降尿酸功能性海棠磚茶的制作工藝優化

虢夢佳，楊曼婷，扶番，王鶴，李志鴻

1.三峽大學生物與制藥學院（宜昌 443002）；2.湖北省生物酵素工程技術研究中心（宜昌 443002）

隨著人們生活水平逐漸提高，溫飽已不再是人們擔憂的問題，而由于飲食過量或飲食結構不合理，導致的高尿酸血癥已引起人們高度關注。高尿酸血癥（hyperuricemia，HUA）是繼高血壓、高血脂、高血糖“三高”之后出現的“第四高”[1]。在正常嘌呤飲食下，男性空腹血清尿酸水平高于420 μmol/L，女性高于360 μmol/L出現高尿酸血癥[2]。人體長期處于高尿酸水平時可產生尿酸鹽結晶沉積，引發炎癥并導致周圍組織的損傷，即引發痛風[3]，高尿酸血癥還可導致慢性腎病、胰島素抵抗、腎結石等疾病[4]。

降尿酸的化學治療藥物主要有別嘌醇、非布司他、丙磺舒、苯溴馬隆等，分別通過抑制黃嘌呤氧化酶活性，減少尿酸生成，抑制腎近曲小管對尿酸的重吸收，加速尿酸排泄等方式降低血漿中尿酸濃度[5-8]。然而這些藥物均具有不良反應，如出現惡心、腹瀉、皮疹、肝功能異常，甚至引發肝衰竭[3]，因此，尋求更加高效低毒的治療高尿酸血癥的藥物和方法具有重要意義。

飲食是導致高尿酸血癥的重要因素，同時飲食也是防治高尿酸血癥的重要手段，食療具有中醫防病、治病、康復、養生的顯著特色[9]。補虛扶正、瀉實祛邪的飲食養生之道對防治高尿酸血癥效果明顯。基于中藥治療高尿酸血癥具有多靶點的優勢[10]，飲食調節是輔助防治高尿酸血癥的重要方式。茶是人們日常生活的重要飲食，有研究表明茶是高尿酸血癥的保護因素，適當飲茶能保持尿量、促進尿酸排泄[11-12]。前期研究表明海棠茶具有良好的降尿酸作用[13]，因此，試驗以茶為載體，優化海棠磚茶的制作工藝，為開發新型降尿酸功能性食品提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海棠茶為湖北海棠[Malus hupehensis（Pamp.）Rehder][14]的嫩葉，木瓜為貼梗海棠[Chaenomeles speciose（Sweet）Nakai][15]的近成熟果實（采于湖北省長陽土家族自治縣，由三峽大學王玉兵教授鑒定）；鐵皮石斛（樂清市潤峰石斛有限公司）；羅漢果（桂林興安縣鼎康食品有限責任公司）；葛粉[源興堂（安徽）健康產業有限公司]；根皮苷對照品[純度98%，由天然產物研究與利用湖北省重點實驗室（三峽大學）提供]；甲醇（國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

UV-5900紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；TDZ4-WS低速離心機（長沙平凡儀器儀表有限公司）；YM-ZDXBJ-4全自動小茶餅機立式全自動小茶餅緊壓設備（安溪縣毅銘茶葉機械有限公司）；CT-C熱風循環烘箱（常州市皖江干燥設備有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 對照品溶液的制備

精密稱取11.5 mg干燥至恒重的根皮苷對照品，加50%甲醇定容于10 mL容量瓶中，得質量濃度為1.15 mg/mL的對照品溶液。

1.3.2 標準曲線的制備

分別精密吸取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5和4.0 mL對照品溶液于10 mL容量瓶中，用50%甲醇定容，以50%甲醇為空白，用紫外分光光度計在波長287 nm處測定吸光度。以吸光度（Y）為縱坐標，根皮苷質量濃度（X，mg/mL）為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程Y=30.16X+0.078（R2=0.999 9）。

1.3.3 供試品溶液的制備

取1塊（4 g/塊）海棠磚茶，加200 mL開水沖泡5 min，取出磚茶，取15 mL茶汁加入離心管中，用離心機在2 000 r/min轉速下離心5 min。冷卻至室溫后取10 mL上清液，加甲醇定容至20 mL，即得。

1.3.4 磚茶制作步驟

稱取20 g葛粉，加入40 mL冷水溶解，煮至熟漿。稱取450 g湖北海棠、180 g皺皮木瓜、300 g鐵皮石斛、50 g羅漢果，配成1 000 g磚茶原料，趁熱加入葛粉熟漿。快速攪拌，攪拌過程中加入適量冷水，快速攪拌至均勻，蒸制后取出壓制成塊，每塊5 g，烘干。

1.3.5 單因素試驗

選擇原料顆粒大小、加水量、蒸制時間、壓力、烘干溫度、烘干時間6個可能影響成型磚茶的黃酮溶出效果的因素，以黃酮溶出度為指標進行單因素試驗，以確定合適的因素和適宜的范圍進行響應面試驗。

1.3.51 原料顆粒大小

將各原料粉碎過篩，規定過0.250 mm篩的為細粉，過0.250 mm篩而未過0.425 mm篩的為粗粉，過0.425 mm篩而未過2.00 mm篩的為極粗粉。分別將海棠茶、木瓜、鐵皮石斛、羅漢果的細粉、粗粉及極粗粉原料混合均勻，選擇葛粉作為黏合劑需用細粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的壓力壓制成磚茶，在100 ℃下烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.52 加水量

原料顆粒大小為粗粉，分別加入4，6，8，10和12 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的壓力壓制成磚茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.53 蒸制時間

原料顆粒大小為粗粉，加入10 mL水，分別蒸制3，5和7 min，用4 mPa的壓力壓制成磚茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.54 壓力

原料顆粒大小為粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，分別用2，4和6 mPa的壓力壓制成磚茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.55 烘干溫度

原料顆粒大小為粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的壓力壓制成磚茶，分別在80，100和120 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.56 烘干時間

原料顆粒大小為粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的壓力壓制成磚茶，分別在100 ℃烘干1，2和4 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供試品溶液后用紫外分光光度計進行測定，分別計算得到磚茶開水沖泡5 min總黃酮溶出量。

1.3.6 響應面試驗

通過對單因素試驗結果進行綜合分析，研究各因素對成型和總黃酮溶出度的影響。使用分析軟件Design Expert 10.0.1進行響應面設計，采用Box-Behnken中心組合試驗設計原理以總黃酮溶出度為響應值，進一步研究A、B、C對總黃酮溶出度的影響，從而確定制作磚茶的最佳條件。試驗因素與水平的選取見表1。

表1 響應面因素水平設計

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 原料顆粒大小對總黃酮溶出量的影響

由圖1可知：在加水量、蒸制時間、壓力、烘干溫度、烘干時間保持不變，僅改變原料顆粒大小的條件下，總黃酮溶出量在13.67～41.08 mg/100 g。原料顆粒大小減小時，總黃酮溶出量增大，但繼續減小原料顆粒大小，總黃酮溶出量減少，這是因為顆粒過小時磚茶中的縫隙過小，粘結緊密，水分不易進入。原料顆粒為0.180 mm的極細粉時，沖泡過程中出現漂浮的粉末，影響口感，不利于飲用。因此，選擇原料顆粒大小為粗粉較為合適。

圖1 原料顆粒大小對總黃酮溶出量的影響

2.1.2 加水量對總黃酮溶出度的影響

由圖2可知：在原料顆粒大小、蒸制時間、壓力、烘干溫度、烘干時間保持不變，僅改變加水量的條件下，總黃酮溶出量在13.67～37.65 mg/100 g。隨著加水量的增加，總黃酮溶出量先無明顯變化，再顯著降低，最后顯著升高再緩慢下降。因為隨著加水量的增加，壓制后的磚茶黏性增大，浸泡過程中水分進入原料內部的量減少，時間延長，進而導致總黃酮溶出量減少。但當加水量達到一定值時，在原料攪拌階段黃酮就已有部分溶出，烘干階段使黃酮附著于磚茶的表面，因此增加總黃酮溶出量。因此，選擇加水量10 mL較為合適。

圖2 加水量對總黃酮溶出度的影響

2.1.3 蒸制時間對總黃酮溶出量的影響

由圖3可知：在原料顆粒大小、加水量、壓力、烘干溫度、烘干時間保持不變，僅改變蒸制時間的條件下，總黃酮溶出量在41.52～45.83 mg/100 g，且影響并不顯著。綜合考慮總黃酮溶出量及時間因素，選擇蒸制時間3 min較為合適。

圖3 蒸制時間對總黃酮溶出量的影響

2.1.4 壓力對總黃酮溶出量的影響

由圖4可知：在原料顆粒大小、加水量、蒸制時間、烘干溫度、烘干時間保持不變，僅改變壓力的條件下，總黃酮溶出量在35.89～50.58 mg/100 g，且影響不顯著。隨著壓力的增加，磚茶中的縫隙減少，水分不易進入。綜合考慮總黃酮溶出量及磚茶成型情況，選擇壓力2 mPa較為合適。

圖4 壓力對總黃酮溶出量的影響

2.1.5 烘干溫度對總黃酮溶出量的影響

由圖5可知：在原料顆粒大小、加水量、蒸制時間、壓力、烘干時間保持不變，僅改變烘干溫度的條件下，總黃酮溶出量在33.56～50.58 mg/100 g，且影響不顯著。因此，選擇烘干溫度100 ℃較為合適。

圖5 烘干溫度對總黃酮溶出量的影響

2.1.6 烘干時間對總黃酮溶出量的影響

由圖6可知：在原料顆粒大小、加水量、蒸制時間、壓力、烘干時間保持不變，僅改變烘干溫度的條件下，總黃酮溶出量在33.12～50.58 mg/100 g。烘干時間過短，磚茶中水分較大，影響保存，同時影響黃酮成分的溶出，烘干時間過長可能使黃酮成分變化。因此，選取烘干時間2 h較為合適。

圖6 烘干時間對總黃酮溶出量的影響

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面試驗結果分析

采用Design Expert 10.0.1軟件中的Box-Behnken程序進行分析，共設計17個試驗點。將表2的試驗數據結果經過二次多元擬合處理，得到總黃酮溶出量與原料顆粒大小、加水量、烘干時間3個因素的回歸方程：總黃酮含量=2.04+0.29A+0.12B-0.074C+0.064AB-0.051AC+0.13BC-0.053A2-0.17B2-0.49C2。

表2 響應面試驗設計及結果

對模型進行方差分析，結果見表3。模型極顯著（P＜0.01），失擬項不顯著（P=0.390 5＞0.05），說明模型合理，模型決定系數R2為0.972 4，說明該模型能較好反映磚茶總黃酮溶出量與原料顆粒大小、加水量、烘干時間的關系。其中：顆粒大?。ˋ）、加水量（B）、加水量的二次項（B2）、烘干時間的二次項（C2）對應的響應值影響極顯著（P＜0.01）；加水量和烘干時間的交互項（BC）對應響應值影響顯著（P＜0.05）。各影響因素對響應值的影響性排序為顆粒大?。ˋ）＞加水量（B）＞烘干時間（C）。

表3 回歸模型方差分析

圖7分別顯示3組以總黃酮溶出量為響應值的趨勢圖。等高線圖可直觀反映各因素交互作用對總黃酮溶出量的影響，等高線越接近于橢圓，該因素對總黃酮溶出量影響越大，其中BC交互坡度最大，等高線趨于橢圓，AB次之，AC較圓，與回歸方差分析結果相符合，即交互作用BC＞AB＞AC。

圖7 響應面交互作用影響

2.2.2 最佳條件工藝參數及驗證試驗

經回歸模型分析，得到磚茶制作的最佳工藝條件：原料顆粒大小0.251 mm、加水量12.38 mL、烘干時間2.367 h。此條件下總黃酮溶出量預測值為2.327 mg?？紤]實際操作條件，將各預測參數進行適當地調整，確定原料顆粒大小0.250 mm、原料與水的料液比5∶13（g/mL）、烘干時間2.4 h、蒸制時間3 min、壓力2 mPa、烘干溫度100 ℃為最佳工藝條件。在此工藝參數下進行3次平行試驗，由表4得出最終3次試驗測得的總黃酮溶出量平均值為55.26 mg/100 g。結果表明，各因素對響應值的影響能通過回歸模型得到良好的反映，響應面法對磚茶制作條件的優化穩定可行。

表4 平行試驗結果

3 結論與討論

以海棠茶、木瓜、鐵皮石斛、羅漢果、葛粉為原料研制一種具有抗尿酸作用的功能性養生茶，為通過飲食降尿酸提供新選擇，該養生茶具有方便、安全、有效特點，同時具有降糖、降脂作用[16-17]，適應新時代食療養生的新趨勢需求[18]。

在單因素試驗設計基礎上，以響應面優化磚茶的制作工藝，對磚茶中總黃酮溶出量的二次回歸模型進行設計分析。結果表明，模型擬合程度高，試驗誤差小。確定磚茶制作的最佳工藝條件：原料顆粒大小0.251 mm、原料與水的料液比5∶13（g/mL）、烘干時間為2.4 h、蒸制時間3 min、壓力2 mPa、烘干溫度100 ℃。該制作工藝適應規?；笊a需求。

湖北海棠嫩葉作為茶葉飲用歷史悠久，習稱海棠茶、花紅茶或三皮罐，是湖北西部地區夏季廣為飲用的涼茶[19]。湖北海棠其主要化學成分為黃酮類成分，而黃酮類成分中以根皮苷含量較高[20]，根皮苷有著良好的安全性，具有較強的抗氧化活性[21]，既是一種天然甜味劑，又對糖尿病有良好的預防作用和治療作用[22]。研究發現其黃酮類成分對黃嘌呤氧化酶具有抑制活性[13]，從而減少尿酸生成，同時具有利尿作用，有利于尿酸排泄，通過多途徑發揮降尿酸作用，并且不會造成腎損傷[23]。為滿足功能食品形、色、香、味、效多方面的需求，試驗依據中藥君臣佐使的組方原則，以湖北海棠為主進行復配，充分利用不同藥食兩用資源的不同降尿酸機制，協同增效，達到標本兼治的目的。既保證產品具有良好的降尿酸效果，同時保證產品具有良好的口感、觀感及便利程度，以提高大眾接受度。

木瓜是第一批列入我國藥食同源名單的既是藥品又是食品的食藥物質，具有獨特的藥用價值和保健功能，民間有“杏一益、梨二益、木瓜百益”之說。主要含三萜類、黃酮類等成分及維生素，是極好的綠色保健食品[24]。又有研究表明木瓜水提物對黃嘌呤氧化酶的抑制作用較強，其可能的機制為抗炎、抑制黃嘌呤氧化酶活性以影響尿酸鹽轉運等方式調節尿酸代謝[25]。木瓜海棠茶同用，既能增強降尿酸作用，也能調節口感。鐵皮石斛具有降尿酸功能[26]，且石斛多糖黏性強，有助于磚茶制備成型。羅漢果中含羅漢果皂苷Ⅴ，可作為難溶性物質的載體，對海棠茶、木瓜中的三萜起到增溶作用[27]，且羅漢果中豐富的甜苷是天然甜味劑，安全、穩定、甜度高、易溶于水[28]。加入羅漢果能有效提升產品品質，有助于產品更好發揮作用?？紤]功能食品的多重需求，磚茶優選海棠茶、木瓜、鐵皮石斛、羅漢果組方而成，并以葛粉為主要黏合劑，既有利于成型，又有助于強化功能。

黃酮類化合物是許多藥食同源中藥的有效成分之一[29]，具有降尿酸、抗痛風作用[30]。因此以磚茶中總黃酮溶出量為指標，采用響應面優化法海棠磚茶制作工藝條件。獲得最佳的磚茶制作工藝參數，為降尿酸功能性海棠磚茶的批量生產提供依據。