响应面设计试验法优化复方药茶饮料提取工艺参数

肖作为，陈光宇，葛云鹏，谭琥，陈子硕，罗堃，2，彭思源，何群,2*

（1.湖南中医药大学，湖南长沙410208；2.湖南省药学“十二五”重点学科，湖南长沙410208）

·中药制剂与分析·

响应面设计试验法优化复方药茶饮料提取工艺参数

肖作为1，陈光宇1，葛云鹏1，谭琥1，陈子硕1，罗堃1，2，彭思源1，何群1,2*

（1.湖南中医药大学，湖南长沙410208；2.湖南省药学“十二五”重点学科，湖南长沙410208）

目的优选复方药茶饮料的最佳提取工艺，为工业化生产提供依据。方法采用福林酚法测定药茶中茶多酚的含量并作为评价工艺的指标，响应面设计试验法优选复方药茶饮料最优提取工艺参数，单因素考察提取次数。结果药茶粉碎成20目，92℃热浸法提取2次，第1次加水量为药茶量的16倍，提取时间25 min；第2次加水量为药茶量的12倍，提取时间25 min。结论按此工艺制备复方药茶饮料可最大限度的保存茶香，提取工艺科学、合理、可行。

复方药茶饮料；响应面设计试验法；福林酚法；茶多酚；热浸法

黑茶是六大茶类之一，属后发酵茶，尤其以湖南安化黑茶全国闻名[1]。野尖茯砖黑茶是黑茶中的一种高档品种，具有降脂、降胆固醇、抗氧化及降血脂的作用，茯砖茶提取物具有治疗腹泻的作用[2-5]。茶中的多酚类、茶多糖类、茶皂素类、氨基酸生物碱类和无机元素等皆具有保健功能，茶多酚(Tea polyphenols，TP)又名茶丹宁、茶鞣质，是从茶叶中提取出来的一种生物活性物质，以儿茶素类为主，由大约30种酚性物质组成的羟基酚类化合物[6]。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，具有天然、方便、健康、快捷等特点的茶饮料产品受到消费者的欢迎和青睐，已成为国际软饮料市场上的生力军。

本课题研制的复方药茶饮料系以黑茶为主，加入金银花等药材以增强降血压、降血糖、降胆固醇、抗氧化及降血脂的作用，药茶结合，为生活节奏快的人群提供能够方便饮用含有中药的复方药茶饮料保健食品。前期研究曾采用单因素和正交设计试验法提取复方药茶饮料，但发现中药材提取的常规工艺不适用于提取药茶，因黑茶中茶香受热温度高、时间长很易损失，药茶的提取不但要求提取活性成分，更主要的是应设法保留茶香，提高口感。已知粉碎程度、提取次数、加水量、热浸温度、热浸时间参数的改变，对茶香损失影响很大，因处方中最易损失的成分是茶多酚，虽然茶多酚不是茶香的成分，但茶多酚的含量与茶香的含量成正相关[2,6]，可以代表制备过程中茶香的损失指标，故本试验以茶多酚含量为评价指标，采用响应面设计试验法优选减少茶多酚损失的工艺方法与参数。

1　材料

1.1实验材料

野尖茯砖黑茶购于湖南安化茶厂；金银花、决明子购于隆回药材公司，仙草购于广东省进出口贸易公司（产地：印度尼西亚）。

1.2仪器

PW135型中草药粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司)；LD型电子天平(沈阳龙腾店子有限公司)；HH-600型三用恒温水箱(金坛市神科仪器厂)；SP-756型紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)；DW-F351型超低温冷冻储存箱（中科美菱低温科技有限责任公司）；HG53-P型水分测定仪（瑞士，梅特勒-托利多仪器有限公司）；LGJ-12冷冻干燥机（北京松源华兴科技发展有限公司）；YC—015喷雾干燥仪（上海雅程仪器设备有限公司）。

1.3试剂

BM0548福林酚试剂(高纯，合肥博美生物科技有限责任公司)；无水Na2CO3(分析纯，广东汕头市西陇化工厂)；其他试剂皆为分析纯；蒸馏水(自制)。

2　方法与结果

2.1茶多酚的含量测定方法[7-8]

2.1.1对照品溶液的配制取没食子酸对照品0.050 0 g，精密称定，用蒸馏水溶解并定容至500 mL，摇匀，即得0.098 6 mg/mL没食子酸对照品储备液。

2.1.2标准曲线的建立分别移取0.098 6 mg/mL的没食子酸对照品溶液0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL于6个100 mL的容量瓶中，加甲醇稀释并定容，分别配制成4.93、9.86、19.72、29.58、39.44和49.30μg/mL的没食子酸对照品溶液，再分别移取1 mL对照品溶液和1 mL蒸馏水混合，加入5 mL 0.2 mol/L福林酚试剂。振荡5 min混匀，再分别加入4 mL 7.5%的Na2CO3，振荡30 s，室温反应1 h后.于765 nm处测定吸光值，以没食子酸浓度C对吸光度A作标准曲线，回归方程为A=0.010 3 C+0.001 1（r=0.998 8），说明线性关系良好。

2.1.3供试品溶液的制备（1）0.2 mol/L福林酚试剂：精密吸取10 mL福林酚试剂转移到100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容并摇匀;（2）7.5%碳酸钠（质量浓度）溶液：称取37.50 g碳酸钠加适量蒸馏水溶解并转移至500 mL容量瓶中，用蒸馏水定容并摇匀;（3）药茶液的制备：分别移取3 mL提取液于10 mL容量瓶中，用甲醇稀释至刻度;（4）测试液的制备：分别取适量药茶液，用0.45μm的微孔滤膜过滤，取1 mL滤液于100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，摇匀，备用。

2.1.4含量的测定分别移取没食子酸对照品溶液、蒸馏水及供试液各1.0 mL于10 mL刻度试管内，在每个试管中分别加入5.0 mL的0.2 mol/L福林酚试剂，摇匀，反应3～8 min内，加入4.0 mL 7.5%Na2CO3溶液，加蒸馏水定容至刻度，摇匀，室温下放置60 min，在765 nm波长条件下用紫外分光光度计测定吸光度(A)。

2.2响应曲面设计法优化药茶热浸法提取工艺参数

2.2.1响应曲面工艺优化设计采用Box-Bebnken试验设计，以加水量（A）、热浸温度（B）、热浸时间（C）、粉碎程度（D）4个影响因素为自变量，每个因素取3个水平，以-1、0、+1编码，以茶多酚含量为响应值，考察上述4种因素对复方药茶提取工艺的影响，试验因素水平及编码设计见表1。依据因素水平表，分别测定不同条件下的茶多酚含量，结果见表2。

表1　复方药茶提取Box-Bebnken设计试验因素水平及编码

2.2.2模型的建立及显著性分析利用Design Expert 8.0软件对表2试验数据进行二次回归拟合，得茶多酚含量（Y）对加水量（A）、热浸温度（B）、热浸时间（C）、粉碎程度（D）二次多项回归模型方程为：Y=-74.510 68+2.608 63×A+1.069 12×B+0.660 31×C+0.099 408×D-0.027 625×A×B-5.125 00×10-3× A×C-1.464 29×10-3×A×D+6.000 00×10-4×B×C-5.857 14×10-4×B×D-8.428 57×10-4×C×D+0.014 844× A2-3.900 00×B2-0.012 20×C2-6.122 45×10-5×D2。

表2　复方药茶提取Box-Bebnken设计试验结果

由表3可知，实验选用的模型P=0.0256＜0.05具有显著性。从回归方程各项方差的进一步检验也可知，一次项中影响显著因素为A，二次项中A、B的偏回归系数达极显著水平。模型精度为7.830＞4，说明模型具有一定的精密度。综上所述，该模型的拟合程度比较好，试验误差小，可用此模型来分析和预测复方药茶提取工艺结果。

2.2.3复方药茶提取工艺各因素对加强指数影响的曲面分析结果利用Design-Expert 8.0软件对数据进行处理得到曲面分析结果（见图1），从回归方程各项方差的进一步检验也可看出，一次项中影响显著因素为A，二次项中A、B的偏回归系数达极显著水平。在所选的各因素水平范围内，按照对结果的影响排序：A＞B＞D＞C，即加水量＞热浸温度＞粉碎程度＞热浸时间。4个因素中，加水量与热浸温度之间具显著的交互作用。

2.2.4复方药茶提取工艺参数优化结果采用程序Design-Expert 8.0软件对方程Y求解，得到复方药茶提取的最优工艺参数为：加水量15.6倍，热浸温度91.8℃，热浸时间25.39 min，粉碎程度为20目，理论茶多酚含量应达到4.08 mg/mL。

表3　回归模型方差分析

2.2.5验证试验结果对工艺所得到的优化条件进行微调：加水量16倍，热浸温度92℃，热浸时间25.4 min，粉碎程度为20目，采用上述优化的复方药茶饮料提取工艺参数重复试验3次，实际测得茶多酚平均含量为4.25 mg/mL，与理论值相接近，所以基于响应曲面法所得到的优化提取工艺参数准确可靠。

2.3复方药茶提取次数的单因素试验

取药茶20目粗粉3份，每份100 g，每份热浸温度皆为92℃，第1份加水量16倍，热浸时间25.4 min，提取1次，过滤，得提取液；第2份第1次提取加水量16倍，热浸时间25 min，第2次提取加水量12倍，热浸时间25 min，合并2次提取液；第3份第1次提取加水量16倍，热浸时间25 min，第2次提取加水量12倍，热浸时间25 min，第3次提取加水量8倍，热浸时间25 min，合并3次提取液。每次提取液制备3份供试品溶液，测定各份供试品溶液中茶多酚的含量，结果见表4。

由表4结果可知，提取2次茶多酚累计值占总数的90.99%，两次转移率达到90%以上，故药茶提取2次基本达到要求。

图1　两两因素交互作用对茶多酚含量影响的曲面图（左）和等高线图（右）

表4　各次药茶提取液的茶多酚含量

3　小结与讨论

3.1复方药茶提取工艺研究思路是以速溶茶制法[9-10]为参照，虽然处方中含有金银花等药材，但不能按药材提取常用方法提取药茶，否侧，茶香损失太多，口感很差，无实用价值和实际意义。

3.2保健食品需长期服用，制备工艺应以提高使用者顺应性为主要目的，故评价指标以口感为主，兼顾有效成分含量，茶多酚虽然不是茶香的成分，但茶多酚的含量与茶香的含量成正相关，可以代表制备过程中茶香的损失指标，比选择金银花中的绿原酸作为评价工艺的指标更具有代表性。

3.3本项研究表明，复方药茶粉碎成20目，提取2次，第1次加16倍量水，92℃热浸25 min，第2次加12倍量水，热浸25 min，不断搅拌，合并滤液定容。可最大限度地保留茶香，工艺科学、合理、可行。

[1]严英怀，林杰.茶文化与品茶艺术[M].成都：四川科学技术出版社，2003：35.

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[4]傅东河，刘仲华，黄建安，等.高通量筛选研究茯砖茶降脂减肥功效[J].茶叶科学，2006，26(3)：209-214

[5]傅东河，刘仲华，黄建安，等.高通量筛选研究茯砖茶对FXR的作用[J].食品科学，2007，28(5)：331-334.

[6]刘勤晋，司辉清，钟颜麟，等.黑茶营养保健作用的研究[J].中国茶叶，1994(6)：36-37.

[7]中国国家标准化管理委员会.GB/T8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法[S].北京：中国标准出版社，2008:3-5.

[8]罗堃，何群，葛云鹏，等.Folin-Ciocalteu比色法测定安化黑茶中茶多酚的含量[J].湖南中医药大学学报，2013,33（5）：65-74.

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[10]沈放，路斌，仝向荣，等.生产工艺对速溶普洱茶粉品质的影响[J].食品研究与开发，2010，31（3）：32-34.

（本文编辑 苏维）

Optimization of Extraction Process of Com pound Herb Tea Drink by Response Surface Methodology

XIAO Zuowei1,CHEN Guangyu1,GE Yunpeng1，TAN Hu1，CHEN Zishuo1,LUO Kun1,2,PENG Siyuan1，HE Qun1,2*
(1.Hunan University of Chinese Medicine;2.The 12 th Five-Year Plan Key Subject of Pharmacy in Hunan Province, Changsha,Hunan 410208,China)

Objective To optimize the extraction process of Compound Herb Tea Drink,provide the basis for industrial production.Methods The tea polyphenols in tea as the evaluation index was determined by Folin phenol method.The extraction parameters of Compound Herb Tea Drink were optimized by the response surface design method,and the extraction times were investigated by single factor.Results The herb tea is crushed into 20 meshes,92℃hot dipping method for 2 times.The amount of water for first time is 16 times of tea,extraction time for 25 min.The amount of water second time is 12 times of tea,extraction time for 25 min.Conclusion According to the preparation process of c Compound Herb Tea Drink can get the most of keeping the smell of tea,and the extraction process is feasible,scientific and reasonable.

Compound Herb Tea Drink;response surface methodology;Folin-phenol reagent method;tea polyphenol; hot dipping method

R284.2

A

10.3969/j.issn.1674－070X.2016.11.015

2016-05-06

湖南中医药大学校企合作科研项目（50010026）；湖南省科技厅软科学研究计划（2013ZK3006）；湖南省教育厅一般项目（12C0257）；湖南省教育厅科研项目（13c671）；湖南省“中药学”重点学科资助（湘教通[2011]76号）；湖南大学生创新课题（0110-0901002016）。

肖作为，男，讲师，主要研究方向：中药保健食品研究与开发。

〔通迅作者〕*何群，女，教授，硕士研究生导师，E-mail:hequn88@126.com。