山藥無硫加工的研究進展

★ 楊 欣 劉 成 喻松仁** 金曉飛（.湖南中醫藥大學 長沙 4008；.江西中醫學院 南昌 330004）

山藥為薯蕷科植物薯蕷（Discorea opposite Thunb.）的干燥根莖，始載于《神農本草經》，被列為上品，具有補脾養胃、生津益肺、補腎澀精的功效，主治脾虛食少、久瀉不止、肺虛喘咳、腎虛遺精、帶下、尿頻、虛熱消渴等；同時山藥質地細膩，肉色潔白，風味鮮美，營養豐富，被譽為蔬菜之珍品，是一種國際性的糧食作物，因而山藥是一種藥食兼用的高效經濟作物。其塊莖主要含有淀粉、蛋白質、人類必需的多種氨基酸等營養成分以及多糖、薯蕷皂苷、尿囊素、淀粉酶、膽堿、多酚氧化酶等多種成分[1]。古今醫家除了使用生品外，也多用炮制品。但是山藥在加工過程中很容易發生褐變，引起色澤、風味和質地的變化，從而影響山藥的藥用價值和商業價值。目前市場上多使用硫磺熏制方法來抑制山藥褐變，以保證其色白、質粉，可同時也帶來了味變酸、有害物質硫與鉛汞砷超標等問題，其作為藥品、食品或保健用品難以進入國際市場。影響山藥變色的主要因素為前12小時內的溫度，只要溫度適宜或是在很短的時間內干燥好藥材，那么完全可以不用硫磺熏，特別是人們應該摒棄過去只追求外觀的錯誤認識[2]。許多學者通過各種無硫護色劑和不同的干燥方法等來研究山藥無硫加工技術。下面對無硫山藥加工的研究作一綜述，為生產無硫優質山藥提供依據。

1 無硫護色劑烘干處理

酶促褐變是山藥發生褐變的重要原因，酶促褐變反應非常迅速，在極短的時間內便可發生，與褐變相關的酶有多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL），許多學者認為PPO對大多數果蔬的酶促褐變是主要的[3-4]，如蘋果[5]、蘿卜[6]、芹菜[7]、鱷梨[8]、魔芋片[9]等。山藥中含有的多酚類物質在多酚氧化酶（PPO）的催化作用下被氧化而呈褐色，山藥PPO位于其正常細胞的質體中，當山藥受到損傷后，PPO被釋放出來，在有氧環境中將催化酚類物質最終導致褐色素的生成[10]。因此，為了保證山藥的品質，研究一種安全有效又簡單的山藥無硫護色方法是非常重要的。陳氏等[10]采用分光光度法測定懷山藥PPO的活力，研究了pH、溫度、底物濃度和抑制劑等不同因素對懷山藥PPO活力的影響，通過正交實驗可知對護色效果的影響程度由大到小依次為：L-半胱氨酸＞檸檬酸＞浸泡時間＞NaCl＞Vc，其最佳無硫護色配比為：L-半胱氨酸、檸檬酸、NaCl及Vc的質量分數為0.02%、1.4%、2.5%和0.016%，浸泡時間為3小時。張氏等[11]以PPO為指標研究證明麻山藥保健酒釀造過程中有三個環節會有嚴重的褐變情況，分別加入不同護色劑以防褐變，即為麻山藥去皮切塊后及時浸入0.6%檸檬酸+0.6%Vc+0.08%亞硫酸氫鈉，打漿和漿液糖化時加入45 mg/kg SO2和1.0%Vc以及貯存期間加入70-80 mg/kg游離SO2配合50 mg/L Vc。趙氏等[12-13]為了解決鐵棍山藥片加工過程中的褐變問題，對多種無硫護色劑進行單一和復合護色處理，最后結果表明：經 0.25% 檸檬酸+0.1% 植酸+0.25%CaCl2處理的山藥片感官質量最好，可代替含硫護色劑亞硫酸鈉。也有學者認為POD在山藥褐變上也起著重要作用[14]，李氏等[15]將山藥浸沒于70-80℃熱水中熱燙10分鐘，能顯著降低POD的活性，再采用正交實驗優選出最佳防褐護色液配方，即：植酸、L-抗壞血酸、檸檬酸、EDTA-2Na的用量分別為0.15、0.2、10、0.2 g/kg，護色液與山藥片的質量比為3：1，護色時間為4小時；趙氏等[16]研究了pH、溫度和無硫護色劑對與褐變相關的POD的特性，結果表明：鐵棍山藥POD對愈創木酚的最適反應pH為5.0，溫度為50℃，在80℃下保持5分鐘基本失活，其無硫護色單因素考察首選L-半胱氨酸鹽或抗壞血酸，其次是檸檬酸，第三是植酸；羅氏等[17]探索了納米碳酸鈣助劑對鮮切山藥保鮮效果的影響，通過檢測鮮切山藥的總酸度、Vc含量、霉變率、貨架期、失重率、L值、褐變指數、總酚含量、PPO及POD活性等指標證實了殼聚糖添加納米碳酸鈣助劑可顯著提高殼聚糖對鮮切山藥的保鮮效果；劉氏等[18]以市售新鮮山藥為原料，采用正交設計實驗，通過感官評定分別研究了檸檬酸、燕麥提取物、抗壞血酸這些常用護色劑，最后確定了一種防止山藥褐變的最佳護色方法，即：0.3% 檸檬酸，0.1%D-異抗壞血酸鈉，浸泡45分鐘。據筆者文獻調查，可用于抑制山藥褐變的食品添加劑有亞硫酸鹽、植酸、抗壞血酸、異抗壞血酸、L-半胱氨酸、四硼酸鈉、Zn（Ac）2、乙二胺四乙酸二納（EDTA-2Na）、檸檬酸、CaCl2、NaCl等[19]。護色劑如此之多，護色劑浸泡時山藥中有效成分轉入護色液中，大量流失，而且護色劑引入了山藥內，山藥成分發生變化，其藥理作用可能會改變，因此，我們不能盲目的加入，必須在考慮到對山藥的有效成分不能有影響的前提下才能進一步研究其護色效果。

2 熱風干燥處理

熱風干燥就是將物料置于一定溫度的熱風中進行干燥，比傳統的自然晾干和風干干燥時間短。山藥含水量很高，采后很容易腐爛變質，貯藏期很短，每年冬季因腐爛等引起的損失高達50%。而對山藥進行熱風干燥加工可有效延長貯時間，解決遠距離運輸等問題[19]。李氏等[20]研制的無硫山藥飲片加工工藝為：鮮山藥去皮、水洗，切成3 mm見方的丁，鋪成薄層，置于鼓風干燥機中，以較高溫度干燥至表面干（鼓風干燥I階段：溫度100-130℃，時間45-75分鐘），再低溫鼓風干燥至干（鼓風干燥Ⅱ階段：溫度45-75℃）。為了盡量減少有效成分的損失，本文以山藥中多糖和尿囊素含量為考察指標，采用正交實驗和單因素優選法，對鼓風干燥兩個階段的條件進行了優選，得到了無硫山藥飲片最佳加工工藝，即鼓風干燥I階段115℃干燥60分鐘，鼓風干燥Ⅱ階段65℃干燥。此加工工藝具有簡便可行、穩定可行、成本低、口感好、有效成分損失少等優點，可作為企業加工生產工藝。熱風干燥具有加工成本較低、生產方法相對簡單、產量高等優點。但是也存在許多不足，因為熱風干燥初期物料含水率迅速下降，可同時在物料表面形成一層干硬膜，嚴重阻礙了內部水分的透過，在很長的時間內，物料內外含水率差別仍比較大，難以干透，導致干燥時間長，溫度高，物料直接與熱空氣接觸，極易氧化而褐變，使得產品質量得不到保證[21-23]。因此，熱風干燥過程中應配合無硫護色進行研究，如李氏等[24]研究了懷山藥無硫加工工藝及飲片質量標準研究，即取鮮山藥，除去發霉變質的鮮山藥及雜質，洗凈。切3-4 mm的厚片，置不銹鋼蒸制容器內，將山藥與護色液按l：1.5的比例浸泡3小時后取出。放入烘房內，60℃干燥至山藥飲片含水量不得過9.0%時取出，放涼，篩去碎屑，包裝可得無硫山藥飲片。

3 真空冷凍干燥處理

凍干中藥材是將新鮮的中藥材快速冷凍后，送人真空容器中升華脫水，整個過程在低溫下進行，真空速凍干燥技術被國內外認為是生產高品質制品的最好的加工方法。對于山藥在常溫下易褐變的藥材來說是很好的干燥方法。于氏等[25]對凍干山藥的加工技術研究，發現采用該技術加工的干制山藥能最大限度的保存原料的營養成分。徐氏等[26]在自行設計制造的ZLG-0.2型真空冷凍干燥機上完成了山藥的真空凍干實驗，在預凍實驗中才用了慢凍法使預凍過程中形成較大的冰晶，給生化干燥創造了良好的傳質條件。生化干燥時真空度控制在50Pa左右，使傳熱、傳質效果達到最好，升華速率較快，實驗得到了營養豐富、品質新鮮的山藥。雖然該法能夠很好地保持物料原有的營養成分和顏色，產品質量好，但其設備價格昂貴，加工成本高[27-29]。近年來，我國科技工作者已開發研制成功，并達到世界先進水平，如JDG型設備已在山東投產兩家企業。

4 微波干燥處理

微波干燥速度快、能量效率高、過程控制迅速、產品質量好等優點，已逐步應用于果蔬等食品的干燥[30-31]。隨著我國逐漸重視中藥材現代化，微波干燥技術有利于提高加工干燥水平和中藥材質量，應用微波干燥技術對中藥材進行加工處理的研究今年來已漸漸引起人們的重視。如陳氏等[32-33]采用熱風、微波和真空干燥3種試驗方法，建立不同干燥條件下的新鮮懷山藥干燥模型，并對其進行評價，為懷山藥的保鮮、加工提供技術支持。趙珺等[34]進行了微波凍干法制備懷山藥片的研究，保持了它的色、香、味及營養，同時便于貯存、運輸和應用。

5 遠紅外真空干燥處理

真空紅外輻射干燥由于是在低壓無氧的情況下進行非接觸低溫加熱，能夠很好地保持物料的性狀和減少物料中熱敏和易氧化成分的變性，且干燥設備也比較簡單，是一種高效、節能、低污染的新型干燥技術[35-36]，故越來越受到研究人員的關注。目前，已有多種果蔬真空紅外干燥的研究[37-40]。在中藥材方面，劉氏等[41]對中藥材地黃進行了真空紅外干燥研究，確定了地黃的薄層真空紅外干燥模型的形式為Modified Page方程，為地黃的干燥提供了理論依據。此方法在山藥加工技術中還未見研究報道，具有非常廣闊的研究空間。

6 噴霧干燥處理

噴霧干燥法是用于蔬菜脫水最受歡迎的干燥方法之一，因為，噴霧干燥時，非常細小的原料霧滴在與熱空氣接觸時，迅速被干燥，顆粒在干燥室僅停留幾秒鐘時間，從而避免了營養、保健成分與熱空氣接觸時間過長引起的熱損失。檀子貞等[42]研究了噴霧干燥法制取山藥粉的操作工藝，即將山藥原料護色、粉碎、均質后，使用噴霧干燥器對料液進行噴霧干燥，在入口溫度160℃、出口溫度70℃條件下，經噴霧干燥制得的山藥粉色澤、溶解性能和風味均良好，可直接開水沖服或用作其他食品加工。該噴霧干燥法制取山藥粉的加工工藝簡單可行，干燥效率好。

7 總結與展望

硫熏山藥給人類健康帶來很大的危害，作為消費者應該摒棄追求外觀的錯誤觀點，而是要重視內在質量，尤其是不能允許有危害人體健康的物質存在，所以，山藥的無硫加工工藝是被關注的重大問題。山藥含水量大、粘性強、易褐變，在空氣中極短的時間內就會氧化而褐變，從而影響其品質，許多學者研究了山藥的多種干燥方法，比如熱風干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、紅外線干燥以及噴霧干燥等方法。各方法均有優劣勢，為了降低干燥時間對最終產品品質的不利影響，更多的研究需要幾種方法的結合，如在微波干燥和紅外干燥前采用熱風干燥來預處理，又如在紅外線干燥前加無硫護色劑浸泡等等。加強這些高新技術在山藥加工中的應用研究，不僅具有科學理論意義，而且具有良好的市場應用前景。總之，探索工藝簡便、成本低、活性成分流失少、不影響外觀、不影響味道、不帶入有害物質、易推廣的無硫山藥飲片加工工藝，仍然是生產中亟待解決的問題。

[1]袁書林.山藥的化學成分和生物活性作用研究進展[J].食品研究與開發，2008，29（3）：176-179.

[2]楊俊杰，胡士蕓，尹健，等.懷山藥的無硫加工[J].河南科技，2004（14）：28.

[3]顧林，魯茂林，姜軍，等.山藥多酚氧化酶酶學特性及褐變控制研究[J].食品與機械，2006，22（6）：26-29.

[4]王璋.食品酶學[M].北京：中國輕工業出版社，2002.

[5]Rocha AMCN，M ora is AMM B.Shelf life of minimally processed apple（cv.Jonagored） determined by color changes[J].Food Control 2003，14（1）：13-20.

[6]Gonza lez-Aguilar GA，Wang CY，Buta JG.Inhibition of browning and decay of fresh-cut radishes by natural compounds and their derivatives[J].Leben smittel-Wissenschaft und-Technologie，2001，34（5）：324-328.

[7]Loaiza-Velarde JG，M angrich ME，Campos-vargas R，et al.Heat shock reduces browning of fresh-cut celery petioles[J].Postharvest Biology and Technology，2003，27（3）：305-311.

[8]Soliva-Fortuny RC，Elez-Martnez P，Sebastian-Caldero M，et al.Kinetics of polyphenol oxidase activity inhibition and browning of avocado puree preserved by combined methods[J].Journal of Food Engineering，2002，55（2）：131-137.

[9]張志健，耿敬章，孫海燕，等.魔芋片無硫護色劑及其應用技術研究[J].食品科技，2011，36（8）：132-135.

[10]陳艷珍，任廣躍，張仲欣，等.懷山藥多酚氧化酶特性及其無硫護色研究[J].中國食品添加劑，2009，（5）：107-112.

[11]張敏，何俊萍，何義，等.麻山藥保健酒釀過程中防褐變的研究[J].中國釀造，2009，（3）：127-128.

[12]趙喜亭，王會珍，李明軍，等.鐵棍山藥片護色工藝與無硫護色劑的篩選[J].河南農業科技，2009，（1）：81-85.

[13]趙喜亭，王會珍，李明軍，等.無硫護色劑對鮮切鐵棍山藥片酶促褐變的影響極其PPO特性研究[J].食品工業科技，2008，29（2）：125-128.

[14]Chilaka FC，Eze S，Anyadiegwu C，Uvere PO.Browning in processed yam：peroxidase or polyphenol oxidase?[J].Journal Science Food Agriculture，2002，82（8）：899-903.

[15]李紅濤，袁書林.山藥加工無硫護色方法研究[J].食品科技，2010，35（4）：81-83，87.

[16]趙喜亭，趙月麗，王苗，等.鐵棍山藥POD特性及褐變抑制研究[J].河南農業大學，2011，40（1）：107-111.

[17]羅自生，徐曉玲，徐庭巧，等.殼聚糖添加納米碳酸鈣助劑對鮮切山藥品質的影響[J].農業機械學報，2009，40（4）：125-128.

[18]劉海濱，趙紅燕，王寧，等.山藥加工過程中護色方法的研究[J].，2009，25（4）：62-64.

[19]陳桂星，于東，施海敏，等.山藥加工方法的研究進展[J].包裝與食品機械，2010，28（5）：35-38.

[20]李鵬.無硫山藥飲片的加工工藝及對脾虛小鼠胃腸功能影響的研究[D].河北大學學位論文，2011.

[21]Krokida M K，Maroulis Z B，Saravacos GD.The effect of the method of drying on the color of dehydrated products[J].International Journal of Food Scienceand Technology，2001，36（1）：53-59.

[22]宋洪波，毛志懷.干燥方法對植物產品物理特性影響的研究進展[J].農業機械學報，2005，36（6）：117-120.

[23]陳人人，王娟，龔麗，等.真空帶式、真空冷凍及熱風干燥香蕉漿的比較[J].農業機械學報，2006，37（8）：159-162.

[24]李會娟.懷山藥無硫加工工藝及飲片質量標準研究[D].河南中醫學院學位論文，2008.

[25]于詩芬.凍干山藥的加工技術[J].食品科技，2000，（5）：23.

[26]徐成海，張世偉，胡天玉，等.山藥真空冷凍干燥的實驗研究[J].真空科學與技術，1996，（6）：449-451.

[27]Krokida M K，Maroulis Z B，Saravacos GD.The effect of the method of drying on the color of dehydrated products[J].International Journal of Food Scienceand Technology，2001，36（1）：53-59.

[28]Lin TM，Durance TD，Scaman CH.Characterization of vacuummicrowave，air and freeze dried carrot slices[J].Food Research International，1998，31（2）：111-117.

[29]VAn-Erl King，Liu CF，Liu Y J.Chlorophyll stability in spinach dehydrated by freeze-drying and controlled low-temperature vacuum dehydration[J].Food Research International，2001，34（2-3）：167-175.

[30]曹新志，明紅梅，陳永京.微波和紅外干燥對胡蘿卜品質的影響[J].四川理工學院學報，2009，22（1）：59-61.

[31]Lin TM，et al.Physical and sensory properties of vacuum microwave dehydrated shrimp[J].Journal of Aquatic Food Product Technology，1999，8（4）：41.

[32]陳艷珍，任廣躍，張仲欣，等.懷山藥干燥處理模型的建立于評價[J].河南科技大學學報，2010，31（1）：77-80.

[33]Jin Guodong，Liu Dayou.Modeling and Simulation of Liquid Pulsed Particulate Fluidized Beds[J].Powder Technology，2005，154（2-3）：138-155.

[34]趙珺，王安建，黃紀念.真空微波凍干法制備懷山藥片的研究[J].食品科技，2007，32（5）89-91.

[35]潘永康，王喜忠，劉相東.現代干燥技術[M].2版.北京：化學工業出版社，2007.

[36]Dorota Nowak，Piotr PLewicki.Infrared drying of apple slices[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2004（5）：353-360.

[37]Mongpraneet S，Abe T，Tsurusaki T.Accelerated drying of welsh onion by far infrared radiation under vacuum conditions[J].Journal of Food Engineering，2002，55（2）：147-156.

[38]徐鳳英，李長友，陳震.荔枝在不同紅外輻射源下真空干燥優化試驗[J].農業機械學報，2009，40（4）：147-150，106.

[39]Xu Fengying，Li Changyou，Chen Zhen.Optimization test of Litchi vacuum drying under different infrared radiation sources[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2009，40（4）：147-150，106.（in Chinese）

[40]王相友，林喜娜.果蔬紅外輻射干燥動力學的影響因素綜述[J].農業機械學報，2009，40（10）：114-120.

[41]劉云宏，朱文學，馬海樂.地黃真空紅外輻射干燥模型[J].農業機械學報，2010，41（1）：122-126.

[42]檀子貞，王紅育，吳雅靜.山藥噴霧干燥粉的加工工藝研究[J].食品工程，2010，（1）：31-33.