黄精（Polygonatum sibiricum），系百合科黄精属多年生草本植物滇黄精、黄精或多花黄精的干燥根茎[1]，是国家卫健委公布的既是食品又是药品的物品。黄精最早被称为“仙人余粮”，其味甘、性平，质滋润，具有补脾益气、滋肾润肺的功效[2]。黄精作为食品，现已开发出米饭与稀饭伴侣、代餐粉、面条等产品[3]。研究表明，黄精具有增强免疫力[4]、降血糖[5]、抗肿瘤[6]、抗氧化[7]、抗癌[8]、抗炎[9]等多种作用，其含有的多糖[10]、黄酮类[11]、多酚类[12]、薯蓣皂苷元[13]等也具有良好的抗氧化、抗肿瘤活性，具有广阔的应用前景。
黄精属植物适应性强，生长季节长，可做到一次种植永续采收，其林下规模化种植技术基本成熟，发展潜力巨大且不占农田，是实现农业可持续发展的重要手段[3]。全国共有16个省份种植黄精，总面积为58.73万公顷，广泛分布于东北、华北、西北、华东及中南地区[14]。湖南是多花黄精的核心产区，也是全国黄精种植面积最大的省，占比达到15.32%[15]。近年来，湖南娄底、怀化、湘西等市州利用山地资源优势，大力发展黄精种植产业，对山区农民脱贫致富起到重要的作用。
黄精在采挖后，通常需要晾晒一周以上，直至七八成干，然后洗净、去须根，再进行干制、炮制或蒸制等工序。晾晒处理后，黄精的根须才能变得柔软而坚韧，采用特制的黄精清洗脱毛机反复甩打滚揉才能将大部分根须从基部脱除。该工序费时费力，而且对黄精质量及功能可能造成影响。根茎类作物在晾晒及储藏过程中，通常由于自身呼吸作用导致糖类物质的消耗[16]，黄精在采后及晾晒过程中呼吸强度的变化规律及呼吸是否会造成黄精多糖的消耗，还鲜见相关报道。现有的晾晒后脱毛处理工序操作繁琐耗时长，脱须根不彻底，还需辅以手工处理以脱除残留须根。碱液处理是常用的果蔬去皮方法，利用碱液的腐蚀和降解作用可以将表皮和须根脱除，其效率高，且不需要晾晒就可直接进行，适合批量处理，有望用于实践生产。然而其推广应用必须先探明其对黄精质量及功能的影响。
本文以多花黄精为原料，比较新鲜黄精直接切片干制、碱液处理黄精与晾晒不同时间的黄精切片干制后多糖、浸出物含量的差异，研究晾晒及碱液处理对黄精醇提物和水提物抗氧化和抗糖基化活性的影响，以期为黄精轻简化加工及进一步开发利用提供依据及技术参数。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua）：采自湖南省新化县绿源农林科技有限公司万宝山基地。
1.1.2 试剂
芦丁标准品（纯度≥98%）、没食子酸标准品（纯度为99.04%）：成都曼思特生物科技有限公司；荧光素钠、奎诺二甲基丙烯酸（水溶性维生素E）（纯度为97%）、偶氮二异丁脒盐酸盐（2，2'-azobis-2-methyl-propanimidamide，dihydrochloride，AAPH，纯度为 97%）、葡萄糖分析对照品（纯度≥99%）：上海麦克林生化科技有限公司；1，1-二苯基-2-苦肼基自由基（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH，纯度>97%）：梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；2，2'-联氨-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵盐[2，2'-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid），ABTS，纯度≥98%]、2，4，6-三吡啶 基 三 嗪 （2，4，6-tripyridin-2-yl-1，3，5-triazine，TPTZ，纯度≥98%）：上海瑞永生物科技有限公司；氨基胍（纯度≥98%）：美国Sigma公司；薯蓣皂苷元分析对照品（纯度≥98%）：中国食品药品检定研究院；牛血清蛋白、硫酸、甲醇、乙醇、甲苯、三氯化铁、氢氧化钠、硼酸、硫酸铜、硫酸钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
AL204电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；JXFSTPRP-11-01全自动液氮冷冻研磨机：上海净信实业发展有限公司；YX-306B系列气体分析仪：北京宇翔电子应用技术有限公司；WFJ-7200可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；TGW16台式高速微量离心机：长沙英泰仪器有限公司；Varioskan Lux多功能微孔读数仪：美国赛默飞世尔科技有限公司；E2695高效液相色谱仪：美国沃特斯有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 样品处理
黄精采收后，采取不晾晒、晾晒3 d、晾晒6 d、晾晒9 d，去皮、切片，冻干，用全自动液氮冷冻研磨机粉碎后，过70目筛，冷藏备用。碱液处理组根据预试验结果，采用5%NaOH溶液加热至98℃，处理黄精60 s后取出，用清水冲洗并搓擦去掉须根及表皮，切片，冻干，用全自动液氮冷冻研磨机粉碎后，过70目筛，冷藏备用。
1.3.2 呼吸速率的测定
黄精呼吸速率的测定参照张岩等[17]的气流法测定。
1.3.3 薯蓣皂苷元含量的测定
准确称取黄精粉1 g，置于100 mL锥形瓶中，加入30 mL甲醇溶液，60℃超声提取1 h，离心（3 500 r/min，15 min）。取上清液用0.45 μm滤膜过滤，即得黄精甲醇提取液。采用液相色谱法进行含量测定，内标法计算含量。色谱柱：C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：超纯水-乙腈（体积比 7∶93）、流速 1.0 mL/min；检测波长200 nm；柱温30℃；进样量20 μL。薯蓣皂苷元含量计算公式如下。
式中：C为黄精薯蓣皂苷元的质量浓度，mg/mL；N为稀释倍数；V为待测液体积，μL；M为黄精粉质量，g。
1.3.4 醇浸出物的测定
根据醇溶性浸出物测定法（通则2201）项下的热浸法[1]测定，用稀乙醇做溶剂。
1.3.5 多糖含量的测定
采用蒽酮-硫酸法[1]测定。
1.3.6 样品提取物的制备
1.3.6.1 黄精醇提物的制备
称取黄精粉1 g，置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL体积分数80%乙醇溶液，60℃超声辅助提取 1 h，离心（5 000 r/min，10 min），残渣按上述操作步骤重复3次，合并上清液。将所得上清液旋蒸浓缩至50 mL，备用。
1.3.6.2 黄精水提物的制备
称取黄精粉1 g，置于250 mL锥形瓶中，加入蒸馏水 100 mL，60 ℃超声 1 h，离心（5 000 r/min，10 min），残渣按上述操作步骤重复3次，合并上清液。将所得上清液旋蒸浓缩至50 mL，备用。
1.3.7 黄酮、多酚含量的测定
采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法测定黄酮含量；Folin-酚法测定多酚含量。
1.3.8 黄精抗氧化、抗糖基化能力的测定
DPPH自由基清除能力测定参照Zhao等[18]的方法；参照Cheng等[19]的方法进行ABTS+自由基清除能力试验；铁离子还原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）测定参照 Jo 等[20]的测定方法；参照何瑞阳等[21]的方法测定氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）、抗糖基化能力。
1.4 数据分析
试验数据采用SPSS 24.0与Origin 2021进行分析处理。数据用平均值±标准差表示，采用最小显著差数法（least significance difference，LSD）进行显著性分析（P<0.05）。
2 结果与分析
2.1 碱液处理去除黄精根须效果
碱液处理去除黄精根须效果见图1。
图1 碱液处理去除黄精根须效果
Fig.1 Effect of alkali treatment on the removal of Polygonatum sibiricum root
如图1a所示，采收后的黄精根须长而硬，脱除难度大。生产上需要晾晒一周以上并采用特制的黄精清洗脱毛机反复甩打才能将黄精大部分须根从基部脱除，而采用碱液处理后只需在水中轻轻搓洗即可达到将黄精根须快速、高效的去除效果（图1b）。
2.2 采后晾晒处理对黄精失重率和呼吸速率的影响
采后晾晒处理对黄精失重率和呼吸速率的影响见表1。
表1 采后晾晒对黄精呼吸速率（CO2）和失重率的影响（26℃）
Table 1 Effect of post-harvest air-drying of the respiratory intensity（CO2）of Polygonatum sibiricum（26 ℃）
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05），/表示无数值。
样品 失重率/%呼吸速率/[mg/（kg·h）]新鲜黄精 / 12.63±0.32a晾晒 3 d 9.95±2.22b 11.43±0.27b晾晒 6 d 17.99±2.76a 10.66±0.30c晾晒 9 d 24.44±3.43a 10.38±0.21c
植物组织采收后，生命活动仍在继续，仍进行呼吸作用以维持机体的生命代谢。通过晾晒处理，黄精会失去部分水分，且晾晒时间越长，失水率越高，但其仍然具有呼吸作用。呼吸速率是衡量作物呼吸作用强弱的指标，呼吸作用过强，则会使贮藏的有机物过多地被消耗，含量迅速减少。从表1可知，黄精采收后呼吸速率达到12.63 mg/（kg·h）（26℃），采后晾晒处理虽然使得呼吸速率略有下降，但其呼吸速率仍然维持在较高水平，长时间的晾晒势必大量消化呼吸底物。
2.3 不同处理对黄精薯蓣皂苷元含量的影响
不同处理对黄精薯蓣皂苷元含量的影响结果见图2。薯蓣皂苷元是黄精主要的有效成分之一，具有良好的抗肿瘤效果。
图2 不同处理下黄精薯蓣皂苷元含量
Fig.2 Diosgenin content of Polygonatum sibiricum by different processing
相同小写字母表示差异不显著（P>0.05）。
由图2a的标准曲线得到线性回归方程为Y=1 230X-3.493 7（R2=0.999 2）。
由图2b可知，各处理组间，黄精薯蓣皂苷元含量变化无显著变化。周浓等[22]研究了不同干燥方法对滇重楼中薯蓣皂苷元含量的影响，发现高温才能将薯蓣皂苷元内源酶灭活，使得薯蓣皂苷元含量降低。说明晾晒和碱液处理对薯蓣皂苷元的内源酶不会造成破坏，使薯蓣皂苷元在植物体内得以保留。
2.4 不同处理对黄精醇浸出物含量的影响
不同处理对黄精醇浸出物含量的影响结果见表2。
表2 不同处理对黄精醇浸出物含量的影响
Table 2 Effect of different processing of the content of the alcohol extract of Polygonatum sibiricum
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
样品（以干基计） 醇浸出物含量/%新鲜黄精 76.86±0.72a 5%NaOH 76.82±0.24a晾晒 3 d 74.06±0.67b晾晒 6 d 70.89±0.36c晾晒 9 d 65.79±0.51d
醇浸出物含量是黄精重要的质量指标，浸出物含量越高，黄精质量越高。由表2可知，采后晾晒处理会导致黄精醇浸出物含量的降低，且随晾晒时间延长，下降越明显，晾晒9 d黄精与新鲜黄精相比，醇浸出物含量下降了14.4%，这可能与呼吸消耗有关。碱液处理对黄精醇浸出物含量无显著影响。
2.5 不同处理对黄精多糖的影响
不同处理对黄精多糖的影响结果见图3。黄精多糖是黄精最重要的活性成分，也是衡量黄精质量的重要指标。
图3 不同处理下黄精多糖含量
Fig.3 Polysaccharide of Polygonatum sibiricum by different processing
相同小写字母表示差异不显著（P>0.05）。
由图3可知，随着晾晒时间的增加，以干基计的黄精多糖含量降低，但差异不显著。根茎类作物大都含有淀粉，在贮藏过程中，由于呼吸作用，淀粉多糖会由于水解而含量下降[23]。然而黄精中不含淀粉，富含非淀粉多糖[3]，采后黄精呼吸作用消耗的底物可能不是黄精多糖。碱液处理黄精时没有破坏黄精内部组织结构，因此对多糖含量影响较小。
2.6 不同处理对黄精黄酮、多酚含量的影响
不同处理对黄精黄酮、多酚含量的影响结果见表3。
表3 不同处理对黄精黄酮、多酚含量的影响
Table 3 Effects of different processing of flavonoids and polyphenols of Polygonatum sibiricum
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
样品（以干基计）黄精醇提物/（mg/g） 黄精水提物/（mg/g）黄酮含量 黄酮含量 多酚含量新鲜黄精 2.91±0.14a 0.35±0.04a 2.46±0.38a 5%NaOH 2.90±0.17a 0.34±0.03a 2.46±0.23a晾晒 3 d 2.21±0.05b 0.31±0.01a 2.01±0.13a晾晒 6 d 1.42±0.03c 0.30±0.01a 1.89±0.12a晾晒 9 d 1.03±0.05d 0.29±0.01a 1.79±0.16a多酚含量5.11±0.12a 5.09±0.11a 3.91±0.12b 3.38±0.10c 3.25±0.08c
由表3可知，采后晾晒时间越长，黄精中黄酮、多酚含量越低。采后晾晒处理对黄精醇提物黄酮、多酚含量影响显著。晾晒时间增长，多酚氧化分解导致黄精多酚含量降低[11]。黄精水提物黄酮、多酚含量均明显低于黄精醇提物，说明醇溶液更能充分提取黄酮、多酚。碱液处理黄精对其黄酮、多酚含量无显著影响。
2.7 不同处理对黄精抗氧化活性的影响
2.7.1 DPPH自由基清除能力比较
DPPH自由基清除能力比较结果见图4。DPPH是一种稳定的自由基[24]，长期积累会引发某些疾病，如动脉粥样硬化、抑郁症、癌症等。
图4 不同处理下黄精醇提物和水提物对DPPH自由基的清除能力
Fig.4 DPPH free radical scavenging ability of alcohol extract and aqueous extract of Polygonatum sibiricum by different processing
如图4a和图4b所示，在质量浓度为0.2 mg/mL～1.0 mg/mL时，黄精醇提物和水提物均具有良好的DPPH自由基清除能力，并呈浓度依赖性。碱液处理黄精对DPPH自由基清除能力无明显变化。晾晒时间越长，对具有较强抗氧化能力的多酚、黄酮类物质影响越大，因此晾晒时间越久，黄精对DPPH自由基清除能力越低。不同处理下新鲜黄精提取物对DPPH自由基清除能力最强，当质量浓度为1.0 mg/mL时，新鲜黄精醇提物DPPH自由基清除率为50.10%，小于水提物清除率（56.76%），结果表明黄精水提物的DPPH自由基清除能力比醇提物强。王莹等[25]研究发现，当黄精多糖质量浓度为2 mg/mL时，其对DPPH自由基清除率大于60%，由此说明黄精多糖质量浓度越高，其抗氧化能力越强。
2.7.2 ABTS+自由基清除能力比较
ABTS+自由基是一种极易被清除的自由基，ABTS+自由基清除率可以作为评价样品抗氧化能力的重要指标[26]。ABTS+自由基清除能力比较结果见图5。
图5 不同处理下黄精醇提物和水提物对ABTS+自由基的清除能力
Fig.5 ABTS+free radical scavenging ability of alcohol extract and aqueous extract of Polygonatum sibiricum by different processing
如图5a和图5b所示，在质量浓度为0.2 mg/mL～1.0 mg/mL时，黄精醇提物和水提物对ABTS+自由基清除能力都随着质量浓度的升高而增强，呈良好的线性关系。碱液处理黄精对ABTS+自由基清除能力强于晾晒处理，晾晒时间越长，黄精对ABTS+自由基清除能力越弱。由图5可知，黄精醇提物ABTS+自由基清除能力低于水提物。
2.7.3 FRAP值比较
FRAP值比较结果见图6。
图6 不同处理下黄精醇提物和水提物FRAP值比较
Fig.6 The FRAP value of alcohol extract and aqueous extract of Polygonatum sibiricum by different processing
不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
FRAP是指抗氧化物在酸性环境下还原Fe3+产生蓝紫色Fe2+的能力，可作为样品中总抗氧化能力的评价指标[27]。由图6a和图6b可知，随着晾晒时间的延长，黄精的FRAP值逐渐降低，但在晾晒6 d后FRAP值趋于平缓，说明在晾晒一定时间后，时间的变化对FRAP值的影响不大，可能是晾晒6 d后黄精多酚含量下降速度减缓所致。碱液处理黄精对其FRAP值影响不显著。不同处理下黄精水提物的FRAP值比醇提物的均要高，说明黄精水提物总抗氧化能力更强。
2.7.4 ORAC值比较
ORAC值最接近真实的生理环境氧化过程，具有可操作性强、灵敏度高等优势而被广泛应用于食品功能性成分抗氧化测定方面[28]。抗氧化剂的抗氧化能力指数（ORAC）是抗氧化剂的荧光衰退曲线保护面积与标准抗氧化物质的保护面积之比，代表样品对自由基的抗氧化能力，其越高表示样品的抗氧化能力越强。ORAC值比较结果见图7。
图7 不同处理下黄精醇提物和水提物ORAC值比较
Fig.7 The ORAC value of alcohol extract and aqueous extract of Polygonatum sibiricum by different processing
不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
如图7a和图7b所示，晾晒时间越长，黄精ORAC值越小，在晾晒6 d后ORAC值趋于平缓；碱液处理对黄精的ORAC值影响不大。2种黄精提取物中，黄精水提物的ORAC值比醇提物均要高。
2.8 不同处理对黄精抗糖基化能力比较
糖基化终末产物（advanced glycation end-products，AGEs）是糖基化反应的终末端产生的对人体有害物质，是人体糖尿病、心脑血管等疾病发生的重要因素，黄精是糖尿病患者、老年人性价比较高的食疗产品之一[29]。不同处理对黄精抗糖基化能力比较结果见图8。
图8 不同处理下黄精醇提物和水提物对AGEs生成相对抑制率的影响
Fig.8 Effects of alcohol and water extracts of polygonatum on the relative inhibition rate of AGEs formation under different treatments
如图8a和图8b所示，在0.1 mg/mL～1.2 mg/mL质量浓度范围内，AGEs的生成抑制率与黄精提取物质量浓度具有量效关系，随质量浓度的增加而增加，说明不同处理下黄精提取物均表现出很强的抗糖基化能力。晾晒处理黄精对AGEs的生成相对抑制率影响较大，随着晾晒时间的增加，对AGEs的生成相对抑制率越低。碱液处理黄精与新鲜黄精抗糖基化能力无明显差异。黄精醇提物对AGEs的生成相对抑制率均弱于氨基胍（aminoguanidine，AG）；在质量浓度为0.1 mg/mL～1.0 mg/mL时，黄精水提物对AGEs的生成相对抑制率均弱于AG，当质量浓度为1.2 mg/mL时，新鲜黄精水提物（93.59%）、5%NaOH黄精水提物（93.45%）对AGEs的生成相对抑制率强于AG（91.05%），晾晒处理方法均弱于AG。
3 结论
通过4种不同抗氧化方法测定黄精提取物的抗氧化能力，结果均表明黄精水提物抗氧化能力强于醇提物，说明黄精抗氧化成分主要集中在水溶性部位多糖中，水提物具有较强的抗氧化能力。黄精具有较强的抗糖基化能力，当黄精质量浓度为1.2 mg/mL时，新鲜黄精水提物对AGEs的生成抑制率高达93.59%，强于同质量浓度的阳性对照AG（91.05%），黄精水提物的抗糖基化效果显著高于醇提物。采后晾晒处理导致黄精抗氧化能力和抗糖基化能力下降，其原因是随着晾晒时间的增长，黄精醇浸出物、黄酮、多酚含量下降，多糖含量虽有下降但不显著，呼吸速率呈降低趋势，失重率增大，但薯蓣皂苷元含量变化不大，说明晾晒没有破坏黄精薯蓣皂苷元的内源酶。不同处理组中晾晒9 d对黄精质量影响最大，晾晒9 d后，黄精多糖、醇浸出物含量均下降了14.4%，醇提物黄酮含量下降了64.6%，多酚下降了36.4%，水提物黄酮含量下降了17.1%，多酚下降了27.2%，晾晒9 d后薯蓣皂苷元含量仅比新鲜黄精低0.02 mg/g。碱液处理操作简便，省却了晾晒过程，且对其功能成分和抗氧化、抗糖基化能力无显著影响，可以替代晾晒处理作为新的快捷、轻简脱除黄精须根的方式，有望用于实践生产，具备较强的推广应用价值。
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