透明质酸钠泡腾颗粒制备工艺

姜秀敏，宋永民，冯晓毅，郭学平*

华熙生物科技股份有限公司（济南 250000）

透明质酸（Hyaluronic acid，HA）是一种酸性黏多糖，由N-乙酰葡萄糖胺与D-葡萄糖醛酸构成，存在于许多组织中，参与主要构成细胞间质与细胞外基质，其通过细胞表面受体与细胞相互作用[1-2]。几乎所有类型的细胞都能产生HA，这意味着在正常的生物状态下，HA具有多种基本的生物学功能。HA可参与多种细胞相互作用（分化、增殖、发育和识别）和生物学功能（润滑、水化、基质结构和空间相互作用）[3]。HA存在于皮肤细胞外基质，在真皮层的新陈代谢中起着关键作用，它是自然界中最亲水的分子之一，可以被称为大自然的保湿剂[4-5]。另外，HA是滑膜液的主要成分，是关节正常功能所必需的[6]。骨关节炎属于关节慢性疾病，口服透明质酸制剂因其安全性和相对较低的成本而被广泛采用。多项临床研究表明，口服HA可减轻疼痛、改善膝关节功能，且无副作用[7]。市场上含有HA的食品剂型有压片糖果、口服液、固体饮料、凝胶糖果等。

HA是一种聚电解质[8-9]，很难溶解于非极性溶剂，溶解于水溶液时由于电荷排斥作用，导致溶解过程中液体黏度大，较长时间才能完成溶解。透明质酸钠是透明质酸的钠盐形式，具有透明质酸的一切生物特性，食品中常使用的透明质酸钠分子量处于2×105～8×105Da，若将1 g分子量为2.9×105Da的透明质酸钠粉末在100 mL水中完全溶解，需要搅拌条件下溶解40 min左右，并且HA分子量越大，溶解越困难，HA粉末在水中溶解时，遇水更易粘结成团，形成的表面水化膜包裹HA粉末，导致HA粉末难以再分散、溶解时间长。泡腾制剂通常以酸源和碱源作为崩解剂，优点是在水中迅速溶解[10]，泡腾片是近些年比较受欢迎的剂型，HA泡腾片加入水中后，表面的HA溶解后会形成保护层包裹住未溶解的泡腾片，阻止泡腾片继续泡腾。泡腾颗粒具有携带方便、水中分布均匀的优点，除用于药品如利巴韦林泡腾颗粒外，也用于功能性食品[11]。因此，此研究的目的是实现高剂量透明质酸在产品体系中的快速溶解，以透明质酸钠为主要原料，经过试验对辅料进行筛选，从而制备出透明质酸含量高且溶解性好的泡腾颗粒。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

透明质酸钠（华熙生物科技股份有限公司，分子量为2.9×105Da）；0.600～0.300 mm无水柠檬酸（潍坊英轩实业有限公司）；碳酸氢钠（南京甘汁园糖业有限公司）；木糖醇（山东龙力生物科技股份有限公司）；异麦芽酮糖醇（山东康勤生物科技有限公司）；甜菊糖苷（山东海根生物技术有限公司）；甜橙香精（芬美意香精有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

PL 602 E/102电子天平（METTLER TOLEDO）；XhMTD-8222电热鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；0.180，0.600和0.85 mm药典筛（新乡市大用振动设备有限公司）；400 A多功能粉碎机（永康市红太阳机电有限公司）。

1.3 试验条件

1.3.1 泡腾颗粒的制备

取除柠檬酸、甜菊糖苷和香精以外的原辅料，分别过0.180 mm筛，混合均匀，加入适量体积分数的乙醇溶液作为润湿剂，使用0.600 mm筛湿法制粒，于40℃干燥8 h，过0.85 mm筛进行整粒，将整粒后的物料与柠檬酸、甜菊糖苷、香精混合均匀，获得最终的泡腾颗粒。

1.3.2 辅料的选择

按照表1原辅料种类和使用量制备泡腾颗粒，对比各泡腾颗粒的溶解性、口感及其他优缺点。

表1 泡腾颗粒原辅料选择 单位：%

1.3.3 单因素试验

探索柠檬酸与碳酸氢钠的质量分数及比例、木糖醇质量分数、异麦芽酮糖醇质量分数对产品溶解性的影响；探索甜味剂添加量、香精添加量对产品口感的影响。

1.3.4 颗粒的检测

1) 溶解性测定：取5 g泡腾颗粒，倒入100 mL水中，搅拌或者振荡使泡腾颗粒完全溶解于水中，记录从倒入到完全溶解的时间。

2) 性状检查：取制备的泡腾颗粒进行性状检查。

3) 成型难易：根据湿法制粒及最终颗粒形成情况，评价成型难易程度。

4) 休止角测定：取颗粒按注入法测定，计算平均休止角（n=3）。

5) 口感测定：将最佳口感设定为10分，挑选30人，对泡腾颗粒的口感进行感官评定并打分，最后对30人的打分取平均值。

2 结果

2.1 辅料的选择

按照表1制备4种泡腾颗粒样品，对溶解性进行对比，结果如表2所示。配方1与配方2溶解时间较长，且溶解后溶液出现浑浊现象；配方4溶解时间最短，且溶解后溶液澄清透明；故选择木糖醇、异麦芽酮糖醇作为最终辅料。

表2 不同配方泡腾颗粒溶解性结果

2.2 润湿剂浓度的筛选

颗粒的成型难易、粒度与所选润湿剂有关系，经过预试验得出，用纯水制备颗粒时，原料粘结成团，制备出的颗粒坚硬、溶解慢。考虑到透明质酸钠遇水黏性大的特性，故以乙醇溶液作为润湿剂。以透明质酸钠20%、柠檬酸23%、碳酸氢钠21%、木糖醇16%、异麦芽酮糖醇20%配方为原料，以50%，60%，70%和80%乙醇溶液为润湿剂进行湿法制粒、干燥、整粒，分析比较各乙醇体积分数下颗粒的性状、溶解时间、成型难易，结果见表3。70%乙醇溶液作为润湿剂时，产品的溶解时间最快、颗粒均匀、易成型，因此选择70%乙醇为最佳。

表3 乙醇体积分数选择

2.3 柠檬酸与碳酸氢钠的质量分数筛选

按柠檬酸和碳酸氢钠质量比1.1∶1、透明质酸钠质量分数20%保持不变，考察两者总质量分数36%，38%，40%，42%和44%对泡腾颗粒溶解性的影响。另外，木糖醇、异麦芽酮糖醇质量分数分别21%和23%，20%和22%，19%和21%，18%和20%，17%和19%。泡腾颗粒溶解性结果如图1所示。泡腾颗粒的溶解时间随着两者质量分数的增加而降低，当质量分数为42%时溶解时间为53 s，44%时溶解时间为50 s，达到平衡。因此，筛选出的柠檬酸和碳酸氢钠的总质量分数为42%。

图1 柠檬酸与碳酸氢钠总质量分数对产品溶解性的影响

2.4 柠檬酸与碳酸氢钠的质量比筛选

按柠檬酸和碳酸氢钠总质量分数42%、透明质酸钠20%、木糖醇18%、异麦芽酮糖醇20%保持不变，考察柠檬酸和碳酸氢钠质量比0.8∶1，0.9∶1，1∶1，1.1∶1，1.2∶1对泡腾颗粒溶解性的影响，结果如图2所示。泡腾颗粒的溶解时间随着质量比的增加而降低，当质量比为1.1∶1时溶解时间为52 s，1.2∶1时溶解时间为51 s，达到平衡。因此，筛选出的柠檬酸和碳酸氢钠的质量比为1.1∶1。

图2 柠檬酸与碳酸氢钠质量比对产品溶解性的影响

2.5 甜味剂添加量筛选

取湿法制粒、整粒后的颗粒，加入柠檬酸计算总质量，然后按照1.4，1.6，1.8，2.0和2.2 g/kg加入甜菊糖苷，按1.4 g/100 g加入甜橙香精后，分别混匀，在水中完全溶解后进行感官评定，考察甜菊糖苷添加量对产品口感的影响，结果如表4所示。按照1.8 g/kg添加甜菊糖苷，产品感官评分最高，此时甜度适中，口感较好。

表4 甜菊糖苷添加量对产品口感的影响

2.6 香精添加量筛选

取湿法制粒、整粒后的颗粒，加入柠檬酸计算总质量，然后按照0.8，1.0，1.2，1.4和1.6 g/100 g加入甜橙香精，按1.8 g/kg加入甜菊糖苷后，分别混匀，在水中完全溶解后进行感官评定，考察甜橙香精添加量对产品口感的影响，结果如表5所示。按照1.4和1.6 g/100 g添加甜橙香精，产品感官评分均较高，从控制产品成本考虑，最终选择1.4 g/100 g。

表5 香精添加量对产品口感的影响

2.7 验证试验

以22%柠檬酸、20%碳酸氢钠、18%木糖醇、20%异麦芽酮糖醇、1.8 g/kg甜菊糖苷、1.4 g/100 g香精作为最优配方，考察处方工艺的可行性及制剂的稳定性，结果见表6。三批样品的水分、溶解时间、休止角均符合要求，表明该品处方工艺的重现性较好。

表6 验证试验

3 讨论与结论

透明质酸是一种黏性多糖，有较强吸湿性，易溶于水[12]，其分子量不同，对应的生理功能也有差异，中等分子量的透明质酸可促进细胞增殖，小分子的可促进细胞迁移[13-14]。由于其良好的亲水性、润滑性、生物相容性等特点，被广泛应用于关节炎、眼科、美容等领域[15]。口服透明质酸美容保健食品最早出现在日本，口服可补充体内的透明质酸，从而活化细胞、改善骨关节炎、增加皮肤弹性、改善皮肤水分[16]。

近些年，透明质酸被不断用于具有改善皮肤水分、改善骨关节炎的保健食品中，常见的剂型有固体饮料、片剂、口服液[17]。在加水冲调过程中，透明质酸易成团，导致完全溶解需要时间较长，并且相同添加比例的透明质酸，分子量越大溶液黏性越强、溶解所需时间更久。预试验结果显示，以透明质酸钠、柠檬酸、碳酸氢钠、木糖醇为原料制备泡腾片后，放入水中溶解，结果发现泡腾片溶解一段时间后，泡腾现象显著减弱，推测这是由于透明质酸钠在剩余泡腾片表面形成了一层保护膜，减慢了泡腾速度，故为了避免该现象，选择制备泡腾颗粒。首先，对所使用辅料进行筛选，结果发现以木糖醇、异麦芽酮糖醇作为辅料时，泡腾颗粒的溶解性好、溶液澄清。并且，木糖醇、异麦芽酮糖醇不会引起血糖和胰岛素升高，并具有非致龋齿性[18-19]。另外，异麦芽酮糖醇耐受性较高，像甜味剂木糖醇，当食用过多时容易引起腹泻，新资源公告中每日的食用量上限较高[20]，因此，此产品以适合比例的木糖醇、异麦芽酮糖醇搭配使用，是最优选。

泡腾颗粒常见的制法是聚乙二醇包裹碳酸氢钠后，与柠檬酸一起湿法制粒[21]。在此次研究中，首先把主要原料与碳酸氢钠湿法制粒、干燥、整粒后，与0.600～0.300 mm柠檬酸颗粒混合，再加入甜味剂及香精，充分混匀，获得最终的泡腾颗粒产品。该工艺简单，适合工业化生产。由于透明质酸钠遇水黏性大，通过考察不同体积分数乙醇作为润湿剂进行湿法制粒的效果，得出使用70%乙醇溶液制备的泡腾颗粒较易成型、颗粒均匀、溶解性好。通过单因素试验得出，酸源和碱源的总用量控制在40%～50%、柠檬酸与碳酸氢钠质量比1.1∶1、甜菊糖苷添加量1.8 g/kg、香精1.6 g/100 g时，获得的泡腾颗粒溶解时间最短、口感最佳，以此作为最优配方，制备三批泡腾颗粒，通过测定得出三批样品的水分、溶解时间、休止角均符合要求，表明该品处方工艺的重现性较好。

综上所述，分子量为2.9×105Da的透明质酸制备成泡腾颗粒，能达到100 mL水中50 s完全溶解1 g透明质酸，解决了透明质酸遇水结块、溶解慢的问题。并且，经验证试验证明，该品处方工艺的重现性较好、制备工艺简便，适宜于规模化生产。