J. Future Foods | 真空微波干燥和汽蒸处理对茯苓品质的影响

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Introduction

茯苓是我国是一种著名的药材和食品资源，传统中医（TCM）认为其具有祛湿、健脾和宁心安神的功效，被广泛用作一种天然健康的材料。现代药理研究表明，它具有多种健康益处，包括增强免疫力、改善睡眠、减轻体重以及增强胃肠道功能。天然药物的质量形成与其种类、生长条件以及加工方法密切相关。 适当的加工方法不仅可以改善其贮藏和运输特性，还可以通过影响化学成分来改变其在TCM中的药理作用。 干燥被认为是影响茯苓质量的关键过程。在生产中，传统的经验方法晒晾已被当前的主流工艺热风干燥（HAD）所取代。 然而，上述所有过程都存在流程长且质量不稳定等问题。特别是蒸煮处理导致水溶性多糖和茯苓酸（ 茯苓中一种重要的功能性成分 ）的含量下降。

真空微波干燥（VMD）是微波干燥和真空干燥相结合的一项技术，在农产品干燥领域应用广泛。VMD能够通过从内部加热物料，从而避免在常规外部加热干燥中形成致密层，并且由于水的沸点降低，加快了水分从原料中蒸发的速度。大量研究证明，VMD在提升产品质量、提高干燥效率方面具有显著优势，并降低能源消耗。VMD在解决干燥过程的成本效益与所期望的产品质量之间的矛盾方面展现出颇具潜力的前景。

为科学地评估蒸煮的必要性以及VMD对茯苓的可适用性，本文分析和评估了4 种干燥方案（直接真空微波干燥（PC-VMD）、蒸煮后再进行真空微波干燥（SPC-VMD）、直接热空气干燥（PC-HAD），以及热空气干燥后再进行蒸煮（SPC-HAD））对茯苓各种品质特征的影响，这些品质特征包括微观结构、颜色、持水能力（WHC）、油持能力（OHC）、酒精萃取含量（AEC）、水溶性多糖含量（WPC）、总三萜含量（TTC）、三萜成分以及感官品质。研究结果提供了使用VMD进行茯苓干燥的科学依据。

Results

微观结构分析

4 个样品的微观结构如图1所示。与HAD样品相比，VMD样品显示出明显的孔隙，这是由于VMD中的蒸汽压力差异更强，且组织膨胀速度更快所致。SPC-VMD的孔隙较大且表面分布较少，而PC-VMD的孔较小且较为密集。非蒸制样品的表面相对平滑，而蒸制样品的表面则较为粗糙，且有明显的裂纹。VMD处理会在材料中形成孔隙，这有助于相关成分的浸出，并弥补了蒸煮造成的部分损失。相比之下，HAD处理则无法提供这样的补偿效果。

图1 4 个样品的SEM图像

色泽分析

不同样品的色泽参数及结果如表1所示。与非蒸煮样品相比，所有蒸煮样品的

L

E

表1 4 个样品的颜色和BI

WHC和OHC分析

如图2A和B所示，VMD样品的WHC和OHC值高于HAD样品，SPC-VMD表现出最高的WHC值，而PC-VMD则表现出最高的OHC值。此外，PC-VMD的OHC比SPC-VMD高出10.41%，而WHC则低了25.62%。

图2 4 个样品理化指标的差异

AEC分析

4 个样品的AEC值如图2C所示，其中PC-VMD的AEC值最高，其次是SPC-VMD。在相同的预处理条件下，VMD样品的AEC值显著高于HAD样品。与非蒸煮样品相比，所有蒸煮样品的AEC都有所降低。其中，SPC-HAD的AEC比PC-HAD低11.23%，而SPC-VMD的AEC比PC-VMD低8.97%。

WPC分析

如图2D所示，非蒸煮处理样品的WPC显著高于经过蒸煮处理的样品，而在相同的干燥处理条件下，VMD和HAD间的WPC差异不显著。PC-VMD的WPC值比SPC-VMD高出10.76%，而PC-HAD则比SPC-HAD高出16.33%。

TTC分析

如图2E所示，PC-VMD、SPC-VMD和SPC-HAD的三萜含量分别为（3.18 ± 0.07）、（3.24 ± 0.05）和（3.10 ± 0.08）mg/g。然而，PC-HAD的三萜量（2.83 ± 0.08 mg/g）显著低于其余3 组样品。

三萜类化合物在酒精提取物中的组成分析

图3展示了这四种样品在负离子模式下的TIC堆叠模式，4 种样品的模式非常相似。通过LC-MS识别，从MS数据中收集了所有样品中共有的26 种三萜类成分（表2）。

图3 4 个样品在负离子模式下的总离子色谱图堆积模式

表4 4 个样品的醇提取物中的三萜类化合物的UPLC-Q-TOF-MS分析

如图4所示，茯苓酸是茯苓中最受关注的三萜成分，在11 种三萜中相对含量最高，其次是茯苓酸HM。茯苓酸相对含量的组间差异与TTC一致，VMD中茯苓酸的相对含量高于HAD；此外，部分三萜类化合物也显示出类似的相对含量差异（图4B）。

图4 11 种代表性三萜类化合物的分析

如图4C所示，4 个样品显示每种三萜成分的比例相似。由图中4D可知，水平聚类热图分析成功区分了4 个茯苓样品，表明各样品的三萜类化合物含量不同。

电子舌分析

如图5A所示，咸味、鲜味和涩味指标值显示出相同的响应模式，且在4 个样本中均低于无味的阈值。与非蒸制样本相比，蒸制样本显示出更高的甜味和苦味，而酸味则较低。VMD样本显示出更高的酸味，而HAD样本则显示出更高的甜味和苦味。从图5A中可以看出，蒸制样品的苦味反应高于非蒸制样品。由图5B可知，在所有样本中，酸味反应是最显著的差异指标，它与分子结构中包含两个羧基基团的茯苓酸A显著正相关。

图5 4 个样品的感官质量评价

主成分分析（PCA）的结果显示，PC1和PC2分别贡献了91.4%和5.8%，累积贡献率达到97.2%。如图5C所示，4 个样品被清晰地划分到4 个区域中，这些区域之间没有相互干扰，这表明每个样品的味道相对独立。从PCA图中可以看出，蒸煮对茯苓味道的影响高于干燥方法。

电子鼻分析

如图5D所示，4 个样品的气味模式相似，气味响应主要集中在W1S、W1W和W2W上，这表明茯苓的挥发性成分主要由芳香化合物、短链烷烃和硫化物组成。

挥发性成分分析

如表5所示，所有样品中共检测到42 种挥发性成分，其中PC-VMD和PC-HAD均有26 种成分，而SPC-VMD和SPC-HAD则仅有22 种成分。2 种干燥方法处理的样品在挥发性成分数量上差异不大，但非蒸煮和蒸煮处理的样品在挥发性成分数量上有显著差异。

表5 4 个样品的挥发性组分和相对含量

Conclusion

作为一种功能性食品原料，茯苓的物理性质和功能成分均对其健康功能产生影响。由于生产效率低且质量难以控制，现有的茯苓干燥方法无法满足现代加工要求。本研究对VMD和蒸煮对茯苓品质的影响进行了全面评估。结果显示，VMD促进了茯苓样品中孔隙的形成，从而带来了更高的水分保持能力、油含量和抗氧化能力，而在颜色、蛋白质含量和萜类化合物组成等其他指标上，与HAD样品相当。相比之下，蒸煮则带来了更多不利影响，如颜色加深、油含量降低、抗氧化能力下降、蛋白质含量降低以及挥发性成分种类减少。各样品的感官表现模式相同，仅在某些传感器上的响应强度存在差异，这与化学成分有关。综上所述，VMD能够有效提高茯苓的干燥效率和干燥质量。然而，蒸煮不仅会增加茯苓的加工成本，还会导致质量损失。因此，蒸煮处理并非干燥茯苓的必需步骤，而VMD则是HAD的良好替代品。因此，直接采用VMD是干燥茯苓的一个有前景的选择。

Effect of vacuum microwave drying and steaming treatment on quality of

Poria cocos

Pan Xua, Fan Jiaa, Yao Xua, Tao Zhenga, Hui Zhenga, Xinwen Daib, Yong Yangac*

a

School of Pharmacy, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China

b

Hunan Busky Pharmaceutical Co., Ltd., Changsha 410208, China

c

Hunan Engineering Technology Research Center for Medicinal and Functional Food, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China

*Corresponding authors.

Abstract

Drying is a crucial factor affecting the processing quality of Poria cocos, a renowned medicinal and edible material in China. However, the current process named “hot-air drying (HAD) after steaming” exhibits drawbacks of extended processing time, elevated expenses, and uncontrollable quality. In order to evaluate the effect of vacuum microwave drying (VMD) and steaming on the quality of P. cocos, the physical and chemical quality was investigated among four samples subjected to different drying schemes: direct drying by VMD (PC-VMD), drying by VMD after steaming (SPC-VMD), direct drying by HAD (PC-HAD) and drying by HAD after steaming (SPC-HAD). Results indicate that compared to the HAD samples, the drying time required for the VMD samples is reduced by 2/3, and the alcohol extracts contents increases by 11.54% and 13.73%, while the water/oil-holding capacity have also improved to varying degrees. While steaming results in losses of alcohol extracts of 8.97% and 11.23%, and a loss of water-soluble polysaccharide content of 10.81% and 16.32% comparing with non-steamed schemes. The LC-MS analysis revealed that the triterpenoid composition compounds is similar across the four samples, but the relative amount of pachymic acid in the VMD samples are 9.09% and 18.80% higher than HAD samples, and the VMD also demonstrates varying advantages in retaining 8 other key triterpenoids. Additionally, the relative content of these substances in the non-steamed samples is higher than steaming samples. The GC-MS analysis showed that steaming obviously resulted in the loss of some volatile components. E-tongue and E-nose analysis show the taste patterns in the four samples was similar. Therefore, VMD can improve the drying efficiency and quality of P. cocos, whereas steaming can diminish the quality. In conclusion, steaming is a non-essential process, and direct drying by VMD (PC-VMD) is a high quality and high efficiency drying schemes of P. cocos.

Reference:

XU P, JIA F, XU Y, et al. Effect of vacuum microwave drying and steaming treatment on quality of

Poria cocos

翻译：罗敬（实习）

编辑：龚艺；责任编辑：梁安琪

封面图片来源：摄图网

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