基于敗醬草多糖的能量沖劑的開發(fā)

王 萍,陳江鳳,惠和平,范重秀,舒孝喜,劉穎楠

(1.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院,甘肅蘭州 730020;2.甘肅中醫(yī)藥大學藥學院,甘肅蘭州 730000;3.商洛學院生物醫(yī)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(qū)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(fā)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]?？梢?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(fā)價值。

顆粒沖劑作為一種常見的制劑,具有高穩(wěn)定性、高生物利用率和儲存攜帶方便等優(yōu)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(xù)敗醬草多糖制劑的研發(fā)和生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)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(jīng)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(qū)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(jù)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(yōu)化來確定最佳配比和參數(shù)。

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?？扇苄缘矸鄢Ｗ鳛槲談┨砑拥?jīng)_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(jù)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(guī)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(huán)出現(xiàn);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(yōu)化和確定敗醬草多糖能量沖劑的最佳工藝組合參數(shù)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(yè)化生產(chǎn)。

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(fā)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。