天山堇菜涼茶制備工藝研究

李樂，孫園

（1.新疆植物藥資源利用教育部重點實驗室，新疆 石河子 832002；2.石河子人民醫院，新疆 石河子 832002）

天山堇菜（Viola tianschanica Maxim）為堇菜科堇菜屬的全草，生于山坡草地、高山和亞高山草甸及水溝邊，海拔在3 000 m 以上，主要分布于新疆天山山脈。其氣微，味微苦辛，清熱解毒，具有調理、軟化、發汗的作用[1]。全草含黃酮類、揮發油、氨基酸、生物堿、黏液類皂苷、鞣質等物質，具有廣泛的生物活性。其中黃酮類有效成分對治療冠心病、老年癡呆、腦血栓及消除自由基、抑菌、抗癌等方面有顯著效果，目前市場已開發出多種以黃酮為主要活性成分的藥品和保健食品[2-4]。課題組在天山堇菜的前期研究過程中，首次發現天山堇菜提取液能夠顯著降低糖尿病小鼠血糖水平，該功效可為天山堇菜的開發提供更廣闊的思路。

涼茶，是藥茶、保健茶的一種。顧名思義，是指由藥性寒涼的藥物組成，“涼”即寒涼、苦涼、甘涼、辛涼，“茶”即茶葉。綜合起來，涼茶是用茶葉制成具有寒涼清熱、生津止渴作用的一種茶飲料，因其具有簡、便、廉、驗的特點，而為廣大群眾所接受。目前，主流涼茶產品中，都添加了蔗糖用以改善口感，這極大限制了涼茶在糖尿病人群中的應用。結合天山堇菜的降糖效果，課題組選取天山堇菜提取液為主要成分，同時搭配涼茶產品中普遍使用的金銀花、野菊花、夏枯草、甘草和陳皮這5 種清熱中草藥。金銀花性甘寒氣芳香，用于各種熱性病，均效果顯著；野菊花可清熱解毒，疏風散熱；夏枯草具有清肝、散結、利尿等作用；甘草是一種補益中草藥，有潤肺、解毒、調和諸藥的功效；陳皮能健脾理氣[5]。涼茶中去除蔗糖改用其他甜味劑，制備出具有一定降糖效果的無糖涼茶，同時對天山堇菜涼茶工藝進行考察，并對其口感和添加劑進行優化。通過將天山堇菜這一新疆特種植物加入到涼茶當中，使得涼茶保留了原有清熱祛火的功效，適合更廣泛的人群使用。

1 材料與方法

1.1 儀器

UV-2041 紫外分光光度儀：日本島津公司；石英比色皿：宜興市晶科光學儀器有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵：鞏義市英峪予華儀器廠；BP211D 十萬分之一電子分析天平：德國Sartorius；RE-201D 恒溫水油浴鍋：上海普渡生化科技有限公司，TP300 超聲波提取器：天鵬電子新技術（北京）有限公司。

1.2 樣品與試劑

天山堇菜：新疆和田地區，經石河子大學中藥系李鵬副教授鑒定為堇菜屬的天山堇菜全草；95 %乙醇：天津市富宇精細化工有限公司；三氯化鋁：天津福晨化學試劑有限公司；氫氧化鈉：天津市大陸化學試劑廠。以上均為分析純。

1.3 天山堇菜的提取工藝考察

在前期的試驗基礎研究中，比較了回流提取法、索氏提取法及超聲提取法，以總黃酮為指標進行效果評價，結果表明回流提取效率最高，且操作簡單，儀器易得，故選擇該方法作為提取工藝考察方法。

1.3.1 蘆丁對照溶液的制備

精密稱取蘆丁對照品20.54 mg，置25 mL 容量瓶中，加95%乙醇適量，超聲處理溶解，放冷，加乙醇至刻度，搖勻即得。取對照品溶液0.5 mL 至10 mL 試管中，加入 5%NaNO3溶液 0.5 mL，搖勻，放置 5 min，加5%AlCl3溶液 0.5 mL，放置 6 min，加 1 mol/L NaOH 溶液4 mL，加95%乙醇至10 mL，搖勻，放置10 min，以95%乙醇為空白參照，掃描吸收曲線，得在510 nm 處有最大吸收。

1.3.2 標準曲線的制備

精密量取對照品溶液 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL，分別置于10 mL 試管中，各加適量95%乙醇，采用硝酸鋁比色法測定，加入5%NaNO3溶液0.5 mL，搖勻，放置 5 min，加 5 % AlCl3溶液 0.5 mL，放置 6 min，加1 mol/L NaOH 溶液4 mL，加95%乙醇至10 mL，搖勻，放置10 min，以相應試劑為空白，按紫外-可見分光光度測定方法，于510 nm 的波長處測定吸光度。以吸光度為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。得到標準方程A=1.428 7c + 0.008 6（R2= 0.995 2，濃度范圍0.082 16 mg/mL～0.657 29 mg/mL）。

1.3.3 不同提取溫度對天山堇菜總黃酮提取率的影響

稱取天山堇菜粉末2.0 g，以蒸餾水提取，固定料液比 1∶20（g/mL），回流提取時間 40 min，提取 1 次，提取溶液處理后測定吸光度，代入標準曲線中計算，最終得總黃酮含量。

1.3.4 不同料液比對天山堇菜總黃酮提取率的影響

稱取天山堇菜粉末2.0 g，蒸餾水提取，固定水浴溫度80 ℃，回流提取時間為40 min，提取1 次，考察料液比分別 1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）時對天山堇菜總黃酮提取率的影響。

1.3.5 不同提取次數對天山堇菜總黃酮提取率的影響

稱取天山堇菜粉末2.0 g，蒸餾水提取，固定料液比 1∶20（g/mL），回流提取時間 40 min，水浴溫度 80 ℃，考察提取 1 次、2 次、3 次、4 次、5 次對天山堇菜總黃酮提取率的影響。

1.3.6 不同提取時間對天山堇菜總黃酮提取率的影響

稱取天山堇菜粉末2.0g，蒸餾水提取，固定提取溫度 80 ℃，料液比 1∶20（g/mL），提取 1 次，考察提取時間分別為 15、30、45、60、75min 時對天山堇菜總黃酮提取率的影響。

1.3.7 正交優化試驗

在單因素試驗的基礎上，稱取天山堇菜2.0 g，根據單因素試驗優選的最佳提取條件，按照L9（34）正交表設計提取方案，以黃酮提取率為指標，進行正交優化提取試驗。

1.4 涼茶制備工藝

1.4.1 工藝流程

涼茶的主要制備工藝為：原料粉碎—提取—過濾—離心分離—調配—殺菌。基本操作步驟如下：原料用粉碎機粉碎后過20 目篩得到的粉末，密封貯藏備用。以正交試驗優化后的提取工藝提取天山堇菜，抽濾，得到清液并冷卻[6]。將過濾后得到的清液置于3 000 r/min 的離心機中離心15 min，以分離清液中的殘渣和雜質。

1.4.2 茶提液制備

將野菊花、金銀花、夏枯草、陳皮、甘草按 3∶1∶1∶2∶2（質量比）稱取適量，加 50 倍水，95 ℃下浸提45 min，提取2 次。浸提液4 層紗布過濾，冷卻后置冰箱-4 ℃過夜，冷凍離心除“茶乳凝”等沉淀物，取上清液備用。

1.4.3 調配

按照天山堇菜提取液20%，茶提液30%的比例混合兩種提取液，并加入一定比例的木糖醇、麥芽糖醇、結晶山梨醇、穩定劑、檸檬酸，充分溶解后加入等體積的水，再攪拌均勻[7]。

1.4.4 殺菌

在85 ℃～90 ℃熱水浴中保溫殺菌20 min，取出用自來水冷卻至室溫。

1.4.5 口感測試

口感測試選擇成年大學生志愿者50 人，男性與女性各25 人。氣味評分選擇有無不良氣味為指標，分數段1 分～10 分進行打分，口感評分選擇黏稠感、甜味、腥味、苦澀感、清涼感5 項為指標，各指標1 分～10 分進行打分后求均值。評分標準將氣味評分與口感評分3∶7 的比例進行評價，總分 10 分[8]。

1.4.6 甜味劑與檸檬酸的篩選

作為無糖食品的甜味劑，功能性糖醇應為首選。結合木糖醇、麥芽糖醇、結晶山梨醇這3 種常用功能性甜味劑的特點和生產應用現狀，本試驗選用木糖醇、麥芽糖醇為主甜味劑。木糖醇具有清爽純正的滋味，麥芽糖醇能使產品細膩，甜味可口，并延長保存期，輔以結晶山梨醇可進一步調節口感[9-10]。采用L9（34）正交設計，進行試驗，并在殺菌后，進行口感測試并評分。

1.4.7 穩定劑的篩選

在飲料中使用穩定劑，可以提高飲料的穩定效果，但也有可能影響本涼茶的口感，在果膠、羧甲基纖維素（caboxy methyl cellulose，CMC）、黃原膠 3 種常用穩定劑中篩選[11-12]，以口感評價。

1.5 天山堇菜涼茶安全性考察

為確保天山堇菜涼茶的飲用安全性，采用小鼠灌胃實驗進行考察。選取SPF 級雄性昆明小鼠25 只，體重均為30 g 左右，并進行一周的適應性喂養，測定血糖含量，采用優化后方案制備涼茶，對其進行灌胃處理，按照小鼠的體積計算給予小鼠灌胃20 d，末次給藥后禁食不禁水12 h 后尾部取血，用血糖儀測定血糖值。在實驗前、實驗中、實驗后檢測小鼠的體重的變化，每3 d 稱取一次小鼠的體重并記錄數值，對小鼠體重的前后變化進行比較。

2 結果與分析

2.1 提取溫度對試驗結果的影響

考察提取溫度分別為 50、60、70、80、90 ℃時對天山堇菜總黃酮提取率的影響，結果見表1。

提取率由70 ℃開始明顯提升，80 ℃達到最大值，90 ℃開始下降。故選擇70、80、90 ℃為正交試驗條件。

表1 提取溫度單因素考察表Table 1 Single factor study table of extraction temperature

2.2 料液比對試驗結果的影響

通過考察不同比例料液比對天山堇菜總黃酮提取率的影響，結果見表2。

表2 料液比單因素考察表Table 2 Single factor inspection table of Material-liquid ratio

提取率在料液比1∶10（g/mL）時開始明顯提升，隨著料液比增大逐漸增大，1∶30（g/mL）之后提高較小，出于成本考慮選擇 1∶10、1∶20、1∶30（g/mL）3個水平為正交試驗條件。

2.3 提取次數對試驗結果的影響

考察不同提取次數對天山堇菜總黃酮提取率的影響，結果見表3。

表3 提取次數單因素考察表Table 3 Single factor study table of extraction numbers

隨著提取次數的增多，提取率增高，但3 次之后增高幅度不明顯，出于成本考慮選擇1 次、2 次、3 次為正交試驗條件。

2.4 提取時間對試驗結果的影響

考察不同提取時間對天山堇菜總黃酮提取率的影響，結果見表4。

隨著提取時間的增加，提取率增高，45 min 后增高幅度不明顯，故選擇15、30、45 min 為正交試驗條件。

表4 提取時間單因素考察表Table 4 Single factor study table of extraction time

2.5 正交試驗結果

試驗設計的因素水平見表5，方差分析見表6。

表5 天山堇菜提取正交試驗因素水平表Table 5 Factor table of orthogonal experiment of Viola tianschanica Maxim

表6 L9（34）正交試驗結果Table 6 L9（34）Orthogonal test results

對試驗結果進行直觀分析，可以看出以上因素對天山堇菜中總黃酮提取率的影響優先順序為B＞D＞C＞A，提取率受料液比影響最大，天山堇菜總黃酮提取最佳工藝為A3B1C2D2，即提取溫度為90 ℃，料液比為1∶10（g/mL），提取次數 2 次，提取時間為 30 min。

2.6 驗證試驗

選取正交試驗優化出的最佳提取工藝進行驗證試驗，重復3 組，得總黃酮平均提取率為1.21%，高于其余正交試驗組。

2.7 甜味劑和檸檬酸的配比試驗結果

確定天山堇菜涼茶中甜味劑和檸檬酸的配比，試驗設計因素水平見表7。

表7 甜味劑和檸檬酸配比正交試驗因素水平表Table 7 Factor table for orthogonal experiment of sweetener and citric acid ratio

通過L9（34）正交設計試驗，確定天山堇菜涼茶中甜味劑和檸檬酸的配比，試驗效果以感官評定為標準，總分為10 分，結果見表8。

表8 糖酸比正交試驗結果Table 8 Results of sugar acid ratio orthogonal experiment

分析可知影響天山堇菜涼茶口感與滋味的主次因素順序為C＞B＞A＞D，因此根據正交試驗的優選組合為A2B2C3D3。即每百毫升涼茶中加入天山堇菜提取液20 mL、茶提取液 30 mL、水 50 mL、木糖醇 3 g、麥芽糖醇3 g、檸檬酸0.08 g、結晶山梨醇1.5 g、為最優方案，按照該工藝進行驗證試驗，6 次口感測試評分和為56.8，證明該比例制備出的涼茶口感較好。

2.8 不同穩定劑對于口感的影響

選擇3 種穩定劑進行口感評價，結果見表9。

表9 不同穩定劑對口感影響Table 9 Effects of different stabilizers on taste

通過對比試驗，確定天山堇菜涼茶中加入果膠可達到很好的外觀品質與口感。

2.9 天山堇菜涼茶安全性實驗結果

為確保天山堇菜涼茶的飲用安全性，采用小鼠灌胃實驗進行考察，結果見表10。

表10 天山堇菜涼茶對正常小鼠影響情況Table 10 Influence of herbal tea on normal mice

實驗表明，連續灌胃20 d 后，小鼠的進食量與飲水量稍有增加，體重與血糖無明顯變化，無其他異常體征變化，20 d 期間小鼠全部存活，證明該涼茶產品對正常小鼠無毒副作用，對其正常血糖值不產生影響。

3 結論

目前國內外對天山堇菜的研究很少，其作為新疆的道地藥材有很多價值和潛力沒有發揮，其眾多的藥用和保健價值沒有被開發。國內針對天山堇菜的研究，主要對其化學成分進行研究，如總黃酮、多糖、鞣質、微量元素等含量的研究，尚無食品、保健品方面的應用，該植物的研究潛力還有待開發，課題組在試驗中，通過單因素試驗考察了提取時間、液料比、溫度對天山堇菜總黃酮提取的影響，在此基礎上采用正交提取工藝進行優化，得到最佳提取工藝，并利用優化后的提取工藝得到天山堇菜提取液，同時通過口感測試，優選出最佳糖酸比及穩定劑的配方工藝，每百毫升涼茶中加入天山堇菜提取液20 mL、茶提取液30 mL、水 50 mL、木糖醇 3 g、麥芽糖醇 3 g、結晶山梨醇1.5 g、檸檬酸0.08 g，同時添加果膠0.1 g，制備出的涼茶具有良好的口感及外觀，將提取液作用于糖尿病小鼠模型中，發現了天山堇菜的降糖效果。這也是國內首次在該植物研究中發現其降糖作用。結合其降糖功效及市面上涼茶產品的局限性，以天山堇菜為主要配方制備涼茶，并對其涼茶制備和配方進行考察，得到了具有清香氣味，酸甜適口，清爽宜人的無糖涼茶，動物實驗表明該涼茶對正常血糖不產生影響，為該種植物未來的開發利用提供了理論基礎，也為新疆特種植物的研究與開發提供有益參考。