中药材黄精加工(中药材黄精加工与作用)
揭秘黄精食用加工的真相
随着“健康中国2030”战略的推动,合理利用膳食替代药物进行疾病干预和健康管理的方法逐渐得到重视。因其丰富的营养价值和调补滋养功效,药食同源中药材陆续走入人们视野,针对药食同源中药材的开发和利用也成为当今焦点。目前已有100余种中药被纳入“药食同源目录”。
黄精(Polygonatum sibiricum)始载于《神农本草经》,于2014年纳入“药食同源目录”,药用部位为百合 科 黄 精 滇 黄 精(Polygonatum kingianum Coll. etHemsl.)、黄精(Polygonatum sibiricum Red.)和多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)的干燥根茎。黄精主要化学成分为多糖类、皂苷类、黄酮和蒽醌类成分 。现代药理研究发现,黄精具有调节血糖、降血脂、抗菌消炎等多种药理活性。此外,黄精根茎肥厚,富含淀粉、多糖、蛋白质、氨基酸和维生素等营养成分,常作食材加工炖煮,或作保健品配方原料 。
生黄精具有轻微毒性,易致口舌麻木,需炮制加工用以减毒增效 。现黄精炮制加工研究多聚焦于药用方向,食用方向研究相对较少。食、药应用方向的不同致使各自对原料药材的质量管控要求和应用成分需求不一,在药材供应选择中存在差异。不同品系间黄精食用、药用价值差异较大 。药用黄精注重药材质量、成分等品质需求,食用黄精在满足营养价值后,还存在口味、口感等适口性需求。
本研究对国家知识产权局下属专利检索及分析平台以及欧洲专利局下属 Espacenet 专利数据库2002—2022 年予以公布的食用黄精有关专利进行分类统计整理。根据统计结果,对黄精食品种类、食用应用形式、专利分布区域、申请人类别、加工辅料、加工流程及干燥方法等进行分析,并关联性分析黄精食用加工专利分布情况和不同产品类别黄精食用加工情况。同时基于黄精食用加工生产现状提出相应发展建议,以期丰富黄精食用研发和生产方向,提升黄精附加值。
1 黄精食用应用方向
1.1 黄精食用专利数量趋势
在专利检索及分析平台发明名称栏输入“黄精”、摘要栏输入“食品”关键词,提取有关专利 482条。在 Espacenet 专利数据库 Title 栏分别输入“Po⁃lygonatum” “sibiricum”、Abstract 栏输入“food”关键词,提取有关专利47条。人工去除药品和保健品生产有关专利、国内外重复专利以及无关食品专利等其他专利,经整合分析,黄精食用相关专利共 167条,其中82条涉及黄精食用加工方法。
图1 黄精食用有关专利申请量
由图1可知,黄精食用相关专利从2002年开始,逐年缓慢增长,大多涉及黄精食用加工方法。2008—2012 年专利申请进入平台期,申请数量放缓。2013年后专利申请数量明显增长且持续保持快速增长,涉及食用加工方法有关专利数量同时稳定增长,始终维持约50%占比水平。随着黄精食用应用的逐渐发展,黄精食用加工方法的拓展具有很大的发展潜力。
1.2 黄精食品种类
根据2020年国家市场监督管理总局修订的《食品生产许可分类目录》 要求,对167条黄精食用相关专利进行分类,结果如表 1所示。利用黄精开发普通食品的种类有 19种,覆盖日常生活各类食品,例如米面肉菜等食用品、茶酒果汁等饮用品、糖果糕点等零食以及直接食用的即食黄精。
表1 黄精食品种类
1.3 黄精食用应用形式
黄精食用应用形式的不同将导致药材有效成分种类、含量、作用方式和作用效率存在差异。经食用加工后,黄精应用形式主要分为 5 种,分别是提取液、药材、粉末、流体和黄精多糖(表 2)。通过提取液和药材形式应用黄精的数量合计60项,占应用形式总量的 73.17%。由于黄精食用开发主要作饮用品,提取液和饮片常作为饮料、酿酒和代用茶原料使用。与黄精药材直接应用相比,粉末和流体状态更适合加工原料融合,两者合计 20项,占应用形式总量的24.39%。
表2 黄精食用加工应用形式
饮料、酒类、即食、茶叶及相关制品和糕点是黄精开发普通食品数量较多的前5项,合计110项,占食品种类总量的65.87%。饮料、酒类和茶叶制品等饮用品是黄精食品开发的主要方向,合计 71项,占食品种类总量的42.51%。饮料口味以植物饮料、风味饮料为主,原料形式主要是粉末状或颗粒状的固体饮料。茶叶制品基本是以黄精根茎为原料加工制作的混合类代用茶类型。
黄精食用品开发方向较为分散,以糕点、肉制品和方便制品为主,存在22项即食黄精此类可直接食用的食用农产品开发研究。可见利用黄精开发普通食品的方向较为多样化,创新性和丰富性较为充足,黄精食用开发价值前景较为广阔。
2 黄精食用加工专利分布
2.1 区域分布
黄精种类多样,特别是多花黄精分布较为广泛。目前各地申报黄精食用加工专利数量如表 3所示,排名前三的省份分别是浙江省、安徽省和湖南省。多花黄精是浙江省首批道地药材,以淳安县、江山市、天台县为核心区域。2022年,中国林学会认定江山市为“中国黄精之乡”,市内江郎山存有自然分布形态的野生黄精原始群落。江山市依托农企、合作社和家庭农场等地方经营主体研制“黄精+蜂”“黄精+葛根”等“黄精+”产品,推动江山市黄精产业从一产种植延伸至三产服务。安徽青阳县九华黄精、湖南新化县新化黄精均为国家地理标志产品,是当地特色农业产业之一。两地黄精食品以简单加工为主,如黄精丸、黄精片、黄精茶和黄精酒等。
2.2 申请人分类
黄精食用加工专利申请人类型有5种(表4),分别为企业、个人、高等学校、科研院所和社会团体,部分专利由校(院)企合作申请,即高等学校或科研院所与企业联合研发申报。企业申请数量最多,有36项,占比 43.90%,其中以中药材、生态种植、生物健康等涉农企业为申请主体。高等院校中各种专业类高校均有涵盖,无特别专业类倾向,如浙江财经大学、浙江工业大学、陕西师范大学和江西中医药大学等各类高校均有申请。科研院所以各地农(林)业科学院为主体,社会团体是青阳县九华黄精产业化协会。
表3 黄精食用加工专利区域分布
表4 黄精食用加工专利申请人分类
2.3 关联性分析
统合黄精食用加工专利年份、省份和申请人数据绘制桑基图,分析各项数据关联性,结果如图2所示。可以发现随着年份的增长,黄精食用加工专利申请数量保持增长态势。2007年及以前仅有浙江、云南、山东和河南存在专利申请。自 2011年开始,安徽、湖南、广东、北京等其他区域均开始申请黄精食用加工相关专利。申请数量前三的省份中,仅浙江省在 2002 年至今的各年份时间段中均有专利申请,安徽省专利申请主要集中在 2011—2016年,湖南省专利申请集中于 2014—2016 年和 2020—2022年。
对各区域申请人进行分类,可以发现辽宁、广东、湖南和北京等地的申请人大多甚至全部是企业为申请主体。个人申请数量较多的是安徽,结合安徽专利申请的年份时间段较为集中等特征,分析安徽黄精食用加工研发力度和地方扶持性政策存在部分挂钩倾向。专利申请主体的种类能在一定程度体现地方“产研销”产业建设结构,仅浙江省黄精食用加工研发的申请主体种类较为丰富,企业、高等学校、科研院所等机构均有参与,甚至以校(院)企合作的形式体现。
图2 黄精食用加工专利分布关联性
3 黄精食用加工方法分析
3.1 加工辅料
黄精食用加工的单一辅料共有5种(表5),分别为水、酒、复合酶、蜜和糖。由于古法述黄精“九蒸九晒“工艺要求水蒸 ,现代工艺将酒蒸制酒黄精载入药典,水、酒类辅料使用频率较高,占辅料种类数量的67.08%。复合酶主要是纤维素酶及相关组合,如“纤维素酶+果胶酶”“纤维素酶+淀粉酶”“纤维素酶+蛋白酶”等。
表5 黄精食用加工辅料种类
多种辅料组合运用如表 6 所示,组合种类以“水+”和“酒+”形式较多, “水+”组合辅料数量占68.42%, “酒+”组合辅料数量占26.32%。除水、酒辅料外,黑豆、蜜等古时炮制黄精时采用的辅料均有应用 。南北朝《雷公炮炙论》 禹余粮篇记载“同黑豆加水炆制至收汁”。宋朝《太平圣惠方》中记载“黄精洗净蒸熟、白蜜调和”。益生菌、盐、姜等辅料和 水 、酒 组 合 加 工 的 方 法 也 得 到 探 索 ,数 量 占26.3%。 “醋+蜜”组合辅料使用流程为将黄精干燥切片先后放入杀菌器中醋制杀菌去涩味、放入提香机中蜜制提香气,最后炒干得即食黄精 。
“水+蜜+姜+玉米”组合辅料使用流程为玉米磨浆、生姜磨粉后混合蜂蜜制备浸泡液,加入黄精切片泡制至汁液吸净,水蒸制得黄精饮片 。
表6 多辅料组合种类
3.2 加工流程
如表 7所示,黄精食用加工流程以单一处理为主,总量 62项,占 75.61%。作为“九蒸九晒”常用的蒸制是黄精食用处理的主要选择,有23项。煮制数量有 25项,与蒸制数量相仿,或因煎煮能更好利用黄精有效成分,《雷公炮炙论》 亦提及煮制方法“先用黑豆五合,黄精五合,水二斗,煮取五升……著火煮,旋添,汁尽为度”。泡制和酶解法利用较少,泡制法主要根据黄精食用产品形式将黄精浸泡后取提取液或碾磨使用 ,酶解法则将黄精酶解后烘干粉碎使用 。水提醇沉法主要利用黄精主要成分黄精多糖。
表7 黄精食用加工流程
复制法(表 8)将多种处理方法组合运用,仍以“蒸制+”和“煮制+”为主,其中“蒸制+煮制”和“蒸(煮)+ 泡 制 ”这 3 种 复 制 法 使 用 较 多 ,合 计 占80.00%。泡制是复制法中作为组合加工补充的重要形式,具体表现为“泡后蒸(煮)”或“蒸(煮)后泡”,可能出于进一步增强蒸制或煮制功效、泡制研发成本低、补充加工成本小等多方面考量。
表7 黄精食用加工流程
表8 复制法组合种类
3.3 干燥方法
涉及黄精食用加工方法的82项中,51项在黄精食用处理后单独进行干燥,31项将处理后的黄精作原料直接投入后续生产。现行黄精食用干燥方法有6种,分别为烘干、晒干、阴干、真空冷冻干燥、真空干燥和蒸发浓缩(表 9)。烘干法成本较低,应用较广,总量占 52.94%。晒干、阴干等常规干燥方法应用环境较为受限,药材干燥速度和成分含量变化受光照辐射强度、环境温湿度等因素影响较大 ,合计占35.30%。真空冷冻干燥、蒸发浓缩等新型干燥方法也得到部分应用。
表9 黄精食用干燥方法
3.4 关联性分析
3.4.1 食用品加工关联性 将黄精食用品种类、加工流程和辅料进行关联性分析,由图3可知,黄精食用品开发种类分布较为均匀,主要的糖果制品、肉制品和粮食加工品等食用品主要选择用水煮的方式处理黄精。糕点、方便食品和其他食用品处理选择较为多样化,覆盖蒸制、煮制、泡制和酶解等多种单一或组合加工方法,或因糕点、方便食品的细分种类较多、加工拓展性较强。煮制和“煮制+泡制”等制法应用最多,共 13项,均选择水作加工辅料。蒸制及相关复制法共 12项,与煮制辅料相同,主要偏向选择水及“水+”类辅料应用,黑豆、糖、酒等辅料均与蒸制相关联。酶解和发酵处理则定向对应复合酶和益生菌等辅料。
3.4.2 饮用品加工关联性 如图 4所示,黄精饮用品种类分为饮料、酒类和茶叶制品 3种。饮料制法较为多样,煮制、蒸制、酶解和泡制等方法均有使用,其中仍以煮制和蒸制的单一制法应用最多。酒类和茶叶制品分别偏向煮制、蒸制法进行加工,茶叶制品还使用水提醇沉、蜜制等方法进行处理探索。酶解、蜜制和水提醇沉等加工流程使用辅料较为固定,分别对应复合酶、蜜和乙醇。水类辅料 19项,占辅料种类数量的70.37%,是煮制、蒸制、泡制及相关复制法的优先选择。酒类辅料主要用于“酒蒸”或“酒泡”。
3.4.3 即食黄精加工关联性 即食药材是将药材采收后经简单初加工后可直接食用的一种农副产品生产形式。即食黄精加工流程受传统炮制方法影响较多,以单一处理过程为主,加工辅料选择较为丰富(图 5)。参照“九蒸九晒”炮制方法,蒸制是即食黄精制备中处理黄精的主要选择,而黄精食用品、饮用品更偏向选择煮制。蒸制有14项,占加工流程数量的63.64%。蒸制中水蒸和酒蒸共计93.75%,水蒸辅料仅单用水类,酒蒸辅料除酒作单用外,还有蜜、黑豆、姜等辅料与酒同蒸。蒸制、煮制和发酵等相关复制法中均使用泡制作为加工流程组合补充,并且泡制流程中均采用糖液或蜜液进行浸泡处理。
4 黄精食用加工现状
4.1 食用加工方法有待拓展
4.1.1 加工辅料拓展 在实际作业中,黄精食用加工辅料种类较多,统筹单一辅料和多辅料种类,共有水、酒、复合酶、蜜、糖、乙醇、益生菌、盐、黑豆、姜、玉米等10余种。水、酒类辅料使用频率较高,水、酒类占单用总量的87.30%, “水+” “酒+”占多辅料总量的94.74%。蜜、盐、黑豆、姜类等辅料仅得到黄精食用加工探索性尝试,并未进行深入研究拓展,比如蜜、盐、黑豆类辅料仅分别占辅料总量的 9.76%、2.44%和 2.44%。目前,蜜制黄精和黑豆黄精存在部分炮制研究可供参考。甘青霞 以多糖、总皂苷和薯蓣皂苷元为评价指标,对蜜制黄精的炼蜜程度、料液比、润制时间、炖制时间以及炖制火力等炮制工艺进行了优化。严斐霞 分析了黑豆黄精中苯丙素类、生物碱类和甾体皂苷类化合物的组分含量。
炮制加工有助于提升黄精的营养价值,黄精炮制古方仍有待挖掘。宋朝《太平圣惠方》 卷九十四“神仙服黄精法”中,一方记载黄精和糯米同炊为饭、加曲酿酒;一方记载黄精同蔓菁子九蒸九晒、捣散。《本草纲目》 指出黄精洗净晒干后,可置糙米中至蒸熟。糯米、糙米和蔓菁子等食物原料作加工辅料的选择目前仍较为少见。
4.1.2 工艺流程拓展 上述分析结果表明,蒸制和煮制是黄精食用加工的优选处理方法,单一处理中蒸制和煮制选用频率达 80.00%。而实际生产陆续引入泡制、发酵等多种组合加工方法,以食用为导向的黄精加工流程对黄精减毒增效或提高适口性的生产需求天然客观存在且目前尚有缺口。现加工流程多根据“九蒸九晒”优化改良蒸制和煮制等方法,炆制和酿制等其他制法鲜有涉及,仅山东中医药大学、江西中医药大学等机构深入研究黄精炆制糖类、皂苷类、黄酮类、生物碱类等成分变化机理。
现有常见食用工艺也有待探索。食品加工工艺可分为水传热、油传热和热空气传热工艺等,分别以水、油、电磁微波等非明火热源作为传热媒介 。高温加工条件会发生热氧化、热降解等系列化学反应,营养和化学成分中热敏性物质种类和含量会发生剧烈变化 。黄精食用加工常使用的蒸制和煮制法主要集中于水传热工艺部分加工方法,其他水传热、油传热以及热空气传热工艺在黄精食用制备中较为少见。
4.2 食用评价导向有待建立
依据《中华人民共和国食品安全法》 和《商务部 财政部 国家税务总局关于开展农产品连锁经营试点的通知》规定,黄精此类药食同源药材既是药品,又隶属于食品,同时也归属于食用农产品。但目前黄精优劣评判标准主要以药用价值为导向,将黄精多糖等有效成分含量及所致疗效作评价标准,市售宣传多局限于“九蒸九晒”“药膳食疗”等药用固有标识,黄精食用有关“色、香、味、形、效”等多维度感官评价体系尚未建立。同时,黄精食用品种的选育有待深入。药用药材宜开展“拟境栽培”保障药材药用质量 ,食用药材宜根据食用或加工需求选择合适的药材栽培模式和种植加工技术,以此保障食用药材的口味、口感等诸多适口性方面需求。与之相适应,食用营养成分、烘干率、鲜品产量、耐贮性、外观颜色、病虫害抗性等食用客观评价指标也有待确立。
4.3 食用安全性有待评估
生黄精入口麻舌、刺激咽喉,故需炮制后方能食用。唐美玲 采用 UPLC-MS/MS 和分离技术对黄精刺激性成分进行鉴定,发现其主要集中于乙酸乙酯部位,成分类型为总酚。胡菊 利用皮肤刺激性试验筛选出黄精刺激性成分为黄精针晶,并采用 X射线衍射和高效液相分析等方法确定刺激性成分为水草酸钙。林莹等 对黄精炮制过程中草酸钙针晶变化进行观察,发现随着黄精炮制次数的增加,草酸钙针晶尖端逐渐碎裂,含量逐渐减少。因此,为确保黄精食用安全,刺激性成分的确定和相关毒理性研究有待深入,食用安全性评价指标有待完善。对于即食黄精此类直接食用的药材而言,有必要进行农药残留、重金属和其他污染物等食用农产品常规安全性检测。
5 小结与展望
“药食同源”是中医药学特有的健康理论,将地产的谷物、果蔬等融入中医药学辨证论治方法,采用食疗、食补和食养等方式强身健体、预防疾病,符合“未病先防,既病防变”的中医药学主要思想。黄精既能治疗,又能饱腹,但因含有刺激性成分,需先处理方可食用。目前黄精食用加工多基于药用炮制工艺开发,侧重“九蒸九晒”等传统工艺流程优化,这使得黄精食用营养成分和适口性的开发受到一定程度忽略。以药食同源资源多元化开发应用为导向,建立与食用相适应的评价导向体系,选育适宜食用的黄精品种并建立相应栽培标准,符合“药食同源”物质试点工作推进要求。丰富黄精食用加工研发方向,拓展黄精食用加工产品生产,将有效带动农业一二三产,推动黄精食用产业链建设,同时助推药材食用领域成为中药材市场新增产能的新动力,赋能新时代大健康产业蓬勃发展。