黃華花，張萌，王明軍，王圣江，呂詩詩，陳緣緣

福建省中藥精加工與健康產(chǎn)品開發(fā)重點研究室/廈門市中藥生物工程重點實驗室，廈門醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系（廈門 361023）

金橘是蕓香科植物金橘[Fortunella margarita（Lour.）Swingle]的果實，原產(chǎn)于我國南部溫暖地區(qū)，其中福建三明尤溪、廣西柳州融安、廣西桂林陽朔、江西吉安遂川、湖南長沙瀏陽和浙江寧波北侖為金橘的六大產(chǎn)區(qū)[1]。金橘藥食同源[2]，《中華本草》記載[3]，其性溫，味辛、甘、酸，具有理氣解郁、消食化痰、醒酒的功效。現(xiàn)代研究表明，金橘具有抗炎鎮(zhèn)痛、止咳化痰、免疫調(diào)節(jié)、預(yù)防結(jié)石、解酒保肝等作用[4-7]。金橘可作水果鮮食，可切片曬干泡水飲用，可制成金橘果脯、罐頭、果糕、果汁飲料[8-11]，還被開發(fā)成多種保健食品，如金桔利口酒、金棗丹、金桔咀嚼片等[12-14]。目前僅零東寧等[14]對金桔咀嚼片加工工藝進(jìn)行了研究，仍鮮見關(guān)于配方的研究報道，因此試驗以顆粒產(chǎn)率、片重差異、硬度、脆碎度、口感及感官評價為評價指標(biāo)，采用主觀-客觀混合加權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重，計算綜合得分，利用響應(yīng)面法對其配方中甜味劑的用量、潤濕劑的濃度和潤滑劑的用量進(jìn)行優(yōu)化，為該產(chǎn)品的后續(xù)研究開發(fā)提供重要參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金橘（福建三明尤溪管前，由廈門醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系鮑紅娟副教授鑒定為蕓香科植物金橘Fortunella margarita（Lour.）Swingle的成熟干燥果實）；微晶纖維素（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；山梨醇（山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司）；硬脂酸鎂、乙醇（西隴科學(xué)股份有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

ZYS多功能藥用試驗機(jī)（上海辰環(huán)機(jī)械制造有限公司）；BAO-250A精密鼓風(fēng)干燥箱：施都凱儀器設(shè)備（上海）有限公司；KCPA225D、BS224S型電子天平（德國Sartorius公司）；YD-20智能片劑硬度儀和FT-2000AE脆碎度檢測儀（天津市天大天發(fā)科技有限公司）。

1.3 工藝流程

1.4 各評價指標(biāo)的測定

1.4.1 顆粒產(chǎn)率

1.4.2 重量差異

按照《中國藥典》2015年版四部片劑重量差異檢查法（通則0101）進(jìn)行檢查，計算20片重量的RSD。

1.4.3 硬度

采用硬度儀進(jìn)行片劑硬度檢查，每批測定6片，求平均值。

1.4.4 脆碎度

按照《中國藥典》2015年版四部片劑脆碎度檢查法（通則0923）進(jìn)行檢查，按式（2）計算減失重量。

1.4.5 口感及感官評價

選擇15名具備感官評定知識的人員組成評價小組，對金橘咀嚼片的色澤、表面性狀、風(fēng)味、口感進(jìn)行評價，每項指標(biāo)25分，滿分100分?？诟屑案泄僭u價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 口感及感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.5 單因素試驗設(shè)計

1.5.1 甜味劑的考察

考察以甘露醇、山梨醇、乳糖作為甜味劑時金橘咀嚼片的口感及感官評價得分，確定甜味劑的品種后，以口感及感官評價得分為指標(biāo)考察其用量。

1.5.2 潤濕劑的考察

考察以水、50%乙醇作為潤濕劑時金橘咀嚼片的工藝過程，確定潤濕劑的品種后，以顆粒產(chǎn)率和硬度為指標(biāo)，考察其用量或濃度。

1.5.3 潤滑劑的考察

考察以硬脂酸鎂、滑石粉、微粉硅膠作為潤滑劑時金橘咀嚼片的重量差異，確定潤滑劑的品種后，以重量差異為指標(biāo)考察其用量。

1.6 響應(yīng)面試驗設(shè)計

以單因素考察為基礎(chǔ)，將甜味劑的用量、潤濕劑的用量或濃度、潤滑劑的用量3個因素作為自變量，綜合評分作為響應(yīng)值，設(shè)計響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

1.7 綜合評分的計算

采用主觀-客觀混合加權(quán)法確定5個指標(biāo)的權(quán)重，按式（3）計算綜合評分。

式中：Y為綜合評分；wij為各指標(biāo)的權(quán)重；Zij為變換后的各指標(biāo)值。

1.8 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果與分析

2.1.1 甜味劑的考察

在其他組分及用量不變的條件下，分別以甘露醇、山梨醇、乳糖作為甜味劑進(jìn)行金橘咀嚼片的制備，以口感及感官評價得分進(jìn)行評定。結(jié)果表明，山梨醇作為甜味劑的得分最高，故將甜味劑確定為山梨醇。

考察山梨醇用量為5%，10%，15%，20%和25%，金橘粉末用量為70%，其余為微晶纖維素的情況，以口感及感官評價得分進(jìn)行評定，結(jié)果見圖1。由圖1可知，當(dāng)山梨醇低于15%時，隨著比例的增加，口感及感官評價得分逐漸升高，且在15%時達(dá)到最高；高于15%時，口感及感官評價得分反而降低。主要原因是山梨醇比例低時所得咀嚼片色澤較深，且物料黏性不足，使其易碎，表面顆粒感明顯；山梨醇比例高于15%時，物料太黏，在壓片過程中出現(xiàn)黏沖，使表面不光潔，因此確定5%，10%，15%的山梨醇作為響應(yīng)面的三個水平。

圖1 甜味劑用量對口感及感官評價得分的影響

2.1.2 潤濕劑的考察

配方在其他組分及用量不變的條件下，分別以水、50%乙醇作為潤濕劑進(jìn)行金橘咀嚼片的制備，按制粒過程中軟材的品質(zhì)進(jìn)行評定。結(jié)果表明，水作為潤濕劑的軟材太黏，過篩困難，以50%乙醇作為潤濕劑的軟材品質(zhì)較好，故將潤濕劑確定為一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇。

固定潤濕劑用量（潤濕劑的用量為配方量的17.5%），考察30%，40%，50%，60%和70%乙醇作為潤濕劑時顆粒產(chǎn)率及咀嚼片硬度，結(jié)果見圖2和圖3。由圖2可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，顆粒產(chǎn)率先增大后減小，在50%時達(dá)到最高。主要原因是乙醇體積分?jǐn)?shù)低于50%時，所得軟材太黏，較難過篩，顆粒產(chǎn)率低；乙醇體積分?jǐn)?shù)高于50%時，物料的黏性降低，所得顆粒太松，整粒后顆粒產(chǎn)率不高。由圖3可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼片的平均硬度逐漸降低，且乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%時，壓片時黏沖嚴(yán)重，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時，咀嚼片易松片，因此確定40%，50%，60%的乙醇作為響應(yīng)面的三個水平。

2.1.3 潤滑劑的考察

配方在其他組分及用量不變的條件下，按干顆粒的1%分別加入硬脂酸鎂、滑石粉、微粉硅膠作為潤滑劑進(jìn)行金橘咀嚼片的制備，按片重差異進(jìn)行評定。結(jié)果表明，硬脂酸鎂作為潤滑劑時片重波動最小，故將潤滑劑確定硬脂酸鎂。

加入0.25%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸鎂，考察其對片重差異的影響，結(jié)果見圖4。當(dāng)硬脂酸鎂用量為0.25%時，片重RSD最大；加入0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的硬脂酸鎂，片重RSD變化不大，因此確定0.5%，1.0%，1.5%的硬脂酸鎂作為響應(yīng)面的三個水平。

圖2 潤濕劑濃度對顆粒產(chǎn)率的影響

圖3 潤濕劑濃度對硬度的影響

圖4 潤滑劑用量對片重差異的影響

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化金橘咀嚼片的配方工藝

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計

以單因素考察為基礎(chǔ)，確定了考察因素及各因素的取值，結(jié)果見表2。根據(jù)Box-Behnken進(jìn)行響應(yīng)面試驗設(shè)計，方案及結(jié)果見表3。

表2 響應(yīng)面試驗因素水平表

2.2.2 綜合評分的計算

各指標(biāo)的權(quán)重采用主觀-客觀混合加權(quán)法確定[15]。主觀上，顆粒產(chǎn)率、片重差異、硬度、脆碎度、口感及感官評價都是衡量咀嚼片配方好壞的重要指標(biāo)，考慮到硬度和脆碎度兩個指標(biāo)目的相同，都是防止咀嚼片在包裝、運(yùn)輸與儲存過程中發(fā)生松片、裂片的現(xiàn)象，因此可視為同一指標(biāo)，故將5個指標(biāo)的權(quán)重依次分配為0.25，0.25，0.125，0.125和0.25?？陀^上，采用CRITIC法來確定指標(biāo)權(quán)重。將表3中的數(shù)據(jù)經(jīng)線性插值處理，消除單位量綱，結(jié)果見表4。

經(jīng)CRITIC法計算得到5個指標(biāo)的客觀權(quán)重系數(shù)依次為0.230 5，0.205 8，0.216 5，0.182 8和0.164 4。確定權(quán)重既要客觀，又要不失主觀，故將二者結(jié)合起來，按式（4）計算綜合權(quán)重。

5個指標(biāo)的綜合權(quán)重依次為0.288 0，0.257 1，0.135 3，0.114 2和0.205 4。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

表4 變換后的指標(biāo)值及綜合評分

2.2.3 響應(yīng)面模型的建立及方差分析

運(yùn)用Design Expert 8.0.6進(jìn)行回歸分析，擬合得到綜合評分（Y）對A（山梨醇用量）、B（乙醇體積分?jǐn)?shù)）和C（硬脂酸鎂用量）的回歸方程：Y= 0.66+0.083A+0.019B-0.1C+0.053AB-0.15AC-0.20BC+0.052A2-0.11B2-0.018C2。對該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。

表5 回歸模型的顯著性檢驗及方差分析

由表5可知，該模型差異極顯著（p＜0.01），失擬項不顯著（p=0.248 5，p＞0.05），R2=0.943 3，說明該模型擬合程度好，回歸方程適合用于檢驗結(jié)果。回歸方程各項方差分析表明，一次項A、C的影響極顯著（p＜0.01），B的影響不顯著；二次項B2的影響極顯著（p＜0.01），A2、C2的影響不顯著；交叉項AC、BC的影響極顯著（p＜0.01），AB的影響不顯著。由F可知，3個因素對Y的影響大小依次為C＞A＞B。通過舍去不顯著項得到優(yōu)化模型方程為Y=0.66+0.083A-0.1C-0.15AC-0.20BC-0.11B2。

2.2.4 交互效應(yīng)分析

為進(jìn)一步考察3個因素中交互作用對綜合評分的影響，運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件繪制不同因素對于綜合評分的三維曲線圖，其中AC、BC之間的交互作用對綜合評分的影響顯著，與方差分析的結(jié)論相一致，結(jié)果見圖5。

圖5 交互效應(yīng)圖

2.2.5 最佳工藝條件的確定與驗證

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件分析得到金橘咀嚼片的最佳配方：山梨醇用量15%、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、硬脂酸鎂用量0.50%。在此條件下，金橘咀嚼片的綜合評分為1.189 6。為檢驗所得工藝的可靠性，進(jìn)行了驗證試驗。在此條件下進(jìn)行3次平行試驗，金橘咀嚼片的綜合評分平均值為1.102 6，結(jié)果與理論值接近，說明采用響應(yīng)面法優(yōu)化的金橘咀嚼片的最佳配方工藝有較高的可靠性和可行性。

3 結(jié)論

試驗以單因素考察為基礎(chǔ)，利用響應(yīng)面法進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。3個因素對金橘咀嚼片綜合評分影響的大小依次為硬脂酸鎂用量＞山梨醇用量＞乙醇體積分?jǐn)?shù)。金橘咀嚼片的最佳配方為山梨醇用量15%、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、硬脂酸鎂用量0.50%，即金橘、山梨醇與微晶纖維素質(zhì)量比70∶15∶15，以60%乙醇體積分?jǐn)?shù)作為潤濕劑，加入干顆粒質(zhì)量0.50%的硬脂酸鎂，所得金橘咀嚼片的綜合評分為1.102 6，與預(yù)測值基本吻合，說明響應(yīng)面法優(yōu)化的金橘咀嚼片配方工藝準(zhǔn)確可靠，可為該產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)提供參考。

金橘原產(chǎn)于我國南部溫暖地區(qū)，種植面積及產(chǎn)量均居世界首位。金橘藥食同源，將其制成咀嚼片既解決了金橘的保存和流通問題，又最大限度地保留了其原有的風(fēng)味。試驗優(yōu)化的配方工藝所用的原料成本合理，使該產(chǎn)品具有較大的經(jīng)濟(jì)利益，具有廣闊的市場前景。后期可對金橘咀嚼片的保健功能、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等開展進(jìn)一步的研究。