“九蒸九制”對黃精滋味品質及多糖結構變化的影響*

劉心潔，周 安，劉亞鵬，陳文迪，陳雪莉，俞年軍，吳振東，梁 娟,4

（1.安徽中醫藥大學藥學院，安徽 合肥 230012；2.安徽中醫藥大學科研技術中心，安徽 合肥 230038；3.安徽省青陽縣九華中藥材科技有限公司，安徽 池州 242800；4.藥物制劑技術與應用安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230012）

九華黃精基原植物為百合科黃精屬多花黃精（Polygonatum cyrtonemaHua.），是一種藥食同源類中藥[1]，在中國具有兩千多年的食用歷史。多花黃精具有補氣、養陰、健脾、潤肺、補腎等功效[2-4]。現代藥理研究也表明，多花黃精在調節糖脂代謝[5]、抗氧化[6]、增強免疫[7]、改善心血管功能等方面表現出良好的功效。產地為安徽池州的多花黃精為中國國家地理標志產品，又稱九華黃精，因其多糖含量高[8-9]、適口性強而深受歡迎，顯示了廣闊的市場前景。但由于生黃精對咽喉具有一定的刺激性和微小毒性，故市場上黃精類產品藥用或食用前多以炮制法加工處理[10]，以減少毒性，改善其感官品質。然而作為即食食品，黃精滋味品質尚無統一標準，其加工過程滋味品質變化與成分變化間的相關性也不明確，限制了黃精類產品及相關行業的發展。

黃精的炮制過程會影響色澤、滋味等與食品相關的質量評價指標[11]。趙麗蓉等[12]通過電子舌技術建立了多花黃精“味覺”定量表征分析方法，較好地區分出了不同產地和不同加工方法的多花黃精。黃精多糖是黃精的主要活性成分。多年來研究者們致力于探究黃精炮制前后多糖的性質和功能變化，如WANG J等[13]研究得出蒸制黃精的多糖對貧血模型小鼠具有造血作用；SUN T T等[14]對黃精酒制前后的多糖結構和免疫活性進行了比較研究，證實經酒制后多糖的理化性質發生顯著變化且酒制黃精多糖的免疫活性增強；LI Q Y等[15]探究了“九蒸九制”過程中黃精的多糖結構特征及抗氧化活性變化，結果表明蒸制過程對黃精多糖的結構及活性產生重要影響。但是“九蒸九制”過程中黃精滋味特征等感官品質的變化規律及其與多糖結構的相關性尚缺乏研究。課題組前期探究了多花黃精炮制前后的多糖變化，發現生品的多糖含量達（44.53%±0.34）%，經“九蒸九制”后多糖含量下降至（18.02%±0.86）%，相對分子量也隨之增大[16]，但并未對“九蒸九制”過程中的多糖含量與蒸制次數變化之間的規律進行深入研究。基于此，本研究以九華黃精為研究對象，探究了生品黃精在“九蒸九制”過程中，滋味品質與多糖結構變化的規律，并對滋味品質與多糖結構變化之間的相關性進行研究，分析蒸制過程多糖結構變化可能對黃精滋味品質產生的影響，旨在為黃精類食品和保健品研發提供參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器 JP-060S型超聲波清洗機（深圳市潔盟清洗設備有限公司）；ALPHA1-2LD型真空冷凍干燥機（德國Christ公司）；1100型高效液相色譜儀，配備示差折光檢測器（美國Agilent公司）；TSK gel G3000PWXL色譜柱（7.8 mm×300 mm，7 μm）（日本東曹株式會社）；UV-2550型紫外分光光度計（日本島津公司）；Nicolet 5700紅外光譜儀（美國賽默飛公司）；TS-5000Z味覺分析系統（日本Insent公司）。

1.2 藥材與試劑 九華黃精生品藥材由九華中藥材科技有限公司提供，安徽中醫藥大學俞年軍教授鑒定為百合科黃精屬植物多花黃精（Polygonatum cyrtonemaHua.）的干燥根莖。半乳糖醛酸（批號：B21894，純度≥98%）、間羥基聯苯（批號：B27433，純度≥98%）、無水葡萄糖（批號：B21882，純度≥98%）均購自上海源葉生物科技有限公司；葡聚糖系列標準品（批號：110833-202109）購于美國Sigma-Aldrich公司；其他試劑均購于國藥化學試劑有限公司。

2 方 法

2.1 黃精炮制品的制備 參照林雨等[17]的制備方法并做少量修改，取新鮮九華黃精根莖，清洗，去須根，去表面泥沙，切厚片，于60 ℃烘箱中干燥。取200 g干燥生黃精隔水蒸制7 h，取出，置于干燥箱中65 ℃干燥6 h，即得“一蒸一制”炮制品，標記為PCH1，繼續連續8次重復上述步驟。分別得到炮制品標記為PCH2、PCH3、PCH4、PCH5、PCH6、PCH7、PCH8、PCH9，其中生黃精標記為PCH0。

2.2 電子舌檢測 取“2.1”項下制備的黃精樣品PCH0～PCH9，粉碎至粒徑為2～3 mm的顆粒，托盤天平各稱取5 g置于燒杯中，分別加入200 mL沸水（純凈水），封口膜封口，于燒杯中浸泡30 min，超聲（溫度：55 ℃，功率：300 W）15 min，經濾紙過濾，濾液冷卻至室溫檢測。Reference（參比唾液）：30 mmol/L氯化鉀+0.3 mmol/L酒石酸；負極清洗液：100 mmol/L鹽酸+30%乙醇；正極清洗液：10 mmol/L氫氧化鉀+100 mmol/L氯化鉀+30%乙醇。采用TS-5000Z味覺分析系統，加載鮮、咸、酸、苦、澀、甜6種傳感器電極。每組樣品平行重復測定5次，對后3次采集到的數據進行味覺特征分析。采用Origin 2018軟件繪制雷達圖、主成分分析圖和聚類分析圖。

2.3 黃精多糖的提取 參照陶濤等[18]的研究方法，并做了少量修改。取待測樣品（PCH0～PCH9），粉碎至粒徑為2～3 mm顆粒，稱取各黃精顆粒50 g于錐形瓶中，按料液比1∶15（g:mL）加入蒸餾水，超聲（溫度：55 ℃，功率：300 W）提取40 min，收集濾液，減壓濃縮至1/4體積。采用Sevage法脫蛋白，離心后靜置分層，重復3次，于50 ℃真空旋轉蒸發去除殘留的Sevage有機溶劑，向濃縮液中加入4倍體積無水乙醇，4 ℃靜置過夜，4 000 r/min離心10 min，棄上清液，獲得的沉淀經冷凍干燥制得黃精多糖凍干粉。

2.4 多糖含量測定 采用蒽酮-硫酸法[19]進行多糖含量的測定。將葡萄糖配制成0.00、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50 mg/mL標準溶液，按蒽酮-硫酸法步驟操作，于582 nm處測定不同濃度葡萄糖的吸光度，以葡萄糖質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，建立回歸方程為Y=0.006 5X+0.010 8（r=0.999 1）。稱取剪碎后的各黃精樣品1 g，按照“2.3”項下多糖的提取方法得多糖提取液，經脫蛋白處理后加蒸餾水定容至100 mL，精密量取0.3 mL，按照上述葡萄糖標準溶液的測定方法，測定各樣品吸光度，代入回歸方程，按公式（1）計算多糖含量。

2.5 糖醛酸含量測定 采用間羥基聯苯法[20]進行糖醛酸含量的測定。將半乳糖醛酸配制成0.00、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 mg/mL標準溶液，按間羥基聯苯法步驟操作，于520 nm處測定不同濃度半乳糖醛酸標準品的吸光度，以半乳糖醛酸質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，建立回歸方程為Y=6.8414X+0.005 4（r=0.999 6）。精密稱取“2.3”項下制備的黃精多糖凍干粉10 mg，配制成1 mg/mL的多糖溶液，精密量取0.2 mL的多糖溶液，按照上述半乳糖醛酸標準溶液的測定方法，測定各樣品吸光度，代入回歸方程，按公式（2）計算糖醛酸含量。

2.6 多糖相對分子量測定 參考LIANG J等[21]的研究方法。色譜條件：采用DEAC901030 示差折光檢測器，TSK gel G3000PWXL色譜柱（7.8 mm×300 mm，7 μm），流動相為超純水，流速為0.5 mL/min，柱溫為35 ℃，進樣量為10 μL。利用不同相對分子量的葡聚糖標準品進行高效凝膠滲透色譜（HPGPC）分析，以保留時間為橫坐標，lgMw為縱坐標繪制標準曲線，求得：Y=-0.279 6X+5.179 6（r=0.994 2）。精密稱取黃精多糖凍干粉10 mg，加入超純水溶解，配制成1 mg/mL的溶液，0.22 μm無機相濾膜過濾，進行HPGPC檢測，代入標準曲線中計算樣品多糖分子量。

2.7 紅外光譜分析 分別取PCH0～PCH9樣品的多糖粉末1 mg與適量KBr粉末混合研磨，壓片機壓片，在4 000～500 cm-1的范圍內進行紅外光譜掃描。

2.8 統計學方法 所有樣品均進行3次平行試驗，計量資料以“均數±標準差”表示。采用Excel 2016作標準曲線，利用GraphPad Prism軟件進行單因素方差分析、相關分析（Pearson法），使用Origin 2018 64Bit作圖。

3 結 果

3.1 蒸制次數對黃精外觀品質的影響 生品黃精和經不同蒸制次數的炮制品黃精見圖1。不同樣品之間色澤存在顯著差異，生品黃精表面深黃色，經炮制后，“一蒸一制”和“二蒸二制”炮制品黃精表面呈紅棕色，“三蒸三制”至“五蒸五制”炮制品黃精表面顏色則呈現棕褐色，而“六蒸六制”至“九蒸九制”炮制品黃精表面顏色呈黑褐色。即隨著蒸制次數的增加，黃精炮制品的色澤逐漸加深。

圖1 不同蒸制次數黃精的外觀圖

3.2 基于電子舌技術分析蒸制次數對黃精滋味特征的影響

3.2.1 不同蒸制次數黃精的滋味雷達圖分析 黃精樣品的味覺指標雷達圖見圖2a，包括酸味、澀味、苦味、咸味、甜味、鮮味、豐富性、澀味回味和苦味回味9個指標。以參比溶液的輸出值稱為無味點，本試驗參比溶液由氯化鉀和酒石酸組成，故酸味的無味點為-13，咸味無味點為-6，樣品的味覺值低于無味點時可認定樣品無該味道。由圖2a可知，PCH0～PCH9的豐富性、澀味回味和苦味回味均接近于無味點，因此可基于有效味覺指標建立新的雷達圖（見圖2b），包括酸味、澀味、苦味、咸味、甜味和鮮味。由圖2b可知，在蒸制過程中各黃精樣品味覺值在多項指標中差異顯著。隨著蒸制次數的增加，黃精的甜味、酸味、澀味增加，而鮮味和咸味則減小。

圖2 不同蒸制次數黃精的味覺（a）和有效味覺指標（b）雷達圖

3.2.2 不同蒸制次數黃精的滋味主成分分析 基于所有味覺指標對不同蒸制次數的10個黃精樣本采集到的共30個數據進行PCA處理（見圖3a），圖中PC1和PC2的累積方差貢獻率為99.03%。這說明PC1和PC2包含的信息量足夠反映樣品的整體信息特征，可將不同蒸制次數的黃精在PCA圖中區分開來。10個黃精樣品明顯地分散在前兩個主成分構成的二維坐標的4個象限內，且PCH0～PCH9分別構成一個獨立的組群，相互之間幾乎沒有重疊，表示分析的重復性合格。由于PC1的貢獻率大于PC2，說明不同蒸制次數的黃精滋味差異主要由第一主成分決定。圖3a中樣品PCH3、PCH4和PCH5相距較近，說明這3種蒸制次數的黃精滋味特征相似。以味覺指標平均值對10個樣品進行再次聚類（見圖3b），當歐式距離為3時，10個樣品分為5類，分別為PCH0、PCH1～PCH2、PCH3～PCH5、PCH6～PCH7、PCH8～PCH9。同一類的樣品滋味特征相近，這與主成分分析的結果基本相符。

圖3 不同蒸制次數黃精的電子舌主成分分析圖（a）和聚類分析圖（b）

黃精滋味的主成分貢獻率顯示了各味覺變量對主成分的貢獻率，絕對值越大對主成分的貢獻率也就越大。由表1可知，酸味、鮮味和澀味對第一主成分的貢獻率較大，咸味、澀味和甜味對第二主成分的貢獻率較大。由于PC1貢獻率大于PC2，可認為“九蒸九制”工藝主要對黃精的酸味、鮮味和澀味產生較大影響，但對滋味產生影響的具體機制有待進一步深入研究。

表1 黃精電子舌數據的主成分貢獻表

3.3 蒸制次數對黃精多糖及糖醛酸含量的影響

3.3.1 多糖含量分析 根據回歸方程計算出樣品PCH0～PCH9的多糖含量，結果顯示生品黃精多糖的含量最高，達到（47.84±0.34）%。PCH0～PCH3多糖含量明顯降低，PCH3～PCH7多糖含量沒有顯著變化，PCH7之后多糖含量又顯著降低。即隨著蒸制次數的增加，多糖含量總體呈降低趨勢。（見表2）

表2 不同蒸制次數的黃精樣品多糖含量 （±s）

表2 不同蒸制次數的黃精樣品多糖含量 （±s）

注：樣品間不同字母表示差異有統計學意義（P<0.05）

黃精樣品 多糖含量(%) 黃精樣品 多糖含量(%)PCH0 47.84±0.34a PCH5 23.46±0.43d PCH1 34.97±0.62b PCH6 23.89±0.49d PCH2 30.39±0.56c PCH7 22.18±0.82d PCH3 22.26±0.74d PCH8 17.41±1.25e PCH4 23.33±0.77d PCH9 16.69±0.94e

3.3.2 糖醛酸含量分析 已有研究[22-23]表明，多糖的單糖組成對其生物活性的大小有影響，其中糖醛酸含量與多糖的生物活性密切相關。根據回歸方程得樣品PCH0～PCH9糖醛酸含量。結果顯示生品黃精的糖醛酸含量最高，為（12.61±0.73）%。從“九蒸九制”過程總體來看，PCH0～PCH2糖醛酸含量明顯降低，而從PCH2～PCH9，隨著蒸制次數的增加，糖醛酸含量沒有發生顯著變化。總體來說，生品黃精經“九蒸九制”后糖醛酸含量呈降低趨勢，但“二蒸二制”之后糖醛酸含量的變化不具有顯著性。（見表3）

表3 不同蒸制次數的黃精樣品糖醛酸含量 （±s）

表3 不同蒸制次數的黃精樣品糖醛酸含量 （±s）

注：樣品間不同字母表示差異有統計學意義（P<0.05）

黃精樣品 糖醛酸含量(%) 黃精樣品 糖醛酸含量(%)PCH0 12.61±0.73a PCH5 6.41±1.15c PCH1 7.52±0.66b PCH6 6.51±0.68c PCH2 6.46±0.84c PCH7 6.33±0.79c PCH3 5.89±0.54c PCH8 6.12±0.67c PCH4 5.92±0.69c PCH9 5.97±0.69c

3.3.3 黃精滋味特征與多糖、糖醛酸含量相關分析 采用GraphPad Prism做電子舌各味覺指標與多糖含量和糖醛酸含量之間的相關分析（Pearson法）。結果顯示苦味、鮮味與多糖含量（P<0.01）和糖醛酸含量（P<0.05）均呈顯著正相關關系，尤其鮮味相關系數達到0.885，說明黃精苦味和鮮味的減小與多糖和糖醛酸含量的降低有顯著的相關性。咸味與多糖含量呈正相關關系，與糖醛酸含量呈負相關關系；而甜味與多糖含量呈負相關關系，與糖醛酸含量呈正相關關系。此外，酸味和澀味與多糖含量（P<0.001）及糖醛酸含量（P<0.05）均呈顯著負相關關系，說明酸味和澀味這兩種味覺指標的增加與多糖和糖醛酸含量的降低也有顯著相關性。（見表4）

表4 相關分析結果

3.4 蒸制次數對黃精多糖分子量排布的影響 采用凝膠滲透色譜法測定不同蒸制次數的黃精多糖分子量排布。由圖4可知，生品黃精（PCH0）多糖主要相對分子量為5 kDa。經炮制后，黃精多糖相對分子量排布發生顯著變化，共產生6個不同分子量的多糖，與生品黃精比較，1、2、3號峰相對分子量均增大，且1、3號峰的峰面積隨著炮制次數的增加而增加。（見表5）4號峰隨著炮制次數的增加保留時間右移且峰面積逐漸減小，說明該峰對應的多糖相對分子量在不斷減小，且該相對分子量多糖的含量也在逐漸降低。而新產生的5、6號色譜峰對應的多糖分子量小于生品黃精的多糖分子量，其中6號色譜峰的峰面積逐漸增加，說明對應的這部分分子量的多糖含量也隨著炮制次數的增加而呈增加趨勢。

表5 黃精多糖相對分子量及峰面積 （±s）

表5 黃精多糖相對分子量及峰面積 （±s）

注：同一列數據后不同字母表示差異有統計學意義（P<0.05），且字母順序按照峰面積值從大到小的順序排列

峰面積1（272 kDa） 2（106 kDa） 3（47 kDa） 4（5 kDa） 5（1 kDa） 6（0.8 kDa）PCH0 - - - 159 028.00±1 029.37a - -PCH1 401.24±11.21h 6 537.26±187.00a 2 219.60±19.90g 133 019.00±820.62b 2 743.92±43.94a 3 919.62±12.98h PCH2 552.50±12.35g 4 741.09±21.14e 2 226.31±17.47f 81 247.00±248.50c 1 885.26±23.31d 3 288.28±11.46h PCH3 616.53±13.82g 6 268.78±31.00b 4 390.16±28.00d 76 922.70±109.72d 1 481.35±11.23g 7 770.77±62.45g PCH4 1 878.18±31.75f 5 320.21±120.55d 4 412.40±32.60d 43 038.40±538.73e 2 341.69±16.88b 17 645.80±116.51e PCH5 2 183.40±23.60e 4 051.56±22.00g 4 979.50±39.75c 37 063.60±63.50f 1 605.34±13.70f 14 955.20±286.49f PCH6 2 591.78±31.00d 3 895.54±33.81g 2 503.16±103.90e 22 287.50±86.04g 1 764.52±31.78e 19 684.60±493.55d PCH7 3 015.68±39.02c 5 750.45±35.68c 4 274.90±24.36d 13 655.60±82.00h 2 200.27±37.99c 37 897.70±279.24a PCH8 12 056.50±46.00b 5 535.45±85.00c d 8 468.59±51.12b 9 225.44±139.19i 1 173.33±24.58h 26 197.50±461.81b PCH9 21 805.10±22.00a 4 463.20±23.07f 9 141.87±241.00a 3 426.15±26.23j 624.05±17.98i 25 290.00±266.12c樣品

圖4 不同蒸制次數黃精多糖的HPGPC 譜圖

3.5 蒸制次數對黃精多糖紅外結構的影響 不同蒸制次數的黃精多糖光譜見圖5。PCH0～PCH9均在3 411.00 cm-1附近具有較強的寬吸收峰，表明存在O-H或分子間氫鍵的伸縮振動；在2930.61cm-1附近的弱吸收峰為C-H伸縮振動；在1 623.10 cm-1和1 396.93 cm-1處的特征吸收峰為羧基的C=O鍵的對稱和不對稱伸縮振動；位于1 122.42 cm-1、1 044.84 cm-1和1 245.95 cm-1的峰代表吡喃糖環上C-O-C糖苷鍵的伸縮振動；931.46 cm-1和863.43 cm-1的吸收峰代表了α-糖苷鍵和β-糖苷鍵的存在。不同蒸制次數的黃精多糖光譜具有相似的特征吸收，表明蒸制過程對取代基沒有明顯的影響。

圖5 不同蒸制次數黃精多糖的紅外光譜圖

4 討 論

本研究中多糖及糖醛酸含量均隨著蒸制次數的增加而降低，可能是由于炮制過程中持續的高溫環境導致多糖部分水解成單糖和低聚糖，同時高溫環境下多糖作為反應物與氨基酸、多肽或蛋白質發生美拉德反應而含量降低[24]。而糖醛酸含量的降低一方面可能是在炮制過程中伴隨著多糖的流失造成的；另一方面可能是由于炮制過程中持續的高溫環境使糖醛酸自身羧基發生降解或酯化[25]，從而導致其含量降低。隨著炮制次數的增加和蒸制時間的延長，黃精的色澤逐漸加深至黑色，這可能是因為在炮制過程中發生了復雜的美拉德反應產生類黑素[26]這一類新的有色化合物。

基于電子舌技術對味覺指標進行比較發現，不同蒸制次數的黃精主要在酸味、鮮味和澀味這3個指標上存在較大差異，且不同蒸制次數的黃精樣品之間的滋味差異顯著。隨著蒸制次數的增加，酸味、澀味和甜味增加，而鮮味和咸味減小。CHENG X L等[27]利用電子舌技術探究生品黃精至“九蒸九制”10個不同黃精炮制品的味覺差異，其中酸味、澀味和鮮味變化與本研究的味覺變化結果基本一致。本研究中甜味的增加可能是由于黃精炮制過程中多糖或糖醛酸的降解，變成具有甜味的單糖，從而使得黃精炮制品甜味增加。而鮮味值逐漸減小，這可能與蒸制過程中氨基酸、有機酸這兩種鮮味呈味物質的減少有關[28]。此外，5-羥甲基糠醛（5-HMF）是碳水化合物在美拉德反應中脫水和降解的反應產物，與色澤的加深和焦香氣味的產生密切相關[29]。因此，黃精色澤與甜味、鮮味的變化可能與5-HMF、多糖、糖醛酸、氨基酸及有機酸這些物質的改變有關。

結合黃精炮制后色澤加深，推測經炮制后新產生的1、2、3號色譜峰對應的多糖可能是因為炮制過程中，黃精多糖成分與氨基酸、肽或蛋白質等在高溫條件下發生美拉德反應，形成了大分子共聚物[30]。美拉德產物由多種揮發性和非揮發性化合物組成，如醛類、酯類和有機酸類。炮制溫度不斷升高，導致有機酸不斷增加，pH值降低，使得黃精酸味呈增加趨勢。這也進一步解釋了蒸制導致黃精酸味增加的原因。本研究表明，5 kDa多糖的分子量在“九蒸九制”過程中明顯減小且其含量也在降低。這可能是由于黃精炮制過程中隨著溫度的升高，這部分多糖糖苷鍵斷裂而導致分子量減小[31]，產生具有甜味的單糖從而使甜味增加，也進一步說明了電子舌試驗結果中甜度增加的原因。6號峰對應的多糖峰面積隨著蒸制次數的增加而增加，推測可能是炮制過程中一些小分子多糖聚合，或4號峰（5 kDa）的大分子多糖糖苷鍵斷裂成這部分多糖。

本研究結果表明，在炮制過程中多糖是影響黃精滋味品質變化的一個重要因素，故監測這一關鍵呈味物質的變化可為研發更受市場歡迎的黃精功能食品提供新思路。