李书启,石青浩,韩希凤,姜子涛,2*
(1.天津天狮学院食品工程学院,天津 301700;2.天津商业大学生物技术与食品科学学院,天津 300134)
柿叶为柿树科柿树属植物柿(Diospyros kaki L.f.)的新鲜或干燥叶[1]。我国柿树有50多种[2],是世界上最主要的柿树生产国。柿叶资源丰富,具有较高的营养价值和医疗保健作用,因此引起了学者的广泛关注,国内外对柿叶的化学成分和功效作用做了大量研究。柿叶中含有丰富的维生素C、有机酸、多种氨基酸和微量元素等营养成分,以及黄酮类化合物、三萜类化合物、香豆素类、植物甾醇类等功效成分[3-7]。研究表明,柿叶具有抗菌消炎、生津止渴、润肺强心、镇咳止血等功效[8-10]。随着提取分离技术的发展,在柿叶中,发现了多种黄酮类化合物[11]。在柿叶多种活性物质的开发中,含量较高、最具研究价值的是黄酮类物质[12]。柿叶黄酮有抗过敏、抗氧化、抗炎、抑菌、抗肿瘤、降血压、降血脂、保肝和增强免疫力等多种作用[13-16]。目前,以柿叶原叶为原料开发出柿叶饮料[17]、柿叶晶[18]、柿叶茶[19-20]、柿叶蛋糕[21]等,尚未见以柿叶功效成分提取物为原料制备口服片剂的相关报道。
本研究采用超声微波协同萃取法提取柿叶中的活性成分,并以柿叶提取物为原料,制成片剂产品,提高产品中活性成分的含量,为消费者提供一种方便、快捷的功能性食品,且提高柿叶利用率,减少资源的浪费。
新鲜柿叶:天津蓟州区;芦丁标准品:中国食品药品检定研究院;氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、无水乙醇(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;β-环糊精、柠檬酸、甘露醇、淀粉(均为食品级):上海申光食用化学品有限公司;交联聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸镁、食用酒精(均为食品级):天津市博迪化工有限公司。
CW-2000微波-超声协同萃取仪:上海新拓分析仪器科技有限公司;UV1000紫外可见分光光度计:上海天美科学仪器有限公司;RE-1001VH旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;BSA 124S精密电子天平:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;DZ-2BE真空干燥箱:天津泰斯特仪器有限公司;FW-4A粉末压片机:天津市拓普仪器有限公司;YD-35片剂硬度仪、FT-2000AE脆碎度检查仪、ZB-1E智能崩解仪:天津市天大天发科技有限公司。
1.3.1 柿叶提取物片剂制备工艺
新鲜柿叶→清洗→干燥→粉碎→过筛→柿叶粉→微波-超声协同萃取→提取物→浓缩→干燥→粉碎过筛→柿叶黄酮干粉+辅料(填充剂、崩解剂等)→混合均匀→制软材→造粒→干燥+辅料(润滑剂)→压片→成品→灭菌→粗包装
1.3.2 柿叶黄酮的提取及干粉制备
干燥柿叶粉与70%食用酒精以固液比1∶45(g/mL)混合,置于微波-超声协同萃取仪,在功率700 W、温度45℃的条件下,提取25 min。在60℃下,用旋转蒸发仪将提取液蒸发浓缩,浓缩液于真空干燥箱中干燥15 h后,粉碎过100目标准筛,即得到柿叶黄酮干粉。
1.3.3 黄酮含量测定
黄酮含量测定采用芦丁标准曲线法[22]。
1.3.4 柿叶黄酮口服片制备
1.3.4.1 制软材与造粒
将主料柿叶黄酮干粉及辅料β-环糊精、交联聚乙烯吡咯烷酮、甘露醇、柠檬酸、淀粉过100目筛。将辅料依次加入主料中,混合均匀,边加辅料边用食用酒精作为润湿剂,不断搅拌,使其润湿均匀,调整物料湿度,制成手捏成团、轻压则散的软材。将制好的软材过20目标准筛,制得湿颗粒。
1.3.4.2 干燥
制好的湿颗粒均匀平铺于托盘中,颗粒层厚度2 cm~3 cm,55℃干燥1 h,每隔15 min翻动一次,以加快干燥速度并保证干燥均匀,至含水量3%以下即可。
1.3.4.3 压片、灭菌、包装
将干燥后颗粒再次过筛、整粒,混入一定量的润滑剂硬脂酸镁,放入压片机进行压片。将压好的片剂于紫外灯下照射15 min,包装得到成品。
1.3.5 感官评价
由15位感官评审员组成评定小组,根据评分标准(表1),分别对柿叶黄酮口服片的色泽、组织形态、口感、风味进行综合评分,采用轻松感官分析系统5.0进行统计分析。感官评价标准见表1。
表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria
1.3.6 柿叶黄酮口服片配方优化
经预试验筛选β-环糊精、淀粉作为片剂填充剂,交联聚乙烯吡咯烷酮作为崩解剂,硬脂酸镁作为润滑剂。因柿叶黄酮提取物有苦涩味,因此添加甘露醇和柠檬酸作为矫味剂。
为提高口服片的感官品质,通过单因素试验,考察主辅料添加量对口服片感官品质的影响。固定β-环糊精、甘露醇、柠檬酸、交联聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸镁的添加量分别为9%、20%、3%、7%、1.5%,补充淀粉,考察分别添加15%、20%、25%、30%、35%柿叶黄酮干粉对片剂感官品质和黄酮含量的影响。固定主料及其它辅料添加量,考察分别添加6%、9%、12%、15%、18%的 β-环糊精,10%、15%、20%、25%、30%的甘露醇,1%、2%、3%、4%、5%的柠檬酸,0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的硬脂酸镁,对片剂感官品质的影响。在单因素试验基础上,设计正交试验,优化片剂的配方。
1.3.7 柿叶黄酮口服片质量分析
参照2020版药典[23],分别对提取物片剂进行片重差异、硬度、脆碎度、崩解时限的检测。
采用超声微波协同萃取技术提取柿叶中黄酮类物质,绘制芦丁标准曲线,得到曲线方程为y=16.87x+0.000 4(R2=0.999 7),通过计算,得到柿叶中黄酮类物质的提取率为7.95%。
2.2.1 主辅料添加量对柿叶黄酮口服片感官品质的影响
2.2.1.1 柿叶黄酮干粉添加量的考察
柿叶黄酮干粉添加量对片剂中黄酮含量及感官品质的影响见图1。
图1 柿叶黄酮干粉添加量对片剂中黄酮含量及感官品质的影响Fig.1 Effects of supplemental amount of flavonoids in persimmon leaves on flavonoids content and sensory quality of tablets
由图1可以看出,随着柿叶黄酮干粉添加量的增加,片剂中功效成分黄酮类物质的含量随之增加。但由于柿叶黄酮提取物呈苦涩味道,是片剂口感、风味的主要影响因素。当柿叶黄酮干粉添加量为25%及以上时,片剂苦涩味加重,风味不好;当添加量增加到35%,片剂颜色略有加深。结合感官评分得出,柿叶黄酮干粉的最佳添加量为20%。
2.2.1.2 β-环糊精添加量的考察
β-环糊精添加量对片剂感官品质的影响见图2。
图2 β-环糊精添加量对片剂感官品质的影响Fig.2 Effect of β-cyclodextrin supplemental amount on the sensory quality of tablets
由图2可以看出,当β-环糊精的添加量大于9%时,感官评分随着β-环糊精的添加量增加而降低。β-环糊精对片剂的外观和口感影响很大,因其具有包埋作用,减少了苦涩味,使口感变好。由于β-环糊精具有很强的黏合性,当添加量大于9%时,片剂表面出现麻点,并影响片剂的崩解与溶出速度,且添加量过多时,会使片剂有较重的糊口味,粉粒感增强,降低了片剂的感官品质。由此得出,β-环糊精的添加量为9%较适宜。
2.2.1.3 甘露醇添加量的考察
甘露醇添加量对片剂感官品质的影响见图3。
图3 甘露醇添加量对片剂感官品质的影响Fig.3 Effect of mannitol supplemental amount on the sensory quality of tablet
由图3可以看出,当甘露醇添加量为20%时,感官评分最高,甘露醇具有一定甜味,在口腔中溶解产生凉爽感,削弱苦涩味,并且在口中无砂砾感,口感和风味好,但当甘露醇的添加量大于20%时,片剂甜味过重,酸甜不协调,使得片剂风味不好。由此得出甘露醇的添加量为20%较适宜。
2.2.1.4 柠檬酸添加量的考察
柠檬酸添加量对片剂感官品质的影响,结果见图4。
图4 柠檬酸添加量对片剂感官品质的影响Fig.4 Effect of citric acid supplemental amount on the sensory quality of tablet
由图4可以看出,当柠檬酸添加量达到3%时,感官评分最高,柠檬酸主要对片剂的风味有影响,适量添加可以使口服片呈现酸甜味,但添加量过多会使片剂过酸、过涩,从而降低感官品质。由此得出柠檬酸的添加量为3%时较适宜。
2.2.1.5 硬脂酸镁添加量的考察
硬脂酸镁添加量对片剂感官品质的影响见图5。
图5 硬脂酸镁添加量对片剂感官品质的影响Fig.5 Effect of magnesium stearate supplemental amount on the sensory quality of tablet
由图5可以看出,当硬脂酸镁的添加量为1.5%时,感官评分最高,硬脂酸镁可以增加物料的流动性,使颗粒混合均匀,减少物料对压片机的黏合,使片剂表面完整光洁。如果其添加量过少,会使颗粒粘在压片机上,导致片剂形态不完整,添加量过多,影响片剂口感。由此得出硬脂酸镁的添加量为1.5%时较适宜。
2.2.2 正交试验优化配方
在单因素试验基础上,以β-环糊精添加量、甘露醇添加量、硬脂酸镁添加量、柠檬酸添加量为考察因素进行四因素三水平L9(34)正交试验,优化柿叶黄酮口服片的配方,得到更优的感官品质。因素水平见表2,正交试验结果见表3。
表2 正交试验因素水平Table 2 Orthogonal factors and levels
表3 正交试验结果Table 3 Results of orthogonal test
由表3可知,4个因素对柿叶提取物片剂感官评分影响的主次顺序为:B>D>A>C,即甘露醇添加量>柠檬酸添加量>β-环糊精添加量>硬脂酸镁添加量,其最优水平为A1B2C1D2,即β-环糊精添加量6%、甘露醇添加量20%,硬脂酸镁添加量1.0%,柠檬酸添加量3%。
对表3中各因素的R值进行比较可得,C因素对柿叶提取物片剂感官评分影响较小,因此,以该因素作为方差分析空白列,对正交试验结果进行方差分析,结果见表4。
表4 正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal
由方差分析表4可知,B、D因素对柿叶提取物片剂的感官品质有显著的影响,A、C因素对柿叶提取物片剂的感官品质无显著的影响。
2.2.3 验证试验
按照最优工艺方案,添加20%柿叶黄酮干粉、6%β-环糊精、20%甘露醇、3%柠檬酸、7%交联聚乙烯吡咯烷酮、1.0%硬脂酸镁、淀粉填充,制备3批次柿叶黄酮口服片,3次感官评分的平均值为96.5,高于正交试验中的第2组结果,相对标准偏差为0.68%。说明该工艺条件制备的片剂感官品质好,而且稳定性较高。每批次取6片成品,测定黄酮含量,平均黄酮含量为3.13%,相对标准偏差0.92%。
2.3.1 片重差异分析
取20片成品,测定成品平均片重为0.697 1 g,所测成品的片重差异在±2.73%以内,小于药典规定的±5%,表明质量合格,工艺稳定。
2.3.2 硬度分析
取5片成品,测定硬度。平均值为30.3 N,相对标准偏差为0.98%,成品的硬度较高,差异较小。平均径向直径为13.11 mm。
2.3.3 脆碎度分析
取10片成品,测定成品脆碎度,测定前样品总重6.990 8 g,测定之后样品总重6.984 3 g,质量减少0.65%,小于药典规定的1%,无断裂、龟裂现象,质量合格。
2.3.4 崩解时限分析
取6片成品,测定成品崩解时限,平均崩解时限为13.4 min,各片均能在15 min内崩解,符合国家药典规定。
以柿叶黄酮提取物为主要原料,感官品质为评价指标,确定柿叶黄酮口服片的制备工艺和最优配方,即20%柿叶黄酮干粉、6%β-环糊精、20%甘露醇、3%柠檬酸、7%交联聚乙烯吡咯烷酮、1.0%硬脂酸镁、淀粉填充。在此配方下制得的成品色泽均匀、表面光滑、组织形态好、口感佳、酸甜协调、感官品质高,并且成品中黄酮含量高达3.13%。
对片剂成品进行质量分析,成品的平均片重为0.6971g,平均硬度为30.3N,平均径向直径为13.11mm,脆碎度良好,均能在15 min内崩解。片剂产品具有剂量准确、体积小、质量稳定、携带、服用方便等优势。
利用蓟州区得天独厚的柿叶资源,以柿叶中活性成分黄酮类提取物为原料,对柿叶黄酮片剂制备工艺及配方开展研究,为新型功能食品的研发、新生产工艺的建立提供一定基础性依据。