地黄传统产后加工技术的科学性和局限性及其相关动力学研究

地黄传统产后加工采用烘焙工艺。研究发现：烘焙过程中地黄质量发生劣变，表现为体系酸化、褐变、有效成分梓醇和水苏糖大幅度降解。.本项目认为：①体系酸化机制包括结构性、代谢性、酶促性和反应性酸化；褐变机制包括酶促褐变和非酶促褐变；梓醇和水苏糖降解机制包括酶水解和酸水解；②传统烘焙技术即有科学性又有局限性：适当高温烘焙能灭活水解酶和氧化酶、减轻酸化和褐变、降低梓醇和水苏糖的酶水解和酸水解、可获得较高干燥效益，是其科学性；但整体烘焙导致酶灭活速度慢、烘焙时间长、质量劣变难以避免，同时能耗高，污染重，效益低，因此是其局限性；③解决问题的有效措施为：增加切片和高温灭活等前处理工序。.本项目旨在验证以上研究假说，从动力学的角度揭示脱水干燥和质量相关因素的变化规律，建立地黄干燥数学模型，为提高地黄质量，降低生产成本，减轻环境污染，实现地黄"低碳加工"奠定基础。

地黄是一种大宗常用中药材。传统采用烘焙工艺进行产后加工。前人报道鲜地黄在烘焙过程中发生褐化，梓醇、水苏糖等主要成分降解，因此认为地黄质量发生了“劣变”。本项目旨在评价该观点的科学性，为优化地黄产后加工奠定基础。. 在模拟烘焙条件下，保持一定热风含湿量，发现干燥温度越高，干燥速度和能效也越高，热风含湿量与能效成正相关。模拟地黄内部温度变化，发现细胞热损伤始于55℃左右，在此之前α-半乳糖苷酶和β-葡萄糖苷酶已经开始失活，细胞受损后快速下降。90℃处理4h，两种酶大部分失活，而梓醇和水苏糖的降解主要发生在其后的时间内。鉴于酶稳定性数据和棉子糖的出现，认为梓醇以热降解为主，而水苏糖以酶解为主。. 通过薄层干燥实验，发现地黄干燥属于降速干燥过程，其活化能为26.75KJ/mol，Logarithmic模型能够较好地描述其干燥过程，在干燥末期，发现地黄有体积膨胀现象。切片干燥可快速灭活α-半乳糖苷酶和β-葡萄糖苷酶，较多梓醇得到保留，干燥时间节省80%-85%，活化能降至22.82 kJ/mol；蒸汽漂烫能进一步保护梓醇，提高干燥效率。模拟地黄烘干条件，发现梓醇在中性条件下十分稳定，酸性环境可加速其降解，其降解规律符合一级动力学，pH6时降解活化能为98.7 kJ/mol，pH4时降为81.7 kJ/mol，糖对其降解无影响，而氨基酸可显著加速其降解，而且梓醇降解产物自由基清除活性大幅度提高。. 为了进一步探讨梓醇和水苏糖的降解，本项目还研究了其在熟地黄炮制中的变化规律，发现二者均进一步降解，水苏糖转化为甘露三糖，同时产生大量5-羟甲基糠醛，此外还发现毛蕊花糖苷也显著降解。随炮制时间延长，其抗氧化能力逐渐提高，该结果提示炮制体系中发生了美拉德反应。地黄炭炮制也存在类似变化。鉴于熟地黄炮制过程可能接触酵母菌，本项目探讨了酵母菌发酵对熟地黄成分和活性的影响，结果发现酵母发酵导致甘露三糖和5-羟甲基糠醛降解，且改善了对I型糖尿病并发症的预防效果。此外，还发现鲜地黄、生地黄和熟地黄对心脏均具有负性肌力和负性频率作用，且活性依次增强。.本项目研究结果说明地黄加工炮制过程中，梓醇、水苏糖和毛蕊花糖苷的降解并非质量劣变，而是提高活性降低副作用，传统产后加工方法具有其科学性，在大规模干燥地黄时，建议采用先高温后低温的烘焙方案。