不同預凍方式結合冷凍貯藏對天麻品質的影響

李瑩，王瑞，馬風偉，曹森，潘成，田馳，劉志剛，*

（1.貴陽學院 食品與制藥工程學院，貴州 貴陽 550005；2.貴州烏蒙騰菌業有限公司，貴州 畢節 551601；3.貴陽市花溪區市場監督管理局，貴州 貴陽 550005）

天麻（Gastrodia elata Bl.）為蘭科天麻屬多年生草本植物，主產于云南、貴州、四川等地，主要含有天麻苷類及其酚類、有機酸類、甾醇類及多糖類化合物，其中天麻素、對羥基苯甲醇和對羥基苯甲醛等酚類化合物被認為是天麻的主要活性成分[1-2]。天麻味甘、性平，主要用于治療破傷風、頭痛眩暈、肢體麻木、小兒驚風等病癥[3]。近年來，研究表明天麻在保護腦部神經、改善學習記憶、治療阿爾茲海默病及抗抑郁等方面具有良好效果[4]。

天麻作為重要的藥食兩用資源，在新藥和保健食品開發方面具有很高的利用價值。目前天麻主要經加工炮制后使用。但天麻干品質硬、食用困難，且較鮮品既改變了原有的氣味及口感又在炮制過程中損失了營養成分[5-7]。隨著天麻良好的藥用及保健功效逐漸被認知，以其鮮品為原料生產加工的藥膳和保健制品逐漸受到關注。但由于天麻采收期短且集中，易因天氣轉暖和雨水天氣導致發漿致使營養成分流失。鮮天麻的貯藏困難，室溫只能存放3 d～5 d，極易腐爛，因此限制了鮮天麻的應用。目前關于鮮天麻貯藏保鮮的研究報道較少，主要集中在不同保鮮劑處理[8-10]、不同包裝方式和保鮮膜包裝[11-12]、真空冷凍干燥[13]等方面。這些方法均可在一定程度上延長天麻的貯藏期，但保鮮時間較短，大多保存時間在 65 d 以內[8，11]，且有些方法還存在化學試劑殘留問題。目前，關于凍藏保鮮技術在天麻保鮮方面的應用暫未見報道。

凍藏技術在人參、冬蟲夏草等藥食同源植物方面已有應用研究。錢延春等[14]研究表明，將經玻璃化處理后的人參發根先投入液氮中速凍1 d，再放入低溫冰箱中長期保存效果最佳。于俊林等[15]研究表明，速凍和普通凍結貯藏對鮮人參的貯藏質量無明顯區別，人參總皂含量無降低趨勢，水分含量比較穩定。鄭永彪等[16]比較了10 批冬蟲夏草冷凍保鮮樣品色譜圖與干燥品指紋圖譜的區別，發現在相同稱樣量下冷凍保鮮冬蟲夏草中色譜峰的數量和面積均大于干燥品，表明冷凍保鮮冬蟲夏草具有較好的起效物質基礎。

以上研究表明，凍藏技術在藥食同源植物方面的應用具有可行性。本研究旨在探究一種保鮮時間長、效果好、成本低的凍藏保鮮方法。本文以貴州烏天麻為原料，探究不同預凍方式結合冷凍貯藏對天麻的保鮮效果，以貯藏過程中的感官、風味、有效成分含量等理化性質為指標，確定最佳凍藏保鮮方案，為天麻保鮮提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

品種為烏天麻，采自貴州省大方縣烏蒙騰菌業有限公司實驗基地，經貴陽學院武孔云教授鑒定為蘭科天麻屬植物天麻（Gastrodia elata Bl.）。

腺苷對照品（批號20160523）、天麻素對照品（批號20161217）、對羥基苯甲醇對照品（批號20160317）和對羥基苯甲醛對照品（批號20160415）：上海金穗生物科技有限公司，純度均〉98.0%；乙腈、甲醇：色譜純，美國Tedia 公司；試驗用水為凈水，其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA.XT.Plus 質構儀：英國 SMS 公司；CR400-色差儀：日本柯尼卡美能達；PAL-1 型迷你數顯折射計：日本 ATAGO；LC-15C 型高效液相色譜儀、AUW120D 型電子分析天平：日本島津公司；DH5000BII 電熱恒溫培養箱：天津市泰斯特儀器有限公司；ZORBAX Eclipse XDB-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm） 色譜柱：Agilent；PEN3 電子鼻：德國 Airsense 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法

將沒有機械損傷且無病蟲害、大小相近的新鮮烏天麻，洗凈后瀝干并晾至完全干燥。將天麻分為4組：（1）液氮處理后轉移至-18℃冰箱冷凍保存，記為A組；（2）-80℃預凍 24 h 后轉移至-18℃冷凍保存，記為 B組；（3）-18℃冰箱冷凍保存，記為 C組；（4）-4℃冰箱微凍保存，記為D組。每組含5 份，每份設3個平行組（每個平行組含天麻樣本30個）。

分別于凍藏后 90、120、150、180 d 及 210 d，每組各取出一份天麻樣本（含3個平行組），25℃恒溫培養箱中軟化30 min 后，進行外觀、腐爛率、色差、可溶性固形物、天麻有效成分含量、風味測定。由于鮮食天麻主要以蒸煮食用為主，每組選取30只天麻，切成2 cm左右厚度，于沸水中煮20 min。撈出后放冷至25℃，測定其硬度和咀嚼性，以對鮮食天麻的口感進行客觀評價。

1.3.2 測定指標與方法

1.3.2.1 外觀評價

參照文歡等[12]的方法，對軟化前、軟化后、軟化后切面、煮后的天麻外觀特征進行觀察。

1.3.2.2 腐爛率

天麻軟化后出現局部病斑，同時伴隨硬度變軟、腐爛氣味為腐爛。

腐爛率/%=（腐爛天麻個數/天麻樣本總數）×100

1.3.2.3 色澤

采用色差儀進行測定。每個平行組隨機取15個天麻，外部色差對天麻外表正中部位測定；內部色差為將天麻沿正中部位橫切，測量切面色差。

1.3.2.4 可溶性固形物（stable soluble solids，TSS）

采用數顯折射計進行測定。

1.3.2.5 含水量

將天麻切成厚度為1 cm 的薄片，稱取質量為（5±0.2）g 左右的天麻片，在恒溫干燥箱中烘12 h，溫度為65℃，冷卻后稱量。

含水量/%=（烘前試樣質量-烘后試樣質量）/烘前試樣質量×100

1.3.2.6 天麻有效成分含量

參照閆寶慶等[17]的方法，對不同預凍條件下天麻中的天麻素、對羥基苯甲醇、對羥基苯甲醛和腺苷的含量進行測定。

1.3.2.7 天麻揮發性氣體成分

參照曹森等[18]方法，將天麻樣品分別放入燒杯中，采用保鮮膜封口，在25℃培養箱中放置20 min 后進行電子鼻檢測分析，采用頂空吸氣法直接將進樣針頭插入燒杯。為了保證數據的穩定性和精確度，選取測定過程中第44 秒～第46 秒的數據用于后續分析。

1.3.2.8 硬度和咀嚼性

采用物性測定儀測定。硬度測定使用P/2 柱頭（Φ2 mm）對其進行穿刺測試；咀嚼性測定使用P/36R柱頭對其進行質地多面分析法（texture profile analysis，TPA）測試。

1.4 數據處理與分析

采用SigmaPlot 13 軟件對數據進行統計處理，采用SPSS 19.0 軟件進行數據差異顯著性分析（p〈0.05為差異顯著，p〈0.01 為差異極顯著，p〉0.05 為差異不顯著）。利用電子鼻Winmuster 分析軟件對采集到的數據進行分析，采用線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。

2 結果與分析

2.1 不同預凍條件對天麻外觀的影響

不同預凍條件對天麻外觀的影響見表1。

表1 不同預凍條件下天麻的外觀特征Table 1 Appearance characteristics of Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

續表1 不同預凍條件下天麻的外觀特征Continue table 1 Appearance characteristics of Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

由表1可知，不同預凍條件和時間對天麻外觀特征有明顯影響。A組采用液氮處理進行預凍，C組未進行預凍，但兩組天麻外觀差異并不明顯。隨著冷凍時間的延長，軟化前天麻表皮逐漸由金黃色變暗，軟化后表皮顏色變化更為明顯，蒸煮后切面逐漸出現裂痕，顏色由米白色逐漸變黃。B組天麻采用-80℃預凍24 h 進行處理，210 d 內軟化前始終未產生色變，軟化后保持飽滿、質硬等特性，蒸煮后性狀也未發生明顯改變，凍藏效果優于A、C組。D組處理天麻效果最差，90 d 時已有部分天麻腐爛，120 d 時天麻全部腐爛。

2.2 不同預凍條件對天麻腐爛率影響

腐爛率是判斷天麻凍藏效果最直觀的指標之一，不同預凍條件對天麻腐爛率的影響見圖1。

圖1 不同預凍條件對天麻腐爛率的影響Fig.1 Effect of different pre-freeze conditions on the rot rate of Gastrodia elata

如圖1所示，天麻的腐爛率隨著冷凍時間延長呈上升趨勢。A、B、C 3組中，A組的腐爛率明顯高于 B組（p〈0.05），A組和 C組之間沒有顯著性差異（p〉0.05）。D組在90 d 時80%的天麻出現腐爛現象，120 d 時幾乎全部腐爛。210 d 時，A、B組和C組的天麻腐爛率僅分別為31.7%、16.7%和28.3%。表明天麻的腐爛率與凍藏溫度有關，-4℃不適合天麻的長期貯藏。與D組相比，A、B、C 3組處理條件均可降低天麻的腐爛率，其中B組降低效果最為明顯，即-80℃冷凍24 h 的預凍效果優于液氮處理。

2.3 不同預凍條件對天麻色澤影響

在凍藏期間，天麻的L*值直接反映了其褐變情況，不同預凍條件對天麻色澤的影響見圖2。

圖2（A）表明，A、B 和 C 3組天麻內部色差 L*值在凍藏 90 d 內均沒有顯著性變化（p〉0.05），凍藏 90 至210 d，B組色差 L*值顯著高于 A 和 C組（p〈0.05）。圖2（B）表明，A、B 和 C 3組天麻外觀色差 L*值在凍藏 120 d 內均沒有顯著性變化（p〉0.05），凍藏 120 d～210 d，B組色差 L*值高于 A 和 C組。D組天麻內部、外表色差L*值明顯低于其他三組（p〈0.05）。根據內外部的色差L*值變化規律推測，天麻的褐變是從內部開始逐漸向外發展。4組處理條件相比，-80℃預凍24 h后轉移至-18℃冷凍保存可減緩天麻褐變。

圖2 不同預凍條件對天麻色澤的影響Fig.2 Effect of different pre-freeze conditions on the chromatic aberration of Gastrodia elata

2.4 不同預凍條件對天麻硬度和咀嚼性影響

質構儀是用測試的方法客觀評價食品品質的儀器，廣泛應用于食品科學研究領域[19-20]。由于鮮食天麻在軟化后主要以蒸煮食用為主，本研究采用質構儀測定蒸煮后的天麻硬度和咀嚼性，以期更加客觀地評價天麻口感。硬度是測試探頭第一次壓縮時的最大峰值，即使食物達到變形時的力[21]，是評價天麻口感的重要指標，不同預凍條件對天麻硬度和咀嚼性的影響見圖3。

圖3 不同預凍條件對天麻硬度和咀嚼性的影響Fig.3 Effect of different pre-freeze conditions on the hardness and chewiness of Gastrodia elata

圖3（A）表明，天麻軟化蒸煮后，B組天麻的硬度最高，其次為 A、C組。A、B組和 A、C組天麻硬度無顯著性差異（p〉0.05），B、C組天麻之間硬度差異顯著（p〈0.01）。可見，B組凍藏天麻在解凍后作為鮮天麻進行烹調，可以保持和鮮天麻相近似的硬度口感。咀嚼性是將食物從固體狀態咀嚼到可吞咽狀態時牙齒所用的功，咀嚼性大小反映出天麻對牙齒咀嚼的抵抗性[22]。圖3（B）表明，天麻軟化蒸煮后，A、B組天麻的咀嚼性較高，兩組之間無顯著性差異（p〉0.05）；C組天麻的咀嚼性顯著低于A、B 兩組（p〈0.05）。結合兩圖可以看出，咀嚼性變化趨勢與硬度變化趨勢基本一致，凍藏天麻在解凍后作為鮮天麻進行烹調，可以保持和鮮天麻相近似的咀嚼性。

2.5 不同預凍條件對天麻含水量影響

含水量是判斷農產品新鮮程度的重要指標之一，不同預凍條件對天麻含水量的影響見圖4。

圖4 不同預凍條件對天麻含水量的影響Fig.4 Effect of different pre-freeze conditions on the water content of Gastrodia elata

圖4表明，新鮮天麻含水量為82.1%。凍藏0～210 d，天麻的含水量呈先下降后上升的趨勢，這與鮮天麻常溫保存含水量的變化趨勢[23]相一致。210 d 時，A、B、C 3組的含水量分別為80.4%、83.7%和80.2%，與采收初期的含水量相接近，貯藏期間A、B、C 3組天麻含水量沒有顯著性差異（p〉0.05）。結果表明，A、B、C 3組凍藏方法可以有效保持天麻的含水量，不同預凍方法對天麻含水量影響不大。

2.6 不同預凍條件對天麻可溶性固形物含量影響

可溶性固形物（TSS）是衡量農產品成熟度及品質的重要指標。通常情況下，農產品會因自身新陳代謝消耗而使可溶固形物下降，不同預凍條件對天麻可溶性固形物的影響見圖5。

圖5 不同預凍條件對天麻可溶性固形物含量的影響Fig.5 Effect of different pre-freeze conditions on the soluble solids content of Gastrodia elata

由圖5可知，新鮮天麻 TSS 值為 9.93%。A、B 和C 3組天麻在整個凍藏期間，TSS 值沒有顯著性差異（p〉0.05）。210 d 時，A、B 和 C 3組天麻的 TSS 值分別為7.36%、7.44%和7.60%，與采收初期的TSS 值相接近。結果表明，A、B、C 3組凍藏方法可以減緩或抑制天麻的新陳代謝，從而保持天麻的可溶性固形物含量水平。D組天麻TSS 值在0～150 d 內呈下降趨勢，可能是由于新陳代謝消耗所致。

2.7 不同預凍條件對天麻有效成分含量影響

不同預凍條件下天麻中4種有效成分含量影響見表2。

由表2可知，天麻采挖時的天麻素、腺苷、對羥基苯甲醇和對羥基苯甲醛的含量分別為319、50、259.2、5.3 μg/g。經分析可知，隨著貯藏時間的延長，不同處理組天麻中天麻素、腺苷和對羥基苯甲醇含量均呈現下降的趨勢，其中凍藏時間對天麻素的含量變化影響較大。4組天麻中的天麻素含量在前90 d 降幅較大，隨后降幅較緩慢，A、B、C 3組之間天麻素含量無明顯差異（p〉0.05）。鮮天麻含有豐富的酶類，出土后β-苷鍵酶等可使天麻素分解，從而使天麻素含量降低[24-25]。由于低溫處理只能抑制酶的活性，并不能徹底將其殺死，因此在凍藏過程中還是受到了一些酶的作用，使天麻素在凍藏初期快速分解。4種有效成分中，對羥基苯甲醛的含量隨著凍藏時間的延長呈上升趨勢，推測可能是天麻素在水解后生成對羥基苯甲醛所致[12]。

表2 不同預凍條件下天麻中4種有效成分含量Table 2 Content of four active ingredients in Gastrodia elata with different pre-freeze conditions

2.8 不同預凍條件對天麻揮發性氣體成分影響

與主成分分析（principal component analysis，PCA）法相比，LDA 法能夠使同一類別內的分布及相互距離加大，從所有數據中收集信息，提高分類精度[26]。天麻揮發性成分LDA 圖如下。

圖6 天麻揮發性成分LDA 圖Fig.6 Linear discriminant analysis of volatile constituents in Gastrodia elata

由圖6（A）可知，LD1 和LD2 的貢獻率分別為98.55%和1.04%，總貢獻率為99.59%，可以代表天麻的整體氣味信息。從橢圓區域隨時間變化趨勢看，與貯藏初期相比，90 d 時 A、B、C、D 4組沿 LD1 負方向變化。A、B、C 3組橢圓區域存在重疊，說明3組總揮發性成分較為接近，D組與其他3組之間形成明顯的距離，表明總揮發性成分與其他3組差異較大。由圖6（B）可知，LD1 和LD2 的貢獻率分別為95.85 %和3.98 %，總貢獻率為99.83%，可以代表天麻的整體氣味信息。從橢圓區域隨時間變化趨勢看，與0 d 相比，210 d 時A、B、C 3組沿 LD1 負方向變化。A、B、C 3組橢圓區域沒有重疊，不同組別之間形成明顯的距離，表明不同組別之間氣味區分較大。結果表明，在凍藏前期，A、B、C 3組氣味差異小；隨著凍藏時間的延長，氣味差異變大，不同組別之間能夠進行區分。

3 結論

不同預凍條件對天麻品質的影響不同，液氮處理后轉移至-18℃冷凍保存、-80℃預凍24 h 后轉移至-18℃冷凍保存、-18℃冷凍保存下的天麻保鮮效果均優于-4℃微凍保存，說明-18℃低溫可以在一定程度上維持天麻的品質，抑制其腐爛；3組中，-80℃預凍24 h 后轉移至-18℃冷凍保存效果最佳，可在210 d 內始終保持飽滿、質硬等特性，腐爛率低，可溶性固形物及含水量穩定，天麻外部和內部的顏色變化小，有效成分含量保持較好，且在蒸煮后硬度高，咀嚼性好。