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.云南農業大學農學與生物技術學院，云南 昆明 650201；3.西北農林科技大學農學院，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名貴中藥材[1]，具有保護神經、抗炎癥、抗抑郁、抗驚厥、鎮靜催眠、增強免疫力、抗高血壓等功效[2-3]，在保健食品開發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、蛋白質等營養成分，其在天麻的加工性能及營養價值方面起著重要作用[5-7]。天麻中的化學成分受產地、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生變化[11-16]。

昭通是全國品質優良天麻種植核心區和烏天麻的主產區[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、營養成分和抗營養成分因子的影響，認為天麻經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現，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，多數僅以天麻素為評價指標。《中華人民共和國藥典》（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%；現代藥理研究表明，巴利森苷類成分對神經系統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 型數顯恒溫水浴鍋（上海博訊實業有限公司醫療設備廠）、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（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℃備用。（3）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 數據統計分析

用Microsoft Excel 2019 軟件進行統計處理，用SPSS 20.0 軟件進行相關性和差異性分析。根據各成分的重要性，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據。

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，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

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，對中樞神經系統疾病表現出較強的藥理作用，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據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，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]的研究發現，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據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的營養和功效成分，是昭通天麻的最優加工工藝。