不同加工工艺对昭通天麻主要成分含量的影响

杨成翠，包刘媛，李春燕，程立君，唐忠艳，何海艳，柳 迪，杨顺强

（1.昭通学院农学与生命科学学院，云南省天麻与真菌共生生物学重点实验室，云南省天麻绿色种植与加工工程研究中心，云南 昭通 657000；2.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201；3.西北农林科技大学农学院，陕西 杨凌 712100）

天麻（Gastrodia elataBl.）又名赤箭，属兰科多年生草本植物，其干燥块茎为我国传统名贵中药材[1]，具有保护神经、抗炎症、抗抑郁、抗惊厥、镇静催眠、增强免疫力、抗高血压等功效[2-3]，在保健食品开发和药用方面具有很高价值[4]。天麻含有丰富的天麻素（Gastrodin，GA）、对羟基苯甲醇（p-hydroxybenzylalcohol，HA）、巴利森苷类（Parishins，P）等酚类物质，它们是天麻的主要活性成分和质量指标成分；天麻还含有淀粉、蛋白质等营养成分，其在天麻的加工性能及营养价值方面起着重要作用[5-7]。天麻中的化学成分受产地、品种、菌材、采收期、商品级别等因素的影响[8-10]，不同加工工艺也会导致天麻化学成分种类和含量发生变化[11-16]。

昭通是全国品质优良天麻种植核心区和乌天麻的主产区[17]，在加工技术上虽然昭通天麻已形成了一定的干燥工艺，但目前的天麻加工工艺仍比较落后且单一。田治蛟等[18]研究了不同干制方法和蒸制时间对昭通天麻药材质量的影响，认为昭通天麻适宜的干燥方法为蒸制断生后采用鼓风进行高温（55℃）低温（35℃）变温干燥。葛进[19]比较了不同干燥工艺对天麻药效成分、营养成分和抗营养成分因子的影响，认为天麻经95℃蒸制4 min 后再进行真空冷冻干燥可显著提高天麻素含量。刘金美等[20]采用不同加工温度干燥天麻片和天麻，通过比较不同处理的天麻素和对羟基苯甲醇含量后发现，昭通天麻和天麻片加工的适宜温度分别为65℃和先65℃后50℃。但在已有的研究中，对昭通天麻的加工评价指标不全面，多数仅以天麻素为评价指标。《中华人民共和国药典》（2020 版）[1]将对羟基苯甲醇增加为天麻质量的控制指标，并要求天麻素和对羟基苯甲醇的总量不得少于0.25%；现代药理研究表明，巴利森苷类成分对神经系统疾病具有较好的药理活性[3,5]，而且天麻素、对羟基苯甲醇和巴利森苷类物质存在相互转化的关系[6,21]。因此，天麻素、对羟基苯甲醇和巴利森苷类物质均是天麻重要的活性成分，是评价天麻质量的重要指标。为了探讨蒸制时间和不同干燥工艺对天麻主要营养成分（还原糖、可溶性总糖、可溶性蛋白）和6 种功效成分（天麻素，对羟基苯甲醇，巴利森苷A、B、C、E）含量的影响，笔者基于前期的试验基础[22]，研究了不同加工工艺对昭通天麻主要成分含量的影响，以期为天麻的科学加工、质量评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试天麻 于2019 年11 月中旬采于云南省昭通市彝良县小草坝天麻种植地，为兰科植物乌天麻（Gastrodia elataBl.f.glauca）的块茎。

1.1.2 供试药剂 天麻素（批号110807-201809，纯度＞99%）和对羟基苯甲醇（批号111970-201702，纯度＞98%）购于中国食品药品检定研究院；巴利森苷A（批号PS011129）、巴利森苷B（批号PS011138）、巴利森苷C（批号PS011140）、巴利森苷E（批号PS012053）购于成都普思生物科技有限公司，纯度均＞98%；乙腈、磷酸均为色谱纯。

1.1.3 试验仪器 LGJ-10A 真空冷冻干燥机（上海豫明仪器有限公司）、DHG-9245A 电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、AX224ZH 型电子天平（常州奥豪斯仪器有限公司）、HWS-28 型数显恒温水浴锅（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）、0412-1 型离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）、UV759 型紫外-可见光分光光度计（上海奥普勒仪器有限公司）、LC-30AD高效液相色谱系统（日本岛津公司）。

1.2 试验方法

挑选生长健壮，个体大小为70～80 g 的二级天麻为试验材料。共设8 个加工工艺处理，各处理的具体蒸制时间和干燥方法（热风烘干或真空冷冻干燥）见表1。热风烘干为整个天麻置于恒温鼓风干燥箱中，60℃烘干至恒重。冷冻干燥为将整个天麻置于真空冷冻干燥机中，-86℃冻干至恒重。然后分别测定各加工工艺加工成的天麻的主要成分含量。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 还原糖、可溶性总糖和可溶性蛋白含量 还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸法测定；可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250 染色法测定。

1.3.2 巴利森苷、天麻素和对羟基苯甲醇含量 均采用HPLC 高效液相色谱法测定。（1）色谱条件。色谱柱为Hypersil C18（Gemini 5 µ C18 110 A，4.6 mm×250 mm；Phernomex C18 保护柱）；流动相A为乙腈，流动相B 为0.1%磷酸水，采用梯度洗脱（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；柱温40℃；检测波长270 nm，进样量5 µL。（2）标准品溶液制备。精密称取适量天麻素、对羟基苯甲醇和巴利森苷类（PA、PB、PC、PE）对照品，加75%乙醇溶解，分别制成单个对照品储备液，再分别精密量取各对照品储备液适量，制成混合对照品溶液，置于4℃备用。（3）样品制备。参照《中华人民共和国药典》（2020 年版）的方法对采用各加工工艺加工成的天麻样品进行提取。即称取不同加工工艺得到的干天麻粉末（过3 号筛）1.000 g，置于具塞锥形瓶中，准确加入25 mL 乙醇溶液（75%），超声提取30 min，先用滤纸过滤再用微孔滤膜（0.45 µm）过滤，滤液上机检测。

1.4 数据统计分析

用Microsoft Excel 2019 软件进行统计处理，用SPSS 20.0 软件进行相关性和差异性分析。根据各成分的重要性，运用AHP 层次分析法[14]，将还原糖、可溶性总糖、可溶性蛋白、天麻素＋对羟基苯甲醇（GA+HA）、巴利森苷类（Ps ＝PA ＋PB ＋PC ＋PE）含量作为权重指标，通过SPSS AU 分析计算得到各成分的权重值，然后按公式（1）计算出综合评分。综合评分（T）＝S各成分×各成分权重值 （1）式中：S＝含量/含量最大值，为指标成分测定值的标准化数据。

2 结果与分析

2.1 标准品及样品成分分离测定

混合标准液和天麻样品提取液上机检测，在50 min 内，标准液检出了天麻素、对羟基苯甲醇和巴利森苷A、B、C、E 6 种天麻有效成分，获得理想图谱，天麻样品液也检出了多种天麻主要成分（见图1）。

图1 混合标准液（A）和天麻样品提取液（B）的HPLC 色谱图

根据混合标准液图谱，以峰面积对应各质量浓度制作标准曲线，得出各成分浓度与峰面积的线性回归方程，其线性关系良好（见表2），可作为样品中各成分含量的计算使用。

表2 6 种主要成分的回归方程及相关系数

2.2 不同加工工艺对天麻还原糖、可溶性总糖、可溶性蛋白含量的影响

由表3 可知，采用冷冻干燥时，蒸制时间越长天麻的还原糖含量越低，以蒸制时间为0 min 的含量最高，为6.374%，且显著高于其他时间处理，以蒸制时间为30 min 的含量最低且显著低于其他时间处理；采用热风烘干时，各蒸制时间处理间天麻的还原糖含量无显著性差异；当蒸制时间为0、10 和20 min 时，冷冻干燥处理的还原糖含量显著高于热风烘干处理；这表明采用不蒸制冷冻干燥加工时天麻的还原糖含量最高达6.374%，这种加工工艺能最有效地保存天麻的还原糖。采用冷冻干燥时，可溶性总糖含量也是蒸制时间为0 min 的含量最高，为17.368%，且显著高于其他时间处理，蒸制时间为30 min 的含量最低且显著低于0 和10 min 处理；采用热风烘干时，蒸制时间越长可溶性总糖含量越高；当蒸制时间为0、10 和20 min 时，冷冻干燥处理的可溶性总糖含量显著高于热风烘干处理；这表明采用不蒸制冷冻干燥加工时天麻的可溶性总糖含量最高达17.368%，此加工工艺能最有效地保存天麻的可溶性总糖。采用冷冻干燥时，蒸制比不蒸制处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，达9.265%，且显著高于其他处理；采用热风烘干时，可溶性蛋白含量随蒸制时间延长逐渐升高；当蒸制时间为0、10 和20 min 时，冷冻干燥处理的可溶性蛋白含量高于热风烘干处理；这表明蒸制10 min 后采用冷冻干燥处理时天麻的可溶性蛋白含量最高达9.265%，这种加工工艺能最有效地保存天麻的可溶性蛋白。

表3 不同加工工艺对还原糖、可溶性总糖和可溶性蛋白含量影响 （%）

2.3 不同加工工艺对天麻素（GA）和对羟基苯甲醇（HG）及其总量（GA ＋HA）的影响

由表4 可知，采用冷冻干燥时，随蒸制时间延长GA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 处理的GA 含量最高，为1.785 mg/g，且显著高于除蒸制10 min 以外的其他处理；采用热风烘干时，经蒸制处理的GA 含量比不蒸制处理高，以蒸制30 min 的GA 含量最高，达2.540 mg/g，且显著高于其他处理；当蒸制时间相同时，热风烘干的GA 含量均高于冷冻干燥；因此，蒸制30 min 后采用热风烘干处理时天麻的GA 含量最高，达2.540 mg/g，这种加工工艺能有效地提高天麻素含量。采用冷冻干燥时，随蒸制时间延长HA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 处理的HA 含量最高，为3.698 mg/g，且显著高于除蒸制10 min 以外的其他处理；采用热风烘干时，蒸制时间越长则HA 含量越低；采用10、20 和30 min 蒸制处理后，冷冻干燥的HA 含量均显著高于热风烘干；因此，蒸制20 min 后采用冷冻干燥能有效地提高对羟基苯甲醇含量。采用冷冻干燥时，随蒸制时间延长GA+HA 含量先升高后降低，以蒸制20 min 处理的GA+HA 含量最高；采用热风烘干时，随蒸制时间延长GA+HA 含量先降低后升高，以不蒸制处理的GA+HA 含量最高；采用10、20 和30 min 蒸制处理后，冷冻干燥的GA+HA 含量均高于热风烘干处理，但以不蒸制热风烘干处理的GA+HA含量最高，为5.499 mg/g。

表4 不同加工工艺对GA、HG 和GA ＋HG 含量的影响 （mg/g）

2.4 不同加工工艺对天麻巴利森苷（PA、PB、PC 和PE）含量的影响

由表5 可知，采用冷冻干燥和热风烘干时，PA含量均随蒸制时间延长先升高后降低，其中采用冷冻干燥时以蒸制10 min 处理的PA 含量显著高于其他处理，采用热风烘干时以蒸制20 min 处理的PA含量最高；在相同蒸制时间下，冷冻干燥的PA 含量均高于热风烘干；因此，蒸制10 min 后采用冷冻干燥的PA 含量最高。采用冷冻干燥时，PB 含量随蒸制时间延长先升高后降低，以蒸制10 min 处理的PB 含量最高且显著高于其他处理；采用热风烘干时，蒸制处理使PB 含量降低但各处理间差异不显著；蒸制10、20 min 处理的PB 含量是冷冻干燥显著高于热风烘干，以蒸制10 min 后进行冷冻干燥的PB 含量最高。采用冷冻干燥和热风烘干时，蒸制处理后的PC 含量均显著降低，以不蒸制直接采用冷冻干燥的PC 含量最高，达3.534 mg/g。蒸制处理后均可提高PE 含量，采用冷冻干燥和热风烘干时，PE 含量都是蒸制10 min 处理的最高，这表明蒸制10 min 后进行干燥处理能保持较高的PE 含量。蒸制处理可提高巴利森苷类总含量，采用冷冻干燥和热风烘干时，随着蒸制时间延长巴利森苷类总含量都是先升高后降低，均以蒸制10 min 的含量最高；在同一蒸制时间下，采用冷冻干燥的巴利森苷类总含量高于热风烘干，以蒸制10 min 后采用冷冻干燥的巴利森苷类总含量最高，达25.557 mg/g。

表5 不同加工工艺对巴利森苷（PA、PB、PC 和PE）含量的影响 （mg/g）

2.5 天麻不同加工工艺的评价指标权重与综合评分

天麻中含有丰富的糖类和蛋白质等营养成分，其含量是衡量天麻品质的重要指标[22]。天麻中富含的酚类物质，对中枢神经系统疾病表现出较强的药理作用，其中天麻素是HA 的葡萄糖苷，具有抗焦虑和镇静的特性，在天麻的药理活性中起着重要作用[23-24]。巴利森苷类是天麻素和柠檬酸酯化而成的化合物，能在胃肠道降解为天麻素被吸收入血液中。运用AHP 层次分析法并通过SPSS AU 分析计算得到各成分的权重值为：还原糖为7.233%、可溶性总糖为4.950%、可溶性蛋白为6.738%、GA+HA 为44.786%、Ps 为26.293%，一致性比例因子（CR）＝0.048 ＜ 0.1，表明各指标成分所得权重具有一致性。用各指标成分测定值的标准化数据与其权重值的乘积相加可得到综合评分（T）。从表6 可看出，以DG-10（100℃蒸制10 min 后冷冻干燥）的综合评分最高，为0.724 分。

表6 天麻采用不同加工工艺时各指标成分测定值与综合评分

3 讨 论

试验结果表明，天麻采用冷冻干燥加工时，不蒸制处理的还原糖和可溶性总糖含量最高，分别为6.374%和17.368%，可溶性蛋白含量随蒸制时间延长先升高后降低，蒸制10 min 后采用冷冻干燥的可溶性蛋白含量最高达9.265%；而采用热风烘干加工时，随着蒸制时间的延长可溶性总糖和可溶性蛋白含量逐渐增加；当蒸制10 和20 min 时，冷冻干燥处理的还原糖、可溶性总糖和可溶性蛋白含量均高于热风烘干处理。这些变化的发生可能是由于不同处理的呼吸作用、高温降解、酶降解及氧化降解等存在差异而使各种物质发生降解、缩合、转化、变性等所致，因为有研究显示蒸制可改变天麻中的酶活性，促进淀粉水解，干燥能促进天麻中的缩合反应[25]。而在一定的蒸制时间内，冷冻干燥处理的还原糖、可溶性总糖和可溶性蛋白含量高于烘干处理，可能是由于冷冻干燥降低了酶活性，抑制了水解的发生和部分热敏性物质的变性[26]。

为了防止天麻素的分解和酚类成分酶促反应，天麻在干燥之前必须进行“断生”以达到“杀酶保苷”的作用。Ma 等[27]的研究发现，蒸制处理（100℃，20 min）可增加天麻素（GA）和对羟基苯甲醇（HA）含量，笔者的试验结果也表明，蒸制30 min 后采用热风烘干处理时天麻的GA 含量最高达2.540 mg/g，采用冷冻干燥时蒸制20 min 处理的HA 含量最高为3.698 mg/g，但采用热风烘干时蒸制时间越长则HA含量越低。蒸制处理后天麻GA 含量的提高可能是由于一些酚苷类物质发生降解形成了天麻素。笔者的试验结果还表明，蒸制10 min 后采用冷冻干燥的PA 和PB 含量最高，采用冷冻干燥和热风烘干时都是蒸制处理后的PC 含量显著降低，以不蒸制直接采用冷冻干燥的PC 含量最高，达3.534 mg/g，采用冷冻干燥和热风烘干时PE 和巴利森苷类含量都是蒸制10 min 处理的最高，并且采用冷冻干燥处理的巴利森苷类物质总量高于热风烘干处理，可能是冷冻干燥能更好地保存天麻的苷类物质，这与田紫平等[28]、肖国鑫等[29]的研究结果一致。

综上所述，在加工过程中，蒸制时间和干燥方式都会导致天麻的化学成分发生改变。笔者运用AHP 层次分析法，用上述各指标成分测定值的标准化数据与其权重值的乘积相加得到的综合评分（T）。结果表明，以DG-10（100℃蒸制10 min 后冷冻干燥）的综合评分最高，为0.724 分。因此，天麻在100℃蒸制10 min 后采用冷冻干燥处理能最有效地保存天麻体内的营养和功效成分，是昭通天麻的最优加工工艺。