黑參炮制工藝優化及成分變化分析

向思敏，臺雪月，盧忠魁，劉 超，樸玉蘭，李應華，鐘 寶，李鳳林，3

（1.長春大學食品科學與工程學院，吉林長春 130022；2.吉林農業科技學院食品工程學院，吉林吉林 132101；3.吉林省科技廳釀造技術科技創新中心，吉林吉林 132101；4.漯河職業技術學院，河南漯河 462002）

黑參，又稱為黑紅參或紫黑參，外觀呈現黑褐色或者紫黑色，是干燥的人參經過反復高溫蒸汽蒸制和烘干所得到的產物[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行多次的蒸制烘干，整個過程重復9 次[3]。現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 ℃下熱風干燥24 h，重復9 次制得[4]。鮮人參在炮制后會生成多種稀有人參皂苷，由于人參皂苷并不穩定，炮制會使人參皂苷類成分發生變化[5-6]。在炮制過程中，常規的人參皂苷在經過九蒸九曝時轉化成新的稀有皂苷[7-8]，而在經過較長的加工時間和過多的重復加工時稀有人參皂苷的含量卻在減少[9]，導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、蒸制時間、烘干溫度、烘干時間及重復次數都會導致其中化學成分的改變，進而影響黑參的質量及藥理作用[18-20]，因此需要確定加工時蒸制和烘干的溫度與時間來形成標準。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合的方法，減少加工時間、提高效率、降低加工成本，通過單因素試驗和正交試驗確定黑參最佳炮制工藝參數，為黑參的炮制工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

人參，產自吉林省敦化市；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，天津光復精細化工研究所標物中心提供；蒸餾水。

1.2 儀器設備

JA1003 型電子天平，上海浦春計量儀器有限公司產品；LDZM-80KCS 型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫療器械廠產品；數顯恒溫干燥箱，上海合恒儀器設備有限公司產品；LK-1000A 型高速萬能粉碎機，上海精勝科學儀器有限公司產品；高速冷凍離心機，湖南湘實驗室儀器開發有限公司產品；電熱恒溫水浴鍋，上海科恒實業發展有限公司產品；KQ-100DE 型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產品；1260 型安捷倫高效液相色譜儀，美國安捷倫產品。

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→理化指標測定。

1.4 操作要點

1.4.1 原料預處理挑選大小均勻、粗細一致的鮮人參，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50 ℃的烘箱內烘干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，放入烘箱內進行烘干。

1.5 水分含量測定

將炮制好的黑參用研磨器研磨，放入高速粉碎機內再次粉碎，精密稱取2～3 g 平鋪于干燥至恒質量的扁型稱量瓶中，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 ℃的烘箱內烘干1 h，冷卻30 min 后精密稱定，直至連續2 次稱量的差異不超過5 mg 為止，根據減失的質量計算黑參粉末的含水量（%）。

1.6 人參皂苷含量測定

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。殘渣水浴蒸干，加入純水40，40，20 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 標準曲線繪制

分別取人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3標準貯備液配制成質量濃度為0.6，1.2，1.8，2.4，3.0μg/mL 標準系列溶液，繪制標準曲線。

人參皂苷Re 標準曲線圖見圖1，人參皂苷20（S）-Rg3標準曲線圖見圖2，人參皂苷20（R）-Rg3標準曲線圖見圖3。

圖1 人參皂苷Re 標準曲線圖

圖2 人參皂苷20（S）-Rg3 標準曲線圖

圖3 人參皂苷20（R）-Rg3 標準曲線圖

1.6.3 人參皂苷Re，20（S）-Rg3，20（R）-Rg3含量的測定

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

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——稱取樣品的質量，g；

f——稀釋因子。

1.7 試驗設計

1.7.1 單因素試驗設計

取大小均勻、粗細一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進行蒸制，考查蒸制時間、烘干時間、烘干溫度3 個因素對黑參炮制的影響，每個單因素設置5 個水平，以感官評價為參考值，確定每個因素的最優3 個水平，為正交試驗提供數據。

黑參炮制工藝優化單因素試驗因素水平見表1。

表1 黑參炮制工藝優化單因素試驗因素水平

1.7.2 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，選取蒸制時間、烘干時間、烘干溫度3 個因素，進行三因素三水平的正交分析試驗，以感官評價為參考值，選擇L9（34）正交表，確定黑參炮制的最佳工藝條件。

黑參炮制工藝優化正交試驗因素水平見表2。

表2 黑參炮制工藝優化正交試驗因素水平

1.7.3 黑參感官評價標準

由10 名教師作評定員，對黑參的色澤、香氣、滋味進行客觀評價和評分。

黑參感官評價標準見表3。

表3 黑參感官評價標準

2 結果與分析

2.1 蒸制時間對黑參品質的影響

取大小均勻、粗細一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進行蒸制，在烘干時間10 h，烘干溫度50 ℃的條件下，分別選取蒸制時間60，90，120，150，180 min，以感官評價為指標，考查蒸制時間對黑參品質的影響。

蒸制時間對黑參品質的影響見圖4。

圖4 蒸制時間對黑參品質的影響

由圖4 可知，立式壓力蒸汽滅菌鍋的溫度設定為121 ℃，于烘箱溫度50 ℃下烘干10 h 時，隨著高溫高壓蒸制的時間逐漸延長，人參發生美拉德反應炮制出的黑參的品質逐漸變好，達到120 min 以后，繼續蒸制，黑參的品質隨時間的延長而略有下降，在高溫高壓下過長的蒸制時間導致黑參發生炭化，導致黑參口感干澀、發黑、味道發苦，影響黑參的品質，感官評分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳蒸制時間為120 min。

2.2 烘干時間對黑參品質的影響

取大小均勻、粗細一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進行蒸制120 min，烘干溫度50 ℃的條件下，分別選取烘干時間為6，8，10，12，14 h，以感官評價為指標，考查烘干時間對黑參品質的影響。

烘干時間對黑參品質的影響見圖5。

圖5 烘干時間對黑參品質的影響

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，黑參的品質隨著時間的延長而變好，顏色逐漸變深，水分含量在慢慢減少，在時間達到10 h 后，隨著時間的延長，黑參品質有所下降，當烘干時間到達10 h 時，黑參的含水量已達到標準，10 h 后繼續烘干使得水分含量繼續減少，導致黑參的口感過干和味道變差，影響黑參品質，感官評分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳烘干時間為10 h。

2.3 烘干溫度對黑參品質的影響

取大小均勻、粗細一致的干制人參，于121 ℃的高溫高壓條件下進行蒸制120 min，于烘干時間10 h的條件下分別選取烘干溫度40，50，60，70，80 ℃，以感官評價為指標，考查烘干溫度間對黑參品質的影響。

烘干溫度對黑參品質的影響見圖6。

圖6 烘干溫度對黑參品質的影響

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，黑參品質逐漸變好，在溫度達到60 ℃后，隨著烘干溫度的增加，黑參品質有所下降，在60 ℃烘干時，黑參的含水量和顏色已達理想的狀態，烘干溫度繼續升高使黑參含水量過度減少，顏色越來越深，導致黑參的色澤、香氣和滋味變差，影響黑參品質，感官評分也逐漸開始下降。因此，炮制的最佳烘干溫度為60 ℃。

2.4 黑參炮制工藝優化研究

在單因素試驗的基礎上，以蒸制時間（A）、烘干時間（B）、烘干溫度（C）3 個單因素為自變量，以感官評價為參考值，進行三因素三水平的L9（34）正交試驗。

黑參炮制工藝優化正交試驗設計及結果見表4，黑參炮制工藝優化正交試驗方差分析見表5，黑參炮制工藝因素指標分析圖見圖7。

表4 黑參炮制工藝優化正交試驗設計及結果

表5 黑參炮制工藝優化正交試驗方差分析

圖7 黑參炮制工藝因素指標分析圖

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

2.5 黑參產品品質分析

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 至恒質量后精密稱定，計算出樣品中水分含量。

水分含量測定結果見表6。

表6 水分含量測定結果

由表6 可知，按照最優條件炮制出的黑參水分含量平均為10.132 513%，小于12%符合標準。

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，人參皂苷含量測定結果見表7。

表7 人參皂苷含量測定結果

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1.6.3 的方法計算出原參和黑參中人參皂苷的含量。

由表7 的檢測計算結果可知，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。在長時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生轉變而形成，而人參中原有的部分人參皂苷Re 轉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 結論

黑參最優炮制工藝參數為蒸制時間120 min，烘干時間8 h，烘干溫度60 ℃此條件下，感官評分為28.0 分，影響黑參炮制因素由大到小依次為蒸制時間（A）＞烘干時間（B）＞烘干溫度（C）。蒸制時間對黑參的炮制品質影響較大，在蒸制過程中隨著時間的延長導致其中的化學成分發生改變，過長時間的高溫高壓蒸制使黑參細小的部分發生炭化，直接影響了黑參的品質，破壞了應有的色澤、香氣與口感。烘干時間和烘干溫度的小范圍改變對品質的影響較小，烘干的時間和溫度主要影響的是黑參的含水量。烘干時間較短溫度較低時，黑參水分含量較多，不夠干燥，而烘干時間較長和溫度較高時，黑參水分含量過少、過于干燥，這些因素都影響黑參的品質。炮制時確定最佳工藝能更快更好地炮制出高品質的黑參。利用高溫高壓法炮制黑參，通過利用蒸制與燜制相結合的方法，減少加工時間，進而提高效率、降低加工成本，通過正交優化試驗確定了黑參最佳炮制工藝參數，為黑參的炮制工藝提供參考，也為黑參的進一步開發提供基礎，對黑參的生產與推廣起到積極作用。

由檢測計算結果可知，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定，所以炮制會使人參皂苷類成分發生變化。發生上述變化的可能原因是由于丙二酸單酰基人參皂苷酯鍵水解反應。人參中Malonyl-ginsenoside-Rb1，-Rb2，-Rc，-Rd 經過蒸制加熱，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，達瑪烷型人參皂苷C-20 糖苷鍵水解反應和異構化反應脫去C-20 位葡萄糖，水解掉C-3 位末端鼠李糖，生產其他稀有人參皂苷。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，對原代的人膽囊癌細胞具有很強的細胞毒性和促凋亡活性，Rg3可作為傳統癌癥治療的輔助藥物，通過協同作用提高藥效或降低不良反應。

目前，黑參的炮制工藝多種多樣，還沒有完善炮制工藝和質量控制標準，不同工藝炮制出的黑參的人參皂苷含量和化學成分含量有所差別，以至于不能保證在不同工藝炮制下黑參的品質和營養價值。黑參的傳統炮制工藝為九蒸九曝，加工時間過長，加工成本較高，應以現代化工藝優化傳統炮制方法，并深入研究，完善現代炮制工藝，降低加工成本，炮制出更高品質的黑參產品，建立統一黑參質量控制標準。為黑參的生產奠定堅實的基礎，對黑參的推廣及黑參產品的發展作出貢獻。