螺旋藻胶囊工艺优化的试验研究

李金元　苗胜昆

[摘要] 螺旋藻营养成分含量丰富,但主要功效成分热稳定性较差。为了减少制剂过程中营养成分损失及简化工艺流程,拟将常用生产工艺中制粒工序取消,直接使用螺旋藻原粉进行胶囊填充,以改善成品营养指标,降低生产成本。

[关键词] 制粒;温度;营养;成本;填充精度

[中图分类号]R977.6[文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2009)07(b)-141-02

螺旋藻含有极为丰富、全面的营养成分和多种生物活性物质, 具有提高机体免疫力、降血脂、降血压、抗癌等多种生理功效,被联合国教科文组织推荐为“21 世纪最好的食品”。世界卫生组织(WHO)将螺旋藻称为“人类21 世纪的最佳保健品”,在我国亦被学生营养促进会推荐为5 种营养食品之一。

螺旋藻蛋白质含量高且含有较多的生物活性成分(如螺旋藻多糖、γ-亚麻酸、藻蓝蛋白、β-胡萝卜素、超氧化物歧化酶(SOD)等)。其蛋白质含量高达50%～70% ,其中又以藻蓝蛋白(phycocyanin,PC )所占比例最高,可达细胞干重的25%～28%。大量试验表明螺旋藻藻蓝蛋白不仅是一种天然色素,而且能提高淋巴细胞活性,通过淋巴系统提高机体免疫功能,增强机体的防病、抗病能力,还能清除生物体内的自由基防止衰老及促进动物血细胞再生,在癌症、溃疡等疾病的防治上亦卓有成效[1]。螺旋藻也是含β-胡萝卜素最丰富的天然食品[2],国内外专家一致认为,β-胡萝卜素具有防癌、增强人体免疫力的作用。

螺旋藻产品可以制作成胶囊剂型,生产过程中需要制粒、总混、填充、数粒装瓶等操作工序。制粒工序中有加热干燥过程,温度为40～60℃,持续2～3 h,该过程对螺旋藻中的活性成分造成不同程度的影响。例如:β-胡萝卜素结构因分子中含有共轭双键结构, 遇氧、热和光易发生氧化还原反应[3],从而使其失去原有活性;螺旋藻藻蓝蛋白提取物在45℃以下是稳定的,高于45℃时其色素开始分解,55℃时放置60 min后色素残存率为71.96%,65℃时吸光度急骤下降,放置60 min时色素残存率仅为40.06%,75℃时放置60 min溶液吸光度比原来降低75%[4];此外螺旋藻中富含的叶绿素、SOD等热敏成分也会因加热干燥过程而造成一定的损失。

基于上述理论分析结果,本文重点以β-胡萝卜素的检测含量为跟踪依据,研究螺旋藻胶囊剂生产中去除制粒工序的可行性,并比较工艺变更前后的优缺点。

1 设备与材料

螺旋藻粉(任选市购原料);明胶(任选市购原料);制粒机(重庆广厦机械制造 FL120,NBF200);MG2-140全自动胶囊填充机;金丸胶囊填充机。

2 试验方案与结果

2.1螺旋藻胶囊工艺简述

一般工艺:将螺旋藻原粉过筛后,以明胶浆为黏合剂,使用一步制粒机沸腾混合制粒,制粒后整粒、总混并使用金丸全自动胶囊填充机进行填充,填充装量精度要求在规定范围内,将填充好的胶囊抛光后进行数粒装瓶、装箱生产。

优化后的工艺:将符合细度要求的螺旋藻原粉直接使用MG2-140全自动胶囊填充机进行填充,填充装量精度要求在规定范围内,将填充好的胶囊抛光后进行数粒装瓶、装箱生产。

2.2制粒过程中β-胡萝卜素含量变化分析

共进行两次制粒试验。每次制粒过程中取样时间分别为:混合5 min、制粒30 min、制粒60 min、制粒结束后。每次取样均从制粒机不同部位抽取3个样点,混合均匀后,进行β-胡萝卜素含量检测、对比。

结果表明,制粒过程中随着制粒时间的增加,螺旋藻粉中的β-胡萝卜素含量出现递减现象。这与科技文献资料中β-胡萝卜素遇热不稳定的相关报导相一致。而工艺优化后无上述加热干燥过程,故不会引起β-胡萝卜素含量变化。

2.3胶囊填充效果对比

采用金丸胶囊填充机和MG2-140全自动胶囊填充机进行填充效果对比。制粒后螺旋藻粉分别在金丸胶囊填充机和MG2-140全自动胶囊填充机进行胶囊填充;螺旋藻原粉在MG2-140全自动胶囊填充机进行胶囊填充(螺旋藻原粉无法采用金丸胶囊填充机进行胶囊填充);

根据以上结果表明:螺旋藻胶囊采用原粉直接装囊工艺,在填充精度和装量稳定性方面均优于制粒后装囊工艺。

2.4生产成本的对比

2.4.1采用制粒工艺的产品配方中需含有部分黏合剂,直接装囊工艺的产品配方为100%螺旋藻原粉,此方面造成原料成本增加1.01% 。

2.4.2制粒工序会产生人工成本、水电汽及其他相关费用,直接装囊工艺此项成本为零。

2.4.3制粒后螺旋藻粉仅能使用金丸胶囊填充机进行胶囊填充,产能为每小时4万粒;螺旋藻原粉可以使用MG2-140胶囊填充机进行胶囊填充,产能为每小时10万粒。优化工艺后产能明显提高,可节约大量生产成本。

2.4.4制粒后装囊工艺整体生产过程中物料总损耗可达10%～11%;直接装囊工艺减少了制粒工序,并且选用填充精度高的MG2胶囊填充设备填充胶囊,因此整体生产过程中物料总损耗为2%。工艺优化后可明显减少物料损耗。

结果表明,采用螺旋藻原粉直接装囊工艺可显著降低物料损耗、人工成本、水电汽及其他费用,总体生产成本可降低近10% 。

2.5生产效率对比

以1 000 kg产量为例:制粒后装囊工艺从领料投入至成品入库需要时间共计110.72 h;直接装囊工艺从领料投入至成品入库需要时间共计55 h。

结论表明:工艺优化后可显著缩短生产周期,提高生产效率。工艺优化后去掉制粒工序,可改变制粒现场粉料易于飞扬、粉尘污染严重、生产清场困难的状况,便于生产现场管理与操作。

3 结论

螺旋藻粉营养素含量丰富,其中部分营养素对湿热敏感。从β-胡萝卜素跟踪检验的数据分析,经过制粒过程会损失部分营养成分,且随着制粒时间的延长,营养素损失率越高。选用适合的胶囊填充设备,采用原粉直接装囊工艺,去掉制粒工序,会更完全的保留螺旋藻中的营养成分,明显减少因生产加工原因导致的营养素损失。

采用直接装囊工艺后,可明显提高产能及生产效率、降低生产过程中的物料消耗、降低人工成本等制造费用,从而在整体上约降低10%的生产成本。

采用直接装囊工艺后,可改变制粒现场粉尘飞扬、清场困难的状况,可明显改善生产环境、节约清场时间、降低操作员工劳动强度。

[参考文献]

[1]徐惠娟,徐桂花.螺旋藻的营养保健功效[J].农业科学研究,2005,26(1):54.

[2]秦文敏,田永云.螺旋藻的药理研究进展[J].实用医技杂志,2007,(20):2830-2831.

[3]朱秀灵,车振明,徐伟,等.β-胡萝卜素生理功能及提取技术的研究进展[J].西华大学学报(自然科学版),2005,24(1):71-74.

[4]陈新美,王晓华.螺旋藻藻蓝蛋白的稳定性及抗癌活性研究[J].氨基酸和生物资源,2006,28(1):34.

(收稿日期:2009-06-29)