不同干燥工艺对当归地上部分感官品质及有效成分的影响

2022-08-10赵祥民赵亚鹏李璐璐王生潇唐德富

湖南农业科学 2022年7期

赵祥民，赵亚鹏，李璐璐，梁静，王生潇，年芳,，唐德富

（1. 甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州 730070；2. 甘肃农业大学理学院，甘肃兰州 730070）

中药材当归为伞形科植物当归（Angelica sinensis）的干燥根，具有补血活血、调经止痛、润肠通便等功效，在妇科疾病组方中多见应用，素有“十方九归”之称[1]。另一方面，在中国、日本、韩国等地，当归不仅用作药材，还作为食材被广泛应用，而且当归中含有多种营养素和生物活性物质，是一种重要的膳食补充剂[2-3]。现代药理理学研究表明，当归具有改善胃肠平滑肌、提升机体抗氧化能力、保护肝脏、促进人体造血功能、抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、抗抑郁、平喘保肝强肾的药理作用[4-10]。

随着我国中医药技术理论不断传播和发展，尤其是中药制品新冠肺炎防治过程中发挥了重要作用，中医药行业发展迅速，随之也带动了中药材的广泛种植。当归作为甘肃道地的中药材，产量大，品质好。目前，关于当归地下部分（根部）的研究较多，且根部的利用率也较高，而对其地上部分的研究相对匮乏，利用技术相对滞后，导致出现了资源浪费和环境污染等问题。近年来，有学者对当归地上部分活性成分进行了提取和分析，发现其含有绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸等物质。其中，绿原酸和金丝桃苷具有抗凝血和抗菌作用[11-12]，芦丁具有抗病毒、抗自由基活性、抗血小板活化因子聚集等作用，阿魏酸能够抗菌消炎、抗氧化、抑制肝功能损伤[13]。因而，当归叶被开发为代用茶[11]。

道地药材的活性成分含量与处理方法有直接关系，常用的处理方法有低温烘干、自然晾干、微波干燥及冷冻干燥等。试验以当归地上部分为供试样品，评估不同干燥工艺对当归地上部分感官品质和有效活性成分的影响，以期为当归地上部分的综合利用开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

当归地上部分于2021年10月在甘肃省临夏州康乐县采摘，在当归未收获前，割取地上10～13 cm处的植株作为原始样品，要求所采集样品外观形态完好、无损伤和腐烂情况。

主要仪器有高效液相色谱（G711A，美国安捷伦有限公司）、SB-25-12DT型超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）、电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、粉碎机（浙江屹立工贸有限公司）、微波炉（青岛海尔家电服务有限公司）。

主要试剂有绿原酸和芦丁（均由北京索莱宝科技有限公司提供）、金丝桃苷（成都曼斯特生物科技有限公司）、阿魏酸（上海源叶生物科技有限公司）、甲醇和乙腈（色谱纯，天津市科欧密化学试剂有限公司提）、甲醇（分析纯，天津市百世化工有限公司）。

1.2 试验方法

将采摘后的当归地上部分样品24 h内运达实验室，去除泥土、杂草、残次、黄化、病害的部分后分为若干等分，每份约200 g，分别进行热风干燥、微波热风组合干燥和自然阴干处理，直至水分含量低于10%后停止干燥，每个处理设置3个重复。3种处理的具体操作如下。

（1）热风干燥。分别称取200 g当归地上部分，单层平铺于烘盘内，放入热风干燥箱，干燥温度设置为55、65、75和85℃，共4个温度，持续4～6 h。干燥期间每隔1 h翻动一次样品，确保样品受热均匀，另外干燥期间每隔1 h取样进行水分测定。当样品水分达标后，粉碎制样，过40目筛，放入4℃冰箱保存备用。

（2）微波热风组合干燥。参考韩俊豪等[14]、蒋齐翻等[15]的方法，分别称取当归地上部分200 g，单层平铺放入微波炉腔体内微波杀青，设置65℃（低火微波，简称低微）和85℃（中火微波，简称中微）2个温度，杀青时间为5 min，杀青完成后样品再次放入温度设置为55、65、75和85℃的热风干燥箱内继续干燥30 min，共8个处理，后续处理过程同热风干燥。

（3）自然阴干。称取样品200 g，置于舍温恒定为20℃的房间内自然阴干，每隔24 h取样进行水分测定，当样品水分达标后，粉碎制样，4℃冰箱保存备用。

1.3 测定指标

1.3.1水分含量测定按照GB/T 6435—2014方法进行样品含水量的测定。

1.3.2感官评价参考赵愉涵等[16]的方法并改进，对不同加工方式的当归地上部分从茎叶颜色、外观保留形态和气味进行感官评价，评定标准见表1。

表1 感官品质评分细则

1.3.3有效成份含量测定（1）对照品溶液的制备。准确称取3.8 mg绿原酸、2.6 mg芦丁、1.4 mg金丝桃苷、0.8 mg阿魏酸，于10 mL容量瓶中，添加少量甲醇（色谱纯）溶解，随后定容，摇匀，配成绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸质量浓度分别为0.38、0.26、0.14和0.008 mg/mL的对照品溶液。（2）待测样品的制备。准确称取0.2 g当归地上部分样品粉末，置于50 mL具塞三角瓶中，量取20 mL 50%甲醇（分析纯），称重，封口膜封口，超声提取45 min（30℃），冷却至室温，称重，补足甲醇重量，用2.5 mL注射器吸取1.0～1.5 mL样品溶液经微孔滤膜（0.45 μm）过滤制成待测样品。（3）色谱条件。参考罗旭东[11]的方法，根据标准品、样品的出峰时间和峰形优化色谱条件。其中，色谱柱为Sunfire C18（4.6 mm×250 mm，5 μm），绿原酸、芦丁、金丝桃苷和阿魏酸的检测波长分别为329、360、357和316 nm。梯度洗脱条件见表2，柱温30℃，单次进样量为10 μL，获得的标准品色谱图和样品色谱图分别如图1和图2所示。（4）线性模型构建。分别吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、2和3 mL的标准溶液，置于5 mL容量瓶中，甲醇（色谱纯）溶液稀释，摇匀后取10 μL进样，以峰面积为纵坐标（y），标准溶液浓度为横坐标（x），绘制标准曲线，分别获得绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸的回归方程（表3）。（5）绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸含量测定。按上述方法，根据绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸出峰时间，从脱机检测报告中得到绿原酸、芦丁、金丝桃苷、阿魏酸检测波长下的峰面积，代入相应标准曲线，换算得到样品中各个成分的含量。

表2 梯度洗脱条件

表3 线性关系考察

图1 混合对照品HPLC图

图2 样品HPLC图

1.4 数据处理

用Excel 2017软件对数据进行初步整理，整理后的数据采用IBM SPSS Statistics 20进行单因素方差分析，数据用“平均值±标准差”表示，当差异显著时采用Duncan法进行多重比较，P＜0.05表示差异显著，P＞0.05表示差异不显著。绘图由Origin 2019完成。

2 结果与分析

2.1 当归地上部分样品不同干燥工艺的对比分析

由表4可知，微波热风组合干燥时间最短，热风干燥次之，自然阴干时间最长，且最终含水量均低于10%，与预期要求水分一致，表明该试验不同加工方式加工时间及温度设置合理，操作性较强。

表4 当归地上部分不同干燥工艺参数

2.2 不同干燥工艺对当归地上部分样品感官品质的影响

由表5可知，热风干燥后当归地上部分样品有较严重的褐变反应，茎叶断碎严重，同时产生了焦糊味，自然阴干组当归地上部分样品色泽呈暗绿色，茎叶断碎少，样品气味较淡，微波热风组合干燥的当归地上部分样品的色泽呈鲜绿色，光泽度高，药香味浓郁。

表5 不同干燥工艺处理的当归地上部分样品的感官品质评价

2.3 不同干燥工艺对当归地上部分样品有效成分的影响

由表6可知，处理7（低火微波+热风65℃处理）的绿原酸含量显著高于其他各组（P＜0.05）；处理13（自然阴干处理）的芦丁、金丝桃苷含量显著高于其他各组（P＜0.05）；处理8（中火微波+热风65℃处理）的阿魏酸含量显著高于其他各组（P＜0.05），自然阴干组中的样品没有检测到阿魏酸。

表6 不同不同干燥工艺处理的当归地上部分样品的有效成份含量

3 讨论

3.1 当归地上部分不同干燥工艺处理的效果

中药材加工在我国有很长的应用历史，其中自然干燥的方法延用至今。该方法成本低，应用范围广，操作简单，但干燥时间过长，药材长期暴露在外易受外界污染、腐败变质[17]。因此，传统的中药加工方式已不能满足现代中药生产的需要，选择先进的加工设备及加工工艺已成为现代加工新技术的发展方向。试验共采用3种加工方式（热风干燥、微波热风组合干燥、自然阴干）处理样品，使样品达到后续试验要求，即水分含量＜10%。

结果表明，微波热风处理时间最短为35 min，热风干燥处理时间次之为4 h，自然阴干时间最长，为一周。微波热风干燥法将微波干燥和热风干燥技术结合起来，先将物料微波杀青，后热风干燥。微波杀青的过程中，样品处于微波的高频电场内，其水分子迅速随高频交变电场方向的交互变化而转动，并产生剧烈的碰撞和摩擦，使一部分的微波能量转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，使样品内水温升高而离开样品[18]，后续的热风干燥蒸发样品表面水分。因此，与单一的热风干燥相比，微波热风组合干燥更易使样品水分快速蒸发，提高干燥效率。

3.2 不同干燥工艺对当归地上部分样品感官品质的影响

我国中药在国际天然药物市场所占份额较低，提高中药的质量是中药走向国际市场的关键一步。干燥工艺与中药质量的关系密切，作为中药材加工工艺的重要环节，干燥的效果将直接影响产品的使用、质量和外观等[19]。热风干燥易使样品外观收缩、表面硬化、变色、风味损失[20]。微波热风干燥能有效保持其活性成分、原有色泽和香味，同时，互补了热风干燥和微波干燥的优势，克服了热风干燥所需时间长，微波干燥不均匀、能耗大等缺点[21-22]。一些药材自然阴干过程中常加以硫磺熏制，硫磺熏制的药材不但易于干燥，而且外观颜色漂亮，但是存在一定的安全风险[23]。从试验结果来看，微波热风组合干燥感官品质明显优于自然阴干组和热风干燥组，且微波热风组合干燥样品的色泽呈鲜绿色，光泽度高，药香味浓郁，与韩俊豪等[14]、蒋齐翻等[15]、胡如响等[24]的研究报道一致。

3.3 不同干燥工艺对当归地上部分样品有效成分含量的影响

绿原酸是一种重要的生物活性物质，广泛存在于自然界中，是许多中药材、植物的主要有效成分之一[25]。然而绿原酸与异绿原酸分子中含有的邻二酚羟基结构不稳定，从植物提取时易受到高温加热、光照、pH值变化的影响而分解，导致提取率下降[26-27]。刘兴勇等[28]对咖啡豆中的绿原酸类物质烘焙时的降解过程进行了研究，结果表明，温度和时间的交互作用均对咖啡豆绿原酸类成分含量产生极显著影响。Moon等[29]、Dawidowicz等[30]的研究同样表明，咖啡豆烘焙后绿原酸浓度有所降低，因为在烘焙过程中绿咖啡豆中的绿原酸类成分有相当大比例被降解成挥发性成分。与上述报道一致，试验结果也表明随着干燥温度的升高，绿原酸含量呈下降趋势，低火微波+热风65℃的组合干燥处理，样品中绿原酸含量显著高于其他各组，可能是由于微波杀青阶段温度短时时间内急剧升高，抑制了植物体酶的活性，达到了酶钝化的效果，保留了植物体内的活性成分。

金丝桃苷熔点是225～226℃，沸点（872.6±65.0）℃，通常条件下稳定。对比金丝桃苷的提取工艺发现，金丝桃苷的提取转移率随着提取温度的升高而增大，这是因为温度高时，溶剂分子活动加剧，易于穿透进入细胞内部，使有效成分溶出[31]。但试验结果显示，各处理金丝桃苷含量高低排序为自然阴干组＞微波热风组合干燥＞热风干燥，这可能是微波热风组合干燥和热风干燥过程中，微波热风组合干燥短时间内温度升高过快，热风干燥时间过长导致了金丝桃苷的分解。

芦丁（360 nm）和金丝桃苷（357 nm）在高效液相色谱法中检测波长相似，出峰时间相近。通过查阅相关资料，以芦丁为原料，经苄基化、酸水解、相转移催化糖苷缩合、脱乙酰基和脱苄基五步反应得到金丝桃苷。由此可见，芦丁与金丝桃苷大体的理化性质可能相同。由试验结果可知，各处理芦丁含量高低排序为自然阴干组＞微波热风组合干燥＞热风干燥。导致芦丁含量降低的原因可能与金丝桃苷含量降低的原因相同。

《中华人民共和国药典》2015年版中将当归药材的阿魏酸含量作为质量控制指标[32]。但是在当归中的阿魏酸有2种来源，一是植物本身含有的阿魏酸，即游离阿魏酸，另一种是由其他化合物经过某些途径转化为阿魏酸，其中阿魏酸松柏酯性质很不稳定，在甲醇、强酸性、强碱性、光照及高温等环境下易转化为阿魏酸与松柏醇[33]。药典中测定的阿魏酸含量包括了游离阿魏酸以及由阿魏酸松柏酯转化而来的阿魏酸的总量，因此该值通常会高于当归本身的阿魏酸含量；同时阿魏酸也不稳定，其稳定性易受溶媒组成、酸碱度、灭菌时间、光照时间及氧接触面积的影响[34]。试验结果表明，随着干燥温度的升高，阿魏酸含量呈先上升再下降趋势，中火微波+热风65℃组合干燥处理的阿魏酸含量显著高于其他各组，对比相同温度不同干燥方式处理的阿魏酸含量，发现中火微波热风组合干燥处理的阿魏酸含量高于热风干燥处理的，而自然阴干组没有检测到阿魏酸。导致该结果的原因，一方面可能是温度过高、干燥时间过长，使阿魏酸受热分解，另一方面则可能是阴干时间过长，导致阿魏酸被降解了，这与宋浩亮等[35]的研究结果一致。