混料设计优化芪健药茶的工艺配方与品质研究

高外毛，康东坤，孟祥龙，史俊芳，马存根，刘建春1,*

1. 山西中医药大学神经生物学研究中心，国家中医药管理局多发性硬化益气活血重点研究室（晋中 030619）；2. 山西中医药大学（晋中 030619）；3. 山西大同大学脑科学研究所，中枢神经炎症变性疾病新药创制省市共建山西省重点实验室培育基地（大同 037009）

随着现代社会生活压力加大，越来越多的人处于亚健康状态，同时人口老龄化急速发展，退行性疾病必然越来越多[1-2]。药茶作为保健食品，在防治疾病方面具有较多优势。《神农本草经》中记载：“茶茗久服，令人有力、悦志。”药茶的主要成分为传统中药材，具有多种保健功能，携带方便，已成为一种引领潮流的新型健康食品[3]。但市场上许多药茶仅将原材料切制或粉碎，开水冲泡后有效成分很难析出，难以达到养生保健的效果。因此，试验在中医药理论指导下，以传统红茶为基础，加入经加工处理的黄芪、党参与麦芽，辅以β-环状糊精、低聚果糖，通过应用D-Optional混料设计优化药茶工艺配方，并测定其有效成分党参炔苷、总黄酮与茶多酚的质量分数，研制一款具有良好保健功能的药茶，旨在为党参和黄芪等中药在药茶中的开发应用提供借鉴与参考，同时为其规模化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

YZ-111732党参炔苷、YZ-100080芦丁、YZ-110877儿茶素（均为色谱纯，北京索莱宝科技有限公司）；甲醇、乙腈（均为色谱纯，德国Merck公司）；亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾（均为分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；黄芪、党参、麦芽（北京同仁堂有限公司）；正山小种（厦门茶业进出口有限公司）；低聚果糖、β-环状糊精（河南万邦实业有限公司）。

2695型高效液相色谱系统（美国Waters公司）；Cary-50可见紫外分光光度计（美国Varian公司）；BSA233S型电子天平（德国赛多利斯科学仪器公司）；5840型离心机（德国Eppendorf公司）；JCLW-650CT多用途恒温超声波提取机（青岛聚创环保有限公司）；GRX-12A型电热干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 基本工艺路线

1.2.2 操作要点

称取药材（黄芪、党参与麦芽各等分），加入原药材总质量10倍的水，浸泡30 min。大火煮沸后，改小火煎煮1 h，过滤后得药液。再向锅内加入原药材总质量8倍的水，沸后小火煎煮40 min，过滤。将2次药液合并小火浓缩，温度控制在60～75 ℃[4]，至药液呈稠膏状，用筷子蘸取浸膏拉丝即可，收膏备用。

将煎煮过滤后的中药药渣用电热干燥箱60 ℃干燥过夜，切成直径约3 mm大小的颗粒，过筛，保留备用。

在浸膏中加入相当于原药材总质量1.25%的β-环状糊精，加入干燥后的药渣，搅拌均匀，置于电热干燥箱60 ℃干燥3 h，冷却后混入适量药渣，保证中药提取颗粒总质量为原药材的1/2，得到中药提取颗粒。

将正山小种、中药提取颗粒、低聚果糖按比例称其质量，混合均匀，用茶袋包装封口，得到成品。

1.2.3 混料设计

在前期预试验的基础上，确定每包药茶总质量为4 g，配方中正山小种比例为总质量的40%～60%，中药提取颗粒为30%～50%，低聚果糖为0～10%。以感官评价为优化指标，应用软件Design-Expert中混料设计（mixture）D-Optional法对药茶配方进行优化，确定其最佳比例。

1.2.4 感官评价

参考GB/T24690—2018《袋泡茶》[5]，结合药茶特点修改制成感官评价表（表1）。邀请食品专业学生（5男5女）组成评定小组，从气味、色泽、滋味3个方面进行评分。每包药茶用200 mL（90 ℃）纯净水冲泡，5 min后品尝打分。

表1 感官评价表

1.3 HPLC法测定党参炔苷炔苷质量分数

1.3.1 色谱条件

色谱柱WATO54275（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相为乙腈（A）-0.1%甲酸水溶液（B）。梯度洗脱程序：0～10 min，5%～10% A；10～30 min，10%～20% A；30～40 min，20%～30% A；40～50 min，30%～45% A；50～60 min（45%～85% A）。流速1.0 mL/min；柱温25 ℃；检测波长267 nm；进样量10 μL[6]。

1.3.2 供试品溶液制备

称取0.366 g待测药茶，置具塞锥形瓶中，加入20 mL甲醇溶解，称其质量，在70 ℃恒温水浴超声50 min，用甲醇补足减失的质量，摇匀，用0.45 μm微孔滤膜滤过，取续滤液，得到供试品溶液。

1.3.3 对照品溶液制备

精密称取5 mg党参炔苷对照品，置于10 mL容量瓶中，加甲醇溶解，定容，经0.45 μm微孔滤膜滤过，得质量浓度为0.5 mg/mL党参炔苷对照品溶液。

1.3.4 标准曲线的绘制

精密吸取1，2，4，6和8 mL对照品溶液，进样，分别置于10 mL量瓶中，用甲醇溶液定容至刻度，按1.3.1项下色谱条件分别进样测定，以进样浓度（X）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标来绘制标准曲线并进行回归分析。

1.3.5 方法学考察

取适量供试品或对照品溶液，进行精密度、稳定性、重复性、加样回收率试验考察，计算各组分峰面积与SRSD值。

1.3.6 样品含量测定

待测样品按1.3.2方法制备供试品溶液，1.3.1项下色谱条件进样检测，记录峰面积，计算含量。

1.4 总黄酮含量测定

1.4.1 标准曲线的绘制

精密称取10 mg芦丁，置于50 mL容量瓶中，用甲醇溶解，并定容至刻度，摇匀，得到质量浓度0.2 mg/mL的对照品溶液。准确量取1.00，1.50，2.00，3.50和4.00 mL芦丁对照品溶液，依次加入5只10 mL容量瓶中，每只容量瓶加入0.3 mL 5%亚硝酸钠，6 min后加入0.3 mL 10%硝酸铝，6 min后加入4 mL 4%氢氧化钠，加纯水定容至10 mL，摇匀，静置，得不同浓度对照品溶液，并作为空白对照，在511 nm波长处测定其吸光度。以浓度（C）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制标准曲线[7]。

1.4.2 样品含量测定

待测供试品溶液在波长511 nm处测定吸光度，代入回归方程计算总黄酮含量。

1.5 茶多酚的含量测定

1.5.1 标准曲线的绘制

精密称定1 mg儿茶素对照品，置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解，并定容至刻度，摇匀，得到质量浓度为0.1 mg/mL的对照品溶液。准确量取0.20，0.40，0.60，0.80和1.00 mL对照品溶液，依次加入5只10 mL容量瓶中，每只容量瓶加入2 mL酒石酸亚铁溶液，6 mL pH 7.5的磷酸缓冲液，摇匀，静置，得不同浓度的对照品溶液。以甲醇水作为空白对照，置可见紫外分光光度计于540 nm波长进行检测，以浓度（C）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制标准曲线[8]。

1.5.2 样品含量测定

待测供试品溶液显色后测定吸光度，代入回归方程得到茶多酚含量。

1.6 统计分析

混料设计分析采用Design-Expert 11.1.0.1软件；数据分析采用Excel 2010及SPSS 21.0统计软件。

2 结果与分析

2.1 混料设计结果与分析

2.1.1 混料设计结果

混料设计结果见表2。依据Design-Expert软件对药茶的感官评价和配方工艺进行回归拟合，得到以感官评价为指标的回归模型：Y=80.66A+75.70B-40.86C+8.98AB+133.23AC+125.89BC。

表2 混料设计结果

2.1.2 显著性与方差分析

根据软件中D-Optional法，得到的回归模型方差分析（表3）。表中二次项模型呈相关性极显著（p＜0.01），方程失拟项p值为0.1784，说明失拟项差异不显著（p＞0.05），该模型可用于反映感官评价与各因素之间的关系[9]。判定系数R2=0.9688，Radj2=0.949 4，说明模型与实际结果的拟合性较好。对感官评价达到极显著水平（p＜0.01）的交互项有AC、BC。

表3 显著性检验与方差分析

2.1.3 各因素分析与讨论

利用Design-Expert软件，根据不同因素对芪健药茶的感官评价影响，得到响应面分析。根据等高线形状可知，等高线越趋近于椭圆，则表示交互作用越强[10]。从曲面的陡峭程度也可以判断各因素对感官评价影响程度。由图1可看出，正山小种、中药提取颗粒与低聚果糖三者交互的等高线图呈现椭圆形，影响显著，交互作用强，对感官评价影响较大。低聚果糖添加比例不变时，感官评价评分随着正山小种添加增长呈现先升高再降低趋势，随着中药提取颗粒添加比例增加而增加，中药提取颗粒添加量50%时，评分最高。

图1 各因素对感官评价的影响

2.1.4 最佳配比结果确定与验证试验

通过混料设计得到芪健药茶最佳配方：正山小种44.530%、中药提取颗粒46.105%、低聚果糖9.365%。在此比例下，感官评价理论得分为81.238分。对该配方进行优化：正山小种44.5%、中药提取颗粒46.1%、低聚果糖9.4%。对优化后的配方进行验证试验，平均感官评价评分为82.7分，配方优化后的药茶感官评价分数略高于理论得分，两者误差1.462分，试验结果与理论分析结果相似，试验结果可信。

2.2 有效成分测定结果与分析

2.2.1 党参炔苷测定结果

通过利用乙腈-甲酸作为流动相进行梯度洗脱，流速为1.0 mL/min，可快速有效分离党参炔苷，结果见图2。在该色谱条件下，党参炔苷与其他杂峰分离良好，该色谱条件适用于药茶中党参炔苷的检测方法。

图2 党参炔苷含量测定

以峰面积对进样浓度进行回归分析，得到回归方程：Y=168.93X+8.821 3（R2=0.999 6）。结果表明党参炔苷在0.050～0.314 mg/mL范围内线性关系良好。从表4可以看出，仪器精密度良好，供试品溶液在12 h内稳定，该方法具有较好的重复性及准确度。最终测得药茶中党参炔苷的质量分数为11.663 23±0.233 3 mg/g。

表4 方法学考察（n=6）

2.2.2 总黄酮测定结果

以芦丁标准品浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到回归方程：Y=5.857 5X+0.128 6（R2=0.999 7）。结果表明芦丁质量浓度在0.021～ 0.082 mg/mL范围内线性关系良好，该方法精密度、稳定性、重复性及准确度良好。最终测定药茶中总黄酮质量分数为7.514 9±0.022 3 mg/g。

2.2.3 茶多酚测定结果

以儿茶素标准品浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到回归方程：Y=77.2X-0.099 2（R2=0.999 5）。结果表明儿茶素质量浓度在0.002～ 0.013 mg/mL范围内线性关系良好，该方法精密度、稳定性、重复性及准确度良好。最终测定药茶中茶多酚质量分数为2.374 3±0.001 7 mg/g。

3 讨论与结论

通过混料设计试验分析得到芪健药茶最佳工艺配方：正山小种44.5%，中药提取颗粒46.1%，低聚果糖9.4%。在此配方比例下，芪健药茶汤色金红透亮，口感醇厚，香气馥郁，感官评价可达82.7分。测定其有效成分，党参炔苷质量分数为11.66 mg/g、总黄酮为7.51 mg/g、茶多酚为2.37 mg/g。

黄芪含有皂苷、多糖、黄酮等成分，其中以黄酮类化合物最为常见[11-12]。党参主要含有生物碱类、聚炔类、黄酮类活性成分[13]。研究表明，黄芪与党参具有提高免疫、抗氧化、延缓衰老等功效[14]。正山小种富含茶多酚和茶多糖等抗氧化成分，调节脂质代谢，预防肥胖[15-17]。低聚果糖能改善药茶口感，调节肠道菌群，被广泛用于婴幼儿保健食品[18]。β-环状糊精作为中药提取颗粒包合剂，能防止有效成分在烘烤干燥过程中受热分解，增加药物稳定性，延长保存时间[19]。

与市面上的冲泡型药茶相比，试验研制的药茶消除了黄芪、党参直接泡水而带来的土腥味[20]，提高有效成分在水中的析出，茶汤清亮，视觉效果好，饮服适口，对人体有着良好的保健作用。