人參膳食纖維咀嚼片的研制

閆璐，李彤昕，陶偉明，孫航，鄭明珠，畢云楓*

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（長春 130118）

人參為我國名貴中藥，應(yīng)用于中醫(yī)臨床已有幾千年歷史。吉林省長白山地區(qū)以其獨(dú)特的冷涼氣候、地理環(huán)境和生物物種資源等優(yōu)勢，成為我國乃至世界的人參主產(chǎn)地區(qū)[1]。對于人參資源的開發(fā)利用，吉林省有著得天獨(dú)厚的條件。我國雖然是人參產(chǎn)量大國，卻是人參產(chǎn)業(yè)弱國。多年來我國人參加工利用率低，產(chǎn)品單一，人參產(chǎn)品的加工僅局限于人參活性成分的提取。人參活性成分（如人參皂苷、揮發(fā)油等）的含量很低，而大部分組成成分為膳食纖維，在人參開發(fā)利用中，通常只提取人參有效成分，而將富含膳食纖維的人參渣丟棄，不僅浪費(fèi)資源，同時又污染環(huán)境。人參渣是人參活性成分提取過程中伴隨產(chǎn)生的副產(chǎn)物，無副作用，不僅含有大量的膳食纖維、淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)，還含有少量的氨基酸、皂苷等活性成分[2]。但目前有關(guān)人參廢渣的利用僅僅限于在飼料中的應(yīng)用，大部分未能得到充分的利用，附加值低，極大地限制了人參產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。

眾所周知，膳食纖維（Dietary fiber，DF）對人體健康有著很重要的生理功能，如果對人參渣中的膳食纖維進(jìn)行開發(fā)利用，不僅可以解決環(huán)境污染問題，還可以提高人參加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

人參膳食纖維是以人參渣為原料提取的，資源豐富，綜合生產(chǎn)成本低。為了預(yù)防和治療“富貴病”[4]，它可以為人參的綜合利用和深加工開辟一條新途徑。人參膳食纖維咀嚼片以人參膳食纖維粉為主要成分，輔以甜菊糖苷功能性甜味劑，制成具有預(yù)防心血管疾病、癌癥、糖尿病以及其他疾病等保健功效的咀嚼片，使人參渣的功效成分得到充分利用。人參膳食纖維粉因本身具有苦味，其食用風(fēng)味不佳。因此，試驗(yàn)旨在優(yōu)化確定咀嚼片產(chǎn)品配方，研制出美味可口的人參膳食纖維咀嚼片。

1 材料與方法

1.1 材料

干燥的人參根廢渣，由吉林省宏久生物科技股份公司提供。山梨糖醇、麥芽糖醇、低聚異麥芽糖、硬脂酸鎂、麥芽糊精、玉米淀粉、微晶纖維素（MCC），均購自浙江一諾生物科技有限公司。甜菊糖苷，購自曲阜香州甜菊制品有限責(zé)任公司。乙醇，為食用級。其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FW-100型高速萬能粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；JE502型電子天平（上海普春測量儀器有限公司）；WK型搖擺式制粒機(jī)（上海超藝制藥機(jī)械設(shè)備有限公司）；TDP型單沖壓片機(jī)（上海天峰制藥設(shè)備有限公司）；DHG型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）。

1.3 人參膳食纖維粉的制備

將干凈的人參渣放入恒溫干燥箱中，在100～110℃溫度范圍內(nèi)烘干，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，過100目孔徑篩。將過篩的人參渣粉與水以質(zhì)量比1∶25的比例混合形成混合液，浸泡12 h。將混合液離心（4 000 r/min，20 min），取沉淀。于85 ℃恒溫干燥箱烘干，得到人參膳食纖維粉。

1.4 工藝流程

人參膳食纖維粉→精密稱取→加入一定配比的其他輔料→混勻→潤濕劑→制軟材→制粒→干燥→整粒→加助流劑→壓片→包裝→成品

1.5 部分操作要點(diǎn)

1.5.1 混合

配料時預(yù)先將輔料甜菊糖苷、麥芽糊精、玉米淀粉經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，與經(jīng)超微粉碎過篩后的人參膳食纖維粉一起進(jìn)行混合。

1.5.2 制軟材

選擇乙醇為潤濕劑，加入適量體積分?jǐn)?shù)95%乙醇，加入量以使制軟材適合制粒為宜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，軟材的軟硬度一般以手握能成團(tuán)，輕壓則散為好。

1.5.3 造粒與干燥

制粒選用孔徑為20目的篩網(wǎng)，固定在搖擺式制粒機(jī)上。將制好的軟材投入制粒機(jī)中制粒，選用從篩孔落下的濕顆粒。濕粒制成后，立即置于干燥箱中干燥，溫度為60～80 ℃，以免濕顆粒結(jié)塊或受壓變形，干燥溫度應(yīng)逐漸上升，以免表面干燥過快，結(jié)成一層硬殼而影響內(nèi)部水分的蒸發(fā)。干燥時要定時進(jìn)行翻動，使顆粒烘干均勻。干燥終點(diǎn)以顆粒水分降至3%左右為宜。

1.5.4 整粒

顆粒在干燥過程中，一部分濕顆粒彼此粘連成塊，需將干燥后的顆粒通過20目篩整粒，收集過篩后的顆粒使之成為適宜壓片的均勻顆粒。

1.5.5 壓片

壓片時要控制好壓力，壓力太小，成品易碎，影響成品率；壓力過大，成品太硬，不易咀嚼。片劑在壓制過程中受環(huán)境濕度影響較為明顯，壓片時應(yīng)測定顆粒的臨界相對濕度，即制粒、壓片及貯存時，環(huán)境濕度必須控制＜45%，以減少水分對片劑性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響。在干燥顆粒中加入其質(zhì)量1%的硬脂酸鎂作為助流劑，混合均勻，送入壓片機(jī)中壓片，片重為2±0.05 g/片。壓片機(jī)工作結(jié)束后，要及時拆下沖頭將壓片部位清理干凈，最后用75%酒精棉球擦拭，干燥后裝好備用。將壓好的片劑在紫外線下照射20～30 min進(jìn)行滅菌，及時包裝，即為成品。

1.6 感官評定

選擇10名有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)內(nèi)人士對產(chǎn)品的感官指標(biāo)進(jìn)行評定。成品的外觀形態(tài)、口感、風(fēng)味、硬度等因素為感官評價指標(biāo)，總分10分。評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 人參膳食纖維咀嚼片感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.7 單因素試驗(yàn)

1.7.1 矯味劑的添加量

將適量人參膳食纖維粉分別與一定量的低聚異麥芽糖、山梨糖醇、麥芽糖醇、甜菊糖苷混合壓片、篩選，經(jīng)10位品嘗員品鑒，以爽口度和甜度為主要指標(biāo)選擇出最好的矯味劑。同時考察其添加量為0.05%，0.1%，0.5%，1%和1.5%時對咀嚼片綜合感官指標(biāo)的影響，選擇出最佳矯味劑添加比例。

1.7.2 口感輔料的添加量

在矯味劑添加量的基礎(chǔ)上，將人參膳食纖維粉與甜菊糖苷混合后，按總質(zhì)量10%，20%，30%，40%和50%的麥芽糊精添加量分別與其直接混合壓片，以口感作為主要指標(biāo)對咀嚼片綜合感官指標(biāo)的影響，選擇出最佳口感輔料添加比例。

1.7.3 填充劑的添加量

在矯味劑和口感輔料添加量的基礎(chǔ)上，將人參膳食纖維粉與甜菊糖苷、麥芽糊精混合后分別與一定量的MCC、玉米淀粉混合，以95%乙醇制軟材，擠壓過20目篩網(wǎng)，60～80 ℃干燥后整粒、壓片。以產(chǎn)品的口感、風(fēng)味、外觀、硬度為指標(biāo)對咀嚼片綜合感官指標(biāo)的影響，選擇出最佳填充劑種類。同時考察其添加量為1%，5%，10%，15%和20%時對咀嚼片綜合感官指標(biāo)的影響，選擇出最佳填充劑添加比例。

1.8 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計

根據(jù)單因素試驗(yàn)確定各因素的取值水平范圍，分別選取麥芽糊精（A）、甜菊糖苷（B）、玉米淀粉（C）作為自變量，選取三水平進(jìn)行響應(yīng)面分析試驗(yàn)。利用Design Expert軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，共17個試驗(yàn)點(diǎn)，單因素試驗(yàn)涉及的水平及編碼見表2。以人參膳食纖維咀嚼片成品的綜合感官評分作為響應(yīng)值設(shè)計響應(yīng)面試驗(yàn)。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 矯味劑添加量對咀嚼片品質(zhì)的影響

添加量相同時，低聚異麥芽糖、山梨糖醇、麥芽糖醇無法掩蓋人參膳食纖維粉的苦味與土腥味，整體風(fēng)味顯苦，甜菊糖苷的加入使咀嚼片香甜。同時考察其添加量為0.05%，0.1%，0.5%，1.0%和1.5%時對咀嚼片品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。隨著甜菊糖苷添加量的增加，咀嚼片口感、甜度逐漸提升，但至1.5%添加量時，稍顯過甜，有齁甜感。因此選擇添加量0.5%，此時口感較適宜且綜合評分最高。

2.1.2 口感輔料添加量對咀嚼片口感的影響

隨著甜菊糖苷的添加，咀嚼片整體風(fēng)味顯甜，麥芽糊精的加入使得人參膳食纖維咀嚼片粉粒感減輕，更細(xì)膩、口感更佳。同時考察其10%，20%，30%，40%和50%的麥芽糊精添加量對咀嚼片口感的影響，結(jié)果見圖2。隨著添加量的增多，片劑粗糙程度逐漸減輕，在達(dá)到50%時，口感稍顯不佳；因此麥芽糊精添加量選擇30%。此時口感較適宜且綜合評分最高。

圖1 甜菊糖苷添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質(zhì)的影響

圖2 麥芽糊精添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質(zhì)的影響

2.1.3 填充劑的添加量對咀嚼片品質(zhì)的影響

玉米淀粉作為填充劑時片劑光潔度最佳，硬度適中。MCC添加時，片劑外觀斷面，硬度較低。同時考察玉米淀粉添加量為1%，5%，10%，15%和20%對咀嚼片品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。隨著玉米淀粉添加量的增加，片劑碎脆度隨之減小，硬度逐漸上升；至15%添加量時，碎脆度合格，硬度適中；繼續(xù)增加添加量，硬度過大，不易咀嚼。故玉米淀粉添加量選擇15%。

圖3 玉米淀粉添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 回歸模型的顯著性分析

利用Design Expert軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，共17個試驗(yàn)點(diǎn)，綜合評分結(jié)果見表3。對表3各項(xiàng)因素進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。各因素經(jīng)回歸擬合得回歸方程為：R=9.14+0.24A-0.11B+0.11C+0.23AB+0.12AC+0.055BC-0.39A2-0.58B2-0.91C2。

由表4可知，該模型極顯著（p＜0.01）；失擬項(xiàng)不顯著（p=0.649 3＞0.05），該模型選擇合理，可以用回歸方程對配方進(jìn)行預(yù)測和分析。該方程相關(guān)系數(shù)R2和判定系數(shù)R2adj分別為0.983 4和0.962 0，說明方程可信度較高；變異系數(shù)C.V.為1.58%，較低，說明試驗(yàn)操作可信。綜上說明該模型方程擬合指標(biāo)與配方比例關(guān)系程度良好。

表3 中心組合試驗(yàn)設(shè)計及響應(yīng)值表

表4 回歸方程方差分析表

回歸方程系數(shù)的顯著性分析結(jié)果表明，麥芽糊精添加量對咀嚼片品質(zhì)的影響極顯著（p＜0.01），玉米淀粉添加量對咀嚼片品質(zhì)的影響顯著（p＜0.05）；A和B的交互項(xiàng)回歸系數(shù)極顯著（p＜0.01）。比較圖4～圖6可知，麥芽糊精與甜菊糖苷對咀嚼片品質(zhì)的影響極顯著，其曲線較陡，這與回歸方程方差分析的結(jié)果相一致。

圖4 麥芽糊精和甜菊糖苷對片劑感官的交互影響

圖5 麥芽糊精和玉米淀粉對片劑感官的交互影響

圖6 甜菊糖苷和玉米淀粉對片劑感官的交互影響

2.2.2 模型求解及驗(yàn)證

從圖4～圖6可以看出，擬合面存在真實(shí)的最大值，因此對回歸方程取一階偏導(dǎo)，可得3個方程式：0.24+0.23B+0.12C-0.78A=0；-0.11+0.23A+0.055C-1.16B=0；0.11+0.12A+0.055B-1.82C=0。解方程并把編碼值轉(zhuǎn)換成真實(shí)值可得最佳制片條件：麥芽糊精33.21%，甜菊糖苷0.54%，玉米淀粉15.41%。根據(jù)得出的最佳配方，驗(yàn)證回歸模型的有效性，驗(yàn)證試驗(yàn)表明，實(shí)測綜合感官評分為9.15分，回歸模型預(yù)測綜合感官評分可達(dá)9.185分，實(shí)際測定值比理論預(yù)測值低0.035，兩值較接近，說明該模型合理有效，此回歸方程能較好地預(yù)測理論綜合感官評分，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

此次試驗(yàn)工藝流程簡單、生產(chǎn)效率高、成品品質(zhì)穩(wěn)定。經(jīng)多次重復(fù)試驗(yàn)，確定最佳制片方案：麥芽糊精33.21%，甜菊糖苷0.54%，玉米淀粉15.41%。所制得人參膳食纖維咀嚼片表面完整光滑，色澤均勻，口感細(xì)膩，無粗糙感，甜味適中，硬度適當(dāng)，具有人參特有香味。而且咀嚼片在口腔中被嚼碎后，其表面積增大，能促進(jìn)其溶解和吸收，具有極高的營養(yǎng)價值，市場前景廣闊。

根據(jù)試驗(yàn)制成的人參膳食纖維咀嚼片，以人參膳食纖維為主，佐以麥芽糊精、甜菊糖苷、玉米淀粉制成咀嚼片。超微粉碎的添加使這些成分更容易被人體吸收并提高利用率。咀嚼片易于服用，口感好，適合長期食用。