罗汉参咀嚼片制备工艺优化与质量评价

魏永峰，袁文鹏，黄志强，赵滨

（齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院菏泽分院，山东省生物工程技术创新中心，山东菏泽274000）

罗汉参，又名香芋、土圞儿，属于多年蔓生草本植物，是山东单县特产，被认定为中国地理标志产品[1]。《中药大辞典》、《农政全书》等均有记载，罗汉参具有很高的食用价值和药用价值。罗汉参营养成分丰富，富含钾、铁、锌、硒、铜、锰、维生素C、维生素B1、维生素B2等多种矿物质及维生素[2-3]。现代医学研究表明：罗汉参具有较低的血糖生成指数，可降低糖尿病小鼠空腹血糖，改善糖耐量，对提高糖尿病患者生活质量有积极作用[4-6]。由于其富含抗性淀粉，刘斌等证实罗汉参具有缩短首粒黑便时间，促进便秘模型小鼠通便的作用[7-8]。

罗汉参熟制后清香甘甜、风味独特，大部分被直接食用。目前，市场上常见的罗汉参产品主要有：罗汉参粉条、罗汉参饮片茶及罗汉参酵素片，其相关的产品品种仍不丰富[9]。为发挥地域产品特色，增加罗汉参附加值，提高其深加工水平，本研究以罗汉参为原料，以木糖醇、甘露醇、柠檬酸、硬脂酸镁为辅料，通过混合、制粒、干燥、压片等工序制成一种酸甜可口、风味独特的罗汉参咀嚼片。本研究通过对罗汉参咀嚼片的工艺优化研究，实现了对罗汉参进一步开发利用，为其实现深加工生产提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

罗汉参：产自山东省单县；甘露醇、木糖醇、硬脂酸镁（均为食品级）：河南万邦实业有限公司；柠檬酸（食品级）：潍坊英轩实业有限公司。

1.2 仪器与设备

FW177中草药粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；18、80、100 目分级筛：上虞市大地分样筛厂；DHG-9240A电热鼓风干燥箱：常州诺基仪器有限公司；FA2004C分析电子天平：常州万泰天平仪器有限公司；TDP-1单冲压片机：上海天凡药机制造厂；YD-20KZ片剂硬度仪：天津市天大天发科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

罗汉参→预处理→混匀（木糖醇、柠檬酸、甘露醇）→制粒→干燥→整粒（过18目筛）→总混（硬脂酸镁）→压片

1.3.2 原料预处理

选取新鲜罗汉参，经清洗、切片、熟制、干燥、粉碎后，过100目筛，备用。

分别将木糖醇、甘露醇、柠檬酸过80目筛，备用。

1.3.3 罗汉参咀嚼片单因素试验

1.3.3.1 罗汉参添加量的单因素试验

在木糖醇添加量20%、柠檬酸添加量3%、硬脂酸镁添加量0.5%的基础上，添加不同量的罗汉参（10%、20%、30%、40%、50%），其余为填充剂甘露醇。按照1.3.1的工艺制备罗汉参咀嚼片，并进行感官评价。

1.3.3.2 甜味剂添加量的单因素试验

在罗汉参添加量30%、柠檬酸添加量3%、硬脂酸镁添加量0.5%的基础上，添加不同量的木糖醇（10%、20%、30%、40%、50%），其余为填充剂甘露醇。按照1.3.1的工艺制备罗汉参咀嚼片，并进行感官评价。

1.3.3.3 酸味剂添加量的单因素试验

在罗汉参添加量30%、木糖醇添加量20%、硬脂酸镁添加量0.5%的基础上，添加不同量的柠檬酸（1%、2%、3%、4%、5%），其余为填充剂甘露醇。按照1.3.1的工艺制备罗汉参咀嚼片，并进行感官评价。

1.3.3.4 润滑剂添加量的单因素试验

在罗汉参添加量30%、木糖醇添加量20%、柠檬酸添加量2%基础上，添加不同量的硬脂酸镁（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%），其余为填充剂甘露醇。按照1.3.1的工艺制备罗汉参咀嚼片，并进行感官评价。

1.3.4 响应面试验

基于单因素试验结果，进行响应面试验设计，选取罗汉参添加量（A）、木糖醇添加量（B）、柠檬酸添加量（C）为试验因素，以综合感官评分为响应值，按照Box-Behnken试验设计原理设计三因素三水平试验。响应面分析因素与水平设计见表1。

表1 响应面分析因素与水平表Table 1 Factors and levels in response surface analysis

1.4 咀嚼片的感官评价

罗汉参咀嚼片的感官评价选择10名有经验的实验室人员进行评定，分别对咀嚼片的组织形态、口感、风味、色泽等进行感官评分，统计总分，取平均值[10-11]。感官评价评分标准见表2。

表2 感官评价评分标准Table 2 The standard of sensory evaluation

1.5 咀嚼片质量评价

1.5.1 水分含量测定

参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的方法进行测定[12]。

1.5.2 硬度的测定

参照《中华人民共和国药典（2015年版）》进行咀嚼片硬度测定[13]。取20片罗汉参咀嚼片，采用YD-20KZ硬度仪分别测定硬度。

1.5.3 成粒率

统计咀嚼片总数N1；裂片、表面粗糙、质地疏松的片剂总数N2[14]。

1.5.4 重量差异

参照《中华人民共和国药典（2015年版）》进行咀嚼片重量差异测定。取20片罗汉参咀嚼片，分别精密称重，计算平均片重及每片重与平均片重的差异。

1.6 数据处理

采用SPSS19软件对各组数据进行统计分析，试验数据以平均值±标准差（±sD）表示，采用Design Expert V8.0.5b软件对响应面结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素结果与分析

2.1.1 罗汉参添加量对罗汉参咀嚼片感官评价的影响

罗汉参是罗汉参咀嚼片的主要成分，赋予其特有的风味和口感。罗汉参的添加量对咀嚼片感官评价的影响见图1。

图1 罗汉参添加量对罗汉参咀嚼片感官评分的影响Fig.1 Effect of Luohanshen additive amount on sensory scores of Luohanshen crewable tablets

由图1所示，感官评分随着罗汉参添加量的增加呈现先升高后降低的趋势。当罗汉参添加量过少时，咀嚼片特有风味不足，口感寡淡，影响感官评分；当罗汉参添加量过多时，有助于增加咀嚼片的风味，但由于罗汉参含有丰富的淀粉等不可溶性物质，不利于咀嚼片成型，影响口感和整体评分[15]。当罗汉参添加量为30%时，感官评分最高，咀嚼片的风味和口感达到最佳。因此，试验选择罗汉参添加量为30%。

2.1.2 甜味剂对罗汉参咀嚼片感官评价的影响

木糖醇可预防龋齿，亦可降低因摄入蔗糖过多而引起糖尿病的风险[16-18]。因此，选择木糖醇作为罗汉参咀嚼片的主要甜味来源。木糖醇的添加量对咀嚼片感官评价的影响见图2。

图2 木糖醇添加量对罗汉参咀嚼片感官评分的影响Fig.2 Effect of xylitol additive amount on sensory scores of Luohanshen crewable tablets

由图2所示，随着木糖醇添加量的增加，罗汉参咀嚼片的感官评分呈现先升高后降低的趋势。当木糖醇添加量低于20%时，咀嚼片的甜味较差，引起酸味突出，同时掩盖罗汉参特有的风味；当木糖醇添加量过多时，甜度过高，酸甜不协调，刺激感官评价人员的味蕾，导致感官评分降低。当甜味剂木糖醇添加量为20%时，罗汉参咀嚼片的感官评分最高，酸甜协调，同时罗汉参特有风味突出。因此，试验选择木糖醇添加量为20%。

2.1.3 酸味剂对罗汉参咀嚼片感官评价的影响

柠檬酸是一种常见的酸度调节剂，可调节咀嚼片的酸甜度，改善咀嚼片口感[19]。柠檬酸的添加量对咀嚼片感官评价的影响见图3。

图3 柠檬酸添加量对罗汉参咀嚼片感官评分的影响Fig.3 Effect of citric acid additive amount on sensory scores of Luohanshen crewable tablets

由图3所示，酸味剂柠檬酸的添加量对咀嚼片的口感影响较大，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。当柠檬酸添加量较低时，咀嚼片口感偏甜，影响感官评分；柠檬酸添加量较高时，酸甜失调，咀嚼片风味较差。当柠檬酸在添加量为2%时，咀嚼片的口感酸甜比例协调，风味较好，感官评分最高。因此，试验选择柠檬酸添加量为2%。

2.1.4 润滑剂对罗汉参咀嚼片感官评价的影响

选用硬脂酸镁作为润滑剂，可增加颗粒流动性，改善咀嚼片表面光泽[20]。硬脂酸镁的添加量对咀嚼片感官评价的影响见图4。

图4 硬脂酸镁添加量对罗汉参咀嚼片感官评分的影响Fig.4 Effect of magnesium stearate additive amount on sensory scores of Luohanshen crewable tablets

由图4所示，随着硬脂酸镁添加量的增加，罗汉参咀嚼片的感官评分呈现先升高后趋于平稳的趋势。当硬脂酸镁添加量过低时，颗粒流动性较差，咀嚼片组织疏松，影响咀嚼片成型，咀嚼片口感欠佳；当硬脂酸镁添加量在0.3%～0.9%之间时，感官评分分值变化较小。其中，当硬脂酸镁添加量为0.7%时，感官评分最高，咀嚼片组织形态均匀，脱模效果好，易于成型，咀嚼片口感达到最佳。因此，试验选择硬脂酸镁添加量为0.7%。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验结果与方差分析

通过单因素试验结果，得出罗汉参添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量对咀嚼片的感官评分影响较大。利用Design Expert V8.0.5b软件对试验结果进行分析，响应面试验设计及结果见表3。

将表3中的试验数据进行多元回归拟合，得到感官评分（Y）回归方程：感官评分Y=76.14+1.06A+2.84B+2.83C+0.30AB-0.23AC+1.88BC-4.55A2-5.10B2-6.72C2。对该模型进行方差分析见表4。

由表4可知，模型P＜0.000 1极显著，失拟项P=0.356 1＞0.05不显著，回归模型决定系数R2=0.982 8，表明模型拟合度高[21]。在回归模型中，一次项A和交互项BC对感官评分影响达显著水平（P＜0.05），一次项B、C 和二次项 A2、B2、C2对感官评分影响达到极显著（P＜0.01）。由F值可知，各因素对罗汉参咀嚼片感官评分的影响顺序为：B＞C＞A，即木糖醇添加量＞柠檬酸添加量＞罗汉参添加量。

2.2.2 响应面交互作用分析

响应面图及等高线图反应各因素间交互作用的显著程度，响应面坡度越陡峭、等高线呈椭圆形表明交互作用越显著，响应面图坡度越平缓、等高线接近圆形，说明两因素间交互作用越不显著[22-23]。各因素间交互作用对罗汉参咀嚼片感官评分影响的曲面图及等高线图，见图 5、图 6、图 7。

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

表4 回归模型方差分析Table 4 Analysis of variance for the regression model

图5 罗汉参添加量和木糖醇添加量对咀嚼片感官评分的影响Fig.5 Effect of Luohanshen addition and xylitol addition on sensory score of chewable tablets

图6 罗汉参添加量和柠檬酸添加量对咀嚼片感官评分的影响Fig.6 Effect of Luohanshen addition and citric acid addition on sensory score of chewable tablets

图7 木糖醇添加量和柠檬酸添加量对咀嚼片感官评分的影响Fig.7 Effect of xylitol addition and citric acid addition on sensory score of chewable tablets

由图5可知，当罗汉参添加量不变时，感官评分随着木糖醇添加量的增加呈现缓慢增加后缓慢下降的趋势；当木糖醇添加量不变时，感官评分随着罗汉参添加量的增加呈现同样的变化趋势。罗汉参添加量（A）、木糖醇添加量（B）交互作用的响应曲面坡度比较平缓，表明这两个因素间交互作用不显著。

由图6可知当罗汉参添加量不变时，感官评分随着柠檬酸添加量的增加呈现缓慢增加后快速下降的趋势；当柠檬酸添加量不变时，感官评分随着罗汉参添加量的增加呈现缓慢增加后缓慢下降的趋势。罗汉参添加量（A）、柠檬酸添加量（C）交互作用的响应曲面坡度较平缓，表明这两个因素间交互作用不显著。

由图7可知当木糖醇添加量不变时，感官评分随着柠檬酸添加量的增加呈现快速增加后快速下降的趋势；当柠檬酸添加量不变时，感官评分随着木糖醇添加量的增加呈现同样的变化趋势。木糖醇添加量（B）、柠檬酸添加量（C）交互作用的响应曲面坡度较陡峭，且等高线为椭圆形，表明这两个因素间交互作用显著，这与方差分析的结果一致。

2.2.3 验证试验

利用Design Expert V8.0.5b软件进行优化分析，罗汉参咀嚼片的最佳配方为：罗汉参添加量31.22%、木糖醇添加量23.29%、柠檬酸添加量2.25%，感官评分为77.03分。为了便于实际操作，调整配方为：罗汉参添加量31.2%、木糖醇添加量23.3%、柠檬酸添加量2.3%，在此条件下重复试验3次，感官评分为76.2±0.6，与理论预测值仅存在1.1%的误差，表明此条件下可制得具有罗汉参独特风味的咀嚼片。

2.3 咀嚼片质量评价结果

质量评价结果见表5。

表5 质量评价结果Table 5 The results of quality evaluation

3 结论

本研究以感官评分为指标，在单因素试验结果的基础上，通过响应面试验优化罗汉参咀嚼片的配方，得到最佳配方为：罗汉参添加量31.2%、木糖醇添加量23.3%、柠檬酸添加量2.3%、甘露醇添加量42.5%、硬脂酸镁添加量0.7%。各因素对罗汉参咀嚼片感官评分的影响程度为：木糖醇添加量＞柠檬酸添加量＞罗汉参添加量。同时对咀嚼片进行质量评价，采用水分含量、硬度、成粒率及重量差异作为咀嚼片质量评价指标。在此条件下可制得口感较好、具有罗汉参独特风味的罗汉参咀嚼片，咀嚼片质量指标检测结果均符合《中华人民共和国药典（2015年版）》的要求，为罗汉参的开发利用提供了一条新途径。