基于敗醬草多糖的能量沖劑的開發

王 萍,陳江鳳,惠和平,范重秀,舒孝喜,劉穎楠

(1.甘肅農業職業技術學院,甘肅蘭州 730020;2.甘肅中醫藥大學藥學院,甘肅蘭州 730000;3.商洛學院生物醫藥與食品工程學院,陜西商洛 726000)

敗醬草(HerbaPatriniae),又稱澤敗、苦菜等,敗醬科多年生草本植物,其帶根全草入藥,具有清熱解毒、消癰排膿、祛瘀止痛等功效[1-2],在甘肅省絕大部分地區都有分布和生長,其資源豐富,藥食兩用。作為敗醬草中主要活性成分之一,多糖具有明顯的抗病毒、增強免疫力、抗疲勞、抗腫瘤、抗氧化等生物活性,其開發和利用價值極高[1,3-4]。截至目前,文獻中關于敗醬草多糖的制劑研究幾乎為空白。研究表明敗醬草多糖是一種含蛋白質的多糖,可以明顯延長力竭小鼠的游泳時間和耐缺氧時間[5],尤其是能顯著降低運動型疲勞小鼠體內的肌酸激酶和丙二醛的含量,提升肝臟中的谷胱甘肽過氧化物酶的活性,還可以緩解和改善慢性疲勞綜合征大鼠的代謝紊亂的癥狀等[3,6-7]。可見,敗醬草多糖作為一種能量補充劑來抗疲勞具有潛在的開發價值。

顆粒沖劑作為一種常見的制劑,具有高穩定性、高生物利用率和儲存攜帶方便等優點[8-9]。截至目前,有關敗醬草多糖顆粒沖劑的研究鮮見報道。為此,該試驗以敗醬草多糖為原料,添加一定的輔料,如黏合劑(淀粉)、矯味劑(甜蜜素)等,在單因素試驗的基礎上,運用正交試驗確定敗醬草多糖能量沖劑的最佳配方和工藝,為后續敗醬草多糖制劑的研發和生產提供了一定的理論依據和參考路線。

1 材料與方法

1.1 試材與試劑敗醬草,購買自黃河藥材市場,經蘭州大學藥學院馬志剛教授鑒定為白花敗醬草;葡萄糖對照品(批號101852372),美國Sigma 公司;可溶性淀粉、甜蜜素,北京索萊寶科技有限公司;苯酚、濃硫酸、乙醇等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備DZF-6050電熱真空干燥箱,上海耀特儀器設備有限公司;FA2204C型電子分析天平,上海佑科儀器儀表有限公司;Agilent 8453E型紫外-可見分光光度計,安捷倫科技有限公司;SCIENTZ-10N型冷凍干燥機,寧波新芝生物科技股份有限公司;標準尼龍篩,浙江紹興市上虞區儀器紗篩廠;DF-101S恒溫水浴鍋,上海耀特儀器設備有限公司;AnkeGL-16G-Ⅱ 高速冷凍離心機,上海安亭科學儀器有限公司。

1.3 敗醬草多糖的提取取敗醬草粉碎過篩(60目)→95%乙醇回流脫脂→置通風櫥抽干乙醇→殘渣用熱水(90 ℃)提取→抽濾→濾液用80%乙醇醇沉→離心(5 000 r/min)→收集沉淀→冷凍抽干→即得敗醬草多糖[2,4]。

1.4 多糖含量測定的標準曲線繪制準確稱取干燥至恒重的葡萄糖標準品2.5 mg置于10 mL容量瓶中,加蒸餾水定容至刻度,分別吸取0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1 mL于10 mL容量瓶中并加蒸餾水定容至刻度,接著移取上述各溶液2 mL,分別加入5%苯酚溶液1.0 mL,振搖均勻后再加入濃硫酸5.0 mL,充分混勻后在室溫放置5 min,在60 ℃水浴中反應15 min,冷卻到室溫,在490 nm處測定各反應液的吸光度[10]。以吸光度(A)對葡萄糖濃度(C)進行回歸分析,得回歸方程A=15.046C-0.006 6(R2=0.992)。

1.5 多糖能量沖劑的制備取一定量的冷凍抽干所得敗醬草多糖,按照一定的比例先后加入可溶性淀粉、甜蜜素,充分混合均勻后用75%乙醇制軟材,接著過18目篩制粒,過40目篩除去細粉,于55 ℃干燥箱中干燥即得敗醬草多糖能量沖劑。

1.6 多糖沖劑配方單因素試驗以冷凍抽干的敗醬草多糖為原料,分別考察多糖加入量(0.70、0.90、1.10、1.30、1.50 g)、可溶性淀粉加入量(0.30、0.50、0.70、0.90、1.10 g)、甜蜜素加入量(0.02、0.04、0.08、0.16、0.32 g)3個因素對敗醬草多糖能量沖劑感官的影響(表1)。

表1 敗醬草多糖能量沖劑感官評價

1.7 多糖沖劑配方正交試驗根據單因素試驗結果,利用IBM SPSS Statistics 25軟件進行正交試驗設計,采用3因素3水平進行試驗條件的優化來確定最佳配比和參數。

2 結果與分析

2.1 敗醬草多糖沖劑單因素試驗

2.1.1敗醬草多糖加入量對沖劑的影響。敗醬草多糖具有多方面的生物活性和功能,為該試驗沖劑的主要成分。從圖1a可以看出,感官評價分值隨著多糖加入量的增加逐漸增加,在多糖加入量為1.30 g時感官評價分值達到最大,隨后感官評價分值陡然減小,這與多糖在溶解性上的特殊性有關,量過大會導致其具有較大的黏性。隨著多糖加入量的增加,沖劑的成型度在1.30 g時達到最佳,而后不成型,從而影響感官評價分值。所以,多糖加入量選擇0.90、1.10、1.30 g這3個水平進行正交試驗。

圖1 多糖加入量(a)、可溶性淀粉加入量(b)和甜蜜素加入量(c)對敗醬草多糖沖劑的影響Fig.1 Effects of the adding quantity of polysaccharide (a), soluble starch (b) and cyclamate (c) on Herba Patriniae polysaccharide granules

2.1.2可溶性淀粉加入量對沖劑的影響。可溶性淀粉常作為吸收劑添加到沖劑中,從圖1b可以看出,感官評價分值隨著可溶性淀粉加入量的增加先增大后減小,這與淀粉的增稠作用有關[3]。當可溶性淀粉加入量為0.70 g時,感官評價分值達最大,故可溶性淀粉加入量選擇0.30、0.50、0.70 g這3個水平進行正交試驗。

2.1.3甜蜜素加入量對沖劑的影響。甜蜜素是一種高甜度的甜味劑,其作為主要矯味劑,能夠有效改善或屏蔽沖劑的不良口味。從圖1c可以看出,感官評價分值隨甜蜜素加入量先增加后陡然減小。當甜蜜素加入量為0.04 g時,感官評價分值最大,隨后接近直線下降。故甜蜜素加入量選擇0.02、0.04、0.08 g這3個水平進行正交試驗。

2.2 敗醬草多糖沖劑正交試驗根據單因素試驗結果,確定正交試驗的因素和水平如表2所示。正交試驗方案和結果見表3。從表3可以看出,極值R從大到小依次為A>B>C,即各因素對敗醬草多糖沖劑感官評價分值的影響主次關系為A(多糖加入量)>B(可溶性淀粉加入量)>C(甜蜜素加入量)。

表2 正交試驗因素水平

表3 正交試驗方案及結果

該沖劑的感官評價分值在輔料中受到可溶性淀粉加入量的影響較大,淀粉加入量過少,不易成型,淀粉加入量過多,則過硬而不易成顆粒。在敗醬草多糖沖劑中,甜蜜素主要起著呈味和矯味的因素,對沖劑的成型方面影響不大。此外,若輔料加入量增多則有效的多糖加入量隨之降低,其感官評價和功能價值也將失去制劑的意義。結合各個因素的直觀分析可知,敗醬草多糖沖劑的工藝組合為A3B2C2,即多糖加入量為1.30 g,可溶性淀粉加入量為0.50 g甜蜜素加入量為0.04 g。

由正交試驗方差分析(表4)可知,多糖加入量(A)和可溶性淀粉加入量(B)的P<0.01,具有極顯著差異,而甜蜜素加入量(C)的P>0.05,差異不顯著;考慮到成本控制以及人們對沖劑中糖分盡可能少的需求,則敗醬草多糖沖劑的最佳工藝組合為A3B2C1,即多糖加入量1.30 g,可溶性淀粉加入量為0.50 g,甜蜜素加入量為0.02 g。

表4 正交試驗方差分析

2.3 敗醬草多糖沖劑的質量控制

2.3.1感官指標。本品為咖啡色顆粒沖劑,用沸水沖泡后,溶液微渾濁,無雜質,口感可以接受,稍帶甜味。

2.3.2理化指標。參照《中國藥典》(2020版)[11]規定:水分≤4%,多糖≥6.988%,砷≤0.5 mg/kg,鉛≤0.5 mg/kg,銅≤5.0 mg/kg。

2.3.3鑒別。取本品加適量蒸餾水溶解,加入4倍體積的無水乙醇,靜置后取沉淀,揮去溶劑后依法再處理2次,最后所得沉淀用80%乙醇洗滌2次,揮去溶劑,加適量蒸餾水溶解。取溶解液1 mL,加10% α-萘酚試液3滴,沿試管壁加濃硫酸1 mL,有紫色環出現;或加裴林試液1 mL煮沸1 min,生成紅棕色沉淀。

3 結論與討論

該試驗在單因素試驗的基礎上,運用正交試驗以及成本分析優化和確定敗醬草多糖能量沖劑的最佳工藝組合參數為多糖加入量1.30 g、可溶性淀粉加入量0.50 g、甜蜜素加入量0.02 g。在此條件下,利用敗醬草多糖配以可溶性淀粉作為黏合劑,甜蜜素來改善其口感和味道,使用75%乙醇作為潤濕劑制成的敗醬草多糖能量沖劑的色澤、均勻度和口感等質量可達到最佳。該工藝流程簡單,不需要復雜的技術;敗醬草多糖的提取獲得容易,而且其水溶性良好,很適合工業化生產。

敗醬草多糖的顆粒沖劑其風味和復溶效果均呈最佳,作為一種能量沖劑,填補了敗醬草多糖制劑的研發空白,為敗醬草的深加工利用提供了新的方向。目前,敗醬草多糖在食藥方面的應用仍然有限,進一步高值化利用敗醬草多糖將會成為今后的研究方向。