湖北麥冬真空微波干燥工藝的優(yōu)化△

黃德紅，肖晏嬰*，王洪軍，崔瑾瑾，萬宏，何藝輝

1.湖北省中醫(yī)藥大學(xué) 附屬襄陽市中醫(yī)醫(yī)院，湖北 襄陽 441000；2.襄陽市中醫(yī)藥研究所，湖北 襄陽 441000

湖北麥冬Liriopespicata(Thunb.)Lour.var.proliferaY.T.Ma為百合科山麥冬屬植物，被《中華人民共和國藥典》(1995年版)收載，為新增品種山麥冬的基原植物之一，此后歷版藥典均有收載[1]。湖北麥冬主要分布于襄陽市及周邊地區(qū)，是湖北的道地藥材，具有養(yǎng)陰生津、潤肺清心的功效，主要有效成分為甾體皂苷類、黃酮類、多糖類、甾醇類等，用于肺燥干咳、虛勞咳嗽、津傷口渴、心煩失眠、內(nèi)熱消渴等癥[2-3]。湖北麥冬栽培年限短，單產(chǎn)高于川麥冬、杭麥冬，價格適宜，發(fā)展很快，產(chǎn)品市場競爭力強(qiáng)[4]。由于湖北麥冬質(zhì)地黏膩，不易干燥，極易發(fā)生霉變現(xiàn)象，目前農(nóng)戶采收的鮮麥冬多采用戶外晾曬或烘房烤制等傳統(tǒng)干燥工藝，存在干燥周期長、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染大、易受氣候影響等缺點(diǎn)。

真空微波干燥結(jié)合了微波與真空技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有傳熱速度快、干燥周期短、耗能低、易于控制、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，已被應(yīng)用于中藥材干燥領(lǐng)域[5]。本研究針對鮮品湖北麥冬的生物特點(diǎn)，采用真空微波技術(shù)對其干燥，并對其干燥后產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行評價，為湖北麥冬真空微波干燥產(chǎn)業(yè)化提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料

1.1 儀器

HWZ-20B型真空微波干燥箱(甘肅天水華圓制藥設(shè)備有限公司)；UV-757型紫外-可見分光光度計(上海奧譜勒儀器有限公司)；DHG-9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水多用真空泵(鄭州博科儀器設(shè)備有限公司)；電子恒溫水浴鍋(金壇市恒豐儀器制造有限公司)；QC2030 型超聲清洗器(天津市旗美科技有限公司)；AL204電子天平(METTLER TOLED GROUP)；30BVI型吸塵粉碎機(jī)組(江陰市宏達(dá)粉體設(shè)備有限公司)；TSC-200電子臺秤(永康市華鷹衡器有限公司)。

1.2 試藥

魯斯可皂苷元(批號：113786-201704)、橙皮苷(批號：110721-201818)、果糖(批號：100231-201807)對照品均購自中國食品藥品檢定研究院；無水乙醇、正丁醇、高氯酸、濃硫酸、蒽酮、乙醚、苯酚、丙酮等均為分析純。

湖北麥冬鮮品購自襄陽歐廟鎮(zhèn)麥冬種植基地，樣品經(jīng)襄陽中醫(yī)醫(yī)院藥檢室萬宏主任藥師鑒定為百合科植物湖北麥冬Liriopespicata(Thunb.)Lour.var.proliferaY.T.Ma的塊根。

2 方法與結(jié)果

2.1 干燥

稱取同批湖北麥冬鮮品適量，分成6等份，每份約5 kg(該型微波干燥設(shè)備中有6個料盤)，均勻平鋪于具篩網(wǎng)的料盤中，依次放入真空干燥箱中，按照設(shè)定的工藝參數(shù)(干燥溫度、干燥時間、鋪料厚度、真空度)運(yùn)行設(shè)備，干燥完成后取出。

2.2 含水量測定

按2015年版《中華人民共和國藥典》四部水分測定法項(xiàng)下第二法測定[6]。

2.3 總黃酮含量測定

2.3.1對照品溶液的制備 精密稱取橙皮苷對照品5.2 mg，加甲醇定容至50 mL容量瓶中，制成質(zhì)量濃度為104 μg·mL-1的對照品溶液。

2.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密吸取橙皮苷對照品溶液2、4、6、8、10 mL至10 mL容量瓶中，加甲醇定容，以甲醇為空白對照，采用紫外-可見分光光度法在283 nm的波長處測吸光度。以對照品濃度X(μg·mL-1)對吸光度Y進(jìn)行線性回歸，得總黃酮回歸方程Y=0.005 1X+0.096 5(r=0.999 6)。結(jié)果表明，橙皮苷質(zhì)量濃度為20.8～104 μg·mL-1線性關(guān)系良好。

2.3.3樣品總黃酮的測定 精密稱取麥冬粉末1.5 g，加入60%甲醇50 mL。稱定質(zhì)量，超聲1 h，放冷，補(bǔ)足質(zhì)量，過濾，取續(xù)濾液2 mL至10 mL容量瓶中定容，以60%甲醇為空白對照，于283 nm處測定吸光度，將測得的吸光度代入總黃酮回歸方程中即可得出樣品中總黃酮的含量[7]。

2.3.4穩(wěn)定性試驗(yàn) 取同一份供試液樣品按2.2.2項(xiàng)下操作，間隔15、30、60、90、120 min測定吸光度，結(jié)果顯示RSD=2.80%，表明供試液樣品在2 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.3.5精密度試驗(yàn) 從同一份樣品溶液中量取相同量溶液5份，按2.2.2項(xiàng)下操作，283 nm處測定吸光度，結(jié)果顯示RSD為1.02%，表明該方法精密度良好。

2.3.6重復(fù)性試驗(yàn) 取同一份湖北麥冬細(xì)粉，連續(xù)稱取5次，按2.2.3項(xiàng)下平行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明湖北麥冬總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.64%，RSD為2.47%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.3.7回收率試驗(yàn) 精密稱取已知麥冬總黃酮含量的樣品5份，分別按照樣品含量的100%加入對照品溶液，按照2.2.3項(xiàng)下操作，于283 nm處測定吸光度，計算出平均回收率為96.43%，RSD為1.89%。

2.4 總皂苷含量的測定

按照《中華人民共和國藥典》2015年版一部麥冬項(xiàng)下“含量測定”[8]，湖北麥冬總皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線為：Y=0.001 1X+0.004 9(r=0.999 1)。

2.5 總多糖含量測定

2.5.1對照品溶液的制備 精密稱量經(jīng)105 ℃干燥至恒重的果糖5.7 mg，置于50 mL容量瓶中，加純化水稀釋至刻度，搖勻，即得114 μg·mL-1的果糖對照品溶液。

2.5.2果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密吸取果糖對照品溶液2、4、6、8、10 mL至25 mL容量瓶中加水定容。再分別量取2 mL置于干燥具塞試管中，加0.2%硫酸-蒽酮溶液(1 g蒽酮溶解于500 mL的80%濃硫酸中，且當(dāng)天配置使用)8 mL，搖勻，迅速置于冰浴中冷卻30 min，于625 nm處測吸光度。以2 mL純化水為空白溶液調(diào)零，空白溶液同上操作。以對照品質(zhì)量濃度(μg·mL-1)為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為Y=0.014 2X+0.006 2(r=0.999 6)。表明果糖質(zhì)量濃度為9.12～45.6 μg·mL-1線性關(guān)系良好[9]。

2.5.3樣品溶液的制備 精密稱定麥冬樣品粉末0.3 g，置于圓底燒瓶中，加80%乙醇50 mL，80 ℃回流提取1 h，趁熱過濾，殘?jiān)眠m量80%熱乙醇洗滌，殘?jiān)B同濾紙置燒瓶中，加純化水50 mL，沸水浸提2 h，趁熱過濾，殘?jiān)眠m量熱水洗滌，洗液合并到濾液中，放冷后置于100 mL的容量瓶中，加水定容至刻度，再從中吸取1 mL稀釋到25 mL作為樣品溶液備用[10-11]。

2.5.4多糖含量的測定 精密吸取每份樣品溶液2 mL，重復(fù)2.4.2項(xiàng)下方法操作，在625 nm處測定吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線并計算出樣品的多糖含量[12]。

2.5.5精密度試驗(yàn) 精密吸取對照品溶液2 mL，按2.4.2項(xiàng)下方法操作，平行試驗(yàn)5次，測得吸光度平均值為0.389，RSD為1.57%，表明該方法精密度良好。

2.5.6重復(fù)性試驗(yàn) 取湖北麥冬粉末5份，按2.4.3項(xiàng)下制備供試品溶液，再按2.4.2項(xiàng)下測定吸光度，測得湖北麥冬多糖含量均值為11.87%，RSD為2.37%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.5.7穩(wěn)定性試驗(yàn) 取同一份供試液樣品按2.4.2項(xiàng)下操作，間隔15、30、60、90、120 min測定吸光度，測得平均吸光度為0.381，RSD為2.13%，表明供試液樣品在2 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.5.8回收率試驗(yàn) 精密稱取已知麥冬總多糖含量的樣品溶液5份，分別按照樣品含量的100%加入對照品溶液，按照2.4.2項(xiàng)下操作，于625 nm處測定吸光度，計算出平均回收率為98.16%，RSD為1.44%。

2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上同時參考相關(guān)文獻(xiàn)[13-15]，按照2.1項(xiàng)下干燥操作，以干燥溫度(A)、干燥時間(B)、鋪料厚度(C)和真空度(D)為考察因素，以總黃酮含量、總皂苷含量、總多糖含量及含水量為評價指標(biāo)，運(yùn)用綜合加權(quán)評分法根據(jù)各個指標(biāo)對湖北麥冬品質(zhì)的重要性進(jìn)行處理，設(shè)定綜合評分=總皂苷含量/最高含量×30+最低含水量/含水量×30+總黃酮含量/最高含量×20+總多糖含量/多糖含量×20。因素水平表見表1，結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表1 湖北麥冬真空微波干燥工藝因素水平

表2 湖北麥冬真空微波干燥工藝試驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果

表3 湖北麥冬真空微波干燥工藝方差分析

由表2可知各因素對綜合得分的影響程度依次為A>C>B>D，由表3可知其中A和C對綜合得分影響差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，最終優(yōu)化的工藝條件為A2B3C3D2，即干燥溫度為60 ℃，載樣量為80 mm，干燥時間為3 h，真空度為0.07 MPa。

2.7 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

取同一批湖北麥冬3份，每份約30 kg，根據(jù)優(yōu)化后的工藝條件進(jìn)行3批驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4，可知該工藝穩(wěn)定。

表4 湖北麥冬真空干燥工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=3)

3 討論

本研究在進(jìn)行總多糖含量測定時，考察了苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法2種測定總多糖的方法[16]，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[17]發(fā)現(xiàn)湖北麥冬多糖中的單糖以果糖為主。通過實(shí)驗(yàn)，相同濃度的果糖對照品和樣品溶液采用蒽酮-硫酸法測定的吸光度比苯酚-硫酸法大，且對于已知單糖構(gòu)成的多糖，以主要組成的單糖為標(biāo)準(zhǔn)能夠減少誤差，因此湖北麥冬多糖含量測定以果糖為對照品采用蒽酮硫酸法測得的結(jié)果更加準(zhǔn)確。在本實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)蒽酮-硫酸顯色后直接冷水浴比水浴加熱測得的吸光度大，且在2 h內(nèi)穩(wěn)定，故采用直接冷水浴30 min測定吸光度。

湖北麥冬中主要含有的活性成分為皂苷、黃酮、多糖3類，在2015年版《中華人民共和國藥典》山麥冬項(xiàng)下對飲片水分及含量測定未做要求，而在麥冬項(xiàng)下對飲片水分及總皂苷含量有限定[8]，即水分不得超過18%，總皂苷含量不得少于0.12%，同時較低的含水量有利于麥冬的貯藏，因此將干燥后湖北麥冬中總皂苷的含量和含水量的權(quán)重定為30，總黃酮及總多糖含量的權(quán)重定為20。

在工藝優(yōu)化時，干燥溫度及鋪料厚度對綜合評分影響差異有統(tǒng)計學(xué)意義，微波傳熱的方向是由內(nèi)向外，過高的干燥溫度會使麥冬內(nèi)部糊化，甚至產(chǎn)生空心而導(dǎo)致有效成分分解，綜合評分降低。鋪料厚度影響到物料的均勻度，湖北麥冬鮮品含水量約為60%，由于微波加熱升溫速率較快，采用具篩網(wǎng)的料盤增加了物料的蒸發(fā)面使得物料中水分迅速丟失，導(dǎo)致物料尺寸變化較大而影響到物料的均勻度，因此在干燥的恒速階段中應(yīng)間隔20 min進(jìn)行翻藥，防止鋪料不均勻造成局部焦糊[18-19]，在鋪料80 mm的條件下已經(jīng)達(dá)到該型設(shè)備料盤載樣量上限(5 kg)，不能再增加載樣量進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)。

真空微波干燥的湖北麥冬性狀為：表面淡黃色至棕黃色，具不規(guī)則縱皺紋，易折斷，斷面淡黃色至棕黃色，角質(zhì)樣，中柱細(xì)小，氣微，味甜，嚼之發(fā)黏；與傳統(tǒng)的熱風(fēng)循環(huán)烘箱干燥的產(chǎn)品品質(zhì)相比較，發(fā)現(xiàn)真空微波干燥后的湖北麥冬中總黃酮的含量比傳統(tǒng)的烘箱干燥(總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.45%)的要高，而總皂苷和總多糖含量相差不大，可能是由于微波加熱升溫速率快使得湖北麥冬中的酶活性降低，同時在真空環(huán)境中黃酮的酚羥基不易被氧化造成。

產(chǎn)地加工是中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GAP)中的重要環(huán)節(jié)，對湖北麥冬資源的品質(zhì)有著重要影響，與傳統(tǒng)的干燥方式相比，真空微波干燥具有耗能低、綠色環(huán)保、干燥周期短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，兼有滅菌等優(yōu)點(diǎn)，更有利于麥冬的貯藏[20]。本實(shí)驗(yàn)采用總黃酮、總皂苷、總多糖含量和含水量作的綜合評分作為考察指標(biāo)，使得干燥后麥冬品質(zhì)的評價更為全面合理。由于本實(shí)驗(yàn)條件限制，未對真空微波干燥后的湖北麥冬多糖結(jié)構(gòu)進(jìn)行測定，微波干燥對其結(jié)構(gòu)及活性的影響需要進(jìn)一步研究[17]。優(yōu)化后的真空微波工藝條件為：干燥溫度為60 ℃，載樣量為80 mm，干燥時間為3 h，真空度為0.07 MPa，為湖北麥冬真空微波干燥產(chǎn)業(yè)化提供了數(shù)據(jù)參考。