混料設(shè)計在元麥咀嚼片配方研究中的應(yīng)用

宋居易,陳 惠,魏亞鳳,劉 建,王永強,郝德榮

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 如皋 226541)

混料設(shè)計在元麥咀嚼片配方研究中的應(yīng)用

宋居易,陳 惠,魏亞鳳,劉 建*,王永強,郝德榮

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 如皋 226541)

為了優(yōu)化元麥咀嚼片配方,采用混料設(shè)計研究了不同配方對咀嚼片感官質(zhì)量的影響,建立了各組分與產(chǎn)品感官質(zhì)量之間的回歸模型,考察了它們之間的互作效應(yīng)。最終優(yōu)化的配方為:元麥粉52.10%、麥芽糊精15.00%、木糖醇19.50%、乳酸鈣9.00%、甘露醇3.30%、維生素C 0.10%。按優(yōu)化配方制成的元麥咀嚼片表面光滑,色澤均勻,口感良好。

混料設(shè)計;元麥;咀嚼片;配方;優(yōu)化

元麥即裸大麥,又名青稞,系禾本科(Gramineae)大麥屬(Hordeum)谷類植物[1-3]。元麥具有較好的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能[4-6],尤其含有大量的β-葡聚糖,而β-葡聚糖具有降膽固醇和降血糖功能[7]。由于高血壓、心臟病和糖尿病現(xiàn)均已發(fā)展成為威脅人類健康的常見病,因此,人們對元麥?zhǔn)称返男枨罅恐鹉暝黾印?/p>

咀嚼片是一個具有發(fā)展前景的藥物劑型,目前已得到各國新藥研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注,發(fā)展十分迅速。咀嚼片具有攜帶、食用方便等多方面的優(yōu)勢,但是元麥咀嚼片的研究尚未見報道。本研究以元麥為原料,選擇優(yōu)質(zhì)麥芽糊精、木糖醇、甘露醇等功能性輔料[8-11],采用軟件Design-Expert 8.0.6中的混料(mixture)設(shè)計,優(yōu)選出了品質(zhì)較好的元麥咀嚼片配方,可為元麥的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 原料為由實驗室制作的元麥粉(以蘇裸麥2號為原料)。麥芽糊精、木糖醇、乳酸鈣、甘露醇、維生素C均為食品添加劑;乙醇為食用級。

1.1.2 儀器與設(shè)備 QE-100高速粉碎機(浙江屹立工貿(mào)有限公司產(chǎn)品)、YK-60型顆粒機(由上海天峰制藥設(shè)備有限公司生產(chǎn))、HGl01—1A型電熱鼓風(fēng)干燥箱(南京實驗儀器廠產(chǎn)品)、TDP-6T單沖壓片機(由上海天峰制藥設(shè)備有限公司生產(chǎn))。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程 咀嚼片的生產(chǎn)工藝流程為：配料→制軟材→制濕粒→干燥→整粒→壓片→包裝。具體而言：按照配料比例預(yù)先將各種輔料和元麥粉經(jīng)過粉碎機粉碎,過177 μm篩;在配料中緩慢加入10～20 mL/100 g的50%乙醇作為潤濕劑,制成軟材;將制好的軟材過500 μm篩，制成濕顆粒；將濕粒置于80 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2 h,過420 μm篩,加入維生素C、硬脂酸鎂,混合均勻,在壓片機中壓片；放在紫外線下照射30 min進行滅菌,完成后進行包裝,即得成品。

1.2.2 評價方法 采用九點標(biāo)度法[12-14],請3位品嘗員分別對每一感官指標(biāo)進行評分,評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 元麥咀嚼片感官指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

在加權(quán)評分中,以滋味、質(zhì)地和可接受程度為主指標(biāo)(權(quán)重系數(shù)分別設(shè)為0.3、0.2、0.2),以可嚼性和外觀為輔指標(biāo)(權(quán)重系數(shù)均設(shè)為0.15),按公式(1)對感官指標(biāo)進行加權(quán)綜合評分。綜合評分公式[15]如下:

(1)

式(1)中:aij、bij、cij為第i項的第j個指標(biāo);s1、s2、s3為樣品標(biāo)準(zhǔn)差;w1、w2、w3為權(quán)重系數(shù)。

1.2.3 實驗設(shè)計 本實驗借助實驗設(shè)計軟件DesignExpert,采用混料(mixture)設(shè)計中的D-Optional方法,對以元麥粉為主要成分的咀嚼片配方進行優(yōu)化。本實驗選用元麥粉、麥芽糊精、木糖醇、乳酸鈣、甘露醇、維生素C為配方中的成分,實驗設(shè)計如表2所示。

表2 元麥咀嚼片混料設(shè)計及各處理的感官分值

2 結(jié)果與分析

2.1 模型建立

表2列出了以元麥粉為主要成分的咀嚼片的感官評定結(jié)果及其預(yù)測值。利用上述軟件,對響應(yīng)值感官分值的實驗值Y進行二次多項回歸擬合,建立感官分值的回歸模型,回歸模型如下:

Y=-49.61091×A-144.57072×B-39.80844×C-46.55496×D-606.25687×E+(6.44056E+005)×F+399.11706×A×B+198.38980×A×C+248.24093×A×D+751.90558×A×E-(6.51481E+005)×A×F+72.43009×B×C-31.91384×B×D+789.19798×B×E-(6.55393E+005)×B×F-51.33204×C×D+868.25305×C×E-(6.48221E+005)×C×F+585.54284×D×E-(6.21831E+005)×D×F-(6.81500E+005)×E×F

表3 感官分值的二次多項回歸模型方差分析結(jié)果

2.2 配方中各成分變化對咀嚼片感官指標(biāo)的影響

混料設(shè)計可以根據(jù)各組分的三元等值線圖直觀地觀察各組分的變化對產(chǎn)品感官指標(biāo)的影響。本研究的咀嚼片配方中共有6種成分,固定其中的3種成分,可以比較其他3種成分的交互作用對感官指標(biāo)的影響。圖1是當(dāng)乳酸鈣、甘露醇、維生素C在固定水平時,元麥粉、麥芽糊精和木糖醇的交互作用對產(chǎn)品感官質(zhì)量的影響。當(dāng)木糖醇為10%時,元麥粉在較低水平下,隨著元麥粉含量的增加,產(chǎn)品的感官分值有較大幅度的增加,但當(dāng)元麥粉含量增加到一定值后,隨著其進一步增加,產(chǎn)品感官分值呈下降趨勢；麥芽糊精和木糖醇也有類似趨勢,從3D圖上可以看出,產(chǎn)品的感官分值有極大值。

圖1 元麥粉、麥芽糊精和木糖醇的交互作用對產(chǎn)品感官質(zhì)量的影響

2.3 咀嚼片配方優(yōu)化

用軟件的最優(yōu)化功能設(shè)定各組分的變化范圍,然后設(shè)定所期望的響應(yīng)值(見表4),軟件運行后,從隨機組合開始進行最陡爬坡預(yù)測,直到目標(biāo)響應(yīng)值；同時給出了達到或接近目標(biāo)響應(yīng)值的2個組合,并提供了預(yù)測值(表5)。從表5可以看出,配方最優(yōu)組合為元麥粉52.10%、麥芽糊精15.00%、木糖醇19.50%、乳酸鈣9.00%、甘露醇3.30%、維生素C 0.10%。

按照上述優(yōu)化后的配方制成元麥咀嚼片,感官評定結(jié)果為(9.70±0.02)分,與預(yù)測值9.90分基本一致。

3 結(jié)論與討論

本研究所需優(yōu)化的配方因素較多,若采用單因素試驗和正交試驗均不能在同一時間對配方進行全面地篩選,會導(dǎo)致信息遺漏[16-17]。因此,本試驗采用D-最優(yōu)混料設(shè)計來優(yōu)化元麥咀嚼片的配方，避免這種多因素間的相互交叉干擾現(xiàn)象,此種設(shè)計方法具有試驗次數(shù)少、信息量全面、可多因素同步優(yōu)化等優(yōu)點[18-20]。本研究按照優(yōu)化出的配方制作的元麥咀嚼片產(chǎn)品在外觀、食用品質(zhì)等方面均較好。

表4 實驗變量和響應(yīng)值的目標(biāo)范圍

表5 各成分最佳組合及預(yù)測結(jié)果

采用混料設(shè)計試驗方案,以咀嚼片感官評分為指標(biāo),通過各指標(biāo)回歸模型的建立和各組分間交互作用的分析,最后結(jié)合軟件的優(yōu)化功能和生產(chǎn)實際,得出元麥咀嚼片最佳配方:元麥全粉質(zhì)量分數(shù)52.10%、麥芽糊精質(zhì)量分數(shù)15.00%、木糖醇質(zhì)量分數(shù)19.50%、乳酸鈣質(zhì)量分數(shù)9.00%、甘露醇質(zhì)量分數(shù)3.30%、維生素C質(zhì)量分數(shù)0.10%。驗證試驗感官評分的實測值與預(yù)測值的偏差僅為0.20,相差很小,說明優(yōu)選的元麥粉咀嚼片配方是科學(xué)、可靠的。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Application of Mixture Design in Study of Formulation of Naked Barley Chewable Tablet

SONG Ju-yi, CHEN Hui, WEI Ya-feng, LIU Jian*, WANG Yong-qiang, HAO De-rong

(Institute of Agricultural Sciences in Riverside Region of Jiangsu, Rugao 226541, China)

In order to optimize the formulation of naked barley chewable tablet, we used mixture design to study the effects of different ingredients on the sensory quality of naked barley chewable tablet, established the regression model describing the relationship between various ingredients and sensory quality of naked barley chewable tablet, and investigated the interactions among them. The optimal formulation of naked barley chewable tablet was obtained as follows: naked barley flour 52.10%, maltodextrin 15.00%, xylitol 19.50%, calcium lactate 9.00%, manitol 3.30%, and vitamin C 0.10%. The manufactured naked barley chewable tablet based on the above optimized formulation possessed smooth surface, uniform color and lustre, and good taste.

Mixture design; Naked barley; Chewable tablet; Formulation; Optimization

2017-03-01

江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所青年科技基金項目“元麥咀嚼片的生產(chǎn)工藝研究”(G162808);江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新 資金項目“元麥品質(zhì)優(yōu)化及主食類制品加工關(guān)鍵技術(shù)研究”[CX(14)2123]。

宋居易(1989─),女,安徽淮南人,研究實習(xí)員,碩士,主要從事食品加工及貯藏研究。*通訊作者:劉建。

S512.3

A

1001-8581(2017)07-0090-04