金橘咀嚼片配方工艺

黄华花，张萌，王明军，王圣江，吕诗诗，陈缘缘

福建省中药精加工与健康产品开发重点研究室/厦门市中药生物工程重点实验室，厦门医学院药学系（厦门 361023）

金橘是芸香科植物金橘[Fortunella margarita（Lour.）Swingle]的果实，原产于我国南部温暖地区，其中福建三明尤溪、广西柳州融安、广西桂林阳朔、江西吉安遂川、湖南长沙浏阳和浙江宁波北仑为金橘的六大产区[1]。金橘药食同源[2]，《中华本草》记载[3]，其性温，味辛、甘、酸，具有理气解郁、消食化痰、醒酒的功效。现代研究表明，金橘具有抗炎镇痛、止咳化痰、免疫调节、预防结石、解酒保肝等作用[4-7]。金橘可作水果鲜食，可切片晒干泡水饮用，可制成金橘果脯、罐头、果糕、果汁饮料[8-11]，还被开发成多种保健食品，如金桔利口酒、金枣丹、金桔咀嚼片等[12-14]。目前仅零东宁等[14]对金桔咀嚼片加工工艺进行了研究，仍鲜见关于配方的研究报道，因此试验以颗粒产率、片重差异、硬度、脆碎度、口感及感官评价为评价指标，采用主观-客观混合加权法确定各指标权重，计算综合得分，利用响应面法对其配方中甜味剂的用量、润湿剂的浓度和润滑剂的用量进行优化，为该产品的后续研究开发提供重要参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金橘（福建三明尤溪管前，由厦门医学院药学系鲍红娟副教授鉴定为芸香科植物金橘Fortunella margarita（Lour.）Swingle的成熟干燥果实）；微晶纤维素（国药集团化学试剂有限公司）；山梨醇（山东西亚化学工业有限公司）；硬脂酸镁、乙醇（西陇科学股份有限公司）。

1.2 仪器与设备

ZYS多功能药用试验机（上海辰环机械制造有限公司）；BAO-250A精密鼓风干燥箱：施都凯仪器设备（上海）有限公司；KCPA225D、BS224S型电子天平（德国Sartorius公司）；YD-20智能片剂硬度仪和FT-2000AE脆碎度检测仪（天津市天大天发科技有限公司）。

1.3 工艺流程

1.4 各评价指标的测定

1.4.1 颗粒产率

1.4.2 重量差异

按照《中国药典》2015年版四部片剂重量差异检查法（通则0101）进行检查，计算20片重量的RSD。

1.4.3 硬度

采用硬度仪进行片剂硬度检查，每批测定6片，求平均值。

1.4.4 脆碎度

按照《中国药典》2015年版四部片剂脆碎度检查法（通则0923）进行检查，按式（2）计算减失重量。

1.4.5 口感及感官评价

选择15名具备感官评定知识的人员组成评价小组，对金橘咀嚼片的色泽、表面性状、风味、口感进行评价，每项指标25分，满分100分。口感及感官评价标准如表1所示。

表1 口感及感官评价标准

1.5 单因素试验设计

1.5.1 甜味剂的考察

考察以甘露醇、山梨醇、乳糖作为甜味剂时金橘咀嚼片的口感及感官评价得分，确定甜味剂的品种后，以口感及感官评价得分为指标考察其用量。

1.5.2 润湿剂的考察

考察以水、50%乙醇作为润湿剂时金橘咀嚼片的工艺过程，确定润湿剂的品种后，以颗粒产率和硬度为指标，考察其用量或浓度。

1.5.3 润滑剂的考察

考察以硬脂酸镁、滑石粉、微粉硅胶作为润滑剂时金橘咀嚼片的重量差异，确定润滑剂的品种后，以重量差异为指标考察其用量。

1.6 响应面试验设计

以单因素考察为基础，将甜味剂的用量、润湿剂的用量或浓度、润滑剂的用量3个因素作为自变量，综合评分作为响应值，设计响应面优化试验。

1.7 综合评分的计算

采用主观-客观混合加权法确定5个指标的权重，按式（3）计算综合评分。

式中：Y为综合评分；wij为各指标的权重；Zij为变换后的各指标值。

1.8 数据处理

运用Design Expert 8.0.6软件对响应面试验结果进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 甜味剂的考察

在其他组分及用量不变的条件下，分别以甘露醇、山梨醇、乳糖作为甜味剂进行金橘咀嚼片的制备，以口感及感官评价得分进行评定。结果表明，山梨醇作为甜味剂的得分最高，故将甜味剂确定为山梨醇。

考察山梨醇用量为5%，10%，15%，20%和25%，金橘粉末用量为70%，其余为微晶纤维素的情况，以口感及感官评价得分进行评定，结果见图1。由图1可知，当山梨醇低于15%时，随着比例的增加，口感及感官评价得分逐渐升高，且在15%时达到最高；高于15%时，口感及感官评价得分反而降低。主要原因是山梨醇比例低时所得咀嚼片色泽较深，且物料黏性不足，使其易碎，表面颗粒感明显；山梨醇比例高于15%时，物料太黏，在压片过程中出现黏冲，使表面不光洁，因此确定5%，10%，15%的山梨醇作为响应面的三个水平。

图1 甜味剂用量对口感及感官评价得分的影响

2.1.2 润湿剂的考察

配方在其他组分及用量不变的条件下，分别以水、50%乙醇作为润湿剂进行金橘咀嚼片的制备，按制粒过程中软材的品质进行评定。结果表明，水作为润湿剂的软材太黏，过筛困难，以50%乙醇作为润湿剂的软材品质较好，故将润湿剂确定为一定体积分数的乙醇。

固定润湿剂用量（润湿剂的用量为配方量的17.5%），考察30%，40%，50%，60%和70%乙醇作为润湿剂时颗粒产率及咀嚼片硬度，结果见图2和图3。由图2可知，随着乙醇体积分数的增加，颗粒产率先增大后减小，在50%时达到最高。主要原因是乙醇体积分数低于50%时，所得软材太黏，较难过筛，颗粒产率低；乙醇体积分数高于50%时，物料的黏性降低，所得颗粒太松，整粒后颗粒产率不高。由图3可知，随着乙醇体积分数的增加，咀嚼片的平均硬度逐渐降低，且乙醇体积分数为30%时，压片时黏冲严重，乙醇体积分数为70%时，咀嚼片易松片，因此确定40%，50%，60%的乙醇作为响应面的三个水平。

2.1.3 润滑剂的考察

配方在其他组分及用量不变的条件下，按干颗粒的1%分别加入硬脂酸镁、滑石粉、微粉硅胶作为润滑剂进行金橘咀嚼片的制备，按片重差异进行评定。结果表明，硬脂酸镁作为润滑剂时片重波动最小，故将润滑剂确定硬脂酸镁。

加入0.25%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸镁，考察其对片重差异的影响，结果见图4。当硬脂酸镁用量为0.25%时，片重RSD最大；加入0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸镁，片重RSD变化不大，因此确定0.5%，1.0%，1.5%的硬脂酸镁作为响应面的三个水平。

图2 润湿剂浓度对颗粒产率的影响

图3 润湿剂浓度对硬度的影响

图4 润滑剂用量对片重差异的影响

2.2 响应面法优化金橘咀嚼片的配方工艺

2.2.1 响应面试验设计

以单因素考察为基础，确定了考察因素及各因素的取值，结果见表2。根据Box-Behnken进行响应面试验设计，方案及结果见表3。

表2 响应面试验因素水平表

2.2.2 综合评分的计算

各指标的权重采用主观-客观混合加权法确定[15]。主观上，颗粒产率、片重差异、硬度、脆碎度、口感及感官评价都是衡量咀嚼片配方好坏的重要指标，考虑到硬度和脆碎度两个指标目的相同，都是防止咀嚼片在包装、运输与储存过程中发生松片、裂片的现象，因此可视为同一指标，故将5个指标的权重依次分配为0.25，0.25，0.125，0.125和0.25。客观上，采用CRITIC法来确定指标权重。将表3中的数据经线性插值处理，消除单位量纲，结果见表4。

经CRITIC法计算得到5个指标的客观权重系数依次为0.230 5，0.205 8，0.216 5，0.182 8和0.164 4。确定权重既要客观，又要不失主观，故将二者结合起来，按式（4）计算综合权重。

5个指标的综合权重依次为0.288 0，0.257 1，0.135 3，0.114 2和0.205 4。

表3 响应面试验设计及结果

表4 变换后的指标值及综合评分

2.2.3 响应面模型的建立及方差分析

运用Design Expert 8.0.6进行回归分析，拟合得到综合评分（Y）对A（山梨醇用量）、B（乙醇体积分数）和C（硬脂酸镁用量）的回归方程：Y= 0.66+0.083A+0.019B-0.1C+0.053AB-0.15AC-0.20BC+0.052A2-0.11B2-0.018C2。对该模型进行方差分析，结果见表5。

表5 回归模型的显著性检验及方差分析

由表5可知，该模型差异极显著（p＜0.01），失拟项不显著（p=0.248 5，p＞0.05），R2=0.943 3，说明该模型拟合程度好，回归方程适合用于检验结果。回归方程各项方差分析表明，一次项A、C的影响极显著（p＜0.01），B的影响不显著；二次项B2的影响极显著（p＜0.01），A2、C2的影响不显著；交叉项AC、BC的影响极显著（p＜0.01），AB的影响不显著。由F可知，3个因素对Y的影响大小依次为C＞A＞B。通过舍去不显著项得到优化模型方程为Y=0.66+0.083A-0.1C-0.15AC-0.20BC-0.11B2。

2.2.4 交互效应分析

为进一步考察3个因素中交互作用对综合评分的影响，运用Design Expert 8.0.6软件绘制不同因素对于综合评分的三维曲线图，其中AC、BC之间的交互作用对综合评分的影响显著，与方差分析的结论相一致，结果见图5。

图5 交互效应图

2.2.5 最佳工艺条件的确定与验证

运用Design Expert 8.0.6软件分析得到金橘咀嚼片的最佳配方：山梨醇用量15%、乙醇体积分数60%、硬脂酸镁用量0.50%。在此条件下，金橘咀嚼片的综合评分为1.189 6。为检验所得工艺的可靠性，进行了验证试验。在此条件下进行3次平行试验，金橘咀嚼片的综合评分平均值为1.102 6，结果与理论值接近，说明采用响应面法优化的金橘咀嚼片的最佳配方工艺有较高的可靠性和可行性。

3 结论

试验以单因素考察为基础，利用响应面法进行设计优化。3个因素对金橘咀嚼片综合评分影响的大小依次为硬脂酸镁用量＞山梨醇用量＞乙醇体积分数。金橘咀嚼片的最佳配方为山梨醇用量15%、乙醇体积分数60%、硬脂酸镁用量0.50%，即金橘、山梨醇与微晶纤维素质量比70∶15∶15，以60%乙醇体积分数作为润湿剂，加入干颗粒质量0.50%的硬脂酸镁，所得金橘咀嚼片的综合评分为1.102 6，与预测值基本吻合，说明响应面法优化的金橘咀嚼片配方工艺准确可靠，可为该产品的规模化生产提供参考。

金橘原产于我国南部温暖地区，种植面积及产量均居世界首位。金橘药食同源，将其制成咀嚼片既解决了金橘的保存和流通问题，又最大限度地保留了其原有的风味。试验优化的配方工艺所用的原料成本合理，使该产品具有较大的经济利益，具有广阔的市场前景。后期可对金橘咀嚼片的保健功能、品质标准等开展进一步的研究。