黃蜀葵泡騰片制備工藝的研究

閆淇雨，華艮，植飛

（武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，湖北武漢430023）

黃蜀葵 Abelmoschus manihot （Linn.）Medicus，為一年生或多年生草本植物，始載于《嘉佑本草》。其根、莖、葉、花及種子等均可入藥，藥用最多的部位為花[1]。現(xiàn)代研究表明，黃蜀葵具有良好的保護(hù)肝臟[2]、降血脂[3]、抑制腫瘤細(xì)胞[4]、抗氧化[5]等作用，具有較高的藥用價(jià)值。除此之外，《全國(guó)中草藥匯編》中記載黃蜀葵還是一種傳統(tǒng)的藥食兩用中藥材[6]。

泡騰片是一種遇水可釋放大量二氧化碳而達(dá)到快速崩解作用的新型片劑[7]，具有攜帶、食用方便，在水中分布迅速、均勻，有效成分便于吸收、生物利用度高等優(yōu)點(diǎn)，兼具固體制劑和液體制劑的特點(diǎn)，現(xiàn)已被開(kāi)發(fā)成藥品[8-9]、食品[10-11]和農(nóng)藥[12-13]等。

目前對(duì)黃蜀葵的研究多停留在培育栽培和藥理作用研究方面，關(guān)于黃蜀葵藥物制劑的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。本研究以黃蜀葵花的干燥粉末為原料，研制一種營(yíng)養(yǎng)豐富，具有保健功能的泡騰片，以期為黃蜀葵的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用提供技術(shù)參考。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

黃蜀葵藥粉：紫陽(yáng)中地大硒科技有限公司；碳酸氫鈉、甘露醇、低取代羥丙纖維素、無(wú)水檸檬酸、微晶纖維素：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；甜菊糖苷：山東久裕生物科技有限公司；聚乙二醇6000、聚乙二醇8000：山東優(yōu)索化工科技有限公司；硬脂酸鎂、聚乙烯吡咯烷酮K30：鄭州惠喜化工產(chǎn)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

YP-1.5P 單沖壓片機(jī)：廣州旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；GZX-9420MBE 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HH-S1 數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；電子精密天平：奧豪斯國(guó)際貿(mào)易有限公司；藥典篩：浙江上虞市道墟張興紗篩廠；SW-730PH 測(cè)試筆：廣州市速為電子科技有限公司。

2 方法與設(shè)計(jì)

2.1 黃蜀葵泡騰片的制備工藝

目前泡騰片的制備技術(shù)主要有6 種，它們分別為濕法制粒、非水制粒、流化床制粒、干法制粒、噴霧干燥制粒、直接粉末壓片。其中濕法制粒技術(shù)制成的顆粒經(jīng)過(guò)表面潤(rùn)濕，具有顆粒質(zhì)量好、外形美觀、耐磨性較強(qiáng)、壓縮成型性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的制粒技術(shù)[14]。因此本研究選擇酸堿分開(kāi)濕法制粒法，將黃蜀葵粉末、甜味劑、填充劑、黏合劑、按照一定比例分別與泡騰劑中的酸源和堿源過(guò)65 目篩混合，酸堿分開(kāi)揉制軟材，過(guò)24 目篩造粒，并進(jìn)行干燥和整粒，將整好的酸粒和堿粒過(guò)24 目篩3 次混合均勻，添加一定量的潤(rùn)滑劑，進(jìn)行壓片，即得泡騰片。

2.2 黏合劑和潤(rùn)滑劑的選擇

本試驗(yàn)預(yù)選的黏合劑有聚乙烯吡咯烷酮K30，低取代羥丙微晶纖維素。預(yù)選的潤(rùn)滑劑有硬脂酸鎂，聚乙二醇6000 和聚乙二醇8000。以可溶性、口感、硬度、成型效果、抗黏性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)篩選合適的黏合劑和潤(rùn)滑劑。

2.3 黃蜀葵泡騰片處方優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

2.3.1 泡騰崩解劑配比的單因素試驗(yàn)

泡騰崩解劑中的酸源有檸檬酸、酒石酸、富馬酸、己二酸、蘋果酸和水溶性氨基酸等，其中最常用的酸源為檸檬酸[15]。

泡騰崩解劑中的堿源有碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀和碳酸鈣等，其中最常用的堿源為碳酸氫鈉、碳酸鈉及碳酸氫鉀。查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)碳酸鈣產(chǎn)氣效果不佳且有沉淀現(xiàn)象，而碳酸鈉口感較差[16]，因此選擇碳酸氫鈉為泡騰劑的堿源。

綜合以上分析，本研究選擇檸檬酸和碳酸氫鈉作為泡騰劑。為計(jì)算方便，以1.00 g 泡騰片質(zhì)量為計(jì)算單位，將碳酸氫鈉的添加量定為16%，將準(zhǔn)確稱量的0.16 g 碳酸氫鈉和一定量的檸檬酸一起加到70 mL 去離子水中，其中碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比分別定為1 ∶0.6、1 ∶0.8、1 ∶1.0、1 ∶1.2、1 ∶1.4、1 ∶1.6、1 ∶1.8、1 ∶2.0、1 ∶2.2、1 ∶2.4，并測(cè)定產(chǎn)生的 CO2量和反應(yīng)完全后溶液的pH 值。

2.3.2 藥粉添加量的單因素試驗(yàn)

按宿迷菊等[17]的方法略作修改，分別稱取一定添加量的黃蜀葵藥粉溶解于70 mL 涼開(kāi)水中，該添加量相當(dāng)于在平均片質(zhì)量為1.00g 的黃蜀葵泡騰片中的含量分別為2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%、17.5%、20.0%、22.5%、25.0%、30.0%、35.0%、40.0%、45.0%、50.0%。以湯色、味道為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)黃蜀葵藥粉溶液進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并以此來(lái)確定泡騰片中黃蜀葵藥粉含量的添加范圍。

2.3.3 甜味劑添加量的單因素試驗(yàn)

甜菊糖苷是一種天然低熱值的新型甜味劑，被譽(yù)為繼甘蔗和甜菜之后的“世界第三糖源”，廣泛用于食品、飲料、醫(yī)藥、日化工業(yè)等。其甜度為蔗糖的250 倍～300 倍，具有高甜度、低熱量、純天然、安全性高[18]以及可預(yù)防糖尿病[19]、高血壓[20]等特點(diǎn)，所以選用甜菊糖苷作為甜味劑。

試驗(yàn)按照一定比例分別準(zhǔn)確稱取一定量的甜菊糖苷于杯子中，各注入70 mL 涼開(kāi)水，進(jìn)行品嘗，并作出感官評(píng)價(jià)，以確定甜菊糖甙的添加量。

2.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.3.4.1 泡騰片的感官評(píng)價(jià)方法

根據(jù)不同輔料添加量的配比，結(jié)合泡騰片的產(chǎn)品特性及相關(guān)文獻(xiàn)[21-23]，制定泡騰片的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，泡騰片的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。選擇接受過(guò)感官評(píng)價(jià)訓(xùn)練的10 名大學(xué)生（性別比例為1 ∶1）組成感官評(píng)價(jià)小組對(duì)泡騰片沖調(diào)飲品的顏色，甜味，酸味，藥粉風(fēng)味4 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)定。加權(quán)計(jì)算總分，其中顏色權(quán)重30%，甜味權(quán)重20%，酸味權(quán)重20%，風(fēng)味權(quán)重30%。

表1 泡騰片的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory assessment criteria of effervescent tablets

2.3.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以影響黃蜀葵泡騰片感官風(fēng)味的3 個(gè)因素，即碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比、黃蜀葵藥粉的添加量和甜味劑的添加量為自變量，并選取各因素較優(yōu)水平，以泡騰片的感官評(píng)價(jià)為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法做三因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)泡騰片的配方進(jìn)行優(yōu)化，共包括17 組試驗(yàn)方案。響應(yīng)面的因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平設(shè)計(jì)Table 2 Factors and levels of the response surface test

3 結(jié)果與分析

3.1 黏合劑和潤(rùn)滑劑

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聚乙烯吡咯烷酮K30 的黏性較好，但是口感不好，有異味；微晶纖維素在水中溶解性不好，會(huì)產(chǎn)生渾濁；而低取代羥丙纖維素黏性很好，并且是水溶性的，也沒(méi)有什么味道。所以本試驗(yàn)選擇低取代羥丙纖維素作為黏合劑，添加量為5%。

硬脂酸鎂為非水溶性潤(rùn)滑劑，泡騰片在水中溶解時(shí)水表面容易形成一層薄膜。聚乙二醇6000 為水溶性潤(rùn)滑劑，但為片狀固體，難與藥粉混勻。聚乙二醇8000為粉末狀的水溶性潤(rùn)滑劑，所以本試驗(yàn)選用聚乙二醇8000 作為潤(rùn)滑劑，添加量為5%。壓片后片劑外表面光滑，完整且不易黏沖。

3.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 泡騰崩解劑配比的單因素試驗(yàn)

碳酸氫鈉與檸檬酸質(zhì)量比對(duì)泡騰片的影響見(jiàn)表3。

表3 碳酸氫鈉與檸檬酸質(zhì)量比對(duì)泡騰片的影響Table 3 Effects of the mass ratio of NaHCO3 to citric acid on effervescent tablet

由表3 可知，碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比在1 ∶1.2～1 ∶2.0 時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳體積較多且 pH 值呈酸性。考慮到產(chǎn)氣量和pH 值對(duì)口感的綜合影響，本試驗(yàn)選碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比為 1 ∶1.6、1 ∶1.8、1 ∶2.0這3 個(gè)水平進(jìn)行之后的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

3.2.2 藥粉添加量的單因素試驗(yàn)

黃蜀葵粉作為泡騰片原料成分，它的添加量需要同時(shí)滿足色、味、香3 個(gè)因素的感官需求，決定了該泡騰片的獨(dú)特風(fēng)味，同時(shí)還要考慮生產(chǎn)成本。藥粉添加量對(duì)泡騰片感官質(zhì)量的影響見(jiàn)表4。

表4 藥粉添加量對(duì)泡騰片感官質(zhì)量的影響Table 4 Effects of the amount of powder added on sensory quality of effervescent tablets

由表4 可知，隨著藥粉添加量的增加，湯色加深且溶液更渾濁，味道也由淡淡的青春味變?yōu)榭酀?。由于藥粉難溶且具有膠體的黏性所以藥粉添加量不宜太高，將藥粉添加量定在2.5%～7.5%比較合適。終上所述，本試驗(yàn)選取藥粉的添加量為2.5%、5.0%、7.5%這3 個(gè)水平進(jìn)行后面的響應(yīng)面試驗(yàn)。

3.2.3 甜味劑添加量的單因素試驗(yàn)

甜味過(guò)濃和過(guò)淡都會(huì)影響口感，給品嘗者造成不適。甜菊糖甙添加量對(duì)泡騰片甜味的影響見(jiàn)表5。

由表5 可知，在此單因素條件下，泡騰片中甜菊糖苷的含量為2.5%、3.5%、4.5%時(shí)的甜味分析結(jié)果較好。因此本試驗(yàn)選用甜菊糖苷的添加量為2.5%、3.5%、4.5%這3 個(gè)水平進(jìn)行之后的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

表5 甜菊糖甙添加量對(duì)泡騰片甜味的影響Table 5 Effects of the amount of stevioside added on sweet degree of effervescent tablets

3.3 響應(yīng)面分析結(jié)果

3.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

由單因素試驗(yàn)確定碳酸氫鈉與檸檬酸質(zhì)量比（A）、藥粉添加量（B）、甜菊糖苷添加量（C），作響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 響應(yīng)面分析方案設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 6 Experimental design and results for response surface analysis

3.3.2 模型的建立及顯著性檢驗(yàn)

采用design-expert 8.0 對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到感官評(píng)分R 對(duì)碳酸氫鈉與檸檬酸質(zhì)量比（A）、藥粉添加量（B）、甜菊糖苷添加量（C）的模型：

Y=17.05-11.54A-1.14B-0.65C+0.69AB-0.54AC+0.12BC+2.60A2-0.02B2+0.16C2

回歸方程中各變量對(duì)指標(biāo)（響應(yīng)值）影響的顯著性，由F 檢驗(yàn)來(lái)判定，概率P 值越小，則相應(yīng)變量的顯著性越高。回歸方程方差分析見(jiàn)表7。

表7 回歸方程方差分析Table 7 Analysis and statistical parameters of regression model

由表7 可看出，一次項(xiàng)B 的P 值為0.001 4＜0.01，即藥粉添加量為顯著因素。模型的P 值為0.042 9＜0.05，表明模型是顯著的，失擬項(xiàng)的P 值為0.361 1＞0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著，即該模型在整個(gè)被研究的整個(gè)回歸區(qū)域內(nèi)擬合較好。相關(guān)系數(shù)R2=0.834 2，說(shuō)明響應(yīng)值（感官質(zhì)量評(píng)分）的變化有83.42%來(lái)源于所選變量。因此，此回歸方程可以較好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系。

3.3.3 各因素響應(yīng)面分析

3.3.3.1 碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比與藥粉添加量的響應(yīng)面分析

碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比與藥粉添加量的響應(yīng)面分析見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，感官評(píng)分隨著碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比與藥粉添加量的增加而增加，當(dāng)碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比為1 ∶2.0，藥粉添加量為7.5%時(shí)，評(píng)分的最高，為4.08 分。

圖1 A 與B 交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface plot showing the interactive effects of A and B on sensory evaluation

3.3.3.2 碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比與甜菊糖苷添加量的響應(yīng)面分析

碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比與甜菊糖苷添加量的響應(yīng)面分析見(jiàn)圖2。

圖2 A 與C 交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface plot showing the interactive effects of A and C on sensory evaluation

由圖2 可知，感官評(píng)分隨著碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比的減少和甜菊糖苷的添加量的增加而增加，當(dāng)碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比為1 ∶1.6，甜菊糖苷添加量為4.5%時(shí)，評(píng)分最高，為3.55 分。

3.3.3.3 藥粉添加量與甜菊糖苷添加量的響應(yīng)面分析

藥粉添加量與甜菊糖苷添加量的響應(yīng)面分析見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，感官評(píng)分隨著藥粉添加量和甜菊糖苷添加量的增加而增加，當(dāng)藥粉添加量為7.5%，甜菊糖苷添加量為4.5%時(shí)，評(píng)分最高，為4.00 分。

3.3.4 最佳工藝配方確定

由擬合方程及響應(yīng)面分析可知，黃蜀葵泡騰片最佳工藝配方為：碳酸氫鈉與檸檬酸的質(zhì)量比為1 ∶2.0（即碳酸氫鈉添加量為16.0%，檸檬酸添加量為32.0%），藥粉添加量為7.5%，甜菊糖苷添加量為4.5%。在此配方下該產(chǎn)品的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值達(dá)到4.43 分。

圖3 B 與C 交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.3 Response surface plot showing the interactive effects of B and C on sensory evaluation

3.3.5 最佳配方驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)最佳比例配方，進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到優(yōu)化后的產(chǎn)品配方的實(shí)際感官評(píng)分為4.05 分，與預(yù)測(cè)的4.43 分較為接近，預(yù)測(cè)精度為91.4%，證明所得數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)論

本研究以黃蜀葵藥粉為主要原料，采用單因素試驗(yàn)和Box-Behnken 響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化黃蜀葵泡騰片制劑處方，開(kāi)發(fā)具有保健功能且風(fēng)味良好的黃蜀葵泡騰片。該研究得到的制備泡騰片的主要成分的最佳配比為黃蜀葵藥粉7.5 %，碳酸氫鈉16.0 %，檸檬酸32.0%，甜菊糖苷4.5%，低取代羥丙纖維素5.0%，聚乙二醇8 000 5.0%。

產(chǎn)品從外觀看，外表光滑，顏色均勻。滋味酸甜可口，有藥粉獨(dú)特的青草味。所制得的黃蜀葵泡騰片的平均質(zhì)量為（0.30±0.01）g，RSD 值為 4.34 % ，片重差異合格。泡騰效果較好，崩解完成的時(shí)間均在5 min內(nèi)，符合國(guó)家藥典規(guī)定。

將黃蜀葵藥粉制成泡騰片不僅保留了黃蜀葵的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，豐富了黃蜀葵產(chǎn)品的種類，而且攜帶使用方便，符合現(xiàn)代人們快節(jié)奏的生活方式，在求新立異的現(xiàn)代社會(huì)具有較廣闊的發(fā)展前景。