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药食同源中药固体饮料的研究进展

2022-02-25贺黎铭

四川农业科技 2022年12期
关键词:药食同源热水

魏 飞,罗 舒, 宋 怡,周 州,贺黎铭,李 芳,罗 霞*

(1.成都大学食品与生物工程学院,成都 610106;2.四川省中医药科学院菌类药材研究所/菌类药材系统研究与开发实验室/中药材品质及创新中药研究四川省重点实验室,成都 610041)

药食同源中药,广义上指的是能食用的药用植物,狭义上指既是食品又是药品的物品,共101种药材。随着经济发展,人们要求食品在满足新陈代谢的基础上,还要有相应的功能预防或辅助治疗某些疾病,药食同源中药因其同时具有食用和药用价值,成为各大院校和企业研究的热点,近年来更是被广泛用于食品领域,产品有功能饮料、饼干等,应用前景广阔。植物固体饮料是以植物及其提取物(水果、蔬菜、咖啡、茶除外)为主要原料,添加或不添加其他食品原辅料和食品添加剂,经加工制成的固体饮料,根据这一定义,可以将药食同源中药固体饮料归为植物固体饮料一类。笔者通过阐述药食同源中药固体饮料的产业发展历程和加工工艺研究进展,以期促进新的功能产品的开发及相关工艺的绿色发展。

1 药食同源中药固体饮料的产业发展历程

我国固体饮料的发展始于20世纪70~80年代,以麦乳精、豆乳精为代表产品[1]。随着国民保健意识的增强,药食同源中药和其他可用于保健食品的药物被用于研制保健饮料,饮品类型也逐渐向保健型方向发展[2-3],如将灵芝和红茶提取物进行加工得到一种具有促消化、消水肿并强壮心脏功能的固体饮料[3],或是用沙棘与石榴为原料制成一种具有抗衰老作用的复合固体饮料[4]等。药食同源中药在21世纪初的10年内得到了快速的发展,其中,山楂、山药、沙棘等中药材经过多年实践,已有大量以其提取物为原料的产品上市[5],如沙棘固体饮料、山楂枸杞固体饮料、荷叶复合固体饮料等。加之我国又是中药材种植加工大国,丰富的中药资源使得我国在研发上具备极大优势,原料优势伴随技术的进步,药食同源中药固体饮料也从最开始仅限于实验室阶段,逐步地走向大众消费市场。发展至今,上市产品中除了有红枣、山楂、杜仲、葛根、蒲公英、枸杞等单味中药为原料的固体保健饮料[6],配方也逐渐向多味中药复配型发展,这一方面促进了功能的多样化,例如抗疲劳、降血脂、延缓衰老、抗肿瘤、抗病毒、增强免疫力等。另一方面也形成了针对不同消费群体的产品,比如万通药业的薏苡仁山楂微晶粉、百合益智仁微晶粉等,都是针对儿童腹胀、积食的问题;吉林敖东推出的一款针对男性的白桦茸固体饮料,具有抗疲劳、提高免疫力及降糖降脂等功效。同仁堂针对女性群体上市的桂圆红枣枸杞固体饮料,不仅美容养颜,还可改善健忘心悸、经期腹痛。江中主打产品——江中初元人参蛋白营养粉固体饮料,改善中老年人失眠体虚、增强免疫力等。这一变化极大地丰富了药食同源中药固体饮料的种类和功能,这种大背景下,其他一些老牌中药企业近些年也纷纷致力于开发相关产品。根据天猫、京东等电商平台查询和线下调研结果,目前推出植物固体饮料的品牌有同仁堂、江中、修正、万通、仁和、敖东和白云山等,其产品组分中多见山楂、鸡内金、薏苡仁、茯苓、枸杞、蒲公英、菊花、玉竹、火麻仁、桑叶、葛根、黄精、人参等药材。数据显示,北京同仁堂推出的桂圆红枣枸杞固体饮料月销量超过16000,而南京同仁堂同系列的产品月销量也达到了8000。此外,仁和、修正以及白云山药业都有推出复配型固体饮料,基本采用上述原料,产品多达几十种,但除了同仁堂和江中的几款产品,其他品牌推出的新品大多口碑欠佳。

2 药食同源中药固体饮料的加工技术进展

2.1 提取技术

药食同源中药中含有糖类、有机酸、核苷类、氨基酸、皂苷等水溶性成分[7],通过查阅文献,目前应用于中药水溶性成分提取方面的技术有溶剂提取法、超声提取法、微波提取法、酶提取法、超临界流体萃取法、半仿生提取法、超高压提取法、闪式提取法以及回流提取法等,分为传统方法和现代方法2大类。传统提取方法中,水煎煮法是最常用的方法[8],而现代提取方法中,微波提取法、酶提取法则是最常见的几种方法,下面就这几种最常用的方法进行简单介绍。

2.1.1 水煎煮法即热水浸提 由于植物多糖易溶于热水,因此将它作为提取多糖常用的传统方法。通过查阅药食两用目录中药材相关文献可知,目录中三分之二的药材都可以采取水煎煮法来提取多糖。热水浸提提取的多糖得率较好,且不需特殊设备,成本低,操作简便,适合工业上的大规模使用。李丽等[9]采用热水浸提黄精多糖,80℃条件下提取2h,黄精多糖提取率为8.925%。梁启超等[10]优化热水提取玫瑰花多糖的工艺,最佳工艺为提取温度95℃,提取时间256min,液料比30:1(mL/g),在此工艺条件下,多糖提取率为1.46%。韩爱芝等[11]用热水提取药桑叶粗多糖,得到的最佳提取工艺为液料比25∶1(mL/g),提取温度90℃、时间3h,药桑叶粗多糖提取率最高为13.39±0.53%。许金蓉等[12]选取热水浸提荷叶多糖,最佳工艺条件为:浸提时间2h,浸提温度75℃,固液比1∶30,得率为9.95%。陈婵等[13]用热水提取佛手粗多糖,在80℃下热水提取提取3h得到多糖提取率4.45%。

2.1.1 微波提取 利用微波的热效应来增加中药中有效成分的浸出,以提高中药活性成分的利用率的一种新型提取方法[14-15],与传统方法相比,微波提取法可以提高有效成分的得率、缩短提取时间、减少能源消耗,特别适用于对热稳定成分的提取,如多糖和苷类。陈晓辉等[16]比较了微波提取法和热水提取法对火麻仁多糖提取时间和得率的影响,结果发现微波提取时间比热水提取时间缩短了20倍,微波提取得率相较于热水提取得率提高了近3倍。姜曼[17]采用微波提取技术提取玫瑰花多糖,与传统水提法相比,微波处理时间缩短了60倍,微波提取多糖得率达2.16%,热水提取得率约为2.02%,微波得率相对较高。刘畅[18]比较热水提取、超声提取和微波提取3种方法提取桔梗多糖的工艺,微波辅助提取时间比热水提取缩短60倍,比超声提取缩短5倍,得率与热水提取相比增加了近2倍,与超声法提取得率相比也较高。黎海彬[19]采用微波提取技术提取罗汉果皂苷,发现微波辅助提取的提取时间缩短了24倍,且具有更高的提取率。

2.1.1 酶提取法 选用适宜的生物酶,通过温和的酶解反应,将中草药细胞壁破裂降解,从而促进有效成分的游离释放。目前酶法提取中应用到的酶的种类有纤维素酶、果胶酶和蛋白酶,采用的方法有单酶法和复合酶法,前者采用一种酶来提取有效成分,而后者在提取过程中一般使用2种或以上酶剂。酶法提取与其他提取方式相比,其优势在于它可以根据不同中药类别和不同提取部位选择适宜的生物酶来提取有效成分,且酶法提取过程温和,无毒无害,比较环保。李莹等[20]选取3种酶剂提取昆布多糖,在固定pH、温度、料液比和时间条件下,考察3种酶的不同配比对昆布多糖提取率的影响,结果影响昆布多糖提取率最显著的酶是纤维素酶,其次是木瓜蛋白酶和果胶酶,得出3种酶剂的最优配比,并据此条件得到较高的昆布多糖提取率。

2.2 浓缩工艺

现有的中药液浓缩方法包括蒸发浓缩、冷冻浓缩、膜蒸馏浓缩、反渗透和超滤技术、离心浓缩、MVR和高真空热泵双效浓缩等。蒸发浓缩既符合实验室小批量浓缩和中试浓缩的要求,也适合工厂大规模浓缩生产,是目前主要的浓缩手段[21],蒸发浓缩主要分为常压蒸发浓缩、减压蒸发浓缩和薄膜蒸发浓缩。减压蒸发浓缩因其特别适用于热敏药液的蒸发或含有机溶剂的药液浓缩,对有效成分的保留率较高,目前应用的最广泛。许晓燕等[22]在一种银耳槐花固体饮料开发及工艺的研究中,分别比较了常压浓缩和减压浓缩银耳提取液和槐花提取液的工艺,以芦丁和粗多糖为考察指标,得到常压浓缩对芦丁和粗多糖的保留率分别为92.1%和90.44%,而减压浓缩对芦丁和粗多糖的含量保留率为97.48%和94.32%,减压浓缩对有效成分的保留率更高。

2.3 干燥技术

用于药食同源中药固体饮料加工的干燥技术,除了喷雾干燥外,还有真空冷冻干燥、微波冷冻干燥等技术[23]。喷雾干燥技术可以将浆状物料直接加工成溶解性能优异的颗粒状产品,相对于减压干燥、热风干燥等传统方法能较好地保存物料特有的营养和风味,制出的成品质量优良,既符合实验室小规模制备要求,又具有连续化加工等优点,因此被广泛应用于固体饮料等产品的加工[24]。刘艳等[25]通过单因素实验和正交试验对喷雾干燥山药固体饮料的工艺进行优化,得到最佳喷雾干燥工艺参数为:物料固液比为1:4(g/mL)、助干剂含量为8%,雾化器转速 20000r/min,进风温度180℃,此工艺条件下,山药固体饮料成品质地光滑,气味浓郁,溶解性好且生产成本较低。柴智慧等[26]用喷雾干燥法制备蔗汁桂圆固体饮料,最佳喷雾干燥工艺条件为麦芽糊精添加量40%,入料流量3mL/min,进风温度167℃,出风温度65℃,此条件下制备的固体饮料成品色泽和香气俱佳,溶解性能好。鲍妮娜等[27]通过单因素试验考察喷雾干燥过程中不同料液比、不同助干剂的添加量和不同出风温度对干燥效果的影响,得到最佳工艺参数:料液比为1:6、固形物与助干剂的比例为1:1、出风温度为85℃,此条件下产品干燥时进料通畅,粘壁少、无凝结,成品具有较好的溶解性和风味。王振东等[28]利用正交试验优化茯苓山药枸杞固体饮料的最佳喷雾干燥工艺条件,得出固体饮料的最佳喷雾干燥工艺参数:进风温度170℃,恒流泵转速45r/min,雾化器转速21000r/min,助干剂含量15%,此条件下生产的固体饮料易溶解、风味较好且具有一定保健功能。

3 展望

药食同源中药固体饮料已经有不同功能的产品相继上市,如抗疲劳、降血糖血脂、补气血、美容养颜、改善失眠等。加工技术也比较完备,不管是提取,还是浓缩和干燥,都有适用于规模化加工的技术。但是,大健康背景下,人们更加倾向于绿色天然的产品,因此,可以再针对不同人群来开发新产品,丰富功能和品种,以满足日渐多样化的市场需求。比如适用于脱发人群的生发类产品,适用于女性气色暗沉的美白类产品,还有针对特殊病人的辅助治疗产品,如肿瘤放疗后辅助治疗品等。另一方面,快速发展带来效益的同时也伴随着负面影响,生产过程中各个工序都存在不同程度的能源消耗,基于我国目前环境污染的问题,做好节能减排工作,实现行业可持续发展,同时推进生产工艺的智能化,加快新技术成果转化落地。最后,市面上现有的品牌和产品还欠缺影响力,除了同仁堂这样的老牌龙头企业,其他品牌和产品大多不具有知名度,培育药食同源中药固体饮料新企业,提升产品和品牌影响力也是发展的关键一步。

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