山药无硫加工的研究进展

★ 杨 欣 刘 成 喻松仁** 金晓飞（.湖南中医药大学 长沙 4008；.江西中医学院 南昌 330004）

山药为薯蓣科植物薯蓣（Discorea opposite Thunb.）的干燥根茎，始载于《神农本草经》，被列为上品，具有补脾养胃、生津益肺、补肾涩精的功效，主治脾虚食少、久泻不止、肺虚喘咳、肾虚遗精、带下、尿频、虚热消渴等；同时山药质地细腻，肉色洁白，风味鲜美，营养丰富，被誉为蔬菜之珍品，是一种国际性的粮食作物，因而山药是一种药食兼用的高效经济作物。其块茎主要含有淀粉、蛋白质、人类必需的多种氨基酸等营养成分以及多糖、薯蓣皂苷、尿囊素、淀粉酶、胆碱、多酚氧化酶等多种成分[1]。古今医家除了使用生品外，也多用炮制品。但是山药在加工过程中很容易发生褐变，引起色泽、风味和质地的变化，从而影响山药的药用价值和商业价值。目前市场上多使用硫磺熏制方法来抑制山药褐变，以保证其色白、质粉，可同时也带来了味变酸、有害物质硫与铅汞砷超标等问题，其作为药品、食品或保健用品难以进入国际市场。影响山药变色的主要因素为前12小时内的温度，只要温度适宜或是在很短的时间内干燥好药材，那么完全可以不用硫磺熏，特别是人们应该摒弃过去只追求外观的错误认识[2]。许多学者通过各种无硫护色剂和不同的干燥方法等来研究山药无硫加工技术。下面对无硫山药加工的研究作一综述，为生产无硫优质山药提供依据。

1 无硫护色剂烘干处理

酶促褐变是山药发生褐变的重要原因，酶促褐变反应非常迅速，在极短的时间内便可发生，与褐变相关的酶有多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL），许多学者认为PPO对大多数果蔬的酶促褐变是主要的[3-4]，如苹果[5]、萝卜[6]、芹菜[7]、鳄梨[8]、魔芋片[9]等。山药中含有的多酚类物质在多酚氧化酶（PPO）的催化作用下被氧化而呈褐色，山药PPO位于其正常细胞的质体中，当山药受到损伤后，PPO被释放出来，在有氧环境中将催化酚类物质最终导致褐色素的生成[10]。因此，为了保证山药的品质，研究一种安全有效又简单的山药无硫护色方法是非常重要的。陈氏等[10]采用分光光度法测定怀山药PPO的活力，研究了pH、温度、底物浓度和抑制剂等不同因素对怀山药PPO活力的影响，通过正交实验可知对护色效果的影响程度由大到小依次为：L-半胱氨酸＞柠檬酸＞浸泡时间＞NaCl＞Vc，其最佳无硫护色配比为：L-半胱氨酸、柠檬酸、NaCl及Vc的质量分数为0.02%、1.4%、2.5%和0.016%，浸泡时间为3小时。张氏等[11]以PPO为指标研究证明麻山药保健酒酿造过程中有三个环节会有严重的褐变情况，分别加入不同护色剂以防褐变，即为麻山药去皮切块后及时浸入0.6%柠檬酸+0.6%Vc+0.08%亚硫酸氢钠，打浆和浆液糖化时加入45 mg/kg SO2和1.0%Vc以及贮存期间加入70-80 mg/kg游离SO2配合50 mg/L Vc。赵氏等[12-13]为了解决铁棍山药片加工过程中的褐变问题，对多种无硫护色剂进行单一和复合护色处理，最后结果表明：经 0.25% 柠檬酸+0.1% 植酸+0.25%CaCl2处理的山药片感官质量最好，可代替含硫护色剂亚硫酸钠。也有学者认为POD在山药褐变上也起着重要作用[14]，李氏等[15]将山药浸没于70-80℃热水中热烫10分钟，能显著降低POD的活性，再采用正交实验优选出最佳防褐护色液配方，即：植酸、L-抗坏血酸、柠檬酸、EDTA-2Na的用量分别为0.15、0.2、10、0.2 g/kg，护色液与山药片的质量比为3：1，护色时间为4小时；赵氏等[16]研究了pH、温度和无硫护色剂对与褐变相关的POD的特性，结果表明：铁棍山药POD对愈创木酚的最适反应pH为5.0，温度为50℃，在80℃下保持5分钟基本失活，其无硫护色单因素考察首选L-半胱氨酸盐或抗坏血酸，其次是柠檬酸，第三是植酸；罗氏等[17]探索了纳米碳酸钙助剂对鲜切山药保鲜效果的影响，通过检测鲜切山药的总酸度、Vc含量、霉变率、货架期、失重率、L值、褐变指数、总酚含量、PPO及POD活性等指标证实了壳聚糖添加纳米碳酸钙助剂可显著提高壳聚糖对鲜切山药的保鲜效果；刘氏等[18]以市售新鲜山药为原料，采用正交设计实验，通过感官评定分别研究了柠檬酸、燕麦提取物、抗坏血酸这些常用护色剂，最后确定了一种防止山药褐变的最佳护色方法，即：0.3% 柠檬酸，0.1%D-异抗坏血酸钠，浸泡45分钟。据笔者文献调查，可用于抑制山药褐变的食品添加剂有亚硫酸盐、植酸、抗坏血酸、异抗坏血酸、L-半胱氨酸、四硼酸钠、Zn（Ac）2、乙二胺四乙酸二纳（EDTA-2Na）、柠檬酸、CaCl2、NaCl等[19]。护色剂如此之多，护色剂浸泡时山药中有效成分转入护色液中，大量流失，而且护色剂引入了山药内，山药成分发生变化，其药理作用可能会改变，因此，我们不能盲目的加入，必须在考虑到对山药的有效成分不能有影响的前提下才能进一步研究其护色效果。

2 热风干燥处理

热风干燥就是将物料置于一定温度的热风中进行干燥，比传统的自然晾干和风干干燥时间短。山药含水量很高，采后很容易腐烂变质，贮藏期很短，每年冬季因腐烂等引起的损失高达50%。而对山药进行热风干燥加工可有效延长贮时间，解决远距离运输等问题[19]。李氏等[20]研制的无硫山药饮片加工工艺为：鲜山药去皮、水洗，切成3 mm见方的丁，铺成薄层，置于鼓风干燥机中，以较高温度干燥至表面干（鼓风干燥I阶段：温度100-130℃，时间45-75分钟），再低温鼓风干燥至干（鼓风干燥Ⅱ阶段：温度45-75℃）。为了尽量减少有效成分的损失，本文以山药中多糖和尿囊素含量为考察指标，采用正交实验和单因素优选法，对鼓风干燥两个阶段的条件进行了优选，得到了无硫山药饮片最佳加工工艺，即鼓风干燥I阶段115℃干燥60分钟，鼓风干燥Ⅱ阶段65℃干燥。此加工工艺具有简便可行、稳定可行、成本低、口感好、有效成分损失少等优点，可作为企业加工生产工艺。热风干燥具有加工成本较低、生产方法相对简单、产量高等优点。但是也存在许多不足，因为热风干燥初期物料含水率迅速下降，可同时在物料表面形成一层干硬膜，严重阻碍了内部水分的透过，在很长的时间内，物料内外含水率差别仍比较大，难以干透，导致干燥时间长，温度高，物料直接与热空气接触，极易氧化而褐变，使得产品质量得不到保证[21-23]。因此，热风干燥过程中应配合无硫护色进行研究，如李氏等[24]研究了怀山药无硫加工工艺及饮片质量标准研究，即取鲜山药，除去发霉变质的鲜山药及杂质，洗净。切3-4 mm的厚片，置不锈钢蒸制容器内，将山药与护色液按l：1.5的比例浸泡3小时后取出。放入烘房内，60℃干燥至山药饮片含水量不得过9.0%时取出，放凉，筛去碎屑，包装可得无硫山药饮片。

3 真空冷冻干燥处理

冻干中药材是将新鲜的中药材快速冷冻后，送人真空容器中升华脱水，整个过程在低温下进行，真空速冻干燥技术被国内外认为是生产高品质制品的最好的加工方法。对于山药在常温下易褐变的药材来说是很好的干燥方法。于氏等[25]对冻干山药的加工技术研究，发现采用该技术加工的干制山药能最大限度的保存原料的营养成分。徐氏等[26]在自行设计制造的ZLG-0.2型真空冷冻干燥机上完成了山药的真空冻干实验，在预冻实验中才用了慢冻法使预冻过程中形成较大的冰晶，给生化干燥创造了良好的传质条件。生化干燥时真空度控制在50Pa左右，使传热、传质效果达到最好，升华速率较快，实验得到了营养丰富、品质新鲜的山药。虽然该法能够很好地保持物料原有的营养成分和颜色，产品质量好，但其设备价格昂贵，加工成本高[27-29]。近年来，我国科技工作者已开发研制成功，并达到世界先进水平，如JDG型设备已在山东投产两家企业。

4 微波干燥处理

微波干燥速度快、能量效率高、过程控制迅速、产品质量好等优点，已逐步应用于果蔬等食品的干燥[30-31]。随着我国逐渐重视中药材现代化，微波干燥技术有利于提高加工干燥水平和中药材质量，应用微波干燥技术对中药材进行加工处理的研究今年来已渐渐引起人们的重视。如陈氏等[32-33]采用热风、微波和真空干燥3种试验方法，建立不同干燥条件下的新鲜怀山药干燥模型，并对其进行评价，为怀山药的保鲜、加工提供技术支持。赵珺等[34]进行了微波冻干法制备怀山药片的研究，保持了它的色、香、味及营养，同时便于贮存、运输和应用。

5 远红外真空干燥处理

真空红外辐射干燥由于是在低压无氧的情况下进行非接触低温加热，能够很好地保持物料的性状和减少物料中热敏和易氧化成分的变性，且干燥设备也比较简单，是一种高效、节能、低污染的新型干燥技术[35-36]，故越来越受到研究人员的关注。目前，已有多种果蔬真空红外干燥的研究[37-40]。在中药材方面，刘氏等[41]对中药材地黄进行了真空红外干燥研究，确定了地黄的薄层真空红外干燥模型的形式为Modified Page方程，为地黄的干燥提供了理论依据。此方法在山药加工技术中还未见研究报道，具有非常广阔的研究空间。

6 喷雾干燥处理

喷雾干燥法是用于蔬菜脱水最受欢迎的干燥方法之一，因为，喷雾干燥时，非常细小的原料雾滴在与热空气接触时，迅速被干燥，颗粒在干燥室仅停留几秒钟时间，从而避免了营养、保健成分与热空气接触时间过长引起的热损失。檀子贞等[42]研究了喷雾干燥法制取山药粉的操作工艺，即将山药原料护色、粉碎、均质后，使用喷雾干燥器对料液进行喷雾干燥，在入口温度160℃、出口温度70℃条件下，经喷雾干燥制得的山药粉色泽、溶解性能和风味均良好，可直接开水冲服或用作其他食品加工。该喷雾干燥法制取山药粉的加工工艺简单可行，干燥效率好。

7 总结与展望

硫熏山药给人类健康带来很大的危害，作为消费者应该摒弃追求外观的错误观点，而是要重视内在质量，尤其是不能允许有危害人体健康的物质存在，所以，山药的无硫加工工艺是被关注的重大问题。山药含水量大、粘性强、易褐变，在空气中极短的时间内就会氧化而褐变，从而影响其品质，许多学者研究了山药的多种干燥方法，比如热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥、红外线干燥以及喷雾干燥等方法。各方法均有优劣势，为了降低干燥时间对最终产品品质的不利影响，更多的研究需要几种方法的结合，如在微波干燥和红外干燥前采用热风干燥来预处理，又如在红外线干燥前加无硫护色剂浸泡等等。加强这些高新技术在山药加工中的应用研究，不仅具有科学理论意义，而且具有良好的市场应用前景。总之，探索工艺简便、成本低、活性成分流失少、不影响外观、不影响味道、不带入有害物质、易推广的无硫山药饮片加工工艺，仍然是生产中亟待解决的问题。

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