透明質(zhì)酸鈉泡騰顆粒制備工藝

姜秀敏，宋永民，馮曉毅，郭學(xué)平*

華熙生物科技股份有限公司（濟(jì)南 250000）

透明質(zhì)酸（Hyaluronic acid，HA）是一種酸性黏多糖，由N-乙酰葡萄糖胺與D-葡萄糖醛酸構(gòu)成，存在于許多組織中，參與主要構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)與細(xì)胞外基質(zhì)，其通過(guò)細(xì)胞表面受體與細(xì)胞相互作用[1-2]。幾乎所有類型的細(xì)胞都能產(chǎn)生HA，這意味著在正常的生物狀態(tài)下，HA具有多種基本的生物學(xué)功能。HA可參與多種細(xì)胞相互作用（分化、增殖、發(fā)育和識(shí)別）和生物學(xué)功能（潤(rùn)滑、水化、基質(zhì)結(jié)構(gòu)和空間相互作用）[3]。HA存在于皮膚細(xì)胞外基質(zhì)，在真皮層的新陳代謝中起著關(guān)鍵作用，它是自然界中最親水的分子之一，可以被稱為大自然的保濕劑[4-5]。另外，HA是滑膜液的主要成分，是關(guān)節(jié)正常功能所必需的[6]。骨關(guān)節(jié)炎屬于關(guān)節(jié)慢性疾病，口服透明質(zhì)酸制劑因其安全性和相對(duì)較低的成本而被廣泛采用。多項(xiàng)臨床研究表明，口服HA可減輕疼痛、改善膝關(guān)節(jié)功能，且無(wú)副作用[7]。市場(chǎng)上含有HA的食品劑型有壓片糖果、口服液、固體飲料、凝膠糖果等。

HA是一種聚電解質(zhì)[8-9]，很難溶解于非極性溶劑，溶解于水溶液時(shí)由于電荷排斥作用，導(dǎo)致溶解過(guò)程中液體黏度大，較長(zhǎng)時(shí)間才能完成溶解。透明質(zhì)酸鈉是透明質(zhì)酸的鈉鹽形式，具有透明質(zhì)酸的一切生物特性，食品中常使用的透明質(zhì)酸鈉分子量處于2×105～8×105Da，若將1 g分子量為2.9×105Da的透明質(zhì)酸鈉粉末在100 mL水中完全溶解，需要攪拌條件下溶解40 min左右，并且HA分子量越大，溶解越困難，HA粉末在水中溶解時(shí)，遇水更易粘結(jié)成團(tuán)，形成的表面水化膜包裹HA粉末，導(dǎo)致HA粉末難以再分散、溶解時(shí)間長(zhǎng)。泡騰制劑通常以酸源和堿源作為崩解劑，優(yōu)點(diǎn)是在水中迅速溶解[10]，泡騰片是近些年比較受歡迎的劑型，HA泡騰片加入水中后，表面的HA溶解后會(huì)形成保護(hù)層包裹住未溶解的泡騰片，阻止泡騰片繼續(xù)泡騰。泡騰顆粒具有攜帶方便、水中分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，除用于藥品如利巴韋林泡騰顆粒外，也用于功能性食品[11]。因此，此研究的目的是實(shí)現(xiàn)高劑量透明質(zhì)酸在產(chǎn)品體系中的快速溶解，以透明質(zhì)酸鈉為主要原料，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)輔料進(jìn)行篩選，從而制備出透明質(zhì)酸含量高且溶解性好的泡騰顆粒。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

透明質(zhì)酸鈉（華熙生物科技股份有限公司，分子量為2.9×105Da）；0.600～0.300 mm無(wú)水檸檬酸（濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司）；碳酸氫鈉（南京甘汁園糖業(yè)有限公司）；木糖醇（山東龍力生物科技股份有限公司）；異麥芽酮糖醇（山東康勤生物科技有限公司）；甜菊糖苷（山東海根生物技術(shù)有限公司）；甜橙香精（芬美意香精有限公司）。

1.2 主要儀器與設(shè)備

PL 602 E/102電子天平（METTLER TOLEDO）；XhMTD-8222電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；0.180，0.600和0.85 mm藥典篩（新鄉(xiāng)市大用振動(dòng)設(shè)備有限公司）；400 A多功能粉碎機(jī)（永康市紅太陽(yáng)機(jī)電有限公司）。

1.3 試驗(yàn)條件

1.3.1 泡騰顆粒的制備

取除檸檬酸、甜菊糖苷和香精以外的原輔料，分別過(guò)0.180 mm篩，混合均勻，加入適量體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液作為潤(rùn)濕劑，使用0.600 mm篩濕法制粒，于40℃干燥8 h，過(guò)0.85 mm篩進(jìn)行整粒，將整粒后的物料與檸檬酸、甜菊糖苷、香精混合均勻，獲得最終的泡騰顆粒。

1.3.2 輔料的選擇

按照表1原輔料種類和使用量制備泡騰顆粒，對(duì)比各泡騰顆粒的溶解性、口感及其他優(yōu)缺點(diǎn)。

表1 泡騰顆粒原輔料選擇 單位：%

1.3.3 單因素試驗(yàn)

探索檸檬酸與碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比例、木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)、異麥芽酮糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)產(chǎn)品溶解性的影響；探索甜味劑添加量、香精添加量對(duì)產(chǎn)品口感的影響。

1.3.4 顆粒的檢測(cè)

1) 溶解性測(cè)定：取5 g泡騰顆粒，倒入100 mL水中，攪拌或者振蕩使泡騰顆粒完全溶解于水中，記錄從倒入到完全溶解的時(shí)間。

2) 性狀檢查：取制備的泡騰顆粒進(jìn)行性狀檢查。

3) 成型難易：根據(jù)濕法制粒及最終顆粒形成情況，評(píng)價(jià)成型難易程度。

4) 休止角測(cè)定：取顆粒按注入法測(cè)定，計(jì)算平均休止角（n=3）。

5) 口感測(cè)定：將最佳口感設(shè)定為10分，挑選30人，對(duì)泡騰顆粒的口感進(jìn)行感官評(píng)定并打分，最后對(duì)30人的打分取平均值。

2 結(jié)果

2.1 輔料的選擇

按照表1制備4種泡騰顆粒樣品，對(duì)溶解性進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。配方1與配方2溶解時(shí)間較長(zhǎng)，且溶解后溶液出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；配方4溶解時(shí)間最短，且溶解后溶液澄清透明；故選擇木糖醇、異麥芽酮糖醇作為最終輔料。

表2 不同配方泡騰顆粒溶解性結(jié)果

2.2 潤(rùn)濕劑濃度的篩選

顆粒的成型難易、粒度與所選潤(rùn)濕劑有關(guān)系，經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)得出，用純水制備顆粒時(shí)，原料粘結(jié)成團(tuán)，制備出的顆粒堅(jiān)硬、溶解慢。考慮到透明質(zhì)酸鈉遇水黏性大的特性，故以乙醇溶液作為潤(rùn)濕劑。以透明質(zhì)酸鈉20%、檸檬酸23%、碳酸氫鈉21%、木糖醇16%、異麥芽酮糖醇20%配方為原料，以50%，60%，70%和80%乙醇溶液為潤(rùn)濕劑進(jìn)行濕法制粒、干燥、整粒，分析比較各乙醇體積分?jǐn)?shù)下顆粒的性狀、溶解時(shí)間、成型難易，結(jié)果見(jiàn)表3。70%乙醇溶液作為潤(rùn)濕劑時(shí)，產(chǎn)品的溶解時(shí)間最快、顆粒均勻、易成型，因此選擇70%乙醇為最佳。

表3 乙醇體積分?jǐn)?shù)選擇

2.3 檸檬酸與碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)篩選

按檸檬酸和碳酸氫鈉質(zhì)量比1.1∶1、透明質(zhì)酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%保持不變，考察兩者總質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%，38%，40%，42%和44%對(duì)泡騰顆粒溶解性的影響。另外，木糖醇、異麥芽酮糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別21%和23%，20%和22%，19%和21%，18%和20%，17%和19%。泡騰顆粒溶解性結(jié)果如圖1所示。泡騰顆粒的溶解時(shí)間隨著兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%時(shí)溶解時(shí)間為53 s，44%時(shí)溶解時(shí)間為50 s，達(dá)到平衡。因此，篩選出的檸檬酸和碳酸氫鈉的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%。

圖1 檸檬酸與碳酸氫鈉總質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)產(chǎn)品溶解性的影響

2.4 檸檬酸與碳酸氫鈉的質(zhì)量比篩選

按檸檬酸和碳酸氫鈉總質(zhì)量分?jǐn)?shù)42%、透明質(zhì)酸鈉20%、木糖醇18%、異麥芽酮糖醇20%保持不變，考察檸檬酸和碳酸氫鈉質(zhì)量比0.8∶1，0.9∶1，1∶1，1.1∶1，1.2∶1對(duì)泡騰顆粒溶解性的影響，結(jié)果如圖2所示。泡騰顆粒的溶解時(shí)間隨著質(zhì)量比的增加而降低，當(dāng)質(zhì)量比為1.1∶1時(shí)溶解時(shí)間為52 s，1.2∶1時(shí)溶解時(shí)間為51 s，達(dá)到平衡。因此，篩選出的檸檬酸和碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1.1∶1。

圖2 檸檬酸與碳酸氫鈉質(zhì)量比對(duì)產(chǎn)品溶解性的影響

2.5 甜味劑添加量篩選

取濕法制粒、整粒后的顆粒，加入檸檬酸計(jì)算總質(zhì)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，分別混勻，在水中完全溶解后進(jìn)行感官評(píng)定，考察甜菊糖苷添加量對(duì)產(chǎn)品口感的影響，結(jié)果如表4所示。按照1.8 g/kg添加甜菊糖苷，產(chǎn)品感官評(píng)分最高，此時(shí)甜度適中，口感較好。

表4 甜菊糖苷添加量對(duì)產(chǎn)品口感的影響

2.6 香精添加量篩選

取濕法制粒、整粒后的顆粒，加入檸檬酸計(jì)算總質(zhì)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，分別混勻，在水中完全溶解后進(jìn)行感官評(píng)定，考察甜橙香精添加量對(duì)產(chǎn)品口感的影響，結(jié)果如表5所示。按照1.4和1.6 g/100 g添加甜橙香精，產(chǎn)品感官評(píng)分均較高，從控制產(chǎn)品成本考慮，最終選擇1.4 g/100 g。

表5 香精添加量對(duì)產(chǎn)品口感的影響

2.7 驗(yàn)證試驗(yàn)

以22%檸檬酸、20%碳酸氫鈉、18%木糖醇、20%異麥芽酮糖醇、1.8 g/kg甜菊糖苷、1.4 g/100 g香精作為最優(yōu)配方，考察處方工藝的可行性及制劑的穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表6。三批樣品的水分、溶解時(shí)間、休止角均符合要求，表明該品處方工藝的重現(xiàn)性較好。

表6 驗(yàn)證試驗(yàn)

3 討論與結(jié)論

透明質(zhì)酸是一種黏性多糖，有較強(qiáng)吸濕性，易溶于水[12]，其分子量不同，對(duì)應(yīng)的生理功能也有差異，中等分子量的透明質(zhì)酸可促進(jìn)細(xì)胞增殖，小分子的可促進(jìn)細(xì)胞遷移[13-14]。由于其良好的親水性、潤(rùn)滑性、生物相容性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)炎、眼科、美容等領(lǐng)域[15]?？诜该髻|(zhì)酸美容保健食品最早出現(xiàn)在日本，口服可補(bǔ)充體內(nèi)的透明質(zhì)酸，從而活化細(xì)胞、改善骨關(guān)節(jié)炎、增加皮膚彈性、改善皮膚水分[16]。

近些年，透明質(zhì)酸被不斷用于具有改善皮膚水分、改善骨關(guān)節(jié)炎的保健食品中，常見(jiàn)的劑型有固體飲料、片劑、口服液[17]。在加水沖調(diào)過(guò)程中，透明質(zhì)酸易成團(tuán)，導(dǎo)致完全溶解需要時(shí)間較長(zhǎng)，并且相同添加比例的透明質(zhì)酸，分子量越大溶液黏性越強(qiáng)、溶解所需時(shí)間更久。預(yù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，以透明質(zhì)酸鈉、檸檬酸、碳酸氫鈉、木糖醇為原料制備泡騰片后，放入水中溶解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泡騰片溶解一段時(shí)間后，泡騰現(xiàn)象顯著減弱，推測(cè)這是由于透明質(zhì)酸鈉在剩余泡騰片表面形成了一層保護(hù)膜，減慢了泡騰速度，故為了避免該現(xiàn)象，選擇制備泡騰顆粒。首先，對(duì)所使用輔料進(jìn)行篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以木糖醇、異麥芽酮糖醇作為輔料時(shí)，泡騰顆粒的溶解性好、溶液澄清。并且，木糖醇、異麥芽酮糖醇不會(huì)引起血糖和胰島素升高，并具有非致齲齒性[18-19]。另外，異麥芽酮糖醇耐受性較高，像甜味劑木糖醇，當(dāng)食用過(guò)多時(shí)容易引起腹瀉，新資源公告中每日的食用量上限較高[20]，因此，此產(chǎn)品以適合比例的木糖醇、異麥芽酮糖醇搭配使用，是最優(yōu)選。

泡騰顆粒常見(jiàn)的制法是聚乙二醇包裹碳酸氫鈉后，與檸檬酸一起濕法制粒[21]。在此次研究中，首先把主要原料與碳酸氫鈉濕法制粒、干燥、整粒后，與0.600～0.300 mm檸檬酸顆粒混合，再加入甜味劑及香精，充分混勻，獲得最終的泡騰顆粒產(chǎn)品。該工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。由于透明質(zhì)酸鈉遇水黏性大，通過(guò)考察不同體積分?jǐn)?shù)乙醇作為潤(rùn)濕劑進(jìn)行濕法制粒的效果，得出使用70%乙醇溶液制備的泡騰顆粒較易成型、顆粒均勻、溶解性好。通過(guò)單因素試驗(yàn)得出，酸源和堿源的總用量控制在40%～50%、檸檬酸與碳酸氫鈉質(zhì)量比1.1∶1、甜菊糖苷添加量1.8 g/kg、香精1.6 g/100 g時(shí)，獲得的泡騰顆粒溶解時(shí)間最短、口感最佳，以此作為最優(yōu)配方，制備三批泡騰顆粒，通過(guò)測(cè)定得出三批樣品的水分、溶解時(shí)間、休止角均符合要求，表明該品處方工藝的重現(xiàn)性較好。

綜上所述，分子量為2.9×105Da的透明質(zhì)酸制備成泡騰顆粒，能達(dá)到100 mL水中50 s完全溶解1 g透明質(zhì)酸，解決了透明質(zhì)酸遇水結(jié)塊、溶解慢的問(wèn)題。并且，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)證明，該品處方工藝的重現(xiàn)性較好、制備工藝簡(jiǎn)便，適宜于規(guī)模化生產(chǎn)。