基于電子舌技術(shù)與薄荷腦含量測(cè)定優(yōu)化薄荷閃式水提工藝參數(shù)

湖南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)心肺病證辨證與藥膳食療重點(diǎn)研究室，長(zhǎng)沙410208）摘要：目的：優(yōu)選薄荷最優(yōu)的閃式水提工藝參數(shù)，為薄荷閃式水提工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。方法：以電子舌測(cè)定薄荷水提液的甜味、苦味、澀味、鮮味等味覺(jué)響應(yīng)值為口感指標(biāo)，以薄荷腦為功效成分評(píng)價(jià)指標(biāo)，超高效液相色譜-質(zhì)譜（UPLC-MS）法定量，采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)法優(yōu)化薄荷閃式水提工藝參數(shù)，考察轉(zhuǎn)速、加水量、提取時(shí)間三因素，每個(gè)因素取三水平對(duì)薄荷腦含量與電子舌味覺(jué)響應(yīng)值的影響，綜合評(píng)價(jià)確定最優(yōu)工藝參數(shù)。結(jié)果：閃式水提2次，電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速（3 000 r/min），加水量分別是藥材量的20、18倍，閃式提取時(shí)間分別為15、7 min。結(jié)論：優(yōu)化后的薄荷閃式水提液口感佳；操作過(guò)程中工藝參數(shù)科學(xué)、合理、操作簡(jiǎn)便，閃式提取溫度低、時(shí)間短、適用于熱敏及揮發(fā)性成分的提取，工業(yè)化生產(chǎn)可行。

關(guān)鍵詞：薄荷；薄荷腦；閃式水提；電子舌；超高效液相色譜-質(zhì)譜（UPLC-MS）薄荷系常用中藥，具有疏散風(fēng)熱、清利頭目、利咽、透疹、疏肝行氣的功效，薄荷腦為主要功效成分之一[1-2]。薄荷腦的藥理作用十分廣泛，具有清涼止癢、促進(jìn)透皮吸收、抑菌、利膽、增強(qiáng)戊巴比妥的中樞神經(jīng)抑制等作用[3]。

現(xiàn)代薄荷提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、冷浸法、超臨界CO₂萃取法、超聲波法等，多以薄荷腦含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前工業(yè)生產(chǎn)中多用水蒸氣蒸餾法［4-5］。水蒸氣蒸餾法主要提取薄荷油，含水溶性成分的水煎液一般皆棄去。閃式提取法是在低溫條件下對(duì)質(zhì)地柔軟易被切碎的原料進(jìn)行高效動(dòng)態(tài)提取的方法[6]，操作簡(jiǎn)單、時(shí)間短、效率高、單次投入藥材量大，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道閃式提取法在中藥提取方面的應(yīng)用，但未見(jiàn)閃式提取薄荷的文獻(xiàn)報(bào)道。電子舌能夠利用具有獨(dú)特選擇性和廣域選擇性的人工雙層脂質(zhì)膜直接輸出樣品液的酸味、甜味、苦味、澀味、鮮味、咸味、苦味回味、澀味回味、豐富度（鮮味回味）等味覺(jué)響應(yīng)值，具有可觀性強(qiáng)、重復(fù)性好、檢測(cè)響應(yīng)快、標(biāo)準(zhǔn)化控制、對(duì)人體健康危害小等優(yōu)點(diǎn)[7]。本研究旨在用閃式提取法找出既提取薄荷中的功效成分，又兼顧口感味覺(jué)的方法。本研究選用超高效液相色譜-串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜法測(cè)定薄荷中薄荷腦含量，并以電子舌味覺(jué)響應(yīng)值共同作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)法優(yōu)化薄荷閃式水提工藝參數(shù)，為工業(yè)化大生產(chǎn)提供依據(jù)。

1材料及儀器

1.1材料及試劑

薄荷，由安徽銀豐藥業(yè)有限公司提供，經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院藥植鑒定教研室周日寶教授鑒定，符合2020版《中國(guó)藥典》薄荷項(xiàng)下有關(guān)規(guī)定。薄荷腦對(duì)照品，110728-200506中國(guó)食品藥品檢定研究院。液相色譜柱，月旭科技上海股份有限公司（填充劑：十八烷基硅烷鍵合硅膠UltimateXB-C₁₈，5 μm，4.6 mm×250 mm）。

1.2儀器及設(shè)備

Acquity uplc h-class plus超高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；TripleQuad 3500三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀，AB SCIEXDISTRIBUTION公司；ZHBE-50T型閃式提取器及閃式提取控制器，河南智晶生物科技有限公司；SA-402B型電子舌，日本Insent公司，試驗(yàn)中使用AE1傳感器、AAE傳感器、CTO 傳感器、COO傳感器、CAO傳感器、GL1傳感器；ATX12型電子天平124 g～0.000 1 g，東京島津儀器有限公司；DIKW-S-6電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器。

2結(jié)果與方法

2.1超高效液相色譜-質(zhì)譜（UPLC-MS）法測(cè)定薄荷水提液中薄荷腦含量2.1.1色譜條件與系統(tǒng)適應(yīng)性試驗(yàn)參考2020版《中國(guó)藥典》第四部通則0512測(cè)定薄荷水提液中薄荷腦的含量。以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑，以甲醇為流動(dòng)相A、以水為流動(dòng)相B，柱溫30 ℃，流速0.3 mL/min，按表1梯度洗脫。以三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測(cè)；電噴霧離子源（ESI），采集模式為負(fù)離子模式；各化合物Q1母離子多重離子掃描，錐孔電壓（DP）、入口電壓（EP）見(jiàn)表2。

2.1.2對(duì)照品溶液的制備（1）空白對(duì)照液：取甲醇溶液，用0.22 μm有機(jī)微孔濾膜濾過(guò)，即得。（2）薄荷腦對(duì)照液：取適量薄荷腦對(duì)照品，精密稱定，加甲醇制成含薄荷腦濃度為1.8 μg/mL的對(duì)照品溶液，即得。

2.1.3供試品溶液制備取薄荷閃式水提各供試液50 mL，分別離心10 min（轉(zhuǎn)速3 000 r/min），取上清液用0.22 μm有機(jī)膜濾過(guò)，取濾液備用。

2.1.4測(cè)定精密吸取空白對(duì)照液5 μL，薄荷腦對(duì)照液分別為1、2、3、4、5 μL，供試液5 μL，注入超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀中測(cè)定峰面積（圖1～3）。以峰面積為縱坐標(biāo)、進(jìn)樣濃度（ng/mL）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（Y=138.4X+10 000R=0.999 1）（圖4），計(jì)算出薄荷供試液中薄荷腦的含量。

2.2電子舌味覺(jué)響應(yīng)值測(cè)定基本方法

2.2.1電子舌測(cè)定用供試液的制備取閃式提取各薄荷水提液，0.45 μm水膜濾過(guò)，取濾液25 mL，再加入25 mL濾過(guò)的純化水將薄荷水提液稀釋1倍（若電子舌智能感官評(píng)定法中樣品濃度太濃則電子設(shè)備系統(tǒng)中的傳感器陣列易鈍化，將導(dǎo)致發(fā)出的信號(hào)不準(zhǔn)確，故對(duì)薄荷提取液進(jìn)行稀釋），然后將稀釋液置于電子舌小杯中。

2.2.2電子舌測(cè)定根據(jù)饒智等［7］的方法進(jìn)行正極清洗液、負(fù)極清洗液及參比液的配制，進(jìn)行電子舌測(cè)定。

2.2.3精密度試驗(yàn)同一樣品重復(fù)測(cè)定5次，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，各傳感器響應(yīng)值RSD值皆小于3.0%，表明儀器精密度良好。

2.3薄荷閃式水提工藝優(yōu)化

2.3.1薄荷閃式水提基本方法取薄荷藥材100 g，第一次加水量為藥材量的一定倍數(shù)，在常溫下控制一定轉(zhuǎn)數(shù)，閃式水提一定時(shí)間，電壓控制在100～120 V，過(guò)濾，濾渣第二次加水量為藥材量的一定倍數(shù)，控制一定轉(zhuǎn)速和水提時(shí)間，過(guò)濾，合并2次濾液低溫減壓濃縮定容至1 000 mL。

2.3.2正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)選薄荷閃式水提工藝參數(shù)常溫下考察閃式水提關(guān)鍵工藝參數(shù)，即電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速（A）、加水量（B）、提取時(shí)間（C）三因素，以薄荷腦含量為活性成分指標(biāo)，電子舌鮮味、甜味、苦味、澀味、苦味回味、澀味回味、豐富性和咸味響應(yīng)值為味覺(jué)指標(biāo)，采用L₉（3）⁴正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化閃式水提工藝（表3～12、圖5）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)中兩兩比較數(shù)據(jù)相差1倍以上無(wú)需進(jìn)行方差分析的原則，A因素1水平和任意水平總分97分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3水平（3分），故A因素應(yīng)取1水平；B因素1水平和任意水平總分81分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3水平（19分），故B因素應(yīng)取1水平；C因素3水平和任意水平總分63分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2水平（24分），故C因素應(yīng)取3水平，即閃式水提2次，電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，加水量分別是藥材量的20倍、18倍，閃式提取時(shí)間為15 min、7 min（表12）。

2.4薄荷閃式水提工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

取薄荷藥材3批，每批100 g，第一次加水量為藥材量的20倍，在常溫下控制電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，閃式水提15 min，電壓控制在100～120 V，過(guò)濾，濾渣第二次加水量為藥材量的18倍，同參數(shù)控制電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速，閃式水提7 min，過(guò)濾，合并2次濾液低溫減壓濃縮定容至1 000 mL。分析前取10 mL，用超純水稀釋至100 mL，濾過(guò)供UPLC-MS測(cè)薄荷腦含量，電子舌測(cè)各種味覺(jué)響應(yīng)值。結(jié)果顯示，薄荷腦含量為（59.23±0.086 1）mg/100 mL，略高于正交表中最高值，各種味覺(jué)響應(yīng)值：甜味（11.56±0.082 5），與正交表中最高值相當(dāng)；苦味（5.132±0.045 6）、澀味（-2.153±0.029 3），皆與正交表中最低值相當(dāng)；苦味回味（-0.122 5±0.013 7）、澀味回味（0.843 9±0.016 7），皆與正交表中最低值接近；鮮味（14.51±0.145 2）、豐富性（5.314±0.073 8），遠(yuǎn)高于正交表中最高值；咸味（1.247±0.063 2），與正交表中最低值相當(dāng)，最突出的是鮮味及豐富性大為提高，品嘗后口感良好。

3結(jié)論與討論

（1）本試驗(yàn)采用活性成分薄荷腦與甜味、苦味、澀味、鮮味等味覺(jué)響應(yīng)值綜合評(píng)價(jià)分析的方法，篩選出薄荷閃式水提最佳工藝參數(shù)為電機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速3 000 r/min；加水量分別是藥材量的20倍、18倍，閃式提取時(shí)間為15、7 min。閃式水提操作簡(jiǎn)便，提取時(shí)間短，符合薄荷在方劑煎煮中“后下”的特點(diǎn)，薄荷水提藥液中以鮮味占比最高，芳香味道保留較好。閃式水提投藥量大，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配系根據(jù)活性成分占50%，計(jì)50分，各種味覺(jué)響應(yīng)值占50%，各種味覺(jué)中鮮味占比最高為12%左右，亦計(jì)為12分，苦味雖然占比不高但重要性高，故計(jì)為10分，甜味占比10%，亦計(jì)為10分，澀味雖然占比較低但較重要，故計(jì)為6分，苦味回味、澀味回味、豐富性（鮮味回味）、咸味占比和重要性接近，故各計(jì)為3分，C因素苦味回味優(yōu)選結(jié)果1水平或2水平皆計(jì)為3分，則總分103分，A因素和B因素總分皆為100分。參考文獻(xiàn)

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Flash Extraction Technology Parameters Optimizing of Mint Based on

Electronic Tongue Technology and Menthol Content DeterminationTIAN Hui，JIANG Xing，CHEN Yu-zhen，ZHAI Hao-yu，CHEN Guang-yu，XIE Meng-zhou

（Hunan University of Chinese Medicine/Hunan Medical and Food Homologous Functional Food Engineering Technology Research Center/

Provincial Key Laboratory of TCM Diagnostics，Hunan University of Chinese Medicine/

Key Laboratory of TCM Heart and Lung Syndrome Differentiation ＆ Medicated Diet and Dietotherapy，

Hunan University of Chinese Medicine，Changsha 410208，China）Abstract： ObjectiveTo optimize the optimal flash water extraction process parameters of mint to provide experimental basis for the industrial production of mint flash water extraction.MethodTaste index is the response values of sweet，bitter，astringent and umami of menthol water extract were determined by electronic tongue.Efficacy component evaluation index was menthol quantitated by Ultra High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry （UPLC-MS）. Orthogonal design experiment was used to optimize the process parameters of menthol flash water extract to investigate the effects of speed，water addition and extraction time on menthol content and electronic tongue taste response and take three levels for each factor. The optimal technological parameters were determined by comprehensive evaluation. ResultFlash water extraction twice，motor stirring speed 3 000 （r/min），water was 20 times，18 times of the amount of medicinal materials，flash extraction time 15 min，7 min. ConclusionThe optimized mint flash water extract have good taste; its process is reasonable，scientific and uncomplicated. The low extraction temperature and short extraction time are suitable for the extraction of thermal sensitive and volatile components. Industrial production of mint flash water extraction is feasible.

Keywords： peppermint; menthol; flash water lift; electronic tongue; UPLC-MS