生地黃提取物的制備及其卷煙應用

孟曉軍，史先鑫，趙傳成，杜文杰，蘇海建，聶守杰，朱友民

（1. 頤中（青島） 實業(yè)有限公司，山東青島 266021；2. 山東中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，山東青島 266101）

中草藥是中國傳統(tǒng)醫(yī)學的寶貴財富，大量研究表明，以中草藥為原料制備的天然中藥提取物能與卷煙產(chǎn)品的香味自然結(jié)合，使卷煙產(chǎn)品具有明顯的藥草香韻，形成獨特的香氣風格和口味特征[1]，因此利用中醫(yī)藥理論，將中草藥或中草藥提取物添加到卷煙中，開發(fā)獨具特色的卷煙產(chǎn)品是提高中式卷煙競爭力的重要手段和方向。

煙草本身在我國古代就是一味中藥，中醫(yī)角度認為煙草性辛溫、易燥肺、咽喉干燥，采用潤肺、理氣、清熱的中藥復方配伍以潤燥生津、宣利肺氣、潤燥與理氣合用，則可以清潤肺氣、化痰降燥[2]。將中草藥應用于卷煙中可以從補氣藥、養(yǎng)陰藥、清熱解毒藥、止咳平喘藥這幾類中草藥中篩選[3]，研究表明，養(yǎng)陰藥五味子、沙參、烏梅等可降低煙氣自由基[4-5]，百合可改善卷煙抽吸品質(zhì)、提高卷煙香氣質(zhì)量、柔和煙氣、降低刺激性的作用[6]。生地黃為玄參科植物地黃的新鮮或干燥塊根，性寒，味甘苦，歸心、肝、腎經(jīng)，可清熱涼血、養(yǎng)陰生津[7]，而其在卷煙中的應用未見報道。

目前，生地黃的研究主要集中在有效成分提取及藥理活性研究[8-9]，地黃中發(fā)現(xiàn)了近200 種化學成分，主要有環(huán)烯醚萜類、多糖及苯乙醇苷類、紫羅蘭酮類、揮發(fā)油類、甾醇類、酚酸類等[10-12]，其中多糖成分含量最高，約16.89%。藥理試驗已表明，地黃對免疫系統(tǒng)、抗腫瘤、抗衰老及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等有著廣泛的生物活性，其在卷煙中也有較好的應用效果。目前，地黃提取物應用于卷煙中未見報道。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

鼓風干燥箱，德國BINDER 公司產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國BUCHI 公司產(chǎn)品；30 L 多功能提取濃縮機組，上海順儀科技有限公司產(chǎn)品。

生地黃，惠民百草藥業(yè)提供；乙醇（95%（V/V），食品級），青島誠基有限公司提供；丙二醇（醫(yī)藥級），韓國SK 提供；純凈水。

1.2 試驗方法和條件

1.2.1 生地黃提取物的制備

稱取一定量的生地黃，加入5 倍提取溶劑浸泡4 h 后破碎處理，備用。首先，稱取一定量的提取溶劑加入到提取罐中，開啟攪拌后，再稱取定量的生地黃破碎液，待生地黃均勻分散后，在合適的溫度（提取溫度） 下熱回流浸提一定的時間，提取2 次，將提取液過濾后，合并濾液，減壓濃縮至膏狀（相對密度為1.245 0±0.008 0），得生地黃提取物。

1.2.2 生地黃提取物得率計算

式中：W——生地黃提取物得率，%；

m1——生地黃提取物質(zhì)量，g；

m2——生地黃質(zhì)量，g；

1.2.3 卷煙加香及感官評吸

稱取定量的生地黃提取物，用純凈水、丙二醇稀釋成質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液，然后使用噴霧器均勻地噴灑在煙絲上，對照樣品，噴灑等量的純凈水、丙二醇，然后將處理好的煙絲置于恒溫恒濕箱中平衡48 h（環(huán)境溫度22±1 ℃，相對濕度60%±2%），手工卷制成煙支，平衡48 h 后，由山東中煙技術(shù)中心7 位專家按照卷煙國標要求進行感官評吸。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 溶劑種類的選擇

篩選常用提取溶劑蒸餾水、乙醇水溶液進行研究，料液比1∶10，提取溫度50 ℃，提取時間60 min，提取次數(shù)2 次。

提取溶劑的影響見表1。

表1 提取溶劑的影響

由表1 可以看出，隨著乙醇體積分數(shù)的提高，提取物得率逐漸降低，而提取物的感官品質(zhì)以50%乙醇，效果最好。生地黃中含有大量的單糖、多糖類物質(zhì)和揮發(fā)油等其他潛香成分，隨著乙醇體積分數(shù)提高，原料中二糖、多糖類物質(zhì)溶出降低，而油溶性揮發(fā)性致香成分溶出量增加，綜合考慮得率及感官品質(zhì)因素，選定最佳提取溶劑為50%乙醇溶液。

2.1.2 料液比對提取物得率的影響

料液比對生地黃提取物得率的影響見圖1。

圖1 料液比對生地黃提取物得率的影響

由圖1 可以看出，隨著料液比逐漸增加，生地黃提取物得率先增加后趨于平穩(wěn)，當料液比較小時，有效致香成分的溶出率過低，當料液比為1∶12 時，提取物得率最高，綜合考慮后期物料濃縮及成本，初步篩選最佳料液比為1∶12。

2.1.3 提取溫度對提取物得率的影響

提取溫度對生地黃提取物得率的影響見圖2。

圖2 提取溫度對生地黃提取得率的影響

由圖2 可以看出，在一定范圍內(nèi)隨著提取溫度的升高，溶劑擴散速度加快，提高了生地黃中有效致香成分的溶出速率和得率，當提取溫度大于80 ℃時，產(chǎn)物得率略有降低，其可能的原因是長時間較高的溫度易造成有效成分、熱敏性成分的分解、損失。因此，選定最佳提取溫度為80 ℃。

2.1.4 提取時間對生地黃提取物得率的影響

提取時間對生地黃提取得率的影響見圖3。

由圖3 可以看出，隨著提取時間的延長，生地黃提取物先增加后略有降低，時間延長有利于生地黃細胞中有效物質(zhì)的擴散，當有效物質(zhì)在細胞內(nèi)外濃度趨于平衡時，時間延長作用不明顯，當萃取時間大于60 min 時，得率略有降低，可能由于長時間的高溫浸提易造成有效成分的分解、損失。因此，選定萃取時間60 min 時，提取物得率最高。

2.2 響應面優(yōu)化試驗

2.2.1 響應面試驗設計方案

圖3 提取時間對生地黃提取得率的影響

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以單因素最優(yōu)點為中心值，進行三因素三水平的中心組合設計。以提取物得率為響應值，利用Design Expert 8.10 軟件中的Box-Behnken 模型（BBD） 進行響應面優(yōu)化設計。

響應面試驗因素與水平設計見表2，響應面試驗方案與試驗結(jié)果見表3。

表2 響應面試驗因素與水平設計

表3 響應面試驗方案與試驗結(jié)果

2.2.2 方差分析

利用Design Expert 8.10 軟件對響應面試驗結(jié)果進行二次多元回歸擬合，得到提取物得率對自變量A，B 和C 的回歸模擬方程為：

R=42.28+1.10A+1.55B+2.03C -0.85AB+0.35AC+0.25BC-1.49A2-1.74B2-2.29C2.

對上述回歸方程進行方差分析。

響應面二次模型方差分析見表4。

由表4 可以看出，此回歸模型的p<0.000 1，是極其顯著的，回歸模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.985 8，修正后為R2Adj=0.967 5 說明該模型能夠解釋96.75%的響應值變化，方程的失擬項>0.05，不顯著，表明該模型擬合度好，無失擬因素存在，誤差小，因此該模型可以代替真實的試驗點進行可行性分析。回歸模型中的B，C，C2的p 值均<0.0001，說明這些因素對提取物得率的影響極顯著；A（提取時間）、AB（提取時間和提取溫度的交互作用）、A2和B2的p<0.05，說明這些因素對生地黃提取物得率的影響顯著。

表4 響應面二次模型方差分析

2.2.3 等溫線及響應面圖分析

依據(jù)響應面回歸方程繪出響應面圖及等溫線，分析3 個因素對提取物得率的交互影響。

各因素及其交互作用對生地黃提取物得率的響應面圖和等高線圖見圖4。

由圖 4 （a） 和 （b） 可以看出 A，B 兩因素對生地黃提取物得率的影響存在較小差異，相對于提取溫度、提取時間的影響較弱。圖4（c） 和（d） 顯示B，C 兩因素對生地黃提取物得率影響顯著，沿C 峰值方向的等高線密度明顯高于沿B 峰值方向的密度，因此相對于提取溫度，料液比對提取物得率的影響較大。圖4（e） 和（f） 則顯示A，C 兩因素沿峰值方向等高線密度和響應面曲線的陡峭程度，可以看出，C 方向上曲線較為陡峭，A 方向較為平緩，且A方向等高線密度要低于C 方向，因此料液比較提取時間對提取物得率影響較大。綜合分析可知，3 個因素對生地黃提取物得率的影響程度為料液比>提取溫度>提取時間。

通過響應面分析模型對熱回流提取工藝進行優(yōu)化，得到生地黃提取物的最佳提取條件為提取時間56.13 min，提取溫度85.22 ℃，料液比1∶12，此條件下的得率可達42.13%。

2.3 驗證試驗

為驗證響應面優(yōu)化試驗結(jié)果的可靠性，采用上述得到的最佳提取工藝條件，在50%乙醇為提取溶劑，提取時間55 min，提取溫度85 ℃，料液比1∶12的條件下，進行生地黃提取試驗，重復3 次，提取物得率為42.0%，41.8%，42.2%。由以上結(jié)果可知，基于響應面法分析所得的提取工藝參數(shù)準確可靠。

圖4 各因素及其交互作用對生地黃得率的響應面圖和等高線圖

2.4 卷煙應用效果

生地黃提取物卷煙加香試驗評吸結(jié)果見表5。

表5 生地黃提取物卷煙加香試驗評吸結(jié)果

試驗結(jié)果表明，當生地黃提取添加量0.1%～0.4%時，與煙香協(xié)調(diào)、豐富充實煙香，煙氣甜潤豐滿，余味干凈舒適。

3 結(jié)論

地黃是臨床大宗常用中藥材，其來源豐富，目前對其在卷煙中的應用尚未有報道，研究開發(fā)的生地黃提取物應用于卷煙中對提高卷煙抽吸品質(zhì)、改善舒適度有一定的功效，這為地黃在卷煙中的應用提供理論基礎(chǔ)，但地黃提取物在卷煙燃吸過程中發(fā)生的化學變化尚未研究。需進一步加強地黃中有效成分的提取、分離工藝及其加香應用研究，深入開展地黃提取物熱裂解產(chǎn)物研究、化學成分與感官特性的相關(guān)性研究，為地黃在卷煙中的應用提供新思路。