基于电子舌技术与薄荷脑含量测定优化薄荷闪式水提工艺参数

湖南中医药大学中医心肺病证辨证与药膳食疗重点研究室，长沙410208）摘要：目的：优选薄荷最优的闪式水提工艺参数，为薄荷闪式水提工业化生产提供科学依据。方法：以电子舌测定薄荷水提液的甜味、苦味、涩味、鲜味等味觉响应值为口感指标，以薄荷脑为功效成分评价指标，超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）法定量，采用正交设计试验法优化薄荷闪式水提工艺参数，考察转速、加水量、提取时间三因素，每个因素取三水平对薄荷脑含量与电子舌味觉响应值的影响，综合评价确定最优工艺参数。结果：闪式水提2次，电机搅拌转速（3 000 r/min），加水量分别是药材量的20、18倍，闪式提取时间分别为15、7 min。结论：优化后的薄荷闪式水提液口感佳；操作过程中工艺参数科学、合理、操作简便，闪式提取温度低、时间短、适用于热敏及挥发性成分的提取，工业化生产可行。

关键词：薄荷；薄荷脑；闪式水提；电子舌；超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）薄荷系常用中药，具有疏散风热、清利头目、利咽、透疹、疏肝行气的功效，薄荷脑为主要功效成分之一[1-2]。薄荷脑的药理作用十分广泛，具有清凉止痒、促进透皮吸收、抑菌、利胆、增强戊巴比妥的中枢神经抑制等作用[3]。

现代薄荷提取方法主要有水蒸气蒸馏法、冷浸法、超临界CO₂萃取法、超声波法等，多以薄荷脑含量为评价指标，目前工业生产中多用水蒸气蒸馏法［4-5］。水蒸气蒸馏法主要提取薄荷油，含水溶性成分的水煎液一般皆弃去。闪式提取法是在低温条件下对质地柔软易被切碎的原料进行高效动态提取的方法[6]，操作简单、时间短、效率高、单次投入药材量大，适合工业化大生产，国内外已有多篇文献报道闪式提取法在中药提取方面的应用，但未见闪式提取薄荷的文献报道。电子舌能够利用具有独特选择性和广域选择性的人工双层脂质膜直接输出样品液的酸味、甜味、苦味、涩味、鲜味、咸味、苦味回味、涩味回味、丰富度（鲜味回味）等味觉响应值，具有可观性强、重复性好、检测响应快、标准化控制、对人体健康危害小等优点[7]。本研究旨在用闪式提取法找出既提取薄荷中的功效成分，又兼顾口感味觉的方法。本研究选用超高效液相色谱-串联三重四级杆质谱法测定薄荷中薄荷脑含量，并以电子舌味觉响应值共同作为评价指标，正交设计试验法优化薄荷闪式水提工艺参数，为工业化大生产提供依据。

1材料及仪器

1.1材料及试剂

薄荷，由安徽银丰药业有限公司提供，经湖南中医药大学药学院药植鉴定教研室周日宝教授鉴定，符合2020版《中国药典》薄荷项下有关规定。薄荷脑对照品，110728-200506中国食品药品检定研究院。液相色谱柱，月旭科技上海股份有限公司（填充剂：十八烷基硅烷键合硅胶UltimateXB-C₁₈，5 μm，4.6 mm×250 mm）。

1.2仪器及设备

Acquity uplc h-class plus超高效液相色谱仪，美国Waters公司；TripleQuad 3500三重四级杆质谱仪，AB SCIEXDISTRIBUTION公司；ZHBE-50T型闪式提取器及闪式提取控制器，河南智晶生物科技有限公司；SA-402B型电子舌，日本Insent公司，试验中使用AE1传感器、AAE传感器、CTO 传感器、COO传感器、CAO传感器、GL1传感器；ATX12型电子天平124 g～0.000 1 g，东京岛津仪器有限公司；DIKW-S-6电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器。

2结果与方法

2.1超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）法测定薄荷水提液中薄荷脑含量2.1.1色谱条件与系统适应性试验参考2020版《中国药典》第四部通则0512测定薄荷水提液中薄荷脑的含量。以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂，以甲醇为流动相A、以水为流动相B，柱温30 ℃，流速0.3 mL/min，按表1梯度洗脱。以三重四极杆串联质谱仪检测；电喷雾离子源（ESI），采集模式为负离子模式；各化合物Q1母离子多重离子扫描，锥孔电压（DP）、入口电压（EP）见表2。

2.1.2对照品溶液的制备（1）空白对照液：取甲醇溶液，用0.22 μm有机微孔滤膜滤过，即得。（2）薄荷脑对照液：取适量薄荷脑对照品，精密称定，加甲醇制成含薄荷脑浓度为1.8 μg/mL的对照品溶液，即得。

2.1.3供试品溶液制备取薄荷闪式水提各供试液50 mL，分别离心10 min（转速3 000 r/min），取上清液用0.22 μm有机膜滤过，取滤液备用。

2.1.4测定精密吸取空白对照液5 μL，薄荷脑对照液分别为1、2、3、4、5 μL，供试液5 μL，注入超高效液相色谱-串联质谱仪中测定峰面积（图1～3）。以峰面积为纵坐标、进样浓度（ng/mL）为横坐标，绘制标准曲线（Y=138.4X+10 000R=0.999 1）（图4），计算出薄荷供试液中薄荷脑的含量。

2.2电子舌味觉响应值测定基本方法

2.2.1电子舌测定用供试液的制备取闪式提取各薄荷水提液，0.45 μm水膜滤过，取滤液25 mL，再加入25 mL滤过的纯化水将薄荷水提液稀释1倍（若电子舌智能感官评定法中样品浓度太浓则电子设备系统中的传感器阵列易钝化，将导致发出的信号不准确，故对薄荷提取液进行稀释），然后将稀释液置于电子舌小杯中。

2.2.2电子舌测定根据饶智等［7］的方法进行正极清洗液、负极清洗液及参比液的配制，进行电子舌测定。

2.2.3精密度试验同一样品重复测定5次，结果显示数据稳定，各传感器响应值RSD值皆小于3.0%，表明仪器精密度良好。

2.3薄荷闪式水提工艺优化

2.3.1薄荷闪式水提基本方法取薄荷药材100 g，第一次加水量为药材量的一定倍数，在常温下控制一定转数，闪式水提一定时间，电压控制在100～120 V，过滤，滤渣第二次加水量为药材量的一定倍数，控制一定转速和水提时间，过滤，合并2次滤液低温减压浓缩定容至1 000 mL。

2.3.2正交设计试验优选薄荷闪式水提工艺参数常温下考察闪式水提关键工艺参数，即电机搅拌转速（A）、加水量（B）、提取时间（C）三因素，以薄荷脑含量为活性成分指标，电子舌鲜味、甜味、苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、丰富性和咸味响应值为味觉指标，采用L₉（3）⁴正交设计试验优化闪式水提工艺（表3～12、图5）。根据统计学中两两比较数据相差1倍以上无需进行方差分析的原则，A因素1水平和任意水平总分97分，远远大于3水平（3分），故A因素应取1水平；B因素1水平和任意水平总分81分，远远大于3水平（19分），故B因素应取1水平；C因素3水平和任意水平总分63分，远远大于2水平（24分），故C因素应取3水平，即闪式水提2次，电机搅拌转速为3 000 r/min，加水量分别是药材量的20倍、18倍，闪式提取时间为15 min、7 min（表12）。

2.4薄荷闪式水提工艺验证实验

取薄荷药材3批，每批100 g，第一次加水量为药材量的20倍，在常温下控制电机搅拌转速为3 000 r/min，闪式水提15 min，电压控制在100～120 V，过滤，滤渣第二次加水量为药材量的18倍，同参数控制电机搅拌转速，闪式水提7 min，过滤，合并2次滤液低温减压浓缩定容至1 000 mL。分析前取10 mL，用超纯水稀释至100 mL，滤过供UPLC-MS测薄荷脑含量，电子舌测各种味觉响应值。结果显示，薄荷脑含量为（59.23±0.086 1）mg/100 mL，略高于正交表中最高值，各种味觉响应值：甜味（11.56±0.082 5），与正交表中最高值相当；苦味（5.132±0.045 6）、涩味（-2.153±0.029 3），皆与正交表中最低值相当；苦味回味（-0.122 5±0.013 7）、涩味回味（0.843 9±0.016 7），皆与正交表中最低值接近；鲜味（14.51±0.145 2）、丰富性（5.314±0.073 8），远高于正交表中最高值；咸味（1.247±0.063 2），与正交表中最低值相当，最突出的是鲜味及丰富性大为提高，品尝后口感良好。

3结论与讨论

（1）本试验采用活性成分薄荷脑与甜味、苦味、涩味、鲜味等味觉响应值综合评价分析的方法，筛选出薄荷闪式水提最佳工艺参数为电机搅拌转速3 000 r/min；加水量分别是药材量的20倍、18倍，闪式提取时间为15、7 min。闪式水提操作简便，提取时间短，符合薄荷在方剂煎煮中“后下”的特点，薄荷水提药液中以鲜味占比最高，芳香味道保留较好。闪式水提投药量大，有利于工业化生产。

（2）评价指标的权重分配系根据活性成分占50%，计50分，各种味觉响应值占50%，各种味觉中鲜味占比最高为12%左右，亦计为12分，苦味虽然占比不高但重要性高，故计为10分，甜味占比10%，亦计为10分，涩味虽然占比较低但较重要，故计为6分，苦味回味、涩味回味、丰富性（鲜味回味）、咸味占比和重要性接近，故各计为3分，C因素苦味回味优选结果1水平或2水平皆计为3分，则总分103分，A因素和B因素总分皆为100分。参考文献

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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