干燥方法對茯苓產品顯微性狀、營養(yǎng)成分及抗氧化活性的影響

肖揚波 劉 琪 彭逸斯 熊詩俊 彭國平

(1. 湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 道地藥用植物規(guī)范化栽培綜合利用湖南省工程實驗室，湖南 長沙 410128；3. 靖州康源苓業(yè)科技股份有限公司，湖南 懷化 418400；4. 湖南農業(yè)大學動物醫(yī)學院，湖南 長沙 410128)

茯苓是多孔菌科真菌茯苓Proiacocos(Schw.) Wolf的干燥菌核，性平，味甘、淡，歸心、肺、脾、腎經，有利水滲濕、健脾、寧心之功效，主治水腫尿少、痰飲眩悸、心神不安等病狀[1]，是一種歷史悠久的“藥食同源”中藥材，有“藥膳白銀”“十方九苓”之美譽。近年來大量研究表明，茯苓有效成分具有抗氧化[2]、抑制腫瘤生長[3-4]、抗炎[3]、降血脂血糖[5]、增強免疫力[6]及保肝[7]等功能；2020年抗擊“新冠”疫情中，茯苓是《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中的重要成員，發(fā)揮著顯著作用。

目前，茯苓產地加工主要采用高溫恒溫烘干、低溫恒溫烘干、陰干、日曬等。高溫恒溫烘干法加工的茯苓產品開裂嚴重，品質較差；低溫恒溫、陰干、日曬加工的茯苓產品極易霉變，需熏硫磺處理，存在食用安全隱患。為了提高茯苓產品品質，試驗擬模擬自然條件下的干燥原理，比較新的加工技術與傳統(tǒng)加工工藝生產的茯苓產品的顯微特性、抗氧化活性、部分成分含量，旨在尋求優(yōu)質茯苓產品的干燥加工新技術，為生產出安全、有效、食用便利的茯苓產品提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

鮮茯苓、日曬茯苓丁、空氣能仿生變溫干燥茯苓丁：靖州康源苓業(yè)科技股份有限公司。

1.1.2 主要試劑

考馬斯亮藍、蒽酮：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

無水乙醇：分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；

葡萄糖：分析純，天津市恒興化學試劑制造有限公司；

DPPH：分析純，東京化成工業(yè)株式會社；

總抗氧化能力檢測試劑盒：碧云天生物技術有限公司。

1.1.3 主要儀器

掃描電子顯微鏡：JSM-6380LV型，日本電子株式會社；

高速多功能粉碎機：CS-700型，武義海納電器有限公司；

紫外可見分光光度計：U2000型，上海佑科儀器儀表有限公司；

冷凍干燥機：MODULYOD-23型，美國電熱公司；

電熱恒溫水浴鍋：XMTD-4000型，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；

電熱鼓風干燥箱：DHG-9140A型，中儀國科科技有限公司；

電子天平：FA-2104N型，上海菁海儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 茯苓的干燥加工 將鮮茯苓削皮切成約1 cm3方丁，分別按以下方法進行干燥。

(1) 真空冷凍干燥法(FD)：將鮮茯苓丁于-80 ℃冰箱預凍2 h，置冷凍干燥機中凍干至恒重[8](約72 h)，得到干茯苓樣品。

(2) 恒溫干燥法(CD)：將鮮茯苓丁在電熱鼓風干燥箱中分別于40，60，100，120 ℃下恒溫烘干，得到干茯苓樣品。

(3) 日曬法(SD)：晴天將鮮茯苓丁于竹篩中均勻鋪成一層，上午7:00轉移至室外太陽下晾曬，下午8:00整篩收回室內，日曬3～4 d得到干茯苓樣品。

(4) 空氣能仿生變溫干燥法(AD)：將鮮茯苓丁在模擬自然條件下的干燥烘箱內烘干，干燥條件為上午8:00-下午8:00溫度為45 ℃、下午8:00-上午8:00溫度為30 ℃、濕度維持在60%，箱內使用UV燈管持續(xù)照射，約24 h得到干茯苓樣品。

將干茯苓樣品分別粉碎，每個粉末樣品分別過60目、200目篩，備用。

1.2.2 茯苓菌絲體電鏡顯微性狀觀察 取少量200目茯苓粉末，分別置2 000，5 000倍掃描電鏡下觀察茯苓菌絲體顯微性狀[9]。

1.2.3 抗氧化能力檢測 參照張曉婷等[10]的方法測定茯苓水提液的DPPH·清除能力。按式(1)計算DPPH·清除率。

(1)

式中：

c——DPPH·清除率，%；

A0——2.0 mL蒸餾水+2.0 mL DPPH溶液的吸光值；

A1——2.0 mL樣品溶液+2.0 mL DPPH溶液的吸光值；

A2——2.0 mL樣品溶液+2.0 mL無水乙醇的吸光值。

1.2.4 水溶性多糖提取 精密稱取5.00 g茯苓粉末于三角瓶中，加入50 mL蒸餾水，轉移至100 ℃電熱恒溫水浴鍋中提取1 h，過濾，收集濾液，重復提取一次，合并濾液，并加水補足至100 mL，即得水溶性多糖提取液。

1.2.5 蛋白質提取 參照文獻[11]。

1.2.6 多糖、蛋白含量檢測

(1) 多糖含量：采用硫酸—蒽酮法[12]。按式(2)計算干基多糖含量。

(2)

式中：

ω——茯苓產品干基多糖含量，mg/g；

ω1——茯苓產品的濕基多糖含量，mg/g；

ω0——濕基含水量，%。

(2) 蛋白質含量：采用考馬斯亮藍法[13]。按式(3)計算干基蛋白質含量。

(3)

式中：

W——茯苓產品干基蛋白質含量，mg/g；

W1——茯苓產品濕基蛋白質含量，mg/g；

W0——濕基含水量，%。

1.2.7 含水量測定 參照GB 5009.3—2016。

1.2.8 數據處理與分析 采用Excel 2019軟件進行數據整理；采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件的方差分析法對試驗數據進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 含水量

由表1可知，與CD相比，AD水分散失速率較慢；與FD和SD相比，AD水分散失速率快，AD的茯苓產品的含水量符合2020版《中國藥典》標準，因此AD技術在生產效率上可行，適用茯苓產地加工。

2.2 顯微性狀

FD能夠保護物料的生物結構[14]。由圖1可知， FD的茯苓產品的茯苓菌絲體呈一種較疏松、隨意的排列狀態(tài)，菌絲體之間存在一定的空隙；與FD相比，CD的茯苓菌絲體呈糊狀黏結狀態(tài)，菌絲體之間間隙小，菌絲體形狀不規(guī)則、不飽滿、表面粗糙、表層有明顯脫落現象；SD、AD的茯苓產品與FD的茯苓產品的顯微性狀基本相似，菌絲體排列疏松，間隙較明顯，菌絲體形狀規(guī)則、飽滿、表面光滑、表層脫落現象少。

表1 不同加工方法茯苓的含水量

茯苓為菌核聚集體，沒有植物中的導管、篩管結構及纖維素，因此水分只能通過滲透的方式散失。CD過程中，水分散失過程屬于強制性脫水，茯苓菌絲體黏結成不規(guī)則塊狀，菌絲體之間分界不明顯，由于黏結導致表層出現較嚴重的脫落現象；而茯苓在SD和AD的過程中經歷了多個“水分減少—水分平衡”擴散過程，水分在一個相對恒定的、均勻的狀態(tài)下散失，使菌絲體之間呈原本的疏松排列狀態(tài)，存在一定的空隙，菌絲體表層脫落現象少。因此SD、AD的茯苓產品的顯微性狀優(yōu)于CD的，多糖、三萜類和氨基酸等營養(yǎng)成分易于煮出或泡出。

2.3 抗氧化活性

由表2可知，與FD相比，CD、SD、AD的茯苓產品的水提液的DPPH·清除率均極顯著增加(P<0.01)，其中AD的茯苓產品的水提液的DPPH·清除率增加最顯著(P<0.01)。新鮮中藥材、食品在干燥過程中，水分含量不斷減少，處于一個干旱脅迫狀態(tài)，此狀態(tài)下細胞會通過合成抗氧化物質來調節(jié)滲透壓，防止細胞失水，調節(jié)膜穩(wěn)定性，因此CD、SD、AD的茯苓產品水提液的抗氧化活性顯著提高[15-16]。AD的茯苓菌絲體排列疏松，菌絲體之間存有一定空隙，煎煮時水分易滲入，有利于有效成分溶出，因此AD的茯苓產品水提液的抗氧化活性最高。

2.4 營養(yǎng)成分含量

2.4.1 葡萄糖標準曲線與蛋白質標準曲線 葡萄糖標準曲線為Y=0.004 1X-0.002 6，R2=0.994 1，蛋白質標準曲線為Y=0.005 5X-0.008 8，R2=0.990 6，表明兩者線性關系良好。

2.4.2 水溶性多糖含量 由表3可知，與FD相比，CD-40的茯苓產品的水溶性多糖含量顯著減少(P<0.05)，CD-60的茯苓產品的水溶性多糖含量極顯著減少(P<0.01)，CD-100、CD-120、SD的茯苓產品的水溶性多糖含量極顯著增加(P<0.01)，AD的茯苓產品的水溶性多糖含量變化不顯著。

a. FD b. CD-40 c. CD-60 d. CD-100 e. CD-120 f. SD g. AD圖1 茯苓的電鏡顯微性狀Figure 1 Electron microscopic properties of Poria cocos with different processing methods

表2 茯苓水提液的DPPH·清除能力?

表3 茯苓的水溶性多糖含量?

FD過程為-30 ℃的超低溫工作環(huán)境，茯苓菌絲體的生理生化反應均已停止，茯苓干燥后的成分含量與鮮茯苓基本一致。美拉德反應是氨基化合物和羰基化合物之間經縮合、聚合反應，廣泛存在于食品工業(yè)、中藥材炮制等過程中[17]，反應程度與加工時間呈正相關[18]。

茯苓多糖成分約占菌核干重的70%～90%[19]，主要由茯苓聚糖構成，僅有少部分小分子多糖溶于水。CD-40、CD-60過程處于一個濕度極低的環(huán)境，不利于多糖分解為小分子多糖，為維持生命活動會消耗小分子多糖，因此CD-40、CD-60的茯苓產品水溶性多糖含量降低。干旱脅迫強度CD-60>CD-40，從而水溶性多糖含量CD-40>CD-60。CD-100、CD-120的茯苓產品的水溶性多糖含量增加可能與干燥過程中溫度迅速升高促進多糖分解為小分子多糖有關。SD過程處于一個濕度較高、水分含量動態(tài)平衡的環(huán)境、有利于多糖分解為小分子多糖，小分子多糖累積，抵抗干旱脅迫，從而SD的茯苓產品的水溶性多糖含量增加。

2.4.3 水溶性蛋白、醇溶性蛋白含量 由表4可知，與FD相比，SD的茯苓產品的總蛋白含量顯著增加(P<0.05)，AD的茯苓產品的總蛋白含量極顯著增加(P<0.01)。與FD相比，CD-100的茯苓產品的水溶性蛋白含量顯著減少(P<0.05)、CD-40、CD-120、SD、AD的茯苓產品的水溶性蛋白含量極顯著增加(P<0.01)，CD-100的茯苓產品的水溶性蛋白含量極顯著減少(P<0.01)，CD-60的茯苓產品的水溶性蛋白含量變化不顯著。與FD相比，AD的茯苓產品的醇溶性蛋白含量顯著減少(P<0.05)，CD-40、CD-60、SD的茯苓產品的醇溶性蛋白含量均極顯著減少(P<0.01)，CD-100、CD-120的茯苓產品的醇溶性蛋白含量變化不顯著。

表4 茯苓的水溶性蛋白、醇溶性蛋白含量?

美拉德反應會使蛋白質含量降低[17]。新鮮中藥材在干旱脅迫下，會抑制細胞內蛋白質合成與降解，但會合成一些水溶性蛋白來調節(jié)細胞滲透壓以抵抗干旱脅迫[16，20-21]。干旱脅迫下，細胞內脯氨酸的大量累積[22]，脯氨酸與蛋白質相互作用可增加蛋白質的水溶性。保持細胞質與環(huán)境的滲透平衡，以防止水分散失。CD、SD和AD的茯苓產品中，水溶性蛋白含量相對較高則醇溶性蛋白質含量相對較低，水溶性蛋白含量相對較低則醇溶性蛋白質含量相對較高。中輕度的干旱脅迫會使細胞獲得相應的補償效應，過度的干旱脅迫則會造成細胞不可逆的傷害[23]。SD、AD的干燥環(huán)境柔和，因此SD、AD的茯苓產品的總蛋白含量、水溶性蛋白含量增加。CD-40、CD-60過程中，水分散失速率較慢，干旱脅迫強度相對較弱，因此CD-40、CD-60的茯苓產品的水溶性蛋白含量增加；干旱脅迫強度CD-40CD-60。CD-100、CD-120過程中，溫度迅速升高，細胞生命活動短時間內停止，因此干旱脅迫僅存在物料升溫期間，CD-100過程中物料升溫速度相對較慢，逆境抵抗應激相對較慢，CD-120過程中物料升溫速度相對較快，逆境抵抗應激迅速，因此水溶性蛋白含量CD-120>CD-100。CD-100的茯苓產品的水溶性蛋白含量降低可能與美拉德反應消耗有關。

3 結論

通過對不同干燥方法加工的茯苓產品進行顯微性狀、有效成分含量、抗氧化活性3個方面進行比較，結果顯示，真空冷凍干燥、日曬、空氣能仿生變溫干燥的茯苓產品的顯微性狀優(yōu)于恒溫干燥；空氣能仿生變溫干燥的茯苓產品的水提液的抗氧化活性最高；空氣能仿生變溫干燥的茯苓產品的水溶性多糖、醇溶性蛋白含量降低，水溶性蛋白含量極顯著提高；空氣能仿生變溫干燥方法還解決了高溫干燥方法導致茯苓產品開裂的問題，比日曬、陰干時間縮短，比真空冷凍干燥能耗低，并避免了茯苓加工過程中需熏硫磺的問題。綜上，空氣能仿生變溫干燥為最佳的茯苓干燥方法。但干燥方法對茯苓成分影響的具體機制尚不明確，還需進一步深入研究。