五汁饮干浸膏粉喷雾干燥工艺的优化

陈光宇 瞿昊宇 何 群宋毓涛谢梦洲*

（1.湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，湖南长沙 410208；2.湖南中医药大学中医诊断研究所，湖南长沙 410208）

五汁饮出自吴鞠通《温病条辨》,由梨、荸荠、鲜芦根、鲜麦冬、藕组成,具有清热养阴、生津止渴的功效［1］,临床上常用于治疗高热、大汗、吐泻太过所致伤津脱液、舌干口渴、吐白沫等温病伤阴诸病症［2］,方中各药材均为鲜品榨汁或水提药液,目前大多为临用现制,服用不便。为了更好地发挥五汁饮保健和治疗作用,本实验拟将原方制成干浸膏粉。

现代研究表明［3-8］,五汁饮中鲜芦根含有抗氧化活性成分阿魏酸［9］,鲜麦冬、鲜芦根含有护肝利胆、促进消化的多糖［10］。由于这2种成分均溶于水,故采用水提液浓缩后喷雾干燥的方法制备五汁饮干浸膏粉,并通过响应面法优化该工艺,以期为该方工业化生产提供依据。

1 材料

YC-1800型实验室低温喷雾干燥机（上海雅程仪器设备有限公司）；UV9100B型紫外-可见分光光度计（北京莱伯泰科仪器股份有限公司）；Ultimate 3000型高效液相色谱仪［赛默飞世尔科技（中国）有限公司］；RE-2000B型旋转蒸发器（巩义市予华仪器有限责任公司）；JYZ-V911型原汁机（九阳股份有限公司）；MC密度计（国营河北省武强县精创仪器仪表厂）；RT-34SC型流水式粉碎机（北京普诺众达科技有限公司）。阿魏酸（纯度≥99%,批号0773-9910）、无水葡萄糖（纯度≥99%,批号110833-201506）对照品（中国食品药品检定研究院）。鲜梨（产地河北赵县）、鲜藕（产地湖南长沙）、鲜荸荠（产地广西桂林荔浦,批号20171015）、鲜芦根 （产地河南南阳,批号20171013）、鲜麦冬（产地四川绵阳,批号20171011）均购于市场,经湖南中医药大学药植鉴定教研室王智老师鉴定为正品。

2 方法与结果

2.1 喷雾干燥粉末制备 将去皮切块的梨200 g、藕500 g、荸荠500 g榨汁,离心（3 860×g）10 min后取上清液,棉花过滤,得到果汁液；将鲜芦根100 g、鲜麦冬50 g粉碎后过10目筛,提取2次,第1次加18倍量水浸泡1 h后煎煮2.6 h,第2次加14倍量水煎煮2.0 h,棉花过滤,滤液合并,于80 ℃下减压浓缩至相对密度为1.08 g/mL,得到提取浓缩液。待温度冷却到50 ℃以下时,将果汁液与提取浓缩液混匀,50 ℃下继续减压浓缩至一定相对密度,离心（3 860×g）20 min,棉花过滤,滤液喷雾干燥（逆流式,风机速率30 L/min,雾化压强0.4 MPa,喷嘴口径0.5 mm）,即得。

2.2 总还原糖含有量测定（苯酚-硫酸比色法）

2.2.1 溶液制备

2.2.1.1 对照品溶液 取无水葡萄糖对照品约0.025 g,精密称定,置于250 mL量瓶中,适量水溶解并定容,摇匀,即得（0.1 mg/mL）。

2.2.1.2 供试品溶液 取“2.1” 项下喷雾干燥粉末约0.5 g,精密称定,纯化水溶解并定容至100 mL,得5 mg/mL药液,取1 mL,纯化水定容至100 mL,摇匀,精密吸取1 mL,加入水1 mL、5%苯酚1 mL、浓硫酸5 mL,摇匀,室温下静置10 min后40 ℃水浴加热15 min,冷却至室温,即得。

2.2.1.3 阴性样品溶液 取空白喷雾干燥粉末,按“2.2.1.2” 项下方法制备,即得。

2.2.2 方法学考察 精密吸取对照品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL,置于10 mL具塞试管中,加水补至2.0 mL,精密加入5%苯酚溶液1 mL,摇匀,迅速加入浓硫酸5 mL,摇匀,室温下放置10 min,40 ℃水浴加热15 min,取出,迅速冷却至室温,以相应试剂为空白,在490 nm波长处测定吸光度,以溶液质量浓度为横坐标（X）,吸光度为纵坐标（A）进行回归,得方程为A=4.353 9×10-2X+1.717 6×10-2（R2=0.992 9）,在20～100 μg/mL范围内线性关系良好。另外,仪器精密度（RSD=0.96%）、稳定性（6 h,RSD=4.90%）、重复性（RSD=5.20%）均良好（n=6）；总还原糖平均加样回收率为103.4%,RSD （n=9）为1.16%。

2.3 阿魏酸含有量测定（HPLC法）

2.3.1 色谱条件 Welch Ultimate 3000 C18色谱柱（4.6 mm×250 mm,5 μm）；流动相甲醇-0.5%乙酸（30 ∶70）；体积流量1.0 mL/min；柱温30 ℃；检测波长321 nm；进样量10 μL。

2.3.2 溶液制备

2.3.2.1 对照品溶液 精密称取阿魏酸对照品10 mg,置于10 mL量瓶中,70%甲醇溶解定容,摇匀,得1.0 mg/mL溶液,70% 甲醇稀释,0.45 μm微孔滤膜过滤,即得（20 μg/mL）。

2.3.2.2 供试品溶液 精密称取“2.1” 项下喷雾干燥粉末1.0 g,置于100 mL锥形瓶中,精密加入甲醇60 mL,摇匀,超声提取1 h,放冷,甲醇补足减失的质量,摇匀,静置,上清液经0.45 μm微孔滤膜过滤,即得。

2.3.2.3 阴性样品溶液 按处方比例称取除芦根外的其他药材,按“2.1” 项下方法制备喷雾干燥粉末,按“2.3.2.2”项下方法制备,即得。

2.3.3 专属性试验 精密吸取对照品溶液（100 μg/mL）10 μL,供试品、阴性样品溶液各20 μL,在“2.3.1” 项色谱条件下进样测定,结果见图1。由图可知,供试品在对照品相应位置上有相同色谱峰,阴性无干扰；按阿魏酸计各成分理论塔板数均大于4 000,分离度均大于1.5,表明该方法专属性良好。

2.3.4 方法学考察 精密吸取对照品溶液适量,在“2.3.1” 项色谱条件下进样测定,以溶液质量浓度为横坐标（X）,峰面积为纵坐标（Y）进行回归,得方程为Y=0.802 8X+0.136 3 （R2=0.999 8）,在20～200 μg/mL范围内线性关系良好。另外,仪器精密度（RSD=0.96%）、稳定性（48 h,RSD=1.97%）、重复性（RSD=1.14%）均良好（n=6）；阿魏酸平均加样回收率为98.69%,RSD （n=6）为1.00%。

2.4 响应面法优化 根据前期预试验,选择进风温度（A）、浓缩液相对密度（B）、泵药速度（C）作为影响因素,干浸膏粉得率及总还原糖、阿魏酸含有量作为评价指标,按公式（1）计算综合评分（Y）,响应面法优化喷雾干燥工艺,因素水平见表1,结果见表2。

图1 阿魏酸HPLC色谱图

表1 因素水平

表2 试验设计与结果

通过Design Expert 8.0软件对表2数据进行拟合,得二次多项式回归方程为Y=3.503 95-0.011 402A+0.372 18 B+12.838 38C-5.410 25×10-3AB-0.240 28AC+0.141 85 BC+4.933 75×10-4A2+0.010 877B2+42.210 00C2。方差分析显示,模型P＜0.05,表明其具有显著性；失拟项不显著（P=0.979 2 ＞0.05）,表明模型具有显著影响； R2adj为0.907 6,表明模型能解释90.76% 响应值的变化,拟合度良好；各因素均有显著影响（P＜0.05）,其程度依次为A（进风温度）＞C（泵药速度）＞B（浓缩液相对密度）,并且AB交互作用显著（P＜0.05）,AC、 BC交互作用不显著（P＞0.05）。再通过上述软件进行响应面分析,结果见图2,最终确定最优工艺为进风温度120 ℃,浓缩液相对密度1.08 g/mL,泵药速度20 r/min,干浸膏粉得率及总还原糖、阿魏酸质量分数分别为4.36%、3.27%、3.27%。

按上述优化工艺进行3批验证试验（每批投料量为1 275 g）,测得干浸膏粉得率及总还原糖、阿魏酸质量分数分别为4.43%、3.36%、3.29%,与预测值4.36%、3.27%、3.27%接近,表明该工艺准确可靠。

2.5 对比试验 按“2.1” 项下处方配比,将梨去皮、核,荸荠去皮,鲜芦根洗净,藕去皮、节,洁净纱布分别绞取汁液；鲜麦冬切碎,水提浓缩,将上述榨汁液、浓缩液置于同一容器中搅匀,得到干燥液。取适量经传统减压干燥工艺处理,得到棕黄色、味甜干浸膏粉末,平行3份,测得干浸膏粉得率及总还原糖、阿魏酸质量分数分别为4.89%、2.97%、2.85%。与“2.4” 项下验证试验结果比较,喷雾干燥所得干浸膏粉得率低于减压干燥,但总还原糖、阿魏酸含有量更高。具体见表4。

相对于浓缩液,喷雾干燥粉末干浸膏粉、总还原糖、阿魏酸总转移率为86.02%,并且总还原糖、阿魏酸转移率也均超过80%；与减压干燥比较,喷雾干燥粉末干浸膏粉得率略低,但总还原糖、阿魏酸转移率及总转移率更高。

图2 各因素响应面图

表4 对比试验结果（n=3）

3 讨论与结论

当浓缩液密度超过1.14 g/mL时,会有部分物质从中析出,同时其黏度较大（含有大量多糖等黏性成分）,喷雾干燥时易堵喷嘴［11-12］。因此,其密度不宜高过1.14 g/mL,能顺利喷雾干燥即可。

五汁饮中多糖、阿魏酸对热较为敏感,前期单因素试验、响应面法结果均表明喷雾干燥温度超过160 ℃时会出现明显的焦化现象,以及糖熔化后冷却形成的板糖状产物,并且阿魏酸含有量明显降低。目前,在工业生产过程中常采用冷冻干燥、减压干燥工艺,但两者均有干燥时间长、生产效率低的缺点。本实验采用喷雾干燥工艺处理五汁饮浓缩液,可有效改善上述不足,而且喷雾干燥粉中阿魏酸含有量无变化,表明该成分几乎无损失。

综上所述,本实验建立了五汁饮提取（榨汁）-固液分离-浓缩-喷雾干燥的工艺路线,可为该方工业化生产奠定基础,使其作为固体饮料而替代市场上碳水化合物饮料具有可行性,从而填补国内药膳类饮料的空白。