鄧瑜，郭璟瑜，唐異淞，馬燕燕，葉子，陳國(guó)剛

石河子大學(xué)食品學(xué)院（石河子 832000）

黑枸杞是我國(guó)西部典型的荒漠植物，主要分布于中國(guó)新疆、青海及歐洲、中亞等地[1]。得益于新疆地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大的自然區(qū)位優(yōu)勢(shì)，該地區(qū)野生黑枸杞資源豐富，種植面積廣，黑枸杞漿果中花青素含量更為豐富[2-3]，其花青素含量是藍(lán)莓果實(shí)的5～10倍，有“軟黃金”和“花青素之王”的美譽(yù)，是目前花青素含量最高的食材[4-5]。

花青素具有保護(hù)心血管、抗氧化、增強(qiáng)免疫力等[6-7]功效，葉琦[8]、孫曉紅等[9]的研究表明黑枸杞的藥用價(jià)值和保健價(jià)值均高于普通的紅枸杞。目前有關(guān)黑枸杞的研究主要集中在對(duì)其多糖提取[3,10]、抗氧化物質(zhì)分析、花青素含量分析[5,11]、活性成分和揮發(fā)組分的研究[12]以及紅、黑枸杞抗氧化能力[13]的對(duì)比。相關(guān)加工產(chǎn)品也多為黑枸杞果酒、飲料[14]和咀嚼片[15]等。近年來(lái)，軟膠囊加工技術(shù)已頗為成熟，市面上葡萄籽油軟膠囊、蝦青素軟膠囊、銀翹解毒軟膠囊等相關(guān)產(chǎn)品屢見(jiàn)不鮮。但在黑枸杞花青素中應(yīng)用膠囊技術(shù)的工藝制備及花青素定量化的研究還鮮有報(bào)道。因花青素對(duì)光、熱敏感且易分解，黑枸杞花青素經(jīng)提取后口感亦不佳，將其制備成軟膠囊不僅可減少分解損失，使花青素物質(zhì)更穩(wěn)定，還可有效掩蓋原物質(zhì)的不良?xì)馕?，在人體腸胃中較片劑丸劑更易吸收[16]，更容易得到消費(fèi)者青睞。

鑒于此，此次試驗(yàn)以黑枸杞為原料，通過(guò)對(duì)黑枸杞中花青素提取，探究其軟膠囊制備的相關(guān)工藝，旨在為延長(zhǎng)黑枸杞產(chǎn)業(yè)鏈，豐富黑枸杞深加工產(chǎn)品種類，以期為黑枸杞資源的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑枸杞（新疆134團(tuán)種植）；檸檬酸；果膠酶；三氯甲烷；冰乙酸；KI；淀粉；明膠；甘油；葵花籽油、蜂蠟、紅氧化鐵、特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）、二氧化鈦（TiO2）等試劑均為食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

YWI250-II全自動(dòng)軟膠囊機(jī)（北京鑫航成科技發(fā)展有限公司）；JM-L膠體磨（溫州市豪龍膠體磨廠）；Multfuge X1R高速冷凍離心機(jī)（賽默飛世爾科技有限公司）；XY2000C電子天平（常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司）；Brookfield黏度計(jì)（上海鎂諾五金機(jī)電設(shè)備有限公司）；DZF-6210恒溫箱（上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；B250智能數(shù)顯恒溫油水浴鍋（上海予卓?jī)x器有限公司）；RPH-600粉碎機(jī)（浙江榮浩工貿(mào)有限公司）；RE-3000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；真空冷凍干燥機(jī)（上海繼譜電子科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黑枸杞中花青素的提取

參照文獻(xiàn)[7, 17-19]方法并做了相關(guān)改進(jìn)。稱取10 g經(jīng)挑選、除雜后的黑枸杞于燒杯中，加入200 mL濃度為10%的檸檬酸溶液，浸泡20 min；用打漿機(jī)對(duì)料液打漿，再向漿液中加入0.3 g果膠酶（3 000 U），于55 ℃水浴加熱60 min，接著料液在4 ℃ 2 400 r/min條件下離心15 min；收集上清液在39 ℃進(jìn)行減壓蒸餾2 h，將所得濃縮液冷凍干燥成粉末狀，備用。收集沉淀，重復(fù)以上步驟3次。

1.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定

1.3.2.1 均勻性[20]

取1 g花青素粉末，與不同質(zhì)量比的食用油、蜂蠟等物質(zhì)混合加熱至80 ℃，攪拌均勻，觀察混合液是否分散、混懸均勻，有無(wú)結(jié)塊或氣泡產(chǎn)生，判斷花青素粉與基質(zhì)是否混懸均勻。結(jié)塊和氣泡越多，表明均勻性越差。

1.3.2.2 流動(dòng)性[21]

混合液靜置至室溫，玻璃棒蘸取混懸液，將玻璃棒與水平呈45°放置，使混懸液流下，觀察流下物呈團(tuán)塊狀、點(diǎn)滴狀還是均勻線狀。呈均勻線狀流下時(shí)，表明流動(dòng)性較好；團(tuán)塊狀流動(dòng)性最差。

1.3.2.3 切斷性[21]

混合液即將滴完時(shí)，液滴很快收縮則切斷性較好，呈長(zhǎng)絲狀則切斷性較差。

1.3.2.4 沉降體積比[21]

取50 mL充分振搖、分散均勻的混懸液至50 mL具塞量筒中，密塞，用力振搖1 min，記錄混懸液的初始高度H0（mL），再將其放入25 ℃恒溫水浴鍋，3 d后觀察其沉降情況，并記錄沉降面的高度H1（mL），計(jì)算沉降體積比F（F=H1/H0）。F值越接近1，說(shuō)明混合液越穩(wěn)定。

1.3.2.5 再分散性[22]

對(duì)放置3 d已經(jīng)分層的內(nèi)容物，用力振搖，觀察其重新分散均勻的難易程度。重新分散得越均勻，則再分散性越好，反之越差。

1.3.2.6 黏度

參照《中國(guó)藥典》2015版通則0633黏度測(cè)定方法，對(duì)制備好的軟膠囊內(nèi)容物的黏度進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010軟件整理制圖，采用Design Expert ver 8.0軟件設(shè)計(jì)組合試驗(yàn)、繪制響應(yīng)面圖并進(jìn)行差異顯著性分析（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 軟膠囊內(nèi)容物的選擇與制備

2.1.1 混懸介質(zhì)的選擇與結(jié)果分析

混懸介質(zhì)在和花青素粉末混合后需要有良好的流動(dòng)性和物理穩(wěn)定性。最常用的混懸介質(zhì)是植物油或PEG等[16]。PEG具有親水性，會(huì)吸收膠殼水分，使內(nèi)容物增重、膠殼變硬、老化等，不利于軟膠囊成型。此次試驗(yàn)選擇安全無(wú)毒、性質(zhì)穩(wěn)定、成本較低的葵花籽油作為混懸劑，加入助懸劑蜂蠟作為混懸介質(zhì)，并對(duì)其用量及配比進(jìn)行考察。

2.1.2 葵花籽油的用量與結(jié)果分析

花青素粉和葵花籽油制成的混懸液要求有一定流動(dòng)性，不能太稀或太稠[23]，故需要對(duì)花青素粉、葵花籽油質(zhì)量比進(jìn)行研究。試驗(yàn)將花青素粉與葵花籽油分別按質(zhì)量比1∶5，1∶10，1∶15，1∶20和1∶25混勻，再以1.3.2小節(jié)的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)評(píng)。結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)花青素粉與葵花籽油的質(zhì)量比為1∶5時(shí)，混懸液偏黏稠；當(dāng)兩者質(zhì)量比為1∶10時(shí)，混懸液黏稠度適中，流動(dòng)性好；隨著葵花籽油用量的增加，混懸液越來(lái)越稀，難以包裝，不符合軟膠囊的灌裝要求。故花青素粉與葵花籽油的最佳配比為1∶10。

表1 不同葵花籽油用量下混合液的性質(zhì)檢測(cè)

2.1.3 助懸劑用量選擇與結(jié)果分析

為使軟膠囊內(nèi)容物均勻穩(wěn)定、不分層，需加入助懸劑。蜂蠟是油狀基質(zhì)常用的助懸劑[24]，試驗(yàn)采用蜂蠟作為助懸劑。將花青素粉、葵花籽油、蜂蠟按不同質(zhì)量比混合均勻，根據(jù)2.1.2結(jié)果，花青素和葵花籽油采用1∶10的質(zhì)量比。蜂蠟梯度設(shè)為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，3.5%和4.0%，觀察其均勻性、流動(dòng)性、切斷性，再用離心機(jī)以1 000 r/min離心5 min，靜置3 d，觀察是否分層，測(cè)定其再分散性、沉降體積比和黏度。結(jié)果如表2所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)蜂蠟與葵花籽油的質(zhì)量比為0.3∶10，即蜂蠟在葵花籽油中的含量為3%時(shí)，混合液黏稠度適中，流動(dòng)性好，長(zhǎng)時(shí)間放置無(wú)分層現(xiàn)象，再分散性良好，混合物分布均勻、穩(wěn)定。故軟膠囊內(nèi)容物中蜂蠟的最佳添加量為3%。

表2 不同助懸劑用量下混合液的性質(zhì)檢測(cè)

2.1.4 抗氧化劑的選擇及用量與結(jié)果分析

參照GB 5009.227—2016的方法，將葵花籽油置于密封具塞試管，分別加入0，0.005%，0.010%，0.015%和0.020%的食品級(jí)TBHQ，攪拌均勻，并置于60 ℃恒溫箱放置10 d，于第0，第3，第5和第10天取樣，測(cè)定混合液的過(guò)氧化值。結(jié)如表3所示。

結(jié)果表明，未加抗氧化劑TBHQ的處方，過(guò)氧化值明顯增加，氧化速度較快。隨著TBHQ含量的增加，其過(guò)氧化值變化越來(lái)越緩慢，氧化速度逐漸減緩。添加一定量之后，過(guò)氧化值降低的幅度變化微弱，趨于平緩。最終確定抗氧化劑的用量為0.015%。

表3 不同TBHQ用量對(duì)葵花籽油過(guò)氧化值的影響meq/kg

2.1.5 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，以花青素粉和葵花籽油質(zhì)量比（A）、蜂蠟用量（B）、TBHQ用量（C）為自變量，沉降體積比為響應(yīng)值。根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化出黑枸杞花青素軟膠囊的最佳工藝參數(shù)。因素水平設(shè)計(jì)如表4所示。響應(yīng)曲面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平與編碼

表5 響應(yīng)曲面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表6 回歸方程的方差分析表

經(jīng)回歸擬合，各影響因子對(duì)響應(yīng)值的影響可用以下的方程表示：沉降體積比=0.114 65+7.69A+0.443B+2.218C-1.003AB=0.114 65+7.69A+0.443B+2.218C-1.003AB+3.751AC-0.13BC-0.004A2-0.067B2-6.07C2?；貧w模型p＜0.000 1，表明該回歸模型達(dá)極顯著水平[25]；失擬項(xiàng)p=0.492，不顯著，說(shuō)明該模型成立?；貧w模型中一次項(xiàng)A（花青素粉和葵花籽油質(zhì)量比）和B（蜂蠟用量）的影響顯著（p＜0.01）。相關(guān)系數(shù)R2=0.992 2，說(shuō)明響應(yīng)值的變化有99.22%來(lái)源于所選變量，得到模型擬合程度好，試驗(yàn)誤差小。綜上分析，該模型能較好地分析和預(yù)測(cè)黑枸杞花青素軟膠囊的制備工藝。

圖1 黑枸杞花青素軟膠囊制備工藝的的響應(yīng)面分析

通過(guò)Design-Expert ver 8.0軟件探究各因素的最佳條件組合，使沉降體積比取最大值，得到了響應(yīng)值的最佳組合條件即黑枸杞花青素軟膠囊制備工藝最佳參數(shù)：A-花青素粉和葵花籽油質(zhì)量比為1∶8.89，B-蜂蠟用量3.19%，C-TBHQ用量0.015%。預(yù)測(cè)在此條件下沉降體積比為1。采用上述最優(yōu)工藝條件進(jìn)行軟膠囊制備工藝的試驗(yàn)，以進(jìn)一步檢驗(yàn)該試驗(yàn)方法的可靠性[26]。重復(fù)試驗(yàn)3次，測(cè)得實(shí)際軟膠囊內(nèi)容物的沉降體積比為0.999，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)值誤差在1%以內(nèi)。因此，采用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化得到的最優(yōu)工藝條件具有實(shí)際意義與實(shí)用價(jià)值。

2.2 軟膠囊內(nèi)容物的制備

取黑枸杞花青素粉，過(guò)100目篩，備用。將3%的蜂蠟加入葵花籽油中，邊攪拌邊加熱，至80 ℃蜂蠟全部溶化，將其冷卻靜置至60 ℃。加入一定量的花青素粉（葵花籽油和花青素質(zhì)量比8.89）和0.015% TBHQ（食品級(jí)），緩慢攪拌至均勻，自然冷卻至室溫，放冷備用。

2.3 囊殼的選擇

2.3.1 囊殼基礎(chǔ)物質(zhì)、增塑劑及崩解劑的選擇與結(jié)果分析

囊殼基礎(chǔ)物質(zhì)采用軟膠囊常用的明膠-純化水配方[16]，兩者用量為明膠與水質(zhì)量比1∶1。選擇常用的甘油作為本品的增塑劑，甘油與明膠的用量質(zhì)量比選擇在常用的0.4∶1。在囊殼中加入明膠量5%的聚乙二醇400作為輔助崩解劑。

2.3.2 囊殼色素及遮蔽劑的篩選與結(jié)果分析

由于色素用量應(yīng)使囊殼色澤深于膠囊內(nèi)溶液，并且與內(nèi)容物及明膠之間無(wú)配伍問(wèn)題，故綜合以上因素并參照食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)，選擇紅氧化鐵為色素，遮蔽劑二氧化鈦（TiO2）作為囊殼混懸介質(zhì)，對(duì)兩者用量進(jìn)行單因素分析。取2 g明膠、0.8 g甘油、2 g純化水，混合，向其中分別加入0.02，0.03，0.04和0.05 g紅氧化鐵，0.25%觀察不同紅氧化鐵色素的濃度對(duì)內(nèi)容物的遮蔽效果，結(jié)果如表7和表8所示。

當(dāng)紅氧化鐵添加量為甘油的5%時(shí)，遮蔽效果和感官效果最好，且觀察不出內(nèi)容物分層。因此，選擇紅氧化鐵的添加量5%（表7）。TiO2用量在0.5%和1.0%時(shí)遮蔽效果明顯，在1.0%時(shí)遮蔽效果很好，但用量太大，可能會(huì)對(duì)囊殼崩解有影響。綜合考慮，選擇TiO2添加量0.5%（表8）。綜上所述，當(dāng)紅氧化鐵含量為5%，TiO2含量為0.5%時(shí)，軟膠囊的遮蔽效果和感官效果最佳。

表7 色素用量的篩選

2.4 軟膠囊的制備

將配好的膠囊內(nèi)容物倒入制丸機(jī)中制丸定型，置干燥室干燥、刨光、包裝。其中車間環(huán)境溫度控制在25 ℃左右，相對(duì)濕度在50%～60%之間，干燥車間濕度控制在40%以內(nèi)，以保證軟膠囊更好地定型。所得花青素軟膠囊，按《中國(guó)藥典》2015年版四部膠囊劑項(xiàng)要求對(duì)軟膠囊的崩解時(shí)限進(jìn)行檢查，崩解時(shí)限為13 min，符合藥典規(guī)定60 min內(nèi)完全崩解的要求。

3 結(jié)論與討論

黑枸杞花青素軟膠囊經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化，確定的最佳成型工藝條件為：花青素粉和葵花籽油質(zhì)量比1∶8.89，蜂蠟用量3%，特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）用量0.015%，紅氧化鐵用量5%，二氧化鈦（TiO2）用量0.5%。經(jīng)穩(wěn)定性考察，軟膠囊中花青素含量較穩(wěn)定，成型效果較好。

大豆油為軟膠囊內(nèi)容物配制中最常用的混懸介質(zhì)，但大豆油色澤比葵花籽油深，有豆腥味，加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多氣泡，可能會(huì)影響內(nèi)容物的穩(wěn)定性。葵花籽油味清香，亞油酸和維生素E含量豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，更有益于人體健康。綜合以上因素考慮，此次試驗(yàn)用葵花籽油代替大豆油作為花青素的載體。結(jié)果表明，葵花籽油的各項(xiàng)測(cè)評(píng)指標(biāo)良好。但在葵花籽油用量選擇的試驗(yàn)過(guò)程中，其沉降比差異不大，再分散性都較差，可能是花青素不溶于油狀物質(zhì)，沒(méi)有助懸劑，難以浮起，流動(dòng)性差的原因。

軟膠囊內(nèi)容物在灌裝前既要均勻穩(wěn)定、易分散，又需要有適宜的黏度[16]。內(nèi)容物的黏度主要取決于葵花籽油與花青素的混合質(zhì)量比以及蜂蠟的添加量?；旌媳壤叫?、蜂蠟添加量越多，黏度則越大。通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析，結(jié)果顯示，當(dāng)花青素粉與葵花籽油用量質(zhì)量比為1∶8.89，蜂蠟添加量為3%時(shí)，內(nèi)容物黏度最為適宜。此結(jié)果與李超[21]、鐘英英[23]關(guān)于軟膠囊制備工藝研究中蜂蠟的添加量一致。

為防止軟膠囊內(nèi)容物被氧化，向混懸液中添加了不同量的TBHQ。試驗(yàn)結(jié)果整體上和盧耀勤[20]在葡萄精華軟膠囊的制備工藝研究中結(jié)果保持一致，未加抗氧化劑TBHQ的處方，過(guò)氧化值增幅明顯；在0.010%時(shí)過(guò)氧化值趨于穩(wěn)定。此次試驗(yàn)中TBHQ添加量為0.005%時(shí)，過(guò)氧化值升高，可能是取樣或者試驗(yàn)中操作不當(dāng)，在空氣中被氧化的原因。

在此次試驗(yàn)中，膠囊殼的色素選擇了紅氧化鐵而非天然色素莧菜紅、葡萄紫等，是因?yàn)榇蟛糠痔烊簧貙?duì)光、熱、氧、金屬離子、pH變化等敏感，且有色澤不穩(wěn)定，色價(jià)低，染色力較差，帶有特殊氣味，分散性差，導(dǎo)致染色不均勻等問(wèn)題。所以綜合化學(xué)性質(zhì)和成本考慮，最終選擇了穩(wěn)定性較好、成本低廉的紅氧化鐵作為色素使用[27-28]。

近些年，我國(guó)軟膠囊的加工技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，將黑枸杞花青素制成軟膠囊可更快地被人體吸收，又可有效防止花青素的分解，同時(shí)也延長(zhǎng)了黑枸杞的產(chǎn)業(yè)鏈，豐富了黑枸杞的產(chǎn)品種類，市場(chǎng)前景廣闊。