陈泠伶1,李荣1,李维2,石一丁3,杨文字1,陈祥贵1*
1.西华大学生物工程学院(成都610039);2.四川旅游学院食品科学系(成都610039);
3四川省川源药业有限公司(眉山620000)
摘要保健酒配方为:何首乌、黄芪、大枣、枸杞、茯苓、熟地、黄精、三七。以二苯乙烯苷和总皂苷的含量为评价指标研究具有较强抗氧化、抗衰老何首乌保健酒的制备工艺。从浸泡法、渗漉法、回流法三种方法中选择最佳提取工艺,并进行提取工艺正交优化。从活性炭吸附法、冷冻法、微孔膜法三种方法中选择除浊工艺,并进行除浊工艺正交优化。结果表明,浸泡法为最佳提取工艺,料液比为1:10 (g/m L),浸泡次数为3次,浸泡时间为12 h,浸
泡基酒度数为65%vol;冷冻法为最佳除浊方法,冷冻温度-5。C,冷冻时间9h,冷冻次数为1次;成品二苯乙烯苷含、总皂苷、总蒽醌和多糖含量分别为46.39,68.1,3.14和3 g/100mL。该配方的保健酒具有很好的保健功效。
关键词保健酒;提取工艺;除浊工艺
随着人口老龄化程度的加快,人类亚健康及慢性病人群的上升,对于具有天然、健康、营养保健食品的需求也日益增加。保健食品是食品行业的全新内容,它满足了我国广大消费者对营养、预防疾病和提高生理状态的需要,具有相应的保健功能,成为我国食品市场的新血液。其中,开发抗氧化、抗衰老、增强免疫力的保健酒成为保健食品研究的热点,消费者对保健酒的喜爱已超过了白酒,保健酒已经成为了一种新的消费热潮。保健酒的功能来源于中
草药。保健酒的拟定配方为:制何首乌、黄芪、大枣、枸杞、茯苓、熟地、黄精和三七。何首乌保健成分主要是二苯乙烯苷和蒽醌类物质,黄芪和大枣保健成分主要是皂苷和抗氧化的多糖类,枸杞、茯苓、熟地和黄精的保健成分主要是多糖,三七保健成分主要是皂苷类。二苯乙烯苷具有抗氧化和抗衰老的功效,皂苷具有提高免疫能力的功效,多糖具有抗氧化的功效,少量的蒽醌具有通便作用,可治疗便秘。二苯乙烯苷及皂苷类成分易溶于酒精,多糖类成分能溶于水和低浓度的酒精。何首乌有延缓衰老和增强免疫的能力、抗菌消炎、保护肝脏、促进肠的蠕动等药理作用。保健酒的度数不能超过38%vol,综合二苯乙烯苷及皂苷类成分的溶解性,兼顾多糖类成分的溶出,拟定何首乌酒的酒精度为32%vol。拟通过比较浸泡法、渗漉法和回流法三种提取方法,以2,3,5,4’一四羟基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷、总皂苷和干浸膏率为指标,初步选定何首乌酒的提取方法,然后用单因素试验,考察基酒浓度、料液比、提取时间和提取次数,初步优化提取工艺参数,再用正交试验对上述提取工艺参数作进一步优化,从而确定何首乌酒的提取工艺方案。
1 材料与方法
1.1材料
制何首乌、黄芪、大枣、枸杞、茯苓、三七、熟地、黄精:成都中药饮片厂;甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯):美国TEDIA天地试剂公司;Amberlite-XAD-2大孔树脂:美国Sigma公司;没食子酸对照品(纯度≥98%):四川省药品检验所。
人参皂苷对照品、二苯乙烯昔对照品、大黄素甲醚对照品:中国药品生物制品检定所;其余均是国产分析纯。
1.2仪器与设备
LC-20AB-高效液相色谱仪(配紫外检测器SPD-M20A):日本岛津公司;R-210型旋转蒸发器:瑞士BUCHI公司;微型离心机:Eppendorf公司;KQ-100DE型超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司;紫外可见分光光度计( UV 7558):上海精密仪器有限公司;恒温水浴锅(GSr-2):北京医疗设备厂。
1.3方法
1.3.1何首乌保健酒二苯乙烯苷和蒽醌含量的检测
何首乌中主要活性成分为二苯乙烯苷和蒽醌类物质,在药典2010版中,规定何首乌中2,3,5,4’-四羟基反式二苯乙烯-2-O-β-D-吡喃葡萄糖苷的含量不低于1.0%,以结合蒽醌以大黄素( CisHioOs)和大黄素甲醚( C16H1205)的总量计,不得少于0.10%。
结合蒽醌含量=总蒽醌含量( mg/100 m L) -游离蒽醌含量( mg/100 m L) (1)
二苯乙烯苷和蒽醌含量的检测方法采用高效液相色谱法测定,参考药典2010年版一部(药材部分)。样品检测前先通过中性氧化铝的吸附,再用0.045 μm微膜过滤。
1.3.2何首乌保健酒总皂苷含量的检测
样品中总皂苷经提取、PT-大孔吸附树脂柱预分离后,在酸性条件下,香草醛与人参皂苷生成有色化合物,以人参皂苷Re为对照品,于560 nm处比色测定。
总皂苷含量的检测方法采用分光光度法测定,参考保健食品检验与评价技术规范(2003版)。
1.3.3何首乌保健酒多糖含量的检测
多糖的检测方法采用硫酸苯酚法测定,参考保健食品检验与评价技术规范(2003版)。
1.3.4何首乌保健酒制备流程
1.3.4.1 何首乌保健酒配方的原料及用量
制首乌3g、黄芪3g、大枣2g、枸杞2g、茯苓2g、三七0.5 g、熟地0.5 g、黄精0.5 g,拟制成32%vol保健酒100 m L。
1.3.4.2何首乌保健酒制备流程
药材→提取→减压浓缩→调酒精度数为32%vol→除浊→成品
1.3.4.3 吸液率的计算
按原配方比例称原料药材,加100 m L浸泡至透心,过滤,量取滤液体积为68 m L通过计算得吸液率为150%。
1.3.5提取方法
1.3.5.1浸泡法
取原配方的两倍量,料液比为1:10( g/m L),按吸液率加入495 m L 50%vol基酒,浸泡3次,每次浸泡12 h,分别收集三次浸泡的滤液在50 ℃ 0.08 M Pa下减压浓缩。将浓缩液配制成32%vol的保健酒。取10m L离心,取上清液按照上述方法分别检测二苯乙烯苷、总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.3.5.2渗漉法
取原配方的两倍量,按吸液率加入495 m L 50%vol基酒,浸泡12 h后,以1 m L/min的流速放液,直到流出液颜色很淡为止,收集渗漉提取液在50℃0.08 M Pa下减压浓缩。将浓缩液配制成32%vol的保健酒。取10mL离心,取上清液按照上述方法分别检测二苯乙烯苷和总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.3.5.3 回流法
取原配方的两倍量,料液比为1:10( g/m L),按吸液率加入495 m L 50%vol基酒,在87℃水浴下回流三次。冷却过滤,收集回流提取液在50℃0.08 M Pa下减压浓缩。将浓缩液配制成32%vol的保健酒。取10mL离心,取上清液按照上述方法分别检测二苯乙烯
苷、总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱
中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.3.6何首乌保健酒的除浊方法
1.3.6.1活性炭吸附法
取原配方量,按最佳提取工艺制备32%vol何首乌保健酒。按照2%的比例加入活性炭JT 203,静置吸附12 h,用孔径为30~50μm 滤纸过滤。按照上述方法分别检测二苯乙烯苷、总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.3.6.2冷冻法
取原配方量,按最佳提取工艺制备32%vol何首乌保健酒。在-20℃下冷冻12 h,低温过滤。按照上述方法分别检测二苯乙烯苷和总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.3.6.3微孔膜过滤法
取原配方量,按最佳提取工艺制备32%vol何首乌保健酒。用0.45μm 孔径的醋酸纤维素膜过滤1 m L。按照上述方法分别检测二苯乙烯苷和总皂苷含量。取10 m L于蒸发皿中,在60℃烘箱,中烘干至恒重,计算干浸膏得率。
1.4正交试验的设计
1.4.1提取方法的正交优化试验
1.4.1.1料液比的筛选
不同料液比浸泡后的二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率的变化如图1所示,不同料液比下各指标成分含量差异明显,在4~6倍时,各指标成分含量逐渐增加,10倍时,各成分含量基本达到最大值。可见,要获得较好的提取效果至少需要1:6( g/m L)的料液比。因此,用料液比1:6~1:10( g/m L)来浸泡配方中药材,可以使药材中有效物质充分地提取出来。所以,选取料液比1:6~1:10( g/m L)来进行浸泡法提取工艺的正交试验。
1.4.1.2浸泡时间的筛选
不同浸泡时间处理后的二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率如图2所示,浸泡时间在12 h以下时,各指标成分含量随浸泡时间的延长面明显增加,在36 h时基本达到最大值。可见,要获得较好的提取效果至少需要浸泡12 h;浸泡12~36 h,可以使药材中有效成分较大限度地提取出来。所以,采用浸泡时间在12~36 h来进行浸泡法提取工艺的正交试验。
1.4.1.3浸泡次数的筛选
不同浸泡次数后的二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率的变化如图3所示,浸泡次数在1~3次时,随着浸泡次数的增加,各指标成分的含量逐渐升高,浸泡次数超过3次后,曲线的变化趋于平缓,在浸泡5次后,各指标成分含量基本达到最大值。考虑到随着浸泡次数增加到3次以上后,各指标成分含量的变化不大,而人力、物力的成本却大大增加,不利于生产规模化。因此,选取生产企业常用的浸泡次数范围在1~3次进行浸泡法提取工艺的正交试验。
1.4.1.4基酒度数的筛选
由图4可以看出二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率的含量随基酒度数的变化趋势是:总皂苷和二苯乙烯苷的含量随基酒度数的升高而增加,但在基酒度数30%vol以上时曲线的变化趋于平缓,在基酒度数在65%vol时趋于稳定;随着基酒度数的升高,干浸膏率的变化不大。可见,要获得较好的提取效果至少应使基酒度数达到30%vol以上;因此,用30%~65%vol的基酒浸泡配方中的药材,可以使药材中的有效成分较大限度的提取出来。所以,可以选取基酒度数范围在30%~65%vol进行浸泡法提取工艺的正交试验。
对料液比、提取次数、提取时间和溶剂度数因素进行考察,按L9(34)正交表进行试验,以二苯乙烯苷、总皂苷含量和干浸膏率作为考察指标,优化提取方法的最佳影响因素,因素水平见表1。
1.4.2除浊方法的正交优化试验
对冷冻时间、冷冻温度和冷冻次数因素进行考察,按L9(33)正交表进行试验,以二苯乙烯苷、总皂苷含量和干浸膏率作为考察指标,优化除浊方法的最佳影响因素,因素水平见表2。
2结果与分析
2.1提取方法的选择
比较表3中三种提取方法中二苯乙烯苷、总皂苷含量和干浸膏得率可看出,浸泡法提取液中的总皂苷和二苯乙烯苷含量均高于其他两种方法,干浸膏率回流法较高。总皂苷和二苯乙烯苷是本产品主要保健功能和功效成分指标,也是何首乌保健酒功用的基础,而且浸泡法相对其他两种提取方法来说,操作简单,生产成本较低,所以试验选择浸泡法作为何首乌保健酒的提取方法。
22浸泡法正交优化试验结果
根据提取方法选择的结果,以浸泡法为提取工艺,进行L9(34)正交试验,优化浸泡法的最佳提取条件。正交优化结果见表4。
比较表4中,4个因素JR值的大小,对总皂苷的影响主次因素为:B>D>A>C;对二苯乙烯苷的影响主次因素为:B>D>A>C;对干浸膏率影响主次因素为:B>A>D>C,提取次数为最主要影响因素。综合数据显示和生产效率,选择最佳影响因素为:A3B3C1D3,即料液比为1:10( g/m L),提取次数为3 次,提取时间为12 h,溶剂度数为65%vol。
2.3除浊方法的选择
比较表5中三种除浊方法中二苯乙烯苷、总皂苷含量和干浸膏得率可看出,微孔膜法和冷冻法中二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏含量均高于活性炭吸附法,且感官评分较高。但是微孔膜使用成本高,且不适用于大规模生产,所以试验选用冷冻法为何首乌保健酒除浊工艺。
2.4冷冻法正交优化试验结果
2.4.1冷冻出浊温度的筛选
不同冷冻温度除浊后的二苯乙烯苷、总皂苷和干净膏率如图5所示,各指标成分的含量均随着温度的降低而有下降的趋势,因此,采用冷冻除浊工艺,在除去一些杂质的同时,损失少量二苯乙烯苷、总皂苷等指标成分也是不可避免的。当冷冻温度在-5℃以下时,总皂苷和二苯乙烯苷曲线的变化趋于平缓,而干浸膏率则一直呈下降趋势;各指标成分的含量在-20℃基本趋于稳定,说明在-20℃时保健酒中的杂质已经基本除尽。因此,冷冻温度在-5℃~-20
℃,可以去除何首乌保健酒中大部分的杂质和沉淀,同时可以使总皂苷和二苯乙烯苷的含量损失较少。所以,选取冷冻温度在-5℃~-20℃进行冷冻过滤法除浊工艺的正交试验。
2.4.2冷冻除浊时间的筛选
不同冷冻时间除浊后的二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率如图6所示,各指标成分的含量均随着冷冻时间的延长而有下降的趋势,因此,在除去一些杂质的同时,损失少量二苯乙烯苷、总皂苷等指标成分也是不可避免的。当冷冻时间在6~12 h时,二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率曲线的变化基本趋于平缓。因此,冷冻除浊时间在6~12 h,可以去除何首乌保健酒的大部分杂质和沉淀,同时各指标成分的含量相对损失较少。所以,选取冷冻时间在6~12 h进行冷冻过滤法除浊工艺的正交试验。
2.4.3冷冻除浊次数的筛选
不同冷冻除浊次数除浊后的二苯乙烯苷、总皂苷和干浸膏率如图7所示,在冷冻除浊次数在3次以上时,随着冷冻除浊次数的增加,各指标成分的含量的变化均趋于平稳。所以,选取生产企业常用的冷冻除浊次数范围在1~3次进行冷冻过滤法除浊工艺的正交试验。
根据除浊方法选择的结果,以冷冻法为除浊工艺,进行L9(33)正交试验,优化冷冻法的最佳除浊条件。正交优化结果见表6。
比较表6中3个因素值的大小,每个指标都有不同的主要影响因素。综合数据显示和生产效率,选择最佳影响因素为A2B1C1,即冷冻时间为12 h,冷冻温度为-5℃,冷冻次数为1次。
成品二苯乙烯苷、总皂苷、总蒽醌以及多糖含量见表7。
3结论
试验配方以何首乌为主,以其他成分为辅,优化了保健酒的功效,增强了酒的保健功能。选择浸泡法为提取方法,浸泡最佳条件:料液比为1:10(g/m L),浸泡次数为3次,浸泡时间为12 h,浸泡基酒度数为65%vol。选择冷冻法为除浊方法,冷冻最佳条件:冷冻温度-5℃,冷冻时间9h,冷冻次数为1次。结果表明,按照工艺制备的何首乌保健酒具有较高的二苯乙烯苷、皂苷和多糖含量,含有少量的蒽醌,具有较强的保健功能,达到了何首乌保健酒工艺设计预期目的。
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