玉竹(Polygonatum odoratum)是我国传统的药食同源中药材[1],具有滋阴润肺、养胃生津、增强免疫力等功效[2],广泛应用于中医临床和保健食品领域。现代研究表明,玉竹的主要活性成分包括多糖[3-4]、皂苷[5]、黄酮类化合物[6-7]、氨基酸[8]及多种微量元素,这些物质共同赋予其抗氧化[9-10]、降血糖[11-12]、抗炎及提高免疫力[13-14]、抗病毒[15-16]、调节肠道菌群[17]等药理作用。炆法炮制是对古法炮制的传承与创新,然而,玉竹的药用功效与其炮制工艺密切相关,不同的加工方法会导致其化学成分发生变化,进而影响其生物活性和临床应用效果。
玉竹生品与制品功效各具特点,作为典型的滋阴类药材,其生品性偏寒凉,长于清热,尤擅清解虚热,直接服用可能会影响脾胃;而经炮制后的熟玉竹则寒性减弱,补益功效显著增强[18]。因此传统中医药理论强调“炮制减毒增效”,通过不同炮制方法调整其药性。药用前一般会采用酒制、蒸制的方式对玉竹进行处理,可改善其性微寒的问题;或者是采用糠火炮制、炆法炮制(炆制)等方法对玉竹进行处理,以降低其药用毒性。
炆制作为一种独特的传统炮制方法,其特点是采用文火慢炖的方式,使药材在较低温度下进行长时间的加热处理。炆制中的“炆”是指没有明显焰光的微弱火焰,或是用微火炖食物或熬菜的方法[19]。炆制最初在葛洪所著《肘后备急方》一书中被描述为将处理好的药材置于陶制容器中,严格密封,用稻糠作为热源,围绕容器四周均匀加热,使内容物达到3 次沸腾状态,自然冷却至室温后再开盖取药[20]。这种温和的加热方式可能通过促进美拉德反应、糖苷键的水解、多糖的降解与重组等一系列复杂的物理化学变化,显著影响药材中活性成分的含量和组成,进而改变其药理活性,既可最大程度发挥药性,也能达到降低毒性的目的。将炆制应用于中药炮制中,使得饮片最大程度保留天然本味,并使其滋味醇厚纯正,达到增效作用[21]。之后,炆制主要分为十二式,取优质中药原材,经精挑、速洗、慢润、深炆、轻干、酒制、虎蒸、静焖、续干、竹切、焙干、储存十二式制成成品[22]。
使用炆法炮制的玉竹,其药用价值显著提高。一方面降低了生玉竹的寒性,另一方面也避免了其它处理方法造成的多糖类物质等有效成分的大量损失。此外,在酒制和干燥阶段中,通常会将深炆结束后坛内剩余药汁与黄酒进行混合,再用此混合液对药材进行后续处理,促使药材吸收黄酒中蕴含的多种药用功效成分[23]。然而,目前炆制等传统炮制工艺产品品质不稳定,且炮制不当还可能导致热敏性成分的破坏,降低药效。因此,深入研究炆制对玉竹物质成分及品质变化的影响,对于优化炮制工艺、提高玉竹的药用价值具有重要意义。
因此,本研究以炆制玉竹为研究对象,采用色差仪、质构仪、比色法、高效凝胶渗透色谱法(high performance gel permeation chromatography,HPGPC)等现代分析手段,系统探究炆制对玉竹中多糖、黄酮等关键成分的影响。同时,结合色泽与质构特性变化,分析玉竹炆制过程中颜色与关键成分含量之间的相关性,以期为炆制玉竹的工艺优化、质量控制等提供科学依据,推动传统炮制技术的现代化发展。
玉竹各阶段样品:江西省建昌帮药业有限公司。氢氧化钠、苯酚、硝酸铝、亚硝酸钠、硼酸、甲基红、溴甲酚绿、硝酸钠(均为分析纯):广州西陇科学股份有限公司;浓硫酸(分析纯):国药集团化学试剂有限公司;高效凯氏定氮催化片:北京金元兴科科技有限公司;甲醇(色谱级):上海阿拉丁生化科技有限公司;葡萄糖、芦丁、5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)、黄精碱A(纯度均≥98%):上海源叶生物科技有限公司;2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮(2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one,DDMP)(纯度≥98%):杭州麦俊化工科技有限公司。
分光测色仪(CR-10 Plus):深圳市三恩时科技有限公司;质构仪(TA-XTplus03151203):英国SMS 公司;数显恒温水浴锅(HH-4):常州国华电器有限公司;紫外分光光度计(TU1900):北京普析通用仪器有限公司;旋转蒸发仪(N-1300):厦门精益兴业科学有限公司;冷冻干燥机(FreeZone):美国 LABCONCO 公司;高效液相色谱仪(Waters e2695):美国Waters 公司;高效液相色谱仪(1260):美国安捷伦公司;全自动凯氏定氮仪(K890):海能未来技术集团股份有限公司。
1.3.1 玉竹炆制过程
玉竹炆制工艺包含12 道工序:精挑、速洗、慢润、深炆、轻干、酒制、虎蒸、静焖、续干、竹切、焙干及储存。
首先精选生玉竹并去除杂质(精挑);随后快速清洗(速洗)并用清水长时间浸泡软化(慢润);将润好的药材连同浸泡水倒入陶制炆药坛以糠火煮制1 d(深炆);冷却后取出摊晾(轻干),再拌入炆药余汁和黄酒浸润(酒制),接着将药材分层置于老虎灶蒸制4 h(虎蒸),停火焖制过夜(静焖);最后经初步干燥(续干)后用竹刀切片(竹切),二次烘干(焙干)即为成品,密封储存。
试验收集高温条件下的深炆、静焖两个阶段的样品,并与玉竹生品以及速洗阶段样品进行理化品质对比,初步筛选出对玉竹品质影响较大的工艺阶段;将该阶段样品的理化数据与其他所有工艺阶段进行进一步比对,在此基础上,对该关键工艺阶段进行细分处理,考察不同子阶段的品质变化,从而筛选出关键工艺控制点。进一步通过相关性分析,探究样品颜色变化与各物质成分含量变化之间的关系,确定与颜色变化高度相关的物质成分。
1.3.2 色泽参数测定
随机将不同炆制阶段的玉竹样品切片,采用测色仪测定玉竹切片的色泽参数,色差仪的光源为D65,照明口径为4 mm,测定切片表面的L*值、a*值、b*值空间色泽参数[24],采用下列公式计算相邻两阶段的色差(ΔE*)值,重复测定3 次。
式中:L 标*、a 标*、b 标*为相邻两个阶段中前一阶段的色度值;L 测*、a 测*、b 测*为相邻两个阶段中后一阶段的色度值。
1.3.3 质构测定
采用质构仪对炆制过程中的玉竹切片进行质地分析(texture profile analysis,TPA)测试,将样品置于测试平台上,采用P36 柱形探头进行压缩试验,测试参数为测试模式的前、中、后速度分别为2、1、2 mm/s,位移距离为5 mm,触发力为5 g。重复测试3 次,测定玉竹样品的硬度、咀嚼性和黏附性。
1.3.4 多糖及总游离糖含量测定
参考文献[25]的方法,采用水提醇沉法制备玉竹炆制过程中各阶段样品的多糖,采用苯酚硫酸法测定多糖含量。
对照组溶液制备:精确称取葡萄糖标准品,用去离子水制成0.1 mg/mL 的标准溶液。精确移取0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 该溶液并加水补足至1.0 mL,得到浓度分别为0.01~0.1 mg/mL 标准系列溶液。
供试品溶液制备:精确称取5 mg 样品溶于5 mL 去离子水,配制成1 mg/mL 的溶液,再稀释至0.1 mg/mL,以1 mL 去离子水作为空白对照。
检测方法:取测试样品溶液1 mL,加3% 苯酚1 mL 摇匀,缓慢加浓硫酸4 mL,充分振荡后室温反应30 min,于490 nm 处测定吸光度。4 个关键工艺阶段中多糖及总游离糖含量线性回归方程为y=9.722 4x+0.018 6,R2=0.998 5;7 个关键工艺阶段中多糖及总游离糖含量线性回归方程为y=5.413x+0.069 1,R2=0.998 7。
1.3.5 多糖分子量测定
采用HPGPC 对玉竹样品多糖分子量进行测定。
色谱条件:UltrahydrogelTM Linear 色谱柱(300 mm×7.8 mm,10 μm);流速0.6 mL/min,柱温35 ℃;样品溶液质量浓度1 mg/mL,进样20 μL;流动相为0.1 mmol/L硝酸钠。
1.3.6 蛋白质含量测定
参考GB/T 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法[26]对样品进行测定,测定步骤如下。
1)样品处理:准确称取0.500 g 样品,用滤纸包裹后置于消化管中,以空白滤纸作为对照。
2)消化:向消化管中加入高效凯氏定氮催化片和一定量的浓硫酸进行消化,待消化完成冷却后测定。
3)测定:将消化液转移至全自动凯氏定氮仪上进行氮含量测定,计算蛋白质含量。
1.3.7 DDMP、5-HMF 与黄精碱A 含量测定
参考殷海霞等[27]建立的高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)测定样品中DDMP、5-HMF、黄精碱A 含量。
对照品溶液制备:精密称取DDMP、5-HMF、黄精碱A 对照品于洁净烧杯中,甲醇溶解后得到浓度分别为0.020 8、0.040 0、0.056 0 mg/mL 的标准对照品溶液,经0.22 μm 滤膜过滤备用。
供试品溶液的制备:取冷冻干燥粉碎后的玉竹样品1 g,加入25 mL 80% 甲醇超声辅助提取45 min,粗滤后过0.22 μm 微孔滤膜得供试品溶液。
色谱条件:色谱柱选择C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相:水(A)-甲醇(B),梯度洗脱(0~16 min,7% B;16~17 min,7% B~20% B;17~40 min,20% B);流速:1.0 mL/min;检测波长:300 nm;进样量:10 μL;柱温:30 ℃。
4 个关键工艺阶段中DDMP 含量线性回归方程为y=15 991x-3.895 5,R2=0.999 8;7 个关键工艺阶段中DDMP 含量线性回归方程为y=15 729x-4.329 6,R2=0.999 7,在0.14~56.00 μg/mL 范围内,DDMP 质量浓度与吸光值具有良好的线性关系;4 个关键工艺阶段中5-HMF 含量线性回归方程为y=6 449.6x-0.137 1,R2=1;7个关键工艺阶段中5-HMF 含量线性回归方程为y=6 387.7x-0.951 5,R2=1,在0.20~800.00 μg/mL 范围内,5-HMF 质量浓度与吸光值具有良好的线性关系:4 个关键工艺阶段中黄精碱A 线性回归方程为y=45 169x-0.911 6,R2=1;7 个关键工艺阶段中黄精碱A含量线性回归方程为y=44 590x-0.505 6,R2=1,在0.05~20.80 μg/mL 范围内,黄精碱A 质量浓度与吸光值具有良好的线性关系。
1.3.8 总黄酮含量测定
参考王佳琪等[28]的方法测定玉竹中总黄酮含量。
标准曲线绘制:称取芦丁对照品置于容量瓶中,加入70% 乙醇溶解,配制成浓度为0.2 mg/mL 的芦丁对照品溶液。分别准确吸取0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mL 的对照品溶液置于25 mL 容量瓶中,加入5% NaNO3 溶液1.0 mL,静置6 min;加入10% Al(NO3)3 溶液1.0 mL,静置6 min;加入4% NaOH 溶液10.0 mL,再加入60% 乙醇稀释至刻度摇匀,静置15 min,于510 nm处测定其吸光度,绘制标准曲线。
样品制备:取0.2 g 玉竹样品粉末,加15 倍量70%乙醇超声辅助提取40 min,过滤后按标准曲线制备方法测定各样品中总黄酮含量。4 个关键工艺阶段中总黄酮含量的线性回归方程为y=6.609 2x+0.031 7,R2=0.997 6;7 个关键工艺阶段中总黄酮含量的线性回归方程为y=6.934 1x+0.029 0,R2=0.998 3。
试验数据以平均值±标准差表示。每个试验设置3 组平行。利用GraphPad Prism 8 软件分析各数据并绘制对应图表,利用SPSS 软件对数据的显著性进行分析,Origin 进行图形绘制。
2.1.1 色差值变化
图1 为玉竹生品、速洗、深炆、静焖4 个关键工艺阶段样品相邻两个阶段之间的色差值。
图1 玉竹4 个关键工艺阶段样品相邻两阶段之间色差值
Fig.1 Color difference between two adjacent stages of Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图1 可知,速洗/深炆阶段色差值显著高于其他组(P<0.05),肉眼即可区分出两者的颜色差别,表明此过程玉竹色泽变化大,色泽变深,由黄白色变为黑褐色。这种显著的颜色变化可能与深炆阶段的高温高湿环境促进了美拉德反应有关。
2.1.2 质构变化
4 个关键工艺阶段玉竹质构变化如图2~图4 所示。
图2 玉竹4 个关键工艺阶段样品硬度
Fig.2 Hardness of Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图3 玉竹4 个关键工艺阶段样品黏附性
Fig.3 Adhesion of Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图4 玉竹4 个关键工艺阶段样品咀嚼性
Fig.4 Chewiness of Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图2~图4 可知,玉竹生品的硬度和咀嚼性显著高于其他阶段样品,但其黏附性(绝对值)较低,表明玉竹生品比较硬,难以咀嚼,不便于进食。而在深炆阶段,其硬度和咀嚼性显著降低,黏附性(绝对值)升高至生品的两倍多,说明玉竹在炆制过程中的深炆阶段质构变化显著。
2.1.3 多糖含量变化
4 个关键工艺阶段玉竹多糖含量如图5 所示。
图5 玉竹4 个关键工艺阶段样品中多糖含量
Fig.5 Polysaccharide content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图5 可知,玉竹生品和速洗阶段样品中多糖含量显著高于其他阶段样品中多糖含量,经过深炆之后,玉竹中多糖含量骤然下降至(26.36.±0.77) mg/g,这可能是由于长期受到高温环境的影响,多糖结构遭到破坏,发生降解。静焖阶段样品中多糖含量的上升,可能是由于深炆与静焖中间的酒制阶段添加的黄酒提供了外源糖类物质。
2.1.4 多糖分子量分析
采用HPGPC 对玉竹4 个关键工艺阶段样品的分子量进行测定,结果如图6 所示。
图6 玉竹4 个关键工艺阶段样品多糖分子量
Fig.6 Polysaccharide molecular weight of Polygonatum odoratum samples at four key process stage
由图6 可知,玉竹生品及速洗阶段样品多糖的出峰时间晚于深炆和静焖阶段样品多糖的出峰时间,这说明深炆阶段时,玉竹多糖的分子量有所增大。推测可能是糖与蛋白质在加热条件下可能发生结合反应,形成糖蛋白复合物。
2.1.5 总游离糖含量变化
利用比色法测定玉竹4 个关键工艺阶段样品中总游离糖含量,结果见图7。
图7 玉竹4 个关键工艺阶段样品中总游离糖含量
Fig.7 Total free sugar content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图7 可知,在炆制过程,玉竹中游离糖的含量整体呈上升趋势,在深炆阶段显著增加至(274.62±10.29) mg/g,其含量的增加可能是由于多糖和低聚糖的降解。
2.1.6 蛋白质含量变化
基于凯氏定氮法对玉竹4 个关键工艺阶段样品中蛋白质含量进行定量分析,结果见图8。
图8 玉竹4 个关键工艺阶段样品中蛋白质含量
Fig.8 Protein content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图8 可知,玉竹在生品、速洗两个阶段中蛋白质含量无显著变化,而深炆、静焖两个阶段的蛋白质含量显著高于生品。
2.1.7 DDMP、5-HMF 及黄精碱A 含量变化分析
研究表明,DDMP、5-HMF 是美拉德反应的两种标志性产物,上述两种物质及黄精碱A 都是在炮制后产生的关键成分[29-30],且其含量会随着炆制的进行而增加,这可能是导致玉竹品质发生变化的原因。因此,采用高效液相色谱法对玉竹4 个关键工艺阶段样品中的DDMP、5-HMF 及黄精碱A 进行定量分析,结果见图9~图11。
图9 玉竹4 个关键工艺阶段样品中DDMP 含量
Fig.9 DDMP content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图10 玉竹4 个关键工艺阶段样品中5-HMF 含量
Fig.10 5-HMF content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图11 玉竹4 个关键工艺阶段样品中黄精碱A 含量
Fig.11 Polygonatine A content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图9~图11 可知,在玉竹生品和速洗阶段样品中仅检测到微量的DDMP,而在深炆阶段其含量显著增加;5-HMF 和黄精碱A 均在深炆阶段首次检出,随后在静焖阶段DDMP、5-HMF 和黄精碱A 含量逐渐上升。DDMP、5-HMF 含量的增加可能是由玉竹中富含的含羰基的糖类物质与含氨基的蛋白质、游离氨基酸等物质发生美拉德反应而生成的。
2.1.8 总黄酮含量变化
利用硝酸铝-亚硝酸钠显色法对玉竹4 个关键工艺阶段样品中总黄酮含量进行测定,结果见图12。
图12 玉竹4 个关键工艺阶段样品总黄酮含量
Fig.12 Total flavonoid content in Polygonatum odoratum samples at four key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图12 可知,深炆阶段样品中总黄酮含量约是生品和速洗阶段样品中的两倍,总黄酮含量的增加可能是因为在加热条件下,植物组织的细胞壁遭到破坏,从而促使细胞中黄酮类物质进一步释放。
基于前期试验结果,深炆是玉竹炆制过程中对品质影响较大的工艺阶段,为进一步验证深炆是否为品质转变的关键工艺阶段,重新采集速洗、深炆、轻干、酒制、虎蒸、续干及焙干7 个工艺阶段的样品,对样品的理化品质进行检测和对比分析,从而确定关键工艺阶段。
2.2.1 色差值变化分析
图13 为玉竹7 个关键工艺阶段样品相邻两个阶段之间的色差值。
图13 玉竹7 个关键工艺阶段样品相邻两阶段之间色差值
Fig.13 Color difference between two adjacent stages of Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图13 可知,速洗/深炆阶段中色差值显著高于其他组(P<0.05),表明此过程中玉竹色泽变化大,色泽变深,由黄白色变为黑褐色,在后续加工阶段中,各相邻两阶段之间的色差值没有较大差异。
2.2.2 质构变化
玉竹7 个关键工艺阶段样品质构变化如图14~图16 所示。
图14 玉竹7 个关键工艺阶段样品硬度
Fig.14 Hardness of Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图15 玉竹7 个关键工艺阶段样品黏附性
Fig.15 Adhesion of Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图16 玉竹7 个关键工艺阶段样品咀嚼性
Fig.16 Chewiness of Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图14~图16 可知,玉竹速洗阶段样品的硬度和咀嚼性显著高于其他阶段样品,其几乎没有黏附性,这表明速洗阶段的玉竹难以咀嚼,而在深炆阶段,其硬度和咀嚼性显著降低,易于咀嚼,之后黏附性(绝对值)逐渐升高。
2.2.3 多糖含量变化分析
玉竹7 个关键工艺阶段样品中多糖含量变化如图17 所示。
图17 玉竹7 个关键工艺阶段样品中多糖含量
Fig.17 Polysaccharide content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图17 可知,玉竹速洗阶段样品中多糖含量最高,为(125.77±4.39) mg/g;经深炆后,玉竹中多糖的含量骤然下降至(30.90±2.27) mg/g,在此后的加工阶段中样品中多糖含量逐渐降低,而在酒制、虎蒸、续干3 个阶段无显著变化,在焙干阶段其含量有所增加。多糖含量减少可能是由于深炆过程长期受到高温环境的影响,多糖结构遭到破坏,发生降解;而焙干阶段样品中多糖含量有所回升,可能是由于样品中水分含量显著降低,导致相同质量下多糖的相对含量升高。
2.2.4 多糖分子量分析
采用HPGPC 对玉竹7 个关键工艺阶段样品的分子量进行分析,如图18 所示。
图18 玉竹7 个关键工艺阶段样品多糖分子量
Fig.18 Polysaccharide molecular weight of Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
由图18 可知,玉竹速洗阶段样品多糖的出峰时间晚于深炆阶段样品多糖的出峰时间,说明深炆阶段玉竹多糖的分子量有所增大。
2.2.5 总游离糖含量变化分析
图19 为玉竹7 个关键工艺阶段样品中总游离糖含量。
图19 玉竹7 个关键工艺阶段样品中总游离糖含量
Fig.19 Total free sugar content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图19 可知,炆制过程,玉竹中总游离糖含量整体呈上升趋势,在深炆阶段显著增加(331.61±24.44) mg/g,可能是由于多糖和低聚糖的降解。
2.2.6 蛋白质含量变化分析
基于凯氏定氮法对玉竹7 个关键工艺阶段样品中蛋白质含量进行定量,结果如图20 所示。
图20 玉竹7 个关键工艺阶段样品中蛋白质含量
Fig.20 Protein content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图20 可知,玉竹在炆制过程中,蛋白质含量呈现先降低再增加波动变化趋势,焙干阶段较续干阶段显著增加。
2.2.7 DDMP、5-HMF 及黄精碱A 含量变化分析
采用高效液相色谱法对玉竹各阶段样品中的DDMP、5-HMF 及黄精碱A 进行定量,结果如图21~图23 所示。
图21 玉竹7 个关键工艺阶段样品中DDMP 含量
Fig.21 DDMP content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图22 玉竹7 个关键工艺阶段样品中5-HMF 含量
Fig.22 5-HMF content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图23 玉竹7 个关键工艺阶段样品中黄精碱A 含量
Fig.23 Polygonatine A content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图21~图23 可知,未在速洗阶段样品中检测到上述3 种物质,在深炆阶段样品中首次检出,此后DDMP、5-HMF 和黄精碱A 含量整体呈上升趋势,后期有轻微波动。
2.2.8 总黄酮含量变化
利用硝酸铝-亚硝酸钠显色法对玉竹各阶段样品中总黄酮含量进行测定,结果见图24。
图24 玉竹7 个关键工艺阶段样品总黄酮含量
Fig.24 Total flavonoid content in Polygonatum odoratum samples at seven key process stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图24 可知,玉竹深炆阶段样品中总黄酮含量是速洗阶段样品的5 倍,此后随着炆制的进行,总黄酮含量在深炆与轻干阶段显著增加,而在酒制阶段明显减少,在虎蒸、续干、焙干又显著上升,且3 个阶段之间无显著变化。
前期试验结果表明,炆制过程中玉竹的色泽、质构及关键成分的含量均在深炆阶段发生显著变化,由此推测深炆是玉竹在炆制过程中发生色泽和质构转变的关键时期,因此后续研究重点关注深炆阶段的品质变化。将深炆阶段细分为点火时(深炆阶段刚点火时)、升到75 ℃(点火后持续加热,温度升到75 ℃)、刚沸腾(加热直到沸腾)、沸腾第一阶段、沸腾第二阶段(沸腾后直至停火时这一过程中的两个任意阶段)、温度下降(刚停火时)、降到75 ℃(停火后温度降到75 ℃)、深炆结束,并对上述阶段样品的色泽、质构及物质成分进行检测,并探究样品颜色变化和物质成分含量变化之间的相关性。
2.3.1 色差值变化分析
图25 为玉竹深炆阶段样品相邻两个阶段样品之间的色差值。
图25 玉竹深炆阶段样品相邻两阶段间的色差值
Fig.25 Color difference between two adjacent stages of Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图25 可知,玉竹深炆阶段样品中,升温到75 ℃/刚沸腾阶段之间的色差值显著高于其他各组(P<0.05),沸腾第二阶段之后,各相邻两阶段之间的色差值没有较大差异(P>0.05)。这表明玉竹在深炆阶段的升温过程色泽发生显著变化。
2.3.2 质构变化
利用质构仪对玉竹深炆阶段样品的硬度、黏附性和咀嚼性进行测定,结果如图26~图28 所示。
图26 玉竹深炆阶段样品硬度
Fig.26 Hardness of Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图27 玉竹深炆阶段样品黏附性
Fig.27 Adhesion of Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图28 玉竹深炆阶段样品咀嚼性
Fig.28 Chewiness of Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图26~图28 可知,刚点火时玉竹的硬度和咀嚼性显著高于其他阶段样品,其几乎没有黏附性。在升温到75 ℃时,其硬度和咀嚼性显著降低,而黏附性有所增加,这说明玉竹在升温过程中逐渐变软。
2.3.3 多糖含量变化分析
采用苯酚-硫酸法测定深炆阶段样品中多糖含量,如图29 所示。
图29 玉竹深炆阶段样品中多糖含量
Fig.29 Polysaccharide content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图29 可知,玉竹点火时样品中多糖含量最高,其含量为(125.77±4.39)mg/g,在温度升到75 ℃时减少到(95.50±1.47)mg/g。玉竹样品在沸腾第二阶段之后呈现波动趋势,有短暂的下降和上升趋势。
2.3.4 多糖分子量分析
采用HPGPC 对玉竹深炆阶段样品的分子量进行分析,结果如图30 所示。
图30 玉竹深炆阶段样品分子量分布
Fig 30 Molecular weight distribution of Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
由图30 可知,点火时、升到75 ℃、刚沸腾3 个阶段样品中多糖分子量的出峰时间晚于后续加工阶段样品中多糖分子量的出峰时间,这说明刚沸腾阶段之后的玉竹样品中多糖分子量有所增加。
2.3.5 总游离糖含量变化分析
玉竹深炆阶段样品中总游离糖含量如图31 所示。由图31 可知,点火时玉竹样品中总游离糖含量为(263.87±10.67) mg/g,直至刚沸腾阶段,样品中总游离糖含量没有明显变化,在沸腾第一阶段有显著的增加,在此阶段样品中总游离糖含量为(380.87±65.53) mg/g,此后阶段中的总游离糖含量变化呈动态变化趋势,先增加再减少。
图31 玉竹深炆阶段样品中总游离糖含量
Fig.31 Total free sugar content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
2.3.6 蛋白质含量变化分析
玉竹深炆阶段样品蛋白质含量见图32。
图32 玉竹深炆阶段样品蛋白质含量
Fig.32 Protein content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图32 可知,玉竹在深炆过程中,蛋白质含量呈波动趋势,在升温到75 ℃时显著降低。深炆过程中,玉竹中蛋白质含量有所降低,可能是在此阶段有部分蛋白质参与了美拉德反应,从而导致深炆过程中的玉竹颜色变深。
2.3.7 DDMP、5-HMF 及黄精碱A 含量变化分析
采用高效液相色谱法对玉竹深炆阶段样品中的DDMP、5-HMF 及黄精碱A 进行定量,结果见图33~图35。
图33 玉竹深炆阶段样品中DDMP 含量
Fig.33 DDMP content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图34 玉竹深炆阶段样品中5-HMF 含量
Fig.34 5-HMF content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
图35 玉竹深炆阶段样品中黄精碱A 含量
Fig.35 Polygonatine A content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图33~图35 可知,DDMP 含量在沸腾第一阶段显著增加,而5-HMF 和黄精碱A 这两种物质首次在沸腾第一阶段样品中检测到,之后DDMP、5-HMF 和黄精碱A 含量逐渐上升,后期有不同程度的波动变化。
2.3.8 总黄酮含量变化分析
玉竹深炆阶段样品中总黄酮含量见图36。
图36 玉竹深炆阶段样品中总黄酮含量
Fig.36 Total flavonoid content in Polygonatum odoratum samples at deep stewing stage
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。
由图36 可知,玉竹样品中总黄酮含量在沸腾第一阶段含量有所增加。随着深炆的进行,玉竹样品中总黄酮含量基本呈上升趋势,在深炆结束时达到最大值,为(0.34±0.02)mg/g。
2.3.9 样品色泽变化与物质成分含量变化相关性分析
采用SPSS 软件进行双变量相关分析,双变量相关分析用于描述变量之间关系的密切程度,相关系数越大,说明两变量之间关系的密切程度越大[31]。相关性分析结果如图37 所示。
图37 样品颜色变化与物质成分含量变化相关性分析热图
Fig.37 Heat map of the correlation between the changes in color and component content of the samples
由图37 可知,样品深炆过程中,DDMP、5-HMF、黄精碱A、游离糖及总黄酮含量与L*值、a*值、b*值呈显著负相关,多糖含量与色度值呈显著正相关。结合色泽变化规律,说明美拉德反应产物含量越高,样品颜色越深;多糖含量越高,样品颜色越白(L*值越大);样品色泽变化可能与美拉德反应产物(DDMP、5-HMF)、黄精碱A、游离糖及总黄酮含量有关。
本文探究玉竹在炆制加工过程中的色泽、质构以及营养组分的变化规律,解析玉竹深炆阶段物质成分含量与颜色变化之间的相关性。对玉竹炆制过程中的工艺阶段进行初步筛选和递进验证,发现深炆是玉竹炆制过程中品质转变的关键阶段,生玉竹黄中透白,质地较硬,深炆阶段时,玉竹的颜色和质构均发生显著变化,由黄白转为黑褐色,质地变软且有黏性,其他物质成分的含量均在深炆阶段发生显著变化;继续筛选深炆阶段中的关键工艺控制点,发现玉竹的颜色和质构在升温阶段有显著变化;而多糖含量逐渐降低,尤其是在升温到75 ℃时锐减,而游离糖含量逐渐升高;玉竹生品中检测出微量DDMP,5-HMF 和黄精碱A 首次出现于玉竹深炆阶段中,在沸腾第一阶段其含量显著升高,总黄酮含量同样在沸腾第一阶段显著增加。综合深炆过程玉竹的物质成分含量和颜色变化,通过相关性分析可知样品深炆过程中,美拉德反应产物(DDMP、5-HMF)、黄精碱A、游离糖及总黄酮含量与L*值、a*值、b*值均呈显著负相关,表明这些物质的积累可能是导致炆制玉竹颜色变深的关键因素;而样品中多糖含量与颜色变化呈显著正相关,表明炆制玉竹颜色变深可能与多糖含量的减少有关。
本文初步探讨了炆制对玉竹样品物质成分和品质变化的规律,并筛选出了关键的工艺控制点,为后续玉竹样品炆制工艺的优化提供了依据。同时本文结果也说明了玉竹炆制过程色泽变深在一定程度上与美拉德反应产物高度相关,所以调控美拉德反应条件(如温度、时间、水分等)可能是控制炆制玉竹产品色泽的有效策略,为后续工艺优化提供了理论依据。
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