曹苗苗 ， 徐桂紅 ， 劉洪波 ， 徐振秋 ， 畢宇安 ， 王振中 *

（1.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇 連云港 222001；2.中藥制藥過程新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港222001）

氨糖軟骨鈣咀嚼片是增加骨密度保健品，由D-氨基葡萄糖鹽酸鹽、硫酸軟骨素、乳礦物鹽、酪蛋白磷酸肽等4種原料組成。前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，氨糖軟骨鈣咀嚼片高劑量組大鼠股骨中點(diǎn)及遠(yuǎn)端骨密度、骨鈣含量、股骨重量高于低鈣對(duì)照組和相應(yīng)水平的碳酸鈣對(duì)照組；各劑量組大鼠喂養(yǎng)4周時(shí)的體重和身長不低于相同水平的碳酸鈣對(duì)照組；鈣的表觀吸收率與相同水平的碳酸鈣對(duì)照組比較顯著增加，說明本品具有增加骨密度的功能。

咀嚼片系指于口腔中咀嚼后吞服的片劑[1]。產(chǎn)品經(jīng)嚼碎后表面積增大，促進(jìn)其在體內(nèi)的溶解和吸收，無需崩解過程，藥物溶出迅速，吸收快，生物利用度高，攜帶和服用方便，無需用水沖服或送服，尤其適合老人等吞服困難的患者[2-6]。氨糖軟骨鈣咀嚼片融補(bǔ)鈣和保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨為一體，雙管齊下，因此將其開發(fā)成咀嚼片，具有良好的市場(chǎng)前景。

在氨糖軟骨鈣咀嚼片研制過程中，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)非常重要。模糊數(shù)學(xué)又稱Fuzzy數(shù)學(xué)，是用數(shù)學(xué)方法研究和處理具有模糊性現(xiàn)象的一門新學(xué)科，可以綜合考慮各有關(guān)因素對(duì)總體效果的綜合貢獻(xiàn)，從更深層次上作出準(zhǔn)確、客觀與科學(xué)的評(píng)價(jià)[7-10]。響應(yīng)面法用于確定各因素及其交互作用在加工過程中對(duì)非獨(dú)立變量的影響，精確地表述因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系，是一種優(yōu)化反應(yīng)條件和加工工藝參數(shù)的有效方法，已廣泛應(yīng)用于生物工程、食品工程等方面[11-16]。本文作者在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)和響應(yīng)面結(jié)合方法，通過響應(yīng)面分析并把模糊數(shù)學(xué)綜合得分作為響應(yīng)面分析的指標(biāo)，以獲得氨糖軟骨鈣咀嚼片最佳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

D-氨基葡萄糖鹽酸鹽、硫酸軟骨素，山東益寶生物制品有限公司產(chǎn)品；乳礦物鹽，北京中柏創(chuàng)業(yè)化工產(chǎn)品有限公司產(chǎn)品；酪蛋白磷酸肽，鄭州德瑞生物科技有限公司產(chǎn)品；全脂奶粉，黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司齊齊哈爾分公司產(chǎn)品；乳糖、甘露醇、木糖醇，鄭州福潤德生物工程有限公司產(chǎn)品；硬脂酸鎂，河北百味生物科技有限公司產(chǎn)品；以上均為食品級(jí)；乙醇為國產(chǎn)食用級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

高速萬能粉碎機(jī)，江陰市天元藥化機(jī)械有限公司產(chǎn)品；電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；試驗(yàn)篩，新鄉(xiāng)市康達(dá)新機(jī)械有限公司產(chǎn)品；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；單沖壓片機(jī)，北京國藥龍立科技有限公司產(chǎn)品。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 劑量確定

根據(jù)前期配方調(diào)研和動(dòng)物功能學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定配方各原料日用量。D-氨基葡萄糖鹽酸鹽和硫酸軟骨素為增加骨密度保健食品常用原料，乳礦物鹽是新資源食品，酪蛋白磷酸肽是食品添加劑，設(shè)計(jì)每日服用D-氨基葡萄糖鹽酸鹽1.5 g，硫酸軟骨素1.2 g，乳礦物鹽1.6 g，酪蛋白磷酸肽0.1 g，添加各種輔料后片重為1.1～1.3g/片，成人每日服用量為6片。

2.2 工藝流程

原輔料分別粉碎過篩→混合→制?！稍铩尤胗仓徭V總混→壓片→包裝→成品。

2.3 操作要點(diǎn)

所有原輔料分別粉碎過100目篩，按配方稱取原料適量，與其它填充劑及矯味劑混合至物料色澤均一，緩慢加入適量體積分?jǐn)?shù)90%乙醇，攪拌制成干濕合適的軟材。將制好的軟材擠壓過20目篩，濕顆粒移入60℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘至顆粒含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%左右為宜，自然冷卻至室溫，干顆粒以20目篩整粒，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的硬脂酸鎂混勻。調(diào)整好壓片機(jī)，安裝橢圓形沖模，加入混合好的顆粒，先調(diào)節(jié)好填充量，然后逐步加壓至片重、外觀等符合規(guī)定。

2.4 單因素實(shí)驗(yàn)

2.4.1 甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定 固定木糖醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的15%，乳糖添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的6%，奶粉添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的10%，以甘露醇相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分別為20%、25%、30%、35%、40%設(shè)置5水平的單因素實(shí)驗(yàn)。

2.4.2 木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定 固定甘露醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的20%，乳糖添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的6%，奶粉添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的10%，以木糖醇相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分別為5%、10%、15%、20%、25%設(shè)置5水平的單因素實(shí)驗(yàn)。

2.4.3 乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定 固定甘露醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的20%，木糖醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的15%，奶粉添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的10%，以乳糖相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分別為2%、4%、6%、8%、10%設(shè)置5水平的單因素實(shí)驗(yàn)。

2.4.4 奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定 固定甘露醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的20%，木糖醇添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的15%，乳糖添加質(zhì)量為原料質(zhì)量的6%，以奶粉相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分別為5%、10%、15%、20%、25%設(shè)置5水平的單因素實(shí)驗(yàn)。

2.5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用中心組合試驗(yàn)Box-Behnken設(shè)計(jì)方案，以甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)、木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)、乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)、奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4因素，分別用A、B、C、D來表示，并以-1、0、+1分別代表變量的3個(gè)水平，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Factors and levels of response surface experiments

2.6 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

2.6.1 咀嚼片評(píng)定論域 X和評(píng)語論域 V 產(chǎn)品模糊評(píng)價(jià)的重點(diǎn)為風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)3個(gè)因素，即X=（風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)）；對(duì)每個(gè)因素按優(yōu)、良、中、差 4 個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)，即 V={優(yōu)（v1）、良 （v2）、中（v3）、差（v4）}，設(shè) v1=100，v2=80，v3=60，v4=40，則 V=（100，80，60，40）。

2.6.2 權(quán)重的確定[17]采用“0～4評(píng)判法”確定每個(gè)因素的權(quán)重，得到風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)的權(quán)重分別為 0.32、0.38、0.30，即權(quán)重集 U={0.32，0.38，0.30}。

2.6.3 模糊矩陣 設(shè)咀嚼片感官因素綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果向量為Y，則

式（1）和式（2）中，U為感官因素向量，評(píng)價(jià)矩陣R由單因素評(píng)分獲得，V為評(píng)語集。

2.7 評(píng)價(jià)人員的選擇及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)人員由15名食品專業(yè)人員組成，是從若干經(jīng)驗(yàn)型感官評(píng)價(jià)人員中進(jìn)一步篩選和訓(xùn)練而產(chǎn)生的，互不干擾地對(duì)每個(gè)樣品按其風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)3個(gè)因素進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，最后將評(píng)價(jià)人員的評(píng)價(jià)結(jié)果收集起來，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 氨糖軟骨鈣咀嚼片感官質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Score table of glucosamine chondroitin andcalcium chewable tablets

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1.1 甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響 咀嚼片的填充劑應(yīng)選擇甘露醇、山梨醇、蔗糖等水溶性輔料[1]。但山梨醇和蔗糖有引濕性，甘露醇性質(zhì)穩(wěn)定，不易吸潮，且具有一定的甜味，在咀嚼過程中因其有吸熱作用，使口腔有清涼舒適感，故選用甘露醇作為主要填充劑。

考察甘露醇相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、25%、30%、35%、40%時(shí)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響，結(jié)果見圖1。隨著甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼片感官評(píng)分先增加后趨于平衡。甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分趨于平衡。

圖1 甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of mannitol content on sensory evaluation score

3.1.2 木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響 木糖醇甜味足，熱量低，有健齒功效，溶解時(shí)吸熱，有清涼感，尤其適合糖尿病患者，故在配方中加入一定量的木糖醇，但易吸潮，添加量過多不利于產(chǎn)品成型?？疾炷咎谴枷鄬?duì)于原料的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%、20%、25%時(shí)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響，結(jié)果見圖2。隨著木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼片感官評(píng)分先增加后降低。木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分最高。

圖2 木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of xylitol content on sensory evaluation score

3.1.3 乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響 乳糖性質(zhì)穩(wěn)定，可促進(jìn)鈣的吸收，而且其成型性很好，故同時(shí)在配方中加入一定量的乳糖?？疾烊樘窍鄬?duì)于原料的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、4%、6%、8%、10%時(shí)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響，結(jié)果見圖3。隨著乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼片感官評(píng)分先增加后趨于平衡。乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分趨于平衡。

圖3 乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of lactose content on sensory evaluation score

3.1.4 奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響 奶粉是咀嚼片常用的矯味劑之一，能增加其奶香味，但添加量過多會(huì)粘牙。考察奶粉相對(duì)于原料的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%、20%、25%時(shí)對(duì)咀嚼片感官評(píng)分的影響，結(jié)果見圖4。隨著奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼片感官評(píng)分先增加后降低。奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分最高。

圖4 奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.4 Effectofmilk powdercontenton sensory evaluation score

3.2 感官評(píng)分結(jié)果

氨糖軟骨鈣咀嚼片感官評(píng)分結(jié)果見表3。

將表3中各樣品的質(zhì)量因素各等級(jí)所得票數(shù)折算成比率，聯(lián)合因素集中所有因素的

評(píng)價(jià)結(jié)果則得到各樣品的模糊矩陣R。如編號(hào)為1的樣品模糊矩陣為R1：

將 R1帶入公式（1）中，即 y1=UR1=（0.59 0.37 0.04 0.00）。 同理計(jì)算 y2，y3，…，y28，y29，代入公式（2）中，其中 m=1，2，…，28，29，n=1，2，3，4，計(jì)算綜合評(píng)分 Y， 即 Y1=0.59×100+0.37×80+0.04×60+0.00×40=90.99，其余類推，不再贅述。

3.3 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果及數(shù)據(jù)方差分析

Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表4所示。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二元多次回歸擬合，得到感官評(píng)分（Y）對(duì)甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、木糖醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)（B）、乳糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)（C）和奶粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）的二次多元回歸模型方程為

Y=91.15+2.86A+2.91B-2.57C+1.88D-0.82AB+1.18AC-2.76AD+0.52BC-1.83BD+1.48CD-14.42A2-13.07B2-5.67C2-4.25D2， 模型的 R2值為 0.978 1，說明通過二次回歸得到Y(jié)模型與試驗(yàn)擬合較好。響應(yīng)面二次回歸方程方差分析結(jié)果見表5，結(jié)果顯示回歸整體模型達(dá)到極顯著水平（P<0.000 1），失擬項(xiàng)不

顯著（P＞0.05），因此模型成立。由表 5 可知，A、B、C、D、A2、B2、C2、D2達(dá)到極顯著水平 （P＜0.01），AD達(dá)到顯著水平（P＜0.05），同時(shí)由F值大小可以推斷，在所選擇的試驗(yàn)范圍內(nèi)，4個(gè)因素的影響排序?yàn)锽＞A＞C＞D。

表3 氨糖軟骨鈣咀嚼片感官評(píng)分結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results of glucosamine chondroitin and calcium chewable tablets

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 4 Experimental design and results of response surface

續(xù)表4

3.4 響應(yīng)曲面分析及模型驗(yàn)證

根據(jù)擬合模型繪制不同因素的三維曲線圖（圖5—圖10），根據(jù)表5可知，甘露醇和奶粉2因素之間的交互作用為一般顯著，其余均不顯著。通過軟件分析得到咀嚼片4種輔料最佳添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)：甘露醇30.37%，木糖醇10.47%，乳糖7.61%，奶粉15.71%，即最佳配方中各原輔料質(zhì)量比為原料∶甘露醇∶木糖醇∶乳糖∶奶粉=100∶30.37∶10.47∶7.61∶15.71，在此條件下預(yù)測(cè)感官評(píng)分為91.78。

表5 回歸模型的顯著性檢驗(yàn)及方差分析Table 5 Significant test and variance analysis of quadratic polynomial model

為驗(yàn)證回歸模型的有效性，采用優(yōu)化后的配方進(jìn)行5次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際修訂為甘露醇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%，奶粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%，即配方中各原輔料質(zhì)量比為原料∶甘露醇∶木糖醇∶乳糖∶奶粉=100∶30∶10∶8∶16，制成的咀嚼片表面光滑，色澤均勻，入口細(xì)膩，味甜，后味微咸，具有濃郁奶香味，咀嚼片感官評(píng)分為（92.29±0.30），與預(yù)測(cè)值非常接近，說明該模型合理有效，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。

圖5 甘露醇和木糖醇對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.5 Response surface plot of the effects of mannitol and xylitol on the sensory score

圖6 甘露醇和乳糖對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.6 Response surface plot of the effects of mannitol and lactose on the sensory score

圖7 甘露醇和奶粉對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.7 Response surface plot of the effects of mannitol and milk powder on the sensory score

圖8 木糖醇和乳糖對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.8 Response surface plot of the effects of xylitol and lactose on the sensory score

圖9 木糖醇和奶粉對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.9 Response surface plot of the effects of xylitol and milk powder on the sensory score

圖10 乳糖和奶粉對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面Fig.10 Response surface plot of the effects of lactose and milk powder on the sensory score

4 結(jié) 語

采用單因素試驗(yàn)對(duì)填充劑和矯味劑作初步篩選，將模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)和響應(yīng)面分析法應(yīng)用于咀嚼片的研制中。通過模型分析和實(shí)驗(yàn)修正后得到咀嚼片的最佳配方中各原輔料質(zhì)量比為原料∶甘露醇∶木糖醇∶乳糖∶奶粉=100∶30∶10∶8∶16，以體積分?jǐn)?shù) 90%乙醇為潤濕劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%硬脂酸鎂為潤滑劑，制成的咀嚼片表面光滑，色澤均勻，入口細(xì)膩，味甜，后味微咸，具有濃郁奶香味。驗(yàn)證試驗(yàn)感官評(píng)分實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值非常接近，說明優(yōu)選的咀嚼片配方工藝科學(xué)、可靠。動(dòng)物功能學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，氨糖軟骨鈣咀嚼片具有增加骨密度的作用（擬另文發(fā)表），是一種方便、安全有效的增加骨密度保健品。

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