一款養(yǎng)生酒藥材有效成分超聲提取工藝的優(yōu)化

謝小林，代家佳，陳洪興，鄒 銳，王 成，向容方，江 偉

（1.茅臺(tái)學(xué)院，貴州仁懷 564507； 2.貴州理工學(xué)院，貴州貴陽550003；3.貴州茅臺(tái)酒股份有限公司，貴州仁懷564501）

《漢書·食貨志》中記載:“酒，百藥之長”。酒性溫，味辛而苦甘；有溫通血脈、宣散藥力、溫暖腸胃、祛散風(fēng)寒、振奮陽氣、消除疲勞等作用；適量飲用，有助于健康。藥與酒混合后，酒借藥勢、藥借酒力，酒和藥通過相互作用，藥效更好；中藥養(yǎng)生酒正是基于此原理應(yīng)運(yùn)而生[1]。

中藥養(yǎng)生酒是以釀造酒、蒸餾酒或食用酒精為基酒，加入一定比例的中藥材或其有效提取物，采用相應(yīng)工藝制成的飲料酒。中藥養(yǎng)生酒用藥講究科學(xué)配伍，以養(yǎng)生健體為主，根據(jù)功能不同，可分為補(bǔ)氣、補(bǔ)血、滋陰、補(bǔ)陽和氣血雙補(bǔ)等類型。因此，中藥養(yǎng)生酒具有改善人體素質(zhì)、提高抗病能力、美容潤膚、防病祛病、延緩衰老、益壽延年等作用[2]。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中藥養(yǎng)生酒在中藥浸酒的傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，已發(fā)展到利用萃取、浸提和生物工程等現(xiàn)代化手段，提取中藥中的有效成分制成高含量的中藥養(yǎng)生酒[2]。近年興起的超聲波提取法已廣泛應(yīng)用于中藥材有效成分的提取，此法可以大幅度提高有效成分的提取率，簡化提取操作步驟，節(jié)省溶劑，節(jié)約成本。

本實(shí)驗(yàn)對中藥養(yǎng)生酒的生產(chǎn)工藝中藥材有效成分提取工藝進(jìn)行研究，采用超聲波提取技術(shù)對一款養(yǎng)生酒的配伍藥材金櫻子、熟地黃、紅花、當(dāng)歸、松仁、雄蠶蛾、茯苓、龍眼肉、枸杞、天冬、大棗進(jìn)行有效成分提取[3-5]，利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，確定其最佳提取條件，為中藥養(yǎng)生酒生產(chǎn)工藝技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)[6-17]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金櫻子、熟地黃、紅花、當(dāng)歸、松仁、雄蠶蛾、茯苓、龍眼肉、枸杞、天冬、大棗、陳皮，購于貴陽芝林大藥房；食用酒精，輝縣市酒精有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WGL-230B電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；PS-110A超聲機(jī)，東莞市潔康超聲波設(shè)備有限公司；RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海越眾儀器設(shè)備有限公司；SHZ-D(III)循環(huán)水多用真空泵，鞏義市科華儀器設(shè)備有限公司；YP2002金諾電子天平，余姚市金諾天平儀器有限公司；HH-4D數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司；XM-800Y旭曼萬能粉碎機(jī)，永康市鉑歐五金制品有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藥材有效成分超聲提取工藝

1.3.1.1 工藝流程

配伍藥材清洗，低溫干燥，經(jīng)萬能粉碎機(jī)粉碎后，200目不銹鋼篩篩分；藥材粉末與一定酒精濃度的溶液混合，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)超聲提取（600 W）；搖勻，真空抽濾，吸取一定體積濾液至已干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，水浴蒸干后，于105℃下干燥3 h，移至干燥器中，冷卻30 min，迅速精密稱重。

1.3.1.2 藥材有效成分提取效果的計(jì)算

本實(shí)驗(yàn)采用浸出物作為藥材有效成分提取效果的判斷依據(jù)，按照下式計(jì)算：

式中：M2為浸出物及蒸發(fā)皿的重量，M1為蒸發(fā)皿的重量，M0為稱取的藥材重量，V0為酒精溶液的總體積，V1為量取濾液的體積。

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.2.1 酒精濃度的確定

本實(shí)驗(yàn)以浸出物為考察指標(biāo)，稱取2.00 g，料液比1∶8，超聲提取溫度25℃，超聲時(shí)間20 min，分別采用 70%vol、65%vol、60%vol、55%vol、50%vol酒精濃度提取液浸提，平行實(shí)驗(yàn)3次，根據(jù)浸出物值確定提取液的最佳酒精濃度。

1.3.2.2 超聲提取時(shí)間的確定

本實(shí)驗(yàn)以浸出物為考察指標(biāo)，稱取2.00 g，料液比1∶8，采用65%vol酒精濃度提取液浸提，超聲提取溫度25℃，分別超聲提取15 min、20 min、25 min、30 min、35 min，平行實(shí)驗(yàn)3次，根據(jù)浸出物值確定最佳超聲提取時(shí)間。

1.3.2.3 超聲提取溫度的確定

本實(shí)驗(yàn)以浸出物為考察指標(biāo)，稱取2.00 g，料液比1∶8，采用65%vol酒精濃度提取液浸提，超聲提取時(shí)間20 min，分別在25℃、30℃、35℃、45℃、50℃溫度下超聲提取，平行實(shí)驗(yàn)3次，根據(jù)浸出物值確定最佳超聲提取溫度。

1.3.2.4 提取溶液體積的確定

本實(shí)驗(yàn)以浸出物為考察指標(biāo)，稱取2.00 g，采用65%vol酒精濃度提取液浸提，超聲提取時(shí)間20 min，提取溫度25 ℃，分別采用1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10的料液比，平行實(shí)驗(yàn)3次，根據(jù)浸出物值確定最佳料液比。

1.3.3 采用響應(yīng)面法優(yōu)化養(yǎng)生酒最佳提取工藝

1.3.3.1 數(shù)據(jù)分析

本實(shí)驗(yàn)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.3.2 數(shù)據(jù)分析

為了檢驗(yàn)響應(yīng)面法對本實(shí)驗(yàn)所得最佳提取工藝的可靠性，將得到的最佳工藝進(jìn)行重復(fù)操作，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取浸出物的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 酒精濃度對藥材有效成分提取效果的影響（圖1）

圖1 酒精濃度對藥材有效成分提取效果的影響

由圖1可知，隨著酒精濃度的增大，浸出物不斷增多，當(dāng)酒精濃度達(dá)到55%vol時(shí)浸出物達(dá)到最大值56.25%；此后，浸出物值隨著酒精濃度的增大而不斷下降。因此，在料液比1∶8，超聲提取溫度25℃，提取時(shí)間20 min的工藝條件下，藥材有效成分提取的最佳溶液酒精濃度為55%vol。

2.1.2 超聲提取時(shí)間對藥材提取效果的影響（圖2）

圖2 超聲提取時(shí)間對藥材有效成分提取效果的影響

由圖2可知，超聲提取時(shí)間為15 min時(shí)，浸出物值為53.00%；超聲提取時(shí)間為20 min時(shí)，浸出物值為53.50%；超聲提取時(shí)間為25 min時(shí)，浸出物值為52.50%；超聲提取時(shí)間為30 min時(shí)，浸出物值為53.50%；超聲提取時(shí)間為35 min時(shí)，浸出物值為54.00%；因此，超聲提取時(shí)間對藥材有效成分的提取沒有明顯的規(guī)律和影響。

2.1.3 超聲提取溫度對藥材提取效果的影響（圖3）

圖3 超聲提取溫度對藥材有效成分提取效果的影響

由圖3可知，隨著溫度升高，浸出物不斷增多，當(dāng)溫度由25℃升高至45℃，浸出物值由53.00%升高到56.00%。因此，在料液比1∶8，酒精濃度65%vol，提取時(shí)間20 min的工藝條件下，藥材有效成分隨著溫度的升高而不斷增加。

2.1.4 料液比對藥材提取效果的影響（圖4）

圖4 料液比對藥材有效成分提取效果的影響

由圖4可知，當(dāng)料液比小于1∶7時(shí)，浸出物值隨著料液比的增加而減小；當(dāng)料液比為1∶7時(shí)，浸出物值降低至50.00%；當(dāng)料液比大于1∶7時(shí)，浸出物值又隨著料液比的增加而增加；當(dāng)料液比為1∶9時(shí)，浸出物值達(dá)到最大，為53.25%；此后，浸出物值隨著料液比的增加而開始減小。因此，在65%vol酒精濃度浸提液、超聲提取時(shí)間20 min、提取溫度25℃的工藝條件下，藥材有效成分超聲提取最佳提取料液比為1∶9。

2.2 響應(yīng)面方法優(yōu)化養(yǎng)生酒藥材最佳提取工藝的結(jié)果與分析

2.2.1 確定試驗(yàn)點(diǎn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合考慮藥材有效成分的特點(diǎn)及成本因素，以酒精濃度、超聲提取溫度、料液比為自變量，以浸出物為響應(yīng)值，對養(yǎng)生酒藥材提取工藝進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)因子和水平見表1。

表1 試驗(yàn)因子和水平表

2.2.2 中心組合工藝條件優(yōu)化結(jié)果

采用Box-Benhnken中心組合進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果見表2，用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到Y(jié)值（浸出物）對自變量（X1、X2、X3）的二次多項(xiàng)回歸方程：

方差分析及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表3，由表3可知，該回歸方程模型極顯著(P=0.0006＜0.01)，失擬項(xiàng)P=0.1223＞0.05，失擬項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果不顯著；說明該模型與數(shù)據(jù)擬合程度高，數(shù)據(jù)模型的選取具有合理性。模型決定系數(shù)R2為0.9554，表明二次回歸方程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合度較好，二次回歸方程可以用于實(shí)驗(yàn)可靠性分析和預(yù)測。各因素P值表明：對藥材有效成分提取的影響高度顯著，對藥材有效成分提取的影響極顯著，X2、X3對藥材有效成分提取的影響顯著。通過F值的大小判斷可得各個(gè)因素對藥材有效成分提取的影響程度為X3＞X2＞X1，即料液比＞超聲提取溫度＞酒精濃度。

表2 響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 響應(yīng)面分析與最優(yōu)條件的確定

通過方差分析結(jié)果及圖5中等高線和響應(yīng)面的形狀分析得出，酒精濃度與料液比存在一定的交互作用，超聲提取溫度與料液比、酒精濃度與超聲提取溫度交互作用不明顯。

表3 回歸方程各項(xiàng)的方差分析

圖5 兩因素交互作用對藥材有效成分提取效果的影響

利用軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，對擬合的回歸方程進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測藥材有效成分的最佳超聲提取條件。預(yù)測的最佳條件為：料液比1∶9.12、提取液酒精濃度55.91%vol、超聲溫度55℃、超聲時(shí)間20 min，藥材的浸出物預(yù)測值達(dá)57.70%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的藥材浸出物值為57.35%，誤差為0.61%，接近預(yù)測值，表明在該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖碌玫降淖罴烟崛l件具有較高的可靠性。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)確定超聲提取工藝對藥材有效成分影響因素主要是料液比、超聲提取溫度、酒精濃度，二次回歸方程得出各個(gè)因素對藥材有效成分提取的影響程度為料液比＞超聲提取溫度＞酒精濃度。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法對中藥養(yǎng)生酒生產(chǎn)工藝中藥材有效成分提取工藝的超聲提取條件進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳超聲提取條件為料液比1∶9.12，提取液酒精濃度55.91%vol，超聲溫度55℃，超聲時(shí)間20 min，此工藝條件下，藥材的浸出物值達(dá)到57.35%。建立的二次多項(xiàng)模型，模型與相關(guān)數(shù)據(jù)擬合度較好，可靠性高；建立的方法操作簡單、效率高、節(jié)約成本，具有良好的實(shí)際指導(dǎo)意義，可應(yīng)用于養(yǎng)生酒生產(chǎn)工藝中藥材有效成分的提取。

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