五指毛桃水提液制备泡腾片工艺优化

杨 琳，江蓉倩，张杭颖，李树玉，武马璐，张君诚

（三明学院资源与化工学院，药用植物开发利用福建省高校工程研究中心，福建三明 365000）

五指毛桃（FicushirtaVahl）为桑科（Moraceae）榕属（Ficus）的粗叶榕，别名五指牛奶、土黄芪等，广泛分布于广西、广东、福建等地[1]。五指毛桃的主要活性成分包括糖类、苯丙素类、酚类、香豆素类及黄酮类等，在治疗支气管炎、癌症、脾虚浮肿、慢性胃炎等方面疗效显著[2-6]。2016 年，五指毛桃进入国家卫健委公布的新食品原料、普通食品名单汇总，作为普通食品管理，成为药食同源植物[7]。目前关于五指毛桃的加工品主要有复方五指毛桃颗粒等[8-9]，但普通片剂不便于老年人或吞咽功能低的患者使用。

泡腾片是一种遇水发生崩解，崩解剂反应释放二氧化碳促使有效成分快速溶出[10-11]，且具有服用和携带方便、生物利用率高、口感好等特点的片剂，特别适用于儿童、老人以及吞咽固体制剂困难的患者[12]。近年来，研究者关注泡腾片的营养与保健功能，优化制备了枸杞叶、牡丹花蕊、沙棘等药食同源植物添加泡腾片[12-14]。目前尚无五指毛桃泡腾片制备相关的文献报道。

本实验采用水提取的方法，提取药食兼用植物五指毛桃的活性成分，并鉴定物质的种类和主要活性成分的含量，并通过正交实验优化五指毛桃泡腾片配方，检测其体外活性，为五指毛桃的功能性开发和利用提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

五指毛桃 福建三明市莘口镇高山村；柠檬酸、碳酸氢钠、PEG-6000、甘露醇、聚乙烯吡咯烷酮 均为食品级，天津渤化永利化工股份有限公司；维生素C 福景天津化学试剂有限公司；葡萄糖 国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇、葡萄糖、浓硫酸、苯酚 均为分析纯，西陇科学股份有限公司；DPPH 试剂 分析纯，上海麦克林生化科技股份有限公司。

JA1203N 电子天平 上海精密科学仪器有限公司；Vanquish 液相色谱仪、Orbitrap Exploris 120 质谱仪 赛默飞（Thermo）世尔科技公司；DHG-9240A 电热恒温鼓风干燥箱 上海申贤恒温设备厂；GZKJ-10 真空冷冻干燥机 上海罐才机械科技有限公司；200T 高速多功能粉碎机 永康市铂欧五金制品有限公司；Allegra 64R 高速冷冻台式离心机 美国贝克曼库尔特股份有限公司；SDP-O 小型手动压片机 泰州惠民模具药机有限公司；UV mini-1280 紫外分光光度计 岛津仪器有限公司；KQ2200 DB 型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；PSH-pH 计 武汉中测宏图测量仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 五指毛桃材料预处理 取长势一致的五指毛桃根洗净，切成大小均匀的根段，放入电热恒温鼓风干燥箱80 ℃干燥至连续两次称重的差异不超过5 mg 为止，即为干燥结束。干燥后的五指毛桃用高速万能粉碎机粉碎，过60 目筛获得干粉备用。

1.2.2 五指毛桃水提液制备及检测

1.2.2.1 五指毛桃水提液制备 利用超声波辅助提取，用电子天平精确称取预处理后的五指毛桃根粉末样品1 g，按料液比1:30（g/mL）加入去离子水混合，用数控超声波清洗器在80 ℃，320 W 的超声功率下提取50 min，提取后冷却至室温，获得五指毛桃水提液。

1.2.2.2 五指毛桃水提液干燥 将五指毛桃水提液用高速冷冻台式离心机离心10 min（4000 r/min），取清液，并1:1 加入无水乙醇，-4 ℃冷藏24 h，重复离心10 min（4000 r/min），取沉淀物，于烘干箱中80 ℃烘干至恒重，得水提液干燥粉末[15]。

1.2.2.3 五指毛桃水提液物质种类测定 称量0.1 g五指毛桃水提液干燥粉，加入-20 ℃预冷的含2-氯-L-苯丙氨酸（4 ppm）的甲醇600 µL，涡旋振荡30 s，室温超声15 min，离心10 min 后，取上清液滤膜过滤，用于HPLC-MS/MS 检测物质种类[16]。测定使用C18（1.8 µm，2.1 mm×100 mm）色谱柱，流动相A 为0.1%甲酸溶液，流动相B 为含0.1%甲酸的乙腈溶液，柱温40 ℃，流速0.40 mL/min，进样量2 µL。质谱条件中，离子化电压在5500～-4500 V 之间，温度在550～450 ℃之间。

1.2.2.4 五指毛桃活性成分含量测定 分别以葡萄糖、芦丁、没食子酸、补骨脂素为标准品，采用硫酸-苯酚法、亚硝酸钠-硝酸铝法、Folin-ciocalteu 法、高效液相色谱，测定五指毛桃水提液中活性成分多糖、黄酮、多酚和补骨脂素的含量[17-20]。

1.2.3 五指毛桃泡腾片制备工艺 采用酸碱分开湿法制粒法，将五指毛桃水提液干燥粉末平均分成两等份，一份加入柠檬酸，喷洒9.5% PVP-乙醇溶液，制得酸粒；一份加入碳酸氢钠，喷洒9.5% PVP-乙醇溶液，制得碱粒。将酸粒和碱粒分别置于干燥箱中50 ℃干燥60 min，加入填充剂，用研砵研磨成超微细粉，加入润滑剂PEG-6000 后混合5 min，用小型手动压片机压片，50 ℃下干燥60 min，-4 ℃冰箱冷却后密封[21-22]，其流程如图1 所示。

图1 五指毛桃泡腾片制备工艺流程图Fig.1 Flow chart of the preparation process of Ficus hirta Vahl effervescent tablet

1.2.4 泡腾片制备的单因素实验

1.2.4.1 五指毛桃水提液干燥粉末添加量的确定选取五指毛桃水提液干燥粉末添加量为0.050、0.075、0.100、0.125、0.150 g，即水提液干燥粉末加入量占五指毛桃泡腾片总质量的10%、15%、20%、25%、30%。固定崩解剂添加量为40%，酸碱比例为1.5:1，其余为甘露醇，添加至0.300g。通过测定泡腾片的崩解时间、产气量以及pH，从而确定泡腾片中水提液干燥粉末的添加量。

1.2.4.2 柠檬酸和碳酸氢钠崩解剂添加量的确定崩解剂的质量一般为泡腾片总质量的40%～50%，在酸碱比例确定的基础上，选择崩解剂添加量为30%～50%考察最优处理条件[23]。选取崩解剂添加量为0.150、0.175、0.200、0.225、0.250 g，即崩解剂加入量占五指毛桃泡腾片总质量的30%、35%、40%、45%、50%。固定五指毛桃添加量为0.100 g，酸碱比例为1.5:1，其余为甘露醇。通过测定泡腾片的崩解时间、产气量以及pH，从而确定泡腾片中崩解剂的添加量。

1.2.4.3 崩解剂比例的确定 选取崩解剂柠檬酸和碳酸氢钠比例为2.5:1、2:1、1.5:1、1:1.5、1:2。固定五指毛桃水提液干燥粉末添加量为0.100 g，崩解剂添加量为40%，其余为甘露醇。通过测定泡腾片的崩解时间、产气量以及pH，从而确定泡腾片中崩解剂的比例。

1.2.4.4 润滑剂、填充剂和黏合剂的选择及添加量确定 有研究表明，当PEG-6000 含量为5%时，发泡效果最好，故本试验选择PEG-6000 的添加量为5%[24]。甘露醇能溶于水，是优良的填充剂，可以使泡腾片外观光洁，有清凉感味道，本试验选择甘露醇较为合适。PVP 聚乙烯吡咯烷酮化学特性表现出较高的稳定性，具有良好的溶解能力，本试验选择聚乙烯吡咯烷酮较为合适。

1.2.5 泡腾片制备的正交试验 在单因素实验的基础上，进行L9（34）正交试验设计，选择五指毛桃水提液干燥粉末添加量、崩解剂添加量、酸碱比例为主要因素（表1），感官评价为评价指标，确定泡腾片最佳配方。

表1 正交试验因素水平设计Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.6 泡腾片质量评价

1.2.6.1 产气量测定 采用质量损失法[25]，将泡腾片溶解于装有20 ℃的50 mL 去离子水的试管中，待溶液中无气泡产生即为崩解完毕，称量溶解前后试管以及泡腾片的质量，减少量即为产气量，平行测定3 次以上，取平均值。

1.2.6.2 pH 测定 取一片泡腾片，放入50 mL 烧杯，待崩解完全，气泡不再冒出后，用pH 计测定其pH，平行测定3 次以上，取平均值。

1.2.6.3 崩解时限检查 参考2020 版《中国药典》[26]中崩解时限检查法（通则0921）检查：拿一片泡腾片，放入50 mL 烧杯中，立刻有大量气泡冒出，片剂周围的气体停止逸出时，片剂应充分溶解在水中，没有任何聚集的颗粒残留，除另有规定外，同时对6 片泡腾片进行检验，每片都应该在3 min 之内进行崩解，如有1 片没有彻底崩解，应该再取6 片再进行一次检验，所有检验都要达到标准，结果取平均值。

1.2.6.4 感官评价 随机选取50 名志愿者组成感官评价小组，参照感官评价指标[27]，对五指毛桃泡腾片进行感官评价，100 分为满分，评分结果为平均值。

1.2.6.5 抗氧化活性测定 配制浓度为10.0 mg/mL的VC储备液，浓度为10.0 mg/mL 的泡腾片待测液，和浓度为0.1 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液。以VC作阳性对照，移取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 泡腾片待测液于试管中，用去离子水稀释到2.0 mL，加入等体积DPPH 乙醇溶液，轻微摇匀，室温黑暗下保持30 min，用紫外-分光光度计在517 nm 处波长下测定吸光值Ai；无水乙醇代替DPPH 溶液，测定吸光值Aj；无水乙醇代替待测液，测定其吸光值A0。自由基的清除率CLS 如下公式计算，计算自由基清除率和IC50[18]。

1.3 数据处理

所有实验都进行至少3 次生物学重复和3 次技术重复，采用Excel 和Origin 8.0 软件作图，采用SPSS软件进行正交试验方差分析，P<0.05 表示具有显著性差异。实验结果为平均值±标准偏差。

2 结果与分析

2.1 五指毛桃水提液物质种类及含量

2.1.1 五指毛桃水提液物质种类分布 采用HPLCMS/MS 方法，共检测到物质433 种，其中检测到的羧酸及其衍生物种类最多，有103 种（占检测到物质种类的23.79%），脂肪酰基和苯及其取代衍生物分居二、三位，分别有45（占检测到物质种类的10.39%）和36 种（占检测到物质种类的8.31%）。检测到五指毛桃活性成分糖类及其衍生物共23 种（8 种糖和15 种糖类衍生物），黄酮9 种（5 种黄酮类和4 种异黄酮），酚类16 种（3 种酚醚类和13 种酚类），香豆素5 种，苯丙酸9 种（图2，表2）。其他物质中包括肉桂酸及其衍生物、生物碱、脂质和类脂分子、有机氮化合物等。在对4 个产地的五指毛桃指纹图谱检测中，得到16 个“共有峰”，鉴定除包括酸、醚、酯、香豆素、黄酮、甾醇等10 种物质[28]。对五指毛桃根和果实提取液检测也得到434 种代谢物，但物质种类存在差异，主要包括127 种黄酮、59 种酚酸类、34 种氨基酸及其衍生物等，这可能与提取五指毛桃使用的溶剂（本实验使用水，参考文献使用甲醇）不同有关[29]。

表2 五指毛桃部分活性成分组分分析Table 2 Analysis of partial active ingredient components of Ficus hirta Vahl

图2 五指毛桃水提液物质种类分布图Fig.2 Types of substances in the water extract of Ficus hirta Vahl

2.1.2 五指毛桃水提物中活性物质含量 葡萄糖、芦丁、没食子酸和补骨脂素标准曲线回归方程分别为：y=12.287x+0.0454（R2=0.9986）、y=7.748x-0.006（R2=0.9995）、y=86.628x+0.439（R2=0.9986）和y=41.877x+0.545（R2=0.9999），都呈现良好的线性关系。通过硫酸-苯酚法测得五指毛桃水提液中多糖含量为6.71%±0.63%。亚硝酸钠-硝酸铝法测得五指毛桃水提液中黄酮含量为0.22%±0.03%；Folinciocalteu 法测得五指毛桃待测液中多酚含量为1.65%±0.02%。高效液相色谱法检测五指毛桃水提液中补骨脂素含量为0.51‰±0.063‰。其中，多糖和多酚的含量高于其他研究结果1.30%和1.50%左右，说明水为溶质适合五指毛桃多糖和多酚的提取，能有效提高提取的得率[15,30]。而五指毛桃黄酮和补骨脂素的含量低于乙醇或甲醇提取结果，说明黄酮和补骨脂素适合用有机溶剂提取[1,30]。另外，五指毛桃的来源的差异也是五指毛桃多糖含量不同的重要原因，Zhang 等[31]的研究表明，品种的差异性，即使是同一物种，也会因为遗传因素，地理环境的不同在营养成分上存在较大差异。

2.2 单因素实验结果

2.2.1 五指毛桃水提液干粉添加量对泡腾片品质的影响 五指毛桃添加量对泡腾片崩解时间、产气量、pH 具有影响，随着五指毛桃水提液干粉的增加，崩解时间逐渐延长，产气量平稳，水提液干粉添加量为10%和25%时，其pH 在3.5～4.5 之间，能适应人们的口味需求[32]。由于五指毛桃水提液干粉具有粘性，随着水提液干粉添加量的增加，不溶性固体颗粒也会变多。综上所述，添加量选取15%、20%、25%三个水平进行正交试验设计（图3）。

图3 五指毛桃添加量对泡腾片品质的影响Fig.3 Effects of the amount of Ficus hirta Vahl added on the quality of effervescent tablets

2.2.2 崩解剂添加量对泡腾片品质的影响 随着崩解剂的增加，产气量不断上升，pH 不断下降，其崩解时间呈先下降后上升的趋势，添加量为40%，崩解时间最短。增加崩解剂的添加量可以增加产气量和崩解速率，减少崩解时间，但是在崩解剂量为40%以后，其崩解时间又开始增加，王文宝等[24]在研究猴头菇泡腾片时也有出现这种情况。所以综上所述，崩解剂的添加量选取40%、45%、50%三个水平进行正交试验设计（图4）。

图4 崩解剂添加量对泡腾片品质的影响Fig.4 Effects of disintegration addition amount on the quality of effervescent tablets

2.2.3 崩解剂酸碱比例对泡腾片品质的影响 崩解剂的酸碱比例对五指毛桃泡腾片品质影响极显著（P<0.01）。随着柠檬酸比例的减少，崩解时间呈现先降后升变化趋势，产气量呈先升后降变化趋势，其pH 不断地上升，在酸碱比为1:1.5 时快接近中性。综上所述，崩解剂酸碱比例选2:1、1.5:1、1:1.5 三个水平进行正交试验设计（图5）。

图5 崩解剂酸碱比例对泡腾片品质的影响Fig.5 Effects of the acid-base ratio of the disintegrant on the quality of effervescent tablets

2.3 五指毛桃泡腾片正交试验结果分析

根据单因素实验结果，选取五指毛桃水提液干粉添加量、崩解剂添加量、甜味剂添加量进行正交试验，根据正交试验结果（表3），方差分析结果（表4）确定五指毛桃泡腾片的最佳工艺配比。

表3 L9（34）正交试验结果Table 3 Results of orthogonal experiment L9 (34)

表4 正交试验方差分析Table 4 Analysis of variance by orthogonal test

由极差分析结果可知，影响泡腾片品质最优因素是五指毛桃水提液干粉添加量，其次是崩解剂添加量，最后是酸碱比；结合表3 的方差分析结果可以看出，三个因素当中，五指毛桃水提液干粉的添加量对泡腾片的品质影响极显著（P<0.01），崩解剂添加量和酸碱比例对于泡腾片的品质影响显著（P<0.05）。五指毛桃泡腾片的最优配方组合为A3B3C3，即五指毛桃水提液干粉添加量为25%、崩解剂添加量为50%、酸碱比为1:1.5。经验证五指毛桃添加量为25%、崩解剂添加量为50%、酸碱比例为1:1.5、甘露醇添加量为20%、PEG-6000 添加量为5%。由此制得泡腾片外形呈棕黄色、酸甜可口、光滑完整、放入水中，瞬间崩解产生大量气泡，且溶液无明显杂质和沉淀物，具有良好的生产可行性。崩解剂添加量为50%，泡腾片的崩解效果最好，发泡量最多，这一结果与虫蛹、蓝莓等泡腾片崩解剂添加量的结果相一致，但是崩解剂中酸碱比例有所差异[33-34]。有研究表明，酸碱比例稍大于酸比例时，崩解效果最好[12]。

2.4 五指毛桃泡腾片的质量评价

按照2020 年《中国药典》的要求评定泡腾片的质量，此实验制得的泡腾片呈棕黄色，且外观光滑，片面可有散在的着色小点（图6）。平均片重为0.500±0.006 g，取6 片泡腾片分别加入20 ℃的水50 mL，均能在5 min 内崩解，产气量为0.080±0.040 g，用pH 计测定其pH 为4.190±0.380，符合人们的口味需求。

图6 五指毛桃泡腾片的外观及崩解图Fig.6 Appearance and disintegration of the Ficus hirta Vahl effervescent tablet

2.5 五指毛桃泡腾片的抗氧化活性分析

VC的DPPH 自由基清除率均保持在92%以上，且随着VC浓度从0.5 mg/mL 增加到3 mg/mL，清除率逐渐接近100%。五指毛桃泡腾片对DPPH自由基有清除作用，且随着浓度的增加，对DPPH 自由基的清除率呈上升的趋势，说明其抗氧化能力逐渐加强，但相比于同浓度的VC，其清除率较低。五指毛桃水提液干粉浓度在2.5 mg/mL 时，DPPH 自由基清除率达到66.77%。五指毛桃多糖对DPPH 自由基清除活性的IC50为1.65 mg/mL（图7）。在枸杞叶黄酮泡腾片抗氧化活性研究结果显示，枸杞叶黄酮泡腾片IC50为0.77 mg/mL。DPPH 自由基的清除作用随着枸杞叶黄酮泡腾片质量浓度增加而逐渐增强[13]。罗布麻总黄酮泡腾片DPPH 自由基清除率随样品质量浓度的加大而加大，IC50为0.0107 mg/mL[22]。以上研究结果与本实验研究结果对比发现趋势相近。

图7 五指毛桃泡腾片和VC 对DPPH 自由基的清除能力的影响Fig.7 Effects of Ficus hirta Vahl effervescent tablets and VC on DPPH free radical scavenging ability

3 结论

五指毛桃水提液共检测到433 种物质，包括羧酸及其衍生物（103 种）、脂肪酰基（45 种）、苯及其取代衍生物（36 种），检测到活性成分多糖、黄酮、多酚和补骨脂素的含量分别为6.71%、0.22%、1.65%和0.51‰。五指毛桃泡腾片最佳制备工艺条件为五指毛桃用量25%、崩解剂添加量为50%，酸碱配比为1:1.5，甘露醇添加量为20%，PEG-6000 添加量为5%。在此工艺条件下制得五指毛桃泡腾片具有良好的抗氧化活性。

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