一款養生酒藥材有效成分超聲提取工藝的優化

謝小林，代家佳，陳洪興，鄒 銳，王 成，向容方，江 偉

（1.茅臺學院，貴州仁懷 564507； 2.貴州理工學院，貴州貴陽550003；3.貴州茅臺酒股份有限公司，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；中藥養生酒正是基于此原理應運而生[1]。

中藥養生酒是以釀造酒、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，采用相應工藝制成的飲料酒。中藥養生酒用藥講究科學配伍，以養生健體為主，根據功能不同，可分為補氣、補血、滋陰、補陽和氣血雙補等類型。因此，中藥養生酒具有改善人體素質、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]。

隨著科學技術的進步，中藥養生酒在中藥浸酒的傳統工藝基礎上，已發展到利用萃取、浸提和生物工程等現代化手段，提取中藥中的有效成分制成高含量的中藥養生酒[2]。近年興起的超聲波提取法已廣泛應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，節省溶劑，節約成本。

本實驗對中藥養生酒的生產工藝中藥材有效成分提取工藝進行研究，采用超聲波提取技術對一款養生酒的配伍藥材金櫻子、熟地黃、紅花、當歸、松仁、雄蠶蛾、茯苓、龍眼肉、枸杞、天冬、大棗進行有效成分提取[3-5]，利用響應面法優化提取工藝，確定其最佳提取條件，為中藥養生酒生產工藝技術提供數據支撐和理論依據[6-17]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金櫻子、熟地黃、紅花、當歸、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，輝縣市酒精有限責任公司。

1.2 儀器與設備

WGL-230B電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；PS-110A超聲機，東莞市潔康超聲波設備有限公司；RE-2000B旋轉蒸發器，上海越眾儀器設備有限公司；SHZ-D(III)循環水多用真空泵，鞏義市科華儀器設備有限公司；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，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，經萬能粉碎機粉碎后，200目不銹鋼篩篩分；藥材粉末與一定酒精濃度的溶液混合，按照實驗設計超聲提?。?00 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算

本實驗采用浸出物作為藥材有效成分提取效果的判斷依據，按照下式計算：

式中：M2為浸出物及蒸發皿的重量，M1為蒸發皿的重量，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 單因素試驗設計

1.3.2.1 酒精濃度的確定

本實驗以浸出物為考察指標，稱取2.00 g，料液比1∶8，超聲提取溫度25℃，超聲時間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，平行實驗3次，根據浸出物值確定提取液的最佳酒精濃度。

1.3.2.2 超聲提取時間的確定

本實驗以浸出物為考察指標，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，平行實驗3次，根據浸出物值確定最佳超聲提取時間。

1.3.2.3 超聲提取溫度的確定

本實驗以浸出物為考察指標，稱取2.00 g，料液比1∶8，采用65%vol酒精濃度提取液浸提，超聲提取時間20 min，分別在25℃、30℃、35℃、45℃、50℃溫度下超聲提取，平行實驗3次，根據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

本實驗以浸出物為考察指標，稱取2.00 g，采用65%vol酒精濃度提取液浸提，超聲提取時間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，平行實驗3次，根據浸出物值確定最佳料液比。

1.3.3 采用響應面法優化養生酒最佳提取工藝

1.3.3.1 數據分析

本實驗所得實驗數據運用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件統計分析。

1.3.3.2 數據分析

為了檢驗響應面法對本實驗所得最佳提取工藝的可靠性，將得到的最佳工藝進行重復操作，實驗重復3次，取浸出物的平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

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，當酒精濃度達到55%vol時浸出物達到最大值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 超聲提取時間對藥材提取效果的影響（圖2）

圖2 超聲提取時間對藥材有效成分提取效果的影響

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

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，當料液比小于1∶7時，浸出物值隨著料液比的增加而減小；當料液比為1∶7時，浸出物值降低至50.00%；當料液比大于1∶7時，浸出物值又隨著料液比的增加而增加；當料液比為1∶9時，浸出物值達到最大，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 響應面方法優化養生酒藥材最佳提取工藝的結果與分析

2.2.1 確定試驗點

在單因素試驗結果的基礎上，綜合考慮藥材有效成分的特點及成本因素，以酒精濃度、超聲提取溫度、料液比為自變量，以浸出物為響應值，對養生酒藥材提取工藝進行3因素3水平響應面分析實驗，試驗因子和水平見表1。

表1 試驗因子和水平表

2.2.2 中心組合工藝條件優化結果

采用Box-Benhnken中心組合進行響應面優化實驗，其實驗方案和結果見表2，用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件對表中數據進行分析，得到Y值（浸出物）對自變量（X1、X2、X3）的二次多項回歸方程：

方差分析及顯著性檢驗結果見表3，由表3可知，該回歸方程模型極顯著(P=0.0006＜0.01)，失擬項P=0.1223＞0.05，失擬項檢驗結果不顯著；說明該模型與數據擬合程度高，數據模型的選取具有合理性。模型決定系數R2為0.9554，表明二次回歸方程與實驗結果的擬合度較好，二次回歸方程可以用于實驗可靠性分析和預測。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 響應面分析方案及試驗結果

2.2.3 響應面分析與最優條件的確定

通過方差分析結果及圖5中等高線和響應面的形狀分析得出，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

利用軟件對實驗數據進一步分析，對擬合的回歸方程進行計算，預測藥材有效成分的最佳超聲提取條件。預測的最佳條件為：料液比1∶9.12、提取液酒精濃度55.91%vol、超聲溫度55℃、超聲時間20 min，藥材的浸出物預測值達57.70%。驗證實驗得到的藥材浸出物值為57.35%，誤差為0.61%，接近預測值，表明在該實驗模型下得到的最佳提取條件具有較高的可靠性。

3 結論

本實驗通過單因素試驗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。

在單因素試驗的基礎上，采用響應面法對中藥養生酒生產工藝中藥材有效成分提取工藝的超聲提取條件進行優化，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℃，超聲時間20 min，此工藝條件下，藥材的浸出物值達到57.35%。建立的二次多項模型，模型與相關數據擬合度較好，可靠性高；建立的方法操作簡單、效率高、節約成本，具有良好的實際指導意義，可應用于養生酒生產工藝中藥材有效成分的提取。

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