金橘咀嚼片配方工藝

黃華花，張萌，王明軍，王圣江，呂詩詩，陳緣緣

福建省中藥精加工與健康產品開發重點研究室/廈門市中藥生物工程重點實驗室，廈門醫學院藥學系（廈門 361023）

金橘是蕓香科植物金橘[Fortunella margarita（Lour.）Swingle]的果實，原產于我國南部溫暖地區，其中福建三明尤溪、廣西柳州融安、廣西桂林陽朔、江西吉安遂川、湖南長沙瀏陽和浙江寧波北侖為金橘的六大產區[1]。金橘藥食同源[2]，《中華本草》記載[3]，其性溫，味辛、甘、酸，具有理氣解郁、消食化痰、醒酒的功效。現代研究表明，金橘具有抗炎鎮痛、止咳化痰、免疫調節、預防結石、解酒保肝等作用[4-7]。金橘可作水果鮮食，可切片曬干泡水飲用，可制成金橘果脯、罐頭、果糕、果汁飲料[8-11]，還被開發成多種保健食品，如金桔利口酒、金棗丹、金桔咀嚼片等[12-14]。目前僅零東寧等[14]對金桔咀嚼片加工工藝進行了研究，仍鮮見關于配方的研究報道，因此試驗以顆粒產率、片重差異、硬度、脆碎度、口感及感官評價為評價指標，采用主觀-客觀混合加權法確定各指標權重，計算綜合得分，利用響應面法對其配方中甜味劑的用量、潤濕劑的濃度和潤滑劑的用量進行優化，為該產品的后續研究開發提供重要參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金橘（福建三明尤溪管前，由廈門醫學院藥學系鮑紅娟副教授鑒定為蕓香科植物金橘Fortunella margarita（Lour.）Swingle的成熟干燥果實）；微晶纖維素（國藥集團化學試劑有限公司）；山梨醇（山東西亞化學工業有限公司）；硬脂酸鎂、乙醇（西隴科學股份有限公司）。

1.2 儀器與設備

ZYS多功能藥用試驗機（上海辰環機械制造有限公司）；BAO-250A精密鼓風干燥箱：施都凱儀器設備（上海）有限公司；KCPA225D、BS224S型電子天平（德國Sartorius公司）；YD-20智能片劑硬度儀和FT-2000AE脆碎度檢測儀（天津市天大天發科技有限公司）。

1.3 工藝流程

1.4 各評價指標的測定

1.4.1 顆粒產率

1.4.2 重量差異

按照《中國藥典》2015年版四部片劑重量差異檢查法（通則0101）進行檢查，計算20片重量的RSD。

1.4.3 硬度

采用硬度儀進行片劑硬度檢查，每批測定6片，求平均值。

1.4.4 脆碎度

按照《中國藥典》2015年版四部片劑脆碎度檢查法（通則0923）進行檢查，按式（2）計算減失重量。

1.4.5 口感及感官評價

選擇15名具備感官評定知識的人員組成評價小組，對金橘咀嚼片的色澤、表面性狀、風味、口感進行評價，每項指標25分，滿分100分。口感及感官評價標準如表1所示。

表1 口感及感官評價標準

1.5 單因素試驗設計

1.5.1 甜味劑的考察

考察以甘露醇、山梨醇、乳糖作為甜味劑時金橘咀嚼片的口感及感官評價得分，確定甜味劑的品種后，以口感及感官評價得分為指標考察其用量。

1.5.2 潤濕劑的考察

考察以水、50%乙醇作為潤濕劑時金橘咀嚼片的工藝過程，確定潤濕劑的品種后，以顆粒產率和硬度為指標，考察其用量或濃度。

1.5.3 潤滑劑的考察

考察以硬脂酸鎂、滑石粉、微粉硅膠作為潤滑劑時金橘咀嚼片的重量差異，確定潤滑劑的品種后，以重量差異為指標考察其用量。

1.6 響應面試驗設計

以單因素考察為基礎，將甜味劑的用量、潤濕劑的用量或濃度、潤滑劑的用量3個因素作為自變量，綜合評分作為響應值，設計響應面優化試驗。

1.7 綜合評分的計算

采用主觀-客觀混合加權法確定5個指標的權重，按式（3）計算綜合評分。

式中：Y為綜合評分；wij為各指標的權重；Zij為變換后的各指標值。

1.8 數據處理

運用Design Expert 8.0.6軟件對響應面試驗結果進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 甜味劑的考察

在其他組分及用量不變的條件下，分別以甘露醇、山梨醇、乳糖作為甜味劑進行金橘咀嚼片的制備，以口感及感官評價得分進行評定。結果表明，山梨醇作為甜味劑的得分最高，故將甜味劑確定為山梨醇。

考察山梨醇用量為5%，10%，15%，20%和25%，金橘粉末用量為70%，其余為微晶纖維素的情況，以口感及感官評價得分進行評定，結果見圖1。由圖1可知，當山梨醇低于15%時，隨著比例的增加，口感及感官評價得分逐漸升高，且在15%時達到最高；高于15%時，口感及感官評價得分反而降低。主要原因是山梨醇比例低時所得咀嚼片色澤較深，且物料黏性不足，使其易碎，表面顆粒感明顯；山梨醇比例高于15%時，物料太黏，在壓片過程中出現黏沖，使表面不光潔，因此確定5%，10%，15%的山梨醇作為響應面的三個水平。

圖1 甜味劑用量對口感及感官評價得分的影響

2.1.2 潤濕劑的考察

配方在其他組分及用量不變的條件下，分別以水、50%乙醇作為潤濕劑進行金橘咀嚼片的制備，按制粒過程中軟材的品質進行評定。結果表明，水作為潤濕劑的軟材太黏，過篩困難，以50%乙醇作為潤濕劑的軟材品質較好，故將潤濕劑確定為一定體積分數的乙醇。

固定潤濕劑用量（潤濕劑的用量為配方量的17.5%），考察30%，40%，50%，60%和70%乙醇作為潤濕劑時顆粒產率及咀嚼片硬度，結果見圖2和圖3。由圖2可知，隨著乙醇體積分數的增加，顆粒產率先增大后減小，在50%時達到最高。主要原因是乙醇體積分數低于50%時，所得軟材太黏，較難過篩，顆粒產率低；乙醇體積分數高于50%時，物料的黏性降低，所得顆粒太松，整粒后顆粒產率不高。由圖3可知，隨著乙醇體積分數的增加，咀嚼片的平均硬度逐漸降低，且乙醇體積分數為30%時，壓片時黏沖嚴重，乙醇體積分數為70%時，咀嚼片易松片，因此確定40%，50%，60%的乙醇作為響應面的三個水平。

2.1.3 潤滑劑的考察

配方在其他組分及用量不變的條件下，按干顆粒的1%分別加入硬脂酸鎂、滑石粉、微粉硅膠作為潤滑劑進行金橘咀嚼片的制備，按片重差異進行評定。結果表明，硬脂酸鎂作為潤滑劑時片重波動最小，故將潤滑劑確定硬脂酸鎂。

加入0.25%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸鎂，考察其對片重差異的影響，結果見圖4。當硬脂酸鎂用量為0.25%時，片重RSD最大；加入0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸鎂，片重RSD變化不大，因此確定0.5%，1.0%，1.5%的硬脂酸鎂作為響應面的三個水平。

圖2 潤濕劑濃度對顆粒產率的影響

圖3 潤濕劑濃度對硬度的影響

圖4 潤滑劑用量對片重差異的影響

2.2 響應面法優化金橘咀嚼片的配方工藝

2.2.1 響應面試驗設計

以單因素考察為基礎，確定了考察因素及各因素的取值，結果見表2。根據Box-Behnken進行響應面試驗設計，方案及結果見表3。

表2 響應面試驗因素水平表

2.2.2 綜合評分的計算

各指標的權重采用主觀-客觀混合加權法確定[15]。主觀上，顆粒產率、片重差異、硬度、脆碎度、口感及感官評價都是衡量咀嚼片配方好壞的重要指標，考慮到硬度和脆碎度兩個指標目的相同，都是防止咀嚼片在包裝、運輸與儲存過程中發生松片、裂片的現象，因此可視為同一指標，故將5個指標的權重依次分配為0.25，0.25，0.125，0.125和0.25。客觀上，采用CRITIC法來確定指標權重。將表3中的數據經線性插值處理，消除單位量綱，結果見表4。

經CRITIC法計算得到5個指標的客觀權重系數依次為0.230 5，0.205 8，0.216 5，0.182 8和0.164 4。確定權重既要客觀，又要不失主觀，故將二者結合起來，按式（4）計算綜合權重。

5個指標的綜合權重依次為0.288 0，0.257 1，0.135 3，0.114 2和0.205 4。

表3 響應面試驗設計及結果

表4 變換后的指標值及綜合評分

2.2.3 響應面模型的建立及方差分析

運用Design Expert 8.0.6進行回歸分析，擬合得到綜合評分（Y）對A（山梨醇用量）、B（乙醇體積分數）和C（硬脂酸鎂用量）的回歸方程：Y= 0.66+0.083A+0.019B-0.1C+0.053AB-0.15AC-0.20BC+0.052A2-0.11B2-0.018C2。對該模型進行方差分析，結果見表5。

表5 回歸模型的顯著性檢驗及方差分析

由表5可知，該模型差異極顯著（p＜0.01），失擬項不顯著（p=0.248 5，p＞0.05），R2=0.943 3，說明該模型擬合程度好，回歸方程適合用于檢驗結果。回歸方程各項方差分析表明，一次項A、C的影響極顯著（p＜0.01），B的影響不顯著；二次項B2的影響極顯著（p＜0.01），A2、C2的影響不顯著；交叉項AC、BC的影響極顯著（p＜0.01），AB的影響不顯著。由F可知，3個因素對Y的影響大小依次為C＞A＞B。通過舍去不顯著項得到優化模型方程為Y=0.66+0.083A-0.1C-0.15AC-0.20BC-0.11B2。

2.2.4 交互效應分析

為進一步考察3個因素中交互作用對綜合評分的影響，運用Design Expert 8.0.6軟件繪制不同因素對于綜合評分的三維曲線圖，其中AC、BC之間的交互作用對綜合評分的影響顯著，與方差分析的結論相一致，結果見圖5。

圖5 交互效應圖

2.2.5 最佳工藝條件的確定與驗證

運用Design Expert 8.0.6軟件分析得到金橘咀嚼片的最佳配方：山梨醇用量15%、乙醇體積分數60%、硬脂酸鎂用量0.50%。在此條件下，金橘咀嚼片的綜合評分為1.189 6。為檢驗所得工藝的可靠性，進行了驗證試驗。在此條件下進行3次平行試驗，金橘咀嚼片的綜合評分平均值為1.102 6，結果與理論值接近，說明采用響應面法優化的金橘咀嚼片的最佳配方工藝有較高的可靠性和可行性。

3 結論

試驗以單因素考察為基礎，利用響應面法進行設計優化。3個因素對金橘咀嚼片綜合評分影響的大小依次為硬脂酸鎂用量＞山梨醇用量＞乙醇體積分數。金橘咀嚼片的最佳配方為山梨醇用量15%、乙醇體積分數60%、硬脂酸鎂用量0.50%，即金橘、山梨醇與微晶纖維素質量比70∶15∶15，以60%乙醇體積分數作為潤濕劑，加入干顆粒質量0.50%的硬脂酸鎂，所得金橘咀嚼片的綜合評分為1.102 6，與預測值基本吻合，說明響應面法優化的金橘咀嚼片配方工藝準確可靠，可為該產品的規模化生產提供參考。

金橘原產于我國南部溫暖地區，種植面積及產量均居世界首位。金橘藥食同源，將其制成咀嚼片既解決了金橘的保存和流通問題，又最大限度地保留了其原有的風味。試驗優化的配方工藝所用的原料成本合理，使該產品具有較大的經濟利益，具有廣闊的市場前景。后期可對金橘咀嚼片的保健功能、品質標準等開展進一步的研究。