蒸制時間對滇黃精色澤、可溶性成分及糖含量的影響

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(1.廣西百色農業學校,廣西百色 533000;2.曲靖師范學院化學與環境科學學院,云南曲靖 655011)

滇黃精(PolygonatumkingianumColl. et Hem-sl)是百合科(Liliaceae)黃精屬(PolygonatumMill.)植物,主產于云南,在四川、貴州、廣西等地也有分布,生長在海拔2000～3900 m的陰濕林地和灌木叢中。滇黃精是中藥黃精的3個基源品種之一[1]。黃精是我國傳統中藥之一,自古為藥食兼用,2012年國家衛計委公布黃精既為食品又是藥品。它的治療和保健作用已被我國兩千多年的臨床實踐所證實,主要功效為降血糖、降血脂、預防動脈粥樣硬化、保護心腦血管、補益腎精、滋陰潤肺、增強免疫功能、延緩衰老、改善記憶功能、防止老年癡呆、抗抑郁、抗炎等[2-6]。

生黃精會刺激咽喉,導致口舌麻木,故需炮制后入藥或食用,以消除其刺激性,降低毒性,使其滋而不膩,同時增強其補脾潤肺益腎的作用[7-9]。黃精經過炮制后,糖性變濃,質地變軟,略帶甜味,易吸潮,口感變好,可直接食用或泡水飲用。目前對黃精炮制后成分研究,集中在主要活性成分黃精多糖、黃精低聚糖及皂苷方面[10-11]。黃精多糖對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和藤黃球菌均具有明顯的抑制作用[12-13],是興奮免疫的主要活性成分[14-15],還具有顯著的抗骨質疏松作用和抑制α-葡萄糖苷酶的作用[16-18]。黃精的營養價值十分豐富,近年來在保健食品等領域的開發應用逐漸增加[19],受到食品行業的廣泛關注。滇黃精炮制宜直接蒸制加工成飲片[20],其工序短成本低,易推廣,為此本文研究了蒸制滇黃精的時間對色澤、可溶性成分、還原糖、葡萄糖、粗多糖的影響,同時試驗了模擬胃腸道環境后糖的變化情況,為炮制和深入開發功能性黃精產品提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

滇黃精 云南曲靖市煜欣農林生物科技有限公司藥材種植基地提供;胃蛋白酶 豬胃粘膜,Potency:1∶3000,USP,南京都萊生物技術有限公司;胰酶粉 Potency:1∶4000,BR,上海瑞永生物科技有限公司;葡萄糖、苯酚等試劑均為分析純。

TU-1810紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;AL204-IC電子分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;LD-4臺式離心機 常州天瑞儀器有限公司;QL-866漩渦混合器 海門市其林貝爾儀器制造有限公司;PS-40超聲波儀 深圳市超藝達科技有限公司;WHY-2往返水浴恒溫振蕩器 江蘇省金壇市大地自動化儀器廠;DHG-9145A電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;202-0恒溫干燥箱 北京市永光明醫療儀器有限公司;LC-ZFG002蒸飯柜 廣東樂創電器有限公司;安穩免調碼血糖儀 三諾生物傳感股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 干燥及蒸制 新鮮滇黃精清洗干凈,切片(厚度約2 mm),日曬干燥,混勻,得滇黃精干片。取干片約500 g,粉碎,過80目篩,在105 ℃干燥箱中烘至恒重,得未蒸制檢測樣,放于干燥器中備用。取干片約2.5 kg,加入約5 kg純水,間隔約30 min翻動一次,吸完水后,放入蒸飯柜進行蒸制。蒸制到12、24、48、72、96 h時，混勻后分別取出約500 g，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干,粉碎,過80目篩,再在恒溫干燥箱中烘至恒重,得蒸制不同時間的檢測樣,放于干燥器中備用。

1.2.2 色澤試驗 分別準確稱取1 g檢測樣,分別置于100 mL容量瓶中,加入50 mL純水,放入沸水浴中1 h,再放入240 W超聲儀中超聲處理20 min,冷卻定容,過濾(前約10 mL棄之),取0.5 mL濾液再定容到10 mL容量瓶,于200～600 nm掃描,確定最大吸光波長,同時檢測最大吸光波長下的吸光度和284 nm波長下的吸光度。

1.2.3 可溶性成分的檢測 參照GB 5009.3-2016。

醇可溶性成分含量的檢測:精密稱取3 g檢測樣,置于50 mL離心管中,加入80% vol乙醇30 mL,旋渦振蕩3 min,放入240 W超聲儀中超聲30 min,取出后離心15 min(4500 r/min),清液中含醇可溶性成分。不溶物再加入80%vol乙醇同法重復提取3次,合并乙醇清液到已在105 ℃恒重的150 mL燒杯中,放入70 ℃鼓風干燥箱中除去乙醇后,再放入105 ℃恒溫干燥箱中烘至恒重,計算80% vol乙醇可溶性成分的質量分數。

水可溶性成分含量的檢測:上段中得到的醇提不溶物用40 mL純水代替80% vol乙醇30 mL同法提取、除水、冷卻、稱重,直至恒重,得到水可溶性成分,計算水可溶性成分的質量分數。計算公式:

可溶性成分的含量(%)=[恒重后燒杯和可溶性成分的質量(g)-恒重燒杯的質量(g)]/原料質量(g)×100

殘渣含量的檢測:水提取后的不溶物轉入到105 ℃恒重后的稱量瓶中,在105 ℃干燥箱中烘至恒重,計算殘渣占檢測樣的質量分數。

試驗精密度為在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%。結果取兩次獨立檢測結果的平均值。

1.2.4 淀粉、糊精的檢測 在50 mL離心管中稱取1.0 g未蒸制檢測樣干粉加水25 mL,沸水浴中加熱15 min,離心10 min(4500 r/min),取清液10 mL,加入1 d碘溶液搖勻,觀察是否有淀粉或糊精與碘溶液反應后呈現的藍色或紅色。

1.2.5 葡萄糖、還原糖的檢測 精密稱取1 g檢測樣干粉,置于10 mL容量瓶,加約8 mL純水,超聲處理10 min,純水定容,用安穩免調碼血糖儀檢測葡萄糖含量,精密度為在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%,平均值為檢測結果。

精密稱取1～1.5 g檢測樣干粉,置于250 mL容量瓶中,加50 mL純水,置于240 W超聲儀中超聲15 min,緩慢加入0.03% vol乙酸溶劑配制成的0.219 g/mL乙酸鋅溶液5 mL和0.106 g/mL的亞鐵氰化鉀溶液5 mL,加純水至刻度,混勻,靜置30 min,用濾紙過濾,棄去初濾液約10 mL,取后續濾液按照GB5009.7-2016中第一法檢測和計算還原糖含量。精密度為在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的5%,平均值為檢測結果。

1.2.6 模擬胃、腸道環境后葡萄糖、還原糖的檢測 參照文獻[21],精密稱取0.5～1 g待檢測樣干粉(未蒸制、蒸制12 h的稱0.8～1 g,蒸制24、48、72、96 h的稱0.5～0.8 g),置于100 mL組培瓶(稱重)中,加入人工胃液9 mL(人工胃液:取稀鹽酸16.4 mL(約2 mol/L),加水稀釋成1000 mL,加入胃蛋白酶10 g,搖勻后,即得)放入37 ℃的搖床水浴1 h取出。用濃度為0.5%的氫氧化鈉溶液調整pH=6.8后,加入人工腸液9 mL(取磷酸二氫鉀3.4 g,加水250 mL使溶解,用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液調節pH至6.8;加水稀釋至500 mL,加入胰酶5 g,即得)。放入37 ℃的搖床,水浴1 h取出,補充水到50.00 g(除去組培瓶質量)。用血糖儀檢測葡萄糖的含量。沒有加樣品的為空白,同法同步操作檢測葡萄糖含量,計算扣除。

同上述方法模擬胃、腸道環境處理后轉入250 mL容量瓶,再同1.2.5中還原糖的檢測方法檢測還原糖含量。沒有加樣品的為空白,同法同步操作檢測還原糖,計算扣除。檢測精密度同1.2.5中要求。

1.2.7 粗多糖的檢測 參照SN/T 4260-2015中的方法,以每毫升葡萄糖質量為橫坐標(μg),吸光度(A)為縱坐標,制定標準曲線,得線性回歸方程:Y=0.0096X-0.0065,R2=0.9999。

1.2.7.1 測定液的制備 精密稱取0.5 g檢測樣,置于50 mL的離心管中,加純水5 mL旋渦振蕩使之充分分散潤均,然后加入20 mL無水乙醇(此時乙醇濃度為80% vol),旋渦振蕩5 min,然后放置于140 W的超聲儀中,超聲30 min后取出離心15 min(4500 r/min),不溶物加入80%vol乙醇15 mL同法旋渦振蕩分散、超聲、離心,不溶物再同法重復一次。不溶物用水洗出轉移到250 mL容量瓶中,加水約至200 mL。然后放置于140 W的超聲儀中,超聲30 min,加水定容,濾紙過濾(初濾液10 mL棄之),得樣品測定液。

1.2.7.2 回收率檢測液的制備 分別精密稱取0.5 g蒸制12、48 h的檢測樣,同上述測定液處理方法操作,操作至不溶物用水洗出轉移到250 mL容量瓶后再在容量瓶中加入精密稱取的標樣葡萄糖0.05 g,加水約至200 mL,然后超聲、定容、過濾(初濾液10 mL棄之),得回收率測定液。

1.2.7.3 回收率檢測確定空白樣 取蒸制12 h測定液各1 mL,分別置于20 mL具塞試管中按SN/T 4260-2015標準中“比色測定”進行檢測,空白樣分別采用純水、1.0 mL純水代替1.0 mL 5%的苯酚、1.0 mL純水代替1.0 mL測定液、5.0 mL純水代替硫酸、測定液1.0 mL加純水6.0 mL進行空白樣的考查。空白樣采用與測定液相同的步驟平行進行處理后使用。分別計算葡萄糖含量。蒸制48 h的同法檢測考查空白樣。

取回收率測定液各1 mL,分別置于20 mL具塞試管中同測定液試驗方法進行檢測。通過使用上述中不同空白樣的檢測結果計算葡萄糖的回收率,從而確定最佳的空白樣。

1.2.7.4 粗多糖的檢測 取1 mL樣品測定液于20 mL具塞試管中按SN/T 4260-2015標準中“比色測定”進行檢測。未蒸制和蒸制12 h的空白樣用1.0 mL純水代替1.0 mL測定液,其余的空白樣則用1.0 mL純水代替1.0 mL 5%的苯酚,空白樣與試樣的測定平行進行,采用相同的分析步驟。檢測精密度控制在重復性條件下的兩次獨立檢測結果的絕對差值不超過算術平均值的10%,平均值為檢測結果。

粗多糖計算公式:

注:W為粗多糖含量(g/100 g);m1為標準曲線回歸方程計算得到的糖量(μg);m2為樣品質量(g);V1為樣品定容體積(mL);V2為比色測定所移取樣品測定液的體積(mL);0.9為葡萄糖換算成粗多糖的校正系數(計算回收率時用葡萄糖計,不乘0.9)。

1.2.7.5 模擬胃腸道環境后粗多糖的檢測 分別精密稱取0.2～0.5 g(未蒸制、蒸制12 h的精密稱0.2～0.3 g,蒸制24、48、72、96 h的精密稱0.3～0.5 g)待檢測樣于50 mL離心管中,同1.2.6的方法和步驟進行胃、腸道模擬過程,其中加入的人工胃液、人工腸液修改為3 mL。模擬胃、腸環境后在離心管中加入80% vol乙醇28 mL,旋渦振蕩混勻后置于140 W超聲儀中超聲30 min,取出離心15 min(4500 r/min),不溶物加入80% vol乙醇15 mL旋渦混勻后超聲處理10 min,取出離心15 min(4500 r/min),不溶物再同法重復一次。不溶物用50～100 mL水洗出轉移到250 mL錐形瓶中,以下步驟按SN/T 4260-2015中“比色測定”檢測粗多糖。空白樣、精密度同上述粗多糖的檢測。

1.2.8 數據分析 檢測數據采用IBM SPSS Statistics 21進行蒸制不同時間(同一列內)可溶性成分、糖含量的t檢驗分析。用Excel中無重復雙因素方差分析,模擬胃腸道環境前后(列間)的差異性。

2 結果與討論

2.1 色澤試驗結果與討論

黃精色澤隨蒸制時間的延長而變深,蒸制48 h后的黃精干片肉眼難以區分色澤差,見圖1。處理液通過紫外掃描比較,蒸制12 h后各樣品最大吸光度的波長向長波移動,蒸制12 h最大吸光度波長為279.5 nm,蒸制96 h為286.5 nm,吸光度值與蒸制時間成線性關系,表1中λmax的線性方程為y=0.0164x+0.1725(y為吸光度,x為蒸制時間),R2=0.9934,說明長波呈色物質的含量隨蒸制時間的延長而增加。黃精蒸制會產生5-羥甲基糠醛,有報道5-羥甲基糠醛是一種對身體有害的物質[22],但也有報道5-羥甲基糠醛在治療疾病藥物中的應用[23-25]。5-羥甲基糠醛會進一步反應生成一些結構不明的黑色素(類黑精)[26],有研究表明黃精炮制后得到的類黑精類成分具有較好的抗氧化活性,有益腎、健脾的作用,增加了功能性成分的含量,增強了生理作用[27],文獻報道5-羥甲基糠醛在284 nm波長下具有非常好的線性關系[28],所以比較284 nm處吸光度值可說明生成5-羥甲基糠醛的變化。表1中λ(284 nm)的線性方程為y=0.0161x+0.1713(y為吸光度,x為蒸制時間),R2=0.9933。由此表明蒸制時間越長生成的長波呈色物質越多,5-羥甲基糠醛也越多。從生理功能方面評價,蒸制時間的延長是有益的。

圖1 蒸制不同時間黃精色澤比較Fig.1 The color of Polygonatum kingianumof various streaming time

表1 色澤檢測結果Table 1 The results of color detection

2.2 可溶性成分含量檢測結果與討論

80%vol乙醇可溶解單糖、低聚糖、色素、氨基酸等。水可溶解粗多糖、蛋白質、礦物質等。了解可溶性成分與蒸制時間的關系,對指導黃精炮制和產品開發有積極的意義。由表2可知,乙醇可溶性成分與水溶性成分含量隨蒸制時間的延長呈現相反的對應關系。蒸制24、48 h乙醇可溶性成分最多,超過70%,蒸制12、24 h的差異極顯著(p<0.01),蒸制24、48 h的差異不顯著(p>0.05)。未蒸制的水溶性成分最高,蒸制導致水溶性成分先減少后增加,未蒸制到蒸制12 h時減少約7%,蒸制12～48 h繼續減少約15%,變化極顯著(p<0.01),蒸制24、48 h水溶性成分最少,低于10%,兩者之間差異不顯著(p>0.05),蒸制到72 h水提取物增加顯著(p<0.05)。醇、水不溶性殘渣在蒸制12 h時含量最高,差異極顯著(p<0.01)。繼續蒸制到24 h殘渣含量下降,差異極顯著(p<0.01),再繼續蒸制到48 h差異變化不顯著(p>0.05)。由表2可知需得到醇溶性成分高的滇黃精產品,蒸制時間應控制在24～48 h,需得到水溶性成分多的產品不應蒸制。蒸制會造成成分損失,由表2可知殘渣含量多,總質量則相對低,蒸制時間對總質量變化影響不顯著(p>0.05),通過乙醇提取物、水溶性提取物、殘渣和總質量的考查可推測揮發性成分的變化情況,蒸制導致總質量減少的原因有待深入研究。

表2 蒸制不同時間黃精可溶物及殘渣含量的檢測結果Table 2 The content results of soluble substance and residue of Polygonatum kingianum with various steaming time

2.3 葡萄糖、還原糖、淀粉、糊精、粗多糖檢測結果與討論

2.3.1 葡萄糖 糖尿病主要是遺傳和不良生活習慣導致的內分泌疾病,是由于胰島素缺乏或者胰島功能受損,以及肝臟、骨骼肌、脂肪等靶組織對葡萄糖的攝取量減少,而引發的一系列以高血糖為特征的代謝紊亂綜合癥[29]。目前控制糖尿病的方法主要采用注射胰島素和控制葡萄糖的攝入量。如果功能性成分能增加胰島素的產生或降低腸道對葡萄糖的吸收，就可達到控制高血糖病癥的目的。由表3可知,蒸制48 h內葡萄糖增加較快,從12～48 h,變化極顯著(p<0.01)。蒸制48 h后葡萄糖含量下降,原因可能是葡萄糖生成黑色素等成分所致。生黃精及其炮制品中含有小分子蔗糖和由半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖和葡萄糖組成的多糖[30-31],模擬胃腸道環境后可能產生葡萄糖。試驗表明模擬胃腸道環境后葡萄糖含量有所增加,但與未蒸制的組間比較變化不顯著(p=0.08)。蒸制96 h滇黃精再模擬胃腸道環境后的葡萄糖達到7.33%,與沒有蒸制的比較增加約7%,與未模擬胃腸道的比較增加約3.8%,但葡萄糖含量相比其他常見食材則要低很多[21],說明滇黃精加工的食品是糖尿病人的理想選擇。

表3 糖含量的檢測結果Table 3 The content results of sugar with various steaming time

2.3.2 還原糖 蒸制導致還原糖含量先增加后減少。蒸制到48 h還原糖含量達到最高47.84%,與沒有蒸制的比對增加約20倍,蒸制后還原糖含量變化都極顯著(p<0.01)。蒸制48 h后還原糖含量逐漸下降,減少原因可能是還原糖轉化為類黑精或揮發性成分所致。模擬胃腸道環境前后兩組間差異顯著(p=0.02),變化規律基本相同。

2.3.3 淀粉和糊精 檢測結果表明滇黃精中不含淀粉或糊精,符合SN/T4260中規定檢測粗多糖不能含淀粉、糊精的要求。有相關報道黃精中含淀粉[32],可能是其它品種的黃精。

2.3.4 粗多糖 黃精蒸制后呈現褐色,導致粗多糖樣品測定液有顏色,為此選擇蒸制12 h(色澤較淺)和蒸制48 h(色澤較深)檢測樣進行回收率的考查。用考查回收率的方法確定最佳使用的空白樣。空白采用純水、1.0 mL純水代替1.0 mL 5%的苯酚、1.0 mL純水代替1.0 mL測定液、測定液1 mL加純水6 mL、5.0 mL純水代替硫酸。蒸制48 h黃精樣品中葡萄糖的平均回收率分別為107.22%、100.28%、104.89%、107.24%、107.21%,平均回收率RSD分別為2.62%、2.79%、2.74%、2.68%、2.67%。蒸制12 h黃精樣品葡萄糖的平均回收率分別為91.03%、90.69%、95.35%、91.04%、91.09%,平均回收率RSD分別為0.15%、0.15%、0.10%、0.15%、0.06%。為此最合理的空白選擇是,測定液顏色較深(蒸制24 h后)的應選擇用1 mL水代替苯酚作為空白,未蒸制及蒸制12 h顏色淺的應選擇1 mL水代替樣品作為空白。

有文獻報道滇黃精中黃精多糖含量最高7.265%,最低為3.124%,云南蒙自市、保山縣產的滇黃精中多糖含量分別為5.787%、3.124%[33],檢測結果表明云南曲靖市產的滇黃精粗多糖為7.37%,含量較高。

蒸制到12 h，粗多糖從7.37%增加到9.73%,變化顯著(p<0.05),繼續蒸制粗多糖含量快速降低,從蒸制12～24 h粗多糖含量下降到4.26%,變化極顯著(p<0.01)。蒸制24 h后隨蒸制時間的延長粗多糖含量變化不顯著(p>0.05),基本保持穩定。多糖含量減少,主要是因為黃精中的糖類成分和氨基酸多肽蛋白類成分在高溫下發生了十分復雜的美拉德反應所致[27]。模擬胃腸道環境前后粗多糖的組間差異性不顯著(p=0.18)。因此說明如果要在腸道中有更多具有降血糖功能性的粗多糖[19,34],則黃精的蒸制時間不宜超過12 h。

3 結論

滇黃精蒸制時間越長色澤越深、5-羥甲基糠醛越多,需要得到益腎、健脾功效的產品建議增加蒸制時間。蒸制48 h黃精可溶性成分及還原糖含量較高,是開發飲品類產品的好選擇。蒸制會導致黃精粗多糖含量顯著降低(p<0.05),如果開發粗多糖功效方面的產品蒸制時間應控制在12 h內。蒸制會導致供腸道吸收葡萄糖含量增加,但總量比其它常見食材的低。研究結果可供滇黃精的炮制和開發相關功能性產品提供蒸制時間的參考。