。發(fā)生上述變化的可能原因是由于丙二酸單?；藚⒃碥挣ユI水解反應(yīng)。人參中Malonyl-ginsenoside-Rb1，-Rb2，-Rc，-Rd 經(jīng)過蒸制加熱，其C-20 位的糖苷鍵斷裂，羥基位阻減小得到20-（S）-ginsenoside-Rg3和20-（R）-ginsenoside-Rg3。此外，人參皂苷Re 減少的原因可能是，達(dá)瑪烷型人參皂苷C-20 糖苷鍵水解反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)脫去C-20 位葡萄糖，水解掉C-3 位末端鼠李糖，生產(chǎn)其他稀有人參皂苷。因此，炮制后的人參皂苷Re 含量明顯少于炮制前的含量，人參皂苷20（S）-Rg3，20（R）-Rg3的含量在炮制后有所增加。黑參中特有的Rg3有抗腫瘤的作用，對(duì)原代的人膽囊癌細(xì)胞具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性和促凋亡活性，Rg3可作為傳統(tǒng)癌癥治療的輔助藥物，通過協(xié)同作用提高藥效或降低不良反應(yīng)。

目前，黑參的炮制工藝多種多樣，還沒有完善炮制工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，不同工藝炮制出的黑參的人參皂苷含量和化學(xué)成分含量有所差別，以至于不能保證在不同工藝炮制下黑參的品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值。黑參的傳統(tǒng)炮制工藝為九蒸九曝，加工時(shí)間過長(zhǎng)，加工成本較高，應(yīng)以現(xiàn)代化工藝優(yōu)化傳統(tǒng)炮制方法，并深入研究，完善現(xiàn)代炮制工藝，降低加工成本，炮制出更高品質(zhì)的黑參產(chǎn)品，建立統(tǒng)一黑參質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。為黑參的生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)黑參的推廣及黑參產(chǎn)品的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。