黄芪中药渣生物有机肥制备配方优化及其泡腾片研制

摘 要：以黄芪中药渣为试验对象，添加其他辅料制备黄芪中药渣生物有机肥，并采用正交设计试验优化黄芪中药渣生物有机肥配方配比。结果表明：最佳配方配比为50%黄芪中药渣、7%硫酸亚铁、3%菌株D-3发酵液、5%尿素。另外，采用酸碱混合制粒压片法制备黄芪中药渣有机肥泡腾片，并采用正交试验设计优化泡腾片剂型的配方，为田间施用提供便利。结果表明：泡腾片剂型的最优配方配比为20%黄芪中药渣有机肥、酸碱比3∶2、2%聚乙二醇6000、乳糖与甘露醇比10∶1。

关键词：黄芪中药渣；D-3菌株；有机肥；泡腾片

中图分类号：TQ446 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）05-129-4

0 引言

众所周知，中药制药过程中产生的废渣是一类非常重要的生物质资源，将其进行充分的资源化利用，既能够促进中药产业链延长和经济效益提高，又能够有效解决长期以来中药制药企业因为药渣处理不得当而引发的环保问题［1-3］。中药渣中含有大量的氮、磷、钾等营养元素，并且重金属含量低，作为肥源来培育作物有助于其生长［4-6］。

该研究以黄芪中药渣为主，添加其他辅料（如茶叶渣等）制备黄芪中药渣生物有机肥，并采用四因素（黄芪中药渣、硫酸亚铁、D-3菌株发酵液、尿素）三水平正交设计试验，测定君子兰等植物种子的萌芽率，以确定最佳的黄芪中药渣生物有机肥的配方配比。另外，将黄芪中药渣生物有机肥制备成泡腾片剂型，以发挥其田间施用便利的优势。在试验过程中，笔者不仅探索了黄芪中药渣有机肥对君子兰的促萌芽作用，还试验了满天星、密花孔雀草、翠菊、长寿花、欧洲报春等10种花卉，但其对君子兰的促萌芽作用最显著，效果最优异，因此选择促萌芽作用最佳的君子兰来开展试验。

1 试验材料与方法

1.1 供试材料

黄芪中药渣，购买于湖北金贵中药饮片有限公司。D-3菌株，由辽宁科技大学生物工程系生物制药工艺实验室提供。中药渣生物有机肥（自制），由辽宁科技大学生物工程系生物制药工艺实验室提供。君子兰种子，由辽宁科技大学生物工程系生物制药工艺实验室提供。君子兰种子收集方法：在果实外皮从绿色转为红色，轻轻按压触感柔软时，采下果实并从中剥离出种子即可。

1.2 试验方法

1.2.1 黄芪中药渣生物有机肥制备。首先，活化D-3菌株。取可溶性淀粉20 g、硝酸钾1 g、磷酸氢二钾0.5 g、硫酸镁0.5 g、氯化钠0.5 g、硫酸亚铁0.01 g、琼脂20 g、水1 000 mL，熬制高氏一号固体培养基，调整培养基pH为7.2～7.4。之后将其分装至不同锥形瓶，塞好棉塞后置于灭菌锅中，121 ℃、灭菌30 min。灭菌结束后，将约30 mL培养基倒入培养皿中，待培养基凝固后以划线的方式接入D-3菌株，接菌完毕后置于28 ℃恒温培养箱中培养5 d，D-3菌株活化完成后备用。

其次，制备D-3菌株发酵液。取可溶性淀粉20 g、硝酸钾1 g、磷酸氢二钾0.5 g、硫酸镁0.5 g、氯化钠0.5 g、硫酸亚铁0.01 g、水1 000 mL，熬制高氏一号液体培养基，调整培养基pH为7.2～7.4。将液体培养基分装至不同锥形瓶，塞好棉塞后置于灭菌锅中，121 ℃、灭菌30 min。灭菌结束后，将活化的D-3菌株按15%的接种量接入液体培养基中，接菌完毕后置于28 ℃、150 r/min摇床中培养5 d，D-3菌株发酵液制备完成后备用。

最后，制备黄芪中药渣生物有机肥。称取黄芪中药渣烘干粉末30 g、茶叶渣2.5 g、硫酸钾2 g、硫酸亚铁5 g、磷酸二氢钾3 g、尿素7.5 g、D-3菌株发酵液加入量2%，充分混匀，黄芪中药渣生物有机肥制备完成后备用［7］。

1.2.2 黄芪中药渣生物有机肥配方优化。选择黄芪中药渣、硫酸亚铁、D-3菌株发酵液添加量和尿素4个因素及不同添加量的3个水平进行正交设计（见表1）。黄芪中药渣生物有机肥制备配方中的其余原料种类和质量不变。按照所设计的L9（34）表（见表2），以君子兰种子萌芽率为检测指标进行黄芪中药渣生物有机肥制备配方优化试验，从而确定最佳配方配比［8-9］。具体操作方法：将君子兰种子（15个/皿）放在铺有浸湿滤纸的培养皿中培养（保证培养皿中的湿度），培养3 d后施加试验肥料液（用表1各种试验肥料1 g，兑水100 mL水），观察君子兰萌芽个数，计算君子兰萌芽率。

1.2.3 黄芪中药渣生物有机肥泡腾片制备。泡腾片是以泡腾物料为崩解剂制成的一种片剂，投入水中会产生大量气泡并在较短时间内溶解，具有起效迅速、分布均匀、成本低、便于携带等特点。选择黄芪中药渣生物有机肥、酸碱比（柠檬酸/碳酸氢钠）、聚乙二醇6000和乳糖/甘露醇4个因素及不同添加量的3个水平进行正交设计（见表3），按照所设计的L9（34）表（见表4），采用酸碱混合制粒压片法制备黄芪中药渣有机肥泡腾片［10-13］。柠檬酸是酸源，碳酸氢钠是碱源，乳糖/甘露醇是稀释剂，聚乙二醇6000是润滑剂，原材料是黄芪中药渣生物有机肥。将上述材料与95%乙醇混合均匀，过0.024 mm筛湿法制粒，再将湿粒于50 ℃干燥2～3 h，过0.024 mm筛整粒压片制得泡腾片，并以崩解时限为检测指标，确定泡腾片最佳配方配比［14-19］。

2 试验结果与分析

2.1 黄芪中药渣生物有机肥制备

采用上述试验方法制得D-3菌株发酵液和黄芪中药渣生物有机肥，见图1和图2。

2.2 黄芪中药渣生物有机肥配方优化

如表5所示，第5组（A2B2C3D1）君子兰种子萌芽率最高，为80.0%。对种子萌芽变化进行极差分析可知，D-3菌株发酵液添加量的影响在各因素中最大，其次是尿素和黄芪中药渣，硫酸亚铁的影响相对较小（见表6）。通过正交试验优化的最佳黄芪中药渣制备有机肥配方是50%黄芪中药渣、7%硫酸亚铁、3%菌株发酵液和5%尿素。对因素水平的直观分析可以得出最优的水平组合是A2B2C3D1（见图3），试验结果与推测相符。

2.3 黄芪中药渣生物有机肥泡腾片制备

如表7所示，第2组（A1B2C2D2）泡腾片崩解速度最快，泡腾片崩解时间最短（为62 s）。对因素水平的直观分析可以得出最优的水平组合是A1B2C2D3（见图4），试验结果与推测不符合。由于这组水平不在试验设计中，因此再增加一组该水平的试验，继而验证结果是否符合试验设计的推测。A1B2C2D3组泡腾片崩解时间为59 s，优于第2组（A1B2C2D2）试验结果，推测无误。对崩解时间进行极差分析可知，黄芪中药渣生物有机肥的影响在各因素中最大，其次是酸碱比和聚乙二醇6000，乳糖与甘露醇比的影响相对较小（见表6）。因此，通过正交试验优化的最佳黄芪中药渣生物有机肥泡腾片配方是20%黄芪中药渣生物有机肥、酸碱比3∶2、2%聚乙二醇6000、乳糖甘露醇比10∶1。泡腾片成品见图5。

3 结论与讨论

在“绿水青山就是金山银山”理念日渐深入人心的大背景下，研发高附加值的生物有机肥是科研人员不懈的追求。中药渣中含有大量的氮、磷、钾等营养元素。利用其这一特性制备的生物有机肥具有明显的改善土壤理化性质、增强作物抗涝性、提高养分利用率、防病害等作用。同时，随着中药产业的发展，中药材加工产生的药渣越来越多，对其进行资源化利用在一定程度上可以促进经济增长和农业可持续发展。

此试验结果表明：黄芪中药渣生物有机肥的最佳配方配比为50%黄芪中药渣、7%硫酸亚铁、3%菌株发酵液、5%尿素，最佳泡腾片配方配比为20%黄芪中药渣有机肥、酸碱比3∶2、2%聚乙二醇6000、乳糖与甘露醇比10∶1。同时，该试验证明了黄芪中药渣生物有机肥对君子兰种子萌芽具有明显的促进作用。但黄芪中药渣有机肥及其泡腾片的制备仅限于实验室研究阶段，并未进入中试阶段，至于大规模应用效果及影响因素还有待进一步开展试验进行探究。因此，今后将进一步扩大其试验范围及明确其施用稳定性。

参考文献：

［1］贺超，王文全，侯俊玲.中药药渣生物有机肥的研究进展［J］.中草药，2017（24）：5286-5292.

［2］徐明贤.我国化肥使用概况、过量施用的危害及对策［J］.养殖技术顾问，2012（7）：249.

［3］石连成，叶琛，李霄.中药生产企业药渣处理方法和综合利用［J］.中国医药指南，2012（14）：385-386.

［4］袁琪，李伟东，郑艳萍，等.中药渣的深加工及其资源化利用［J］.生物加工过程，2019（2）：171-176.

［5］刘文伟，刘玉璇，赵宇，等.中药渣综合利用研究进展［J］.药学研究，2013（1）：49-50.

［6］王明威，周林，刘顺会，等.中药渣资源化利用探讨［J］.广东药科大学学报，2017（1）：140-143.

［7］焦巧芳.中药渣微生物转化利用菌种筛选研究［D］.金华：浙江师范大学，2010：38-40.

［8］杨国辉，魏丽娟，李卓伟，等.纤维素酶解黄芪药渣的工艺优化［J］.饲料广角，2017（6）：32-34.

［9］陈华.固体发酵黄芪药渣工艺条件优化［D］.合肥：安徽农业大学，2016：47.

［10］姚永秀，章斌，张恒.泡腾片的制备及其应用研究进展［J］.家庭医药，2019（1）：185-186.

［11］ZHENG D D，WANG J L，ZHANG L H，et al. Optimized preparation and quality analysis of bamboo leaf extract effervescent tablets［J］.Food Science，2016（8）：39-44.

［12］SHIRSAND S B，SURESH S，JODHANA L S，et al. Formulation design and optimization of fast disintegrating Lorazepam tablets by effervescent method［J］.Indian Journal of Pharmaceutical Sciences，2011（72）：431-436.

［13］王青霞，李建颖，杨航.黑果枸杞提取物泡腾片的制备及其质量评价［J］.天然产物研究与开发，2019（6）：1030-1037.

［14］唐婧红，范可帷，张素，等.黑曲霉泡腾片制备工艺优化［J］.中国酿造，2018（10）：186-189.

［15］刘潭，刘东顺，谢新芳，等.菊花泡腾片的制备工艺研究［J］.宜春学院学报，2017（3）：24-28.

［16］华乃震.农药泡腾剂的加工和应用［J］.世界农药，2015（2）：37-42.

［17］许宣林.绿茶泡腾片的制备及质量评价［J］.中国药业，2014（3）：42-44.

［18］张宏康，吕雪冬，黄建显，等.红景天泡腾片的制备［J］.食品科技，2016（2）：126-130.

［19］周倩，张鹰，王琴，等.青梅泡腾片固体饮料的研制［J］.安徽农业科学，2018（25）：146-148.