贮藏条件对杭白菊功能成分的影响

赖爱萍，朱加虹，刘 岩，王 昊，胡桂仙

（浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所，农业农村部农产品质量安全风险评估实验室（杭州），浙江省食品安全重点实验室，杭州 310021）

杭白菊是传统浙产特色中药材“浙八味”之一，也是卫生部首批批准的药食同源道地药材之一，是浙江省受原产地保护的优势作物[1]。杭白菊含有丰富的黄酮类、绿原酸、木犀草苷等多种药用成分，具有抗氧化、抗病毒、降血脂等药理作用[2−4]，也具有清热解毒、生津止渴等保健功效[5−7]，可用于治疗风热感冒等症状，深受广大消费群体的青睐，具有极高的经济价值[8]。杭白菊干药在贮藏过程中，易因包装问题而受潮霉变，也易因环境温湿度变化发生品质劣变[9]。霉变和变质的杭白菊不仅保健功能大为降低，还可能对人体健康带来一定的安全风险，大大降低了其经济价值和药用功效。因此，亟需探讨杭白菊包装存储工艺及其对功能性成分的影响，优化包装材料和存储条件，推动杭白菊产业的发展，促进中药材现代化发展。

杭白菊中主要功能性成分为奎宁酸、绿原酸、木犀草苷、黄酮类、多糖等，已有的研究大多关于采摘、加工工艺及环境对杭白菊的功能性成分形成、损耗的影响规律，如孙淑芳等[10]探讨了不同采收期杭白菊中功效成分的差异，邱娇英等[11]研究了不同加工方法对杭白菊中木犀草苷含量的影响。刁春华等[5]研究表明贮藏温度越低，杭白菊初制花中总黄酮含量保留率越高，钟荣荣等[12]研究表明包装材料对中药材白术的功能成分具有显著影响，赵素芬等[13]发现不同阻隔性的包装材料对茶叶儿茶素含量影响存在极显著差异（P<0.01）。目前，关于不同包装材料及贮藏温度对杭白菊功能性成分的影响机制研究还鲜见报道，仍缺乏对杭白菊产后品质保持方法的深入探讨。

本文选用产业上最常用的透光、透气性不同的三种包装材料（铝箔袋、牛皮纸、透明聚乙烯袋）对杭白菊进行包装存储实验，比较其在冷冻（−20°C）、冷藏（2°C）和常温（20°C）条件下，杭白菊的多种功能成分变化趋势，探求杭白菊的最适宜贮藏条件，为药食同源中药材杭白菊的贮藏保鲜提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

杭白菊 品种为浙江最普遍种植的小洋菊，由浙江省嘉兴市桐乡市绿康菊业有限公司提供，由同一批菊花原料采收、加工而成，保证原料的理化性质的同一性，加工工艺为100℃杀青25 s，第一阶段干燥温度80℃，时间1.5 h，第二阶段干燥温度70℃，时间40 min；包装材料：A-铝箔袋；B-牛皮纸；C-透明聚乙烯袋 由浙江省嘉兴市桐乡市绿康菊业有限公司提供，为杭白菊包装产业上最常用的三种包装材料；乙酸钾、甲醇、亚铁氰化钾 AR，上海凌峰化学试剂有限公司；乙腈，HPLC默克；乙酸锌 AR，西陇化工股份有限公司；芦丁标准品 德国Dr.Ehrenstorfer；绿原酸标准品Stanford chemicals；木犀草苷标准品、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸标准品 上海安谱实验科技股份有限公司。

UV-6100型紫外可见光分光光度计 上海元析仪器有限公司；SHZ-88A型恒温水浴振荡器 江苏太仓实验设备厂；TGL-16B型台式高速离心机 上海安亭科学仪器厂；BS-223S型电子天平 北京赛多利斯仪器有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备公司；JFSD-100-Ⅱ型粉碎机 上海嘉定粮油仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 包装贮藏条件 试验设置A、B、C三种包装，每个密封包装含杭白菊干样100 g，初始水分含量为8.6%，样本分别放置在冷冻（−20±2）℃、冷藏（2±2）℃、常温（20±5）℃条件下进行贮藏，在贮藏的第1、7、15、30和60 d分别取样检测各项理化指标。

1.2.2 水分含量的测定 称取杭白菊样品2.0 g，平铺于扁形称量瓶中干燥至恒重，开启瓶盖在105℃下干燥5 h，将瓶盖盖好，移置干燥器中，冷却30 min，精密称定，在105℃下再次干燥1 h，冷却后称重，至连续两次称重的差值不超过5 mg为止。根据减失的重量，计算杭白菊的水分百分含量（%）。

1.2.3 多糖含量的测定 按照《GB/T 5009.8-2016食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》第一法 高效液相色谱法[14]，杭白菊中糖类提取后，利用高效液相色谱柱分离，示差折光检测器外标法进行定量。

1.2.4 黄酮含量的测定 参照NY/T 1295-2007[15]方法略做调整。

标准曲线的绘制：用移液管分别吸取芦丁标准溶液0.25、0.50、1.0、2.0、3.0 mL，置于10 mL容量瓶中，加入三氯化铝溶液2 mL、乙酸钾溶液3 mL，用甲醇溶液定容至刻度，摇匀，室温下放置30 min，同时作空白，在波长420 nm处测定吸光度。以吸光度值为横坐标，浓度值为纵坐标，绘制标准曲线，得出芦丁浓度（μg/mL）与吸光度之间的线性回归方程为y=0.0549x−0.0581（R2=0.9992）。

杭白菊用粉碎机粉碎，称取样品0.2 g，精确至0.0001 g，置于150 mL具塞三角瓶中，加入甲醇溶液30 mL，盖紧瓶塞，将三角瓶置于65℃恒温水浴振荡器中，在160 r·min−1的振荡器频率下振摇2 h，趁热过滤，滤液置于50 mL容量瓶中，用甲醇溶液清洗滤纸和残渣，合并滤液，冷却至室温，加甲醇溶液至刻度，摇匀，为杭白菊待测液。准确吸取1.0 mL杭白菊待测液至10 mL容量瓶中，分别加入三氯化铝溶液2 mL、乙酸钾溶液3 mL，用甲醇溶液定容至刻度，摇匀，室温下放置30 min，在4000 r·min−1速度下离心10 min，于波长420 nm处测定吸光度值，将其代入标准曲线方程计算出总黄酮的浓度。

1.2.5 绿原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量的测定 按照《中华人民共和国药典2015年版一部》高效液相色谱法（通则0512）测定[16−17]，采用反相色谱柱，紫外-可见光分光检测器，流动相为乙腈-水系统。

1.3 数据统计分析

试验设置3个平行重复分别进行测定，分析数据分别采用Excel（2016版，微软公司，美国）进行相关统计分析，采用SPSS（13.0版本，IBM公司，美国）中最小显著性差异法（Least-Significant Difference，LSD）对不同样品均值进行单因素显著性方差分析（One-way analysis of variance,ANOVA），方差分析置信区间为95%。同时，采用SPSS构建二元非线性回归分析（Binary non-linear regression analysis）建模，建立不同包装材料中杭白菊功能性成分含量对储藏温度和储藏时间的双因素非线性评估预测模型。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏条件下杭白菊功能成分的变化

不同包装材料透光透气性差异，会造成杭白菊在存储过程中吸湿、吸光、吸空气后导致其水分含量增加和抗氧化功能性成分的损失。其次，存储温度决定杭白菊存储过程中的生化反应速率，从而造成功能性成分的损失程度差异。本研究采用铝箔袋、牛皮纸、透明聚乙烯袋三种包装材料，将杭白菊在冷冻、冷藏、和室温条件下储藏，阐述包装材料和储藏温度对其水分含量和各种功能性成分的影响及差异性。

2.1.1 水分含量 从图1中可看出，随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度条件的杭白菊水分含量均呈上升趋势。其中，冷冻贮藏和冷藏贮藏条件下，不同包装材料的杭白菊水分含量增长较为缓慢，60 d储藏后3种包装材料之间差异不显著（P>0.05）（见表1）。这可能是由于冷冻和冷藏条件下，杭白菊所处的空气能保持相对干燥，环境中的水分含量变化较小，所以三种包装材料的杭白菊水分变化不大，这与刘玉芳[18]研究相一致。相对而言，常温贮藏条件下，不同包装材料的杭白菊水分含量增长较快，且B包装>C包装>A包装，贮藏60 d时，A包装的水分含量为9.35%，B包装为9.92%，C包装为9.45%，B包装与A包装差异显著（P<0.05），与C包装差异不显著（P>0.05），另外，A包装与C包装差异显著（P<0.05）。同一种材料包装，贮藏温度越高，杭白菊的水分含量越高。

图1 不同贮藏条件下杭白菊的水分含量变化Fig.1 Variationsof themoisture content of Chrysanthemum morifolium under different storageconditions

2.1.2 多糖含量 从杭白菊中提取出的糖类物质具有调节机体免疫力和增加抗氧化力的功能[19−20]。总糖包括单糖和多糖，多糖是一种良好的氧自由基清除剂，具有良好的预防保健作用和免疫调节功能[21−22]，是杭白菊的重要功能成分之一。从图2和表1可看出，冷冻贮藏和冷藏贮藏条件下，贮藏期60 d内，杭白菊的多糖含量范围在16.40～16.77 g/100 g，不同包装材料之间差异均不显著（P>0.05），说明低温能够有效地延缓杭白菊中多糖含量的下降，是保证杭白菊品质的有效措施。常温贮藏条件下，随着贮藏时间的延长，杭白菊的多糖含量呈下降趋势，C包装的杭白菊多糖含量从16.6 g/100 g下降至15.10 g/100 g。这可能与包装材料的透光性及气密性有关，A包装为铝箔袋包装，避光性和阻氧性较好，能有效防止杭白菊氧化，B包装为部分透光，C包装为全透明聚乙烯袋，说明光照可能对贮藏期杭白菊的多糖含量会产生一定影响，也可能是包装材料的阻氧性及气密性不同，导致不同包装杭白菊多糖含量具有一定差异。

图2 不同贮藏条件下杭白菊的多糖含量变化Fig.2 Variations of the total sugar content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.3 黄酮含量 黄酮类物质作为杭白菊的主要品质因子和有效成分，是衡量杭白菊质量的重要指标[23−24]。大量研究证明，杭白菊黄酮类化合物不仅具有良好的抗氧化能力，而且还具有明显的舒张血管和降血脂作用[25−27]。从图3中可看出，随着贮藏时间的延长，不同贮藏条件的杭白菊黄酮含量均呈下降趋势。冷冻和冷藏贮藏条件下，不同包装的杭白菊总黄酮含量下降缓慢。常温贮藏条件下，不同包装的杭白菊总黄酮含量下降较快，且下降速率C>B>A，贮藏60 d时，A包装的黄酮含量为2.58%，B包装为2.43%，C包装为2.03%，A包装与B包装差异不显著（P>0.05），与C包装差异显著（P<0.05），B包装与C包装差异显著（P<0.05），贮藏期C包装的总黄酮含量从初始的3%下降到2%左右（见表1）。实验结果显示，C包装在不同贮藏温度下杭白菊总黄酮含量变化最大，其次是B包装，A包装的杭白菊变化最小。

图3 不同贮藏条件下杭白菊的黄酮含量变化Fig.3 Variations of the flavonoids content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.4 绿原酸含量 绿原酸是植物体有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的苯丙素类化合物，又名咖啡鞣酸[28]。现有研究证明绿原酸具有抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性[29−32]，中华人民共和国药典2015版以绿原酸含量作为菊花药材的质量标准，绿原酸含量不得低于0.2%[27]。从图4可看出，随着贮藏时间的延长，不同贮藏条件的杭白菊绿原酸含量均呈下降趋势。同一种包装材料，冷冻贮藏和冷藏贮藏的杭白菊绿原酸含量高于常温贮藏。同一贮藏条件下，A包装和B包装的杭白菊绿原酸含量高于C包装，常温贮藏60 d时，A包装的绿原酸含量为0.27%，B包装为0.26%，C包装为0.21%。C包装在不同贮藏条件下，杭白菊的绿原酸含量变化最大，其次是B包装，A包装的变化最小。

图4 不同贮藏条件下杭白菊的绿原酸含量变化Fig.4 Variations of the chlorogenic acid content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.5 木犀草苷含量 木犀草苷是黄酮类化合物中的一种，是2015年版《中国药典》菊花质量标准法定的检测指标之一[33]。杭白菊中木犀草苷的含量在不同贮藏条件及不同包装材料下的变化趋势和总黄酮相似。从图5可知，随着贮藏时间的延长，不同贮藏条件的杭白菊木犀草苷含量均呈下降趋势。在冷冻贮藏和冷藏贮藏条件下，杭白菊的木犀草苷含量降低速率较慢，不同包装材料之间差异不显著（P>0.05）。常温贮藏条件下，杭白菊中的木犀草苷含量下降较快，且C>B>A，贮藏期60 d内，C包装的木犀草苷含量从初始的0.46%下降至0.22%，B包装下降至0.29%，A包装下降至0.30%。从贮藏期总黄酮含量和木犀草苷含量的变化趋势来看，贮藏温度越高，杭白菊中的黄酮类物质含量的氧化速度越快，包装材料的透光性越好，黄酮类物质的氧化速度越快。

图5 不同贮藏条件下杭白菊的木犀草苷含量变化Fig.5 Variations of the luteolin content of Chrysanthemum morifolium under different storage conditions

2.1.6 奎宁酸含量 杭白菊中广泛存在酚酸类成分，主要有绿原酸、3,5-O-双咖啡酰基奎宁酸等[34]，《中华人民共和国药典》2015版规定菊花的3,5-O-双咖啡酰基奎宁酸含量不得低于0.7%。从图6可看出，随着贮藏时间的延长，不同包装和贮藏条件的杭白菊奎宁酸含量均呈下降趋势。在冷冻贮藏和冷藏贮藏条件下，杭白菊的奎宁酸含量下降缓慢，不同包装材料之间均差异不显著（P>0.05）。常温贮藏条件下，杭白菊中的奎宁酸含量下降较快，且C>B>A，贮藏期60 d内，C包装的奎宁酸含量从初始的0.61%下降至0.34%，B包装下降至0.47%，A包装下降至0.49%。实验结果表明，冷冻和冷藏条件能够较好地维持杭白菊中奎宁酸的含量稳定，高温条件下杭白菊中的奎宁酸较易氧化，同时这也与包装材料的透光性有关，光照进一步加速了奎宁酸等成分的氧化作用。

图6 不同贮藏条件下杭白菊的奎宁酸含量变化Fig.6 Variations of the quininic acid content of Chrysanthemummorifolium under different storage conditions

2.2 包装材料和存储温度对杭白菊功能性成分影响分析

为进一步确定贮藏条件对杭白菊的功能成分的影响及最优化条件，对不同贮藏条件下杭白菊各项功能性成分随贮藏时间的线性变化，其拟合相关系数及显著性结果见表2。由表2可知，杭白菊的水分含量和贮藏时间呈正相关，多糖、黄酮等各项指标与贮藏时间呈负相关。冷冻条件下，A包装、B包装的黄酮含量与贮藏时间的皮尔逊相关系数分别−0.887和−0.900，显著性相关（P<0.05），其他各项指标与贮藏时间相关性均不显著（P>0.05），说明冷冻条件下杭白菊的贮藏期较长，在贮藏期内功能性成分波动较小。冷藏条件下，杭白菊的水分、黄酮、奎宁酸与时间相关性均不显著（P>0.05），其他功能性成分与时间的相关性依不同包装材料而不同。常温条件下，杭白菊的功能性成分与时间的相关性增强，不同包装材料之间相关性的显著性不同，其中C包装的杭白菊各项功能性成分与时间均呈显著相关（P<0.05），说明C包装的杭白菊在贮藏期内品质变化最大，其次是B包装和A包装。

表2 不同包装材料与贮藏温度条件杭白菊水分和功能性成分随存储时间变化的相关系数Table 2 Correlation coefficients of moisture and functional compositions of Chrysanthemummorifolium with storage time in different packages and temperature conditions

接着，采用非线性回归（Non-linear regression）分析方法同时构建三类包装材料中杭白菊水分和功能性成分对储藏温度（T）及时间（d）的非线性响应函数，进一步深入揭示包装材料和温度对杭白菊的影响。将同一类包装材料、三个不同的储藏温度下杭白菊60 d内成分含量变化的测定数据建模，构建二元非线性回归（Binary non-linear regression）模型。通过在SPSS软件中进行分析，证明f（x）=a（lgT）d/10+b为所有成分的最优化的二元非线性回归预测函数，其中，a为回归系数，b为拟合残差，具体的计算结果如表3所示。各回归方程的偏差偏差（Standard deviation,SD）值都较小，说明这些二元非线性拟合方程对动态过程的拟合度较高，能够反映杭白菊在不同包装材料储藏过程中各组分变化与温度的关系。

表3 三种包装材料中温度对杭白菊水分和功能性成分的二元非线性回归方程参数及预测方程Table 3 Non-linear regression parameters of moisture and functional compositions of Chrysanthemummorifolium with storage temperature in three packages

杭白菊在铝箔纸包装中的各功能性成分相对于储藏温度的回归系数a为负值，且相对于牛皮纸和透明聚乙烯袋包装中的绝对值较小，说明随储藏温度升高和储藏时间推移，杭白菊中功能性成分将逐渐损耗，而在铝箔纸包装中的损耗程度将明显小于在其它两种包装材料中，而水分的回归系数a为正值，且前者小于后两者，说明铝箔纸包装中密闭性更好，杭白菊不易吸收外界水汽而受潮。储藏温度对杭白菊水分和功能性成分的影响在不同包装材料中差异显著，这就说明铝箔纸能够较好地避光、避免水汽和氧气通过，其干湿程度和功能性成分含量随储藏时间能够更好地保持。因此，通过建立不同包装材料中杭白菊水分和功能性成分与储藏温度（T）和储藏时间（d）的二元非线性回归模型，不仅为中药储藏包装材料及条件提供一种新的评估思路，同时，也能够为杭白菊储藏中各成分的变化规律提供准确的预测模型，更好地进行品质控制。

3 讨论

菊花作为我国传统的中药材，良好的贮藏保鲜技术能够有效地提高其经济价值。现有研究表明，温度能提高杭白菊中黄酮、氨基酸等的氧化速度，氧气和水分则能为化学转化提供介质[33]。实验结果表明，冷冻贮藏条件下，杭白菊的黄酮含量与时间相关性显著，其他各项功能性指标与时间相关性不显著，杭白菊的功能成分总体上维持较好，说明低温确实是减缓杭白菊品质下降的有效方式，这与刁春华、刘玉芳等[5,18]的研究结果相似。冷藏条件下，不同包装杭白菊功能成分与时间的相关性不同，其中铝箔袋包装的杭白菊功能成分与时间的相关性最小，各项品质维持最好。常温条件下，杭白菊的功能成分劣变较快，其中C包装的杭白菊各项功能性成分与时间相关性最强，其次是B包装和A包装。张小华[35]研究表明铝箔袋对婺源茗眉茶叶的品质保持优于牛皮纸包装和聚乙烯袋包装，钟荣荣等[12]也发现在牛皮淋膜纸袋、铝塑复合袋、聚乙烯袋中，铝塑复合袋对于中药材白术饮片的功能成分维持最好，实验结果表明铝箔袋也是杭白菊较为适宜的包装材料。

本研究通过构建中药杭白菊在不同包装材料中水分与功能性成分随三种储藏温度（冷冻、冷藏、室温）条件下不同储藏天数的变化规律函数方程，实现包装材料和储藏温度对杭白菊成分影响的量化展示。不同于传统的构建单因素的线性回归模型比较，本研究同时构建了两因素（储藏温度与时间）的交互二元非线性回归模型，通过拟合回归系数a值更为直观地展示各因素影响的大小。但受限于本实验中三个温度控制点都有一定的波动且温度分段点少，可能带来一定的拟合误差，导致不同包装材料中杭白菊随储藏温度和时间变化的实际拟合方程仍存在一定的缺陷，在某些温度区间难以正确反映真实的影响机制。因此，在将来的中药杭白菊存储品质控制评估实验中，需要进一步增加储藏温度的分段及控制精度，最好以5°C为间隔，每个温度点波动控制0.5°C内，从而拟合更为精准的回归方程，更为深入的阐述具体的影响机制。

4 结论

本研究分析比较了不同贮藏条件对杭白菊的功能成分影响，实验结果表明低温是减缓杭白菊品质下降的有效方式，同时包装材料的避光性和防潮性越好，杭白菊的功能成分变化越小，说明除了产品含水率、环境温湿度和氧气之外，光照也是影响杭白菊品质的主要因素之一。本研究中冷冻条件下不同包装的杭白菊各项功能成分保持最好，但由于冷冻贮藏的经济成本较高，而冷藏条件下铝箔袋包装的杭白菊功能成分与冷冻贮藏时铝箔袋包装差异并不显著，因此从产业实用性和适用性考虑，建议杭白菊用铝箔袋包装，在冷藏条件下贮藏。研究结果为杭白菊采后贮藏期品质保持技术提供技术支撑，促进我国特色中药材杭白菊的产业发展。