葛根螺旋藻復合片配方和生產(chǎn)工藝優(yōu)化

1、葛根螺旋藻復合片配方和生產(chǎn)工藝優(yōu)化楊生輝，羅光宏*，祖廷勛，王丹霞，陳天仁（河西學院凱源生物技術開發(fā)中心，甘肅省微藻工程技術研究中心，甘肅 張掖734000）摘要：以螺旋藻粉和葛根提取物為主要原料，通過單因素和正交試驗，經(jīng)過方差分析，結(jié)合極差結(jié)果，篩選出最佳配方，采用直接壓迫成型制片工藝，生產(chǎn)葛根螺旋藻復合片。研究結(jié)果表明，賦形劑最佳配方用量為二氧化硅1.5%、微晶纖維素1%、硬脂酸鎂0.25%；葛根螺旋藻復合片最佳配方為葛根提取物用量10%、螺旋藻粉用量87.5%、賦形劑用量2.5%、螺旋藻粉含水量約7.5%、制片壓力30 kN。關鍵詞：葛根螺旋藻復合片；配方；生產(chǎn)工藝Optimizatio

2、n of Formulation and Processing of Puerariae Radix Extract-Spirulina Compound TabletsYANG Sheng-hui, LUO Guang-hong*, ZU Ting-xun, WANG Dan-xia, CHEN Tian-ren(Kai-yuan Biotechnology Development Center, Gansu Engineering Research Center for Microalgae, Hexi University, Zhangye734000, China)Abstract:

3、Puerariae Radix-Spirulina compound tablets were made from Puerariae Radix extract (rich in avonoids) andSpirulina powder by direct pressing method. The formulation was optimized by single-factor and orthogonal array designs through analysis of variance (ANOVA) and range analysis. The results obtaine

4、d in this research showed that the optimum excipient consisted of 1.5% silicon dioxide, 1% microcrystalline cellulose and 0.25% magnesium stearate, and the optimum tablet formulation was composed of 10% Puerariae Radix extract, 87.5% Spirulina powder with a moisture content of about7.5% and 2.5% exc

5、ipient. The tableting pressure was 30 kN.Key words: Puerariae Radix-Spirulina compound tablets; formulation; process中圖分類號：TS254.4doi:10.7506/spkx1002-6630-201414013文獻標志碼：A文章編號：1002-6630（2014）14-0068-05螺旋藻是一種藥食兩用植物蛋白新資源，是目前地球上發(fā)現(xiàn)的營養(yǎng)最均衡、最豐富的天然食品1。世界衛(wèi) 生組織和聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織推薦螺旋藻為二十一世 紀人類的理想食品和健康食品2，已引起國際生物學、 營養(yǎng)

6、學和醫(yī)學界的高度關注。螺旋藻營養(yǎng)成分的特點是 高蛋白質(zhì)、低脂肪、低膽固醇，纖維素含量也很低，并 且還含有多種維生素、礦物質(zhì)和微量元素，對人體非常辛，性平無毒，具有生津止渴、清熱解毒、解酒等功效。葛根含豐富的淀粉、礦物質(zhì)、維生素和1 8 種氨基 酸，具有較高的營養(yǎng)價值 1 4 。現(xiàn)代醫(yī)學研究表明，葛 根中含有大量的葛根素和黃酮類物質(zhì)，是一種較為常 見的心肌保護物質(zhì)；能解痙止痛，防治高血壓、冠心 病、心絞痛等；能清熱涼血、抗菌消炎、抗過敏、抗 病毒、抗糖尿病并發(fā)癥等藥理作用；具有抗自由基、 抗氧化、抗癌和增強肌體的免疫力等功效，且無毒無 害，對人類的腫瘤、衰老、心血管疾病的治療和預防 具有重要意義

7、15-17。目前，國內(nèi)外對葛根提取物、螺旋藻有效成分的提 取的研究較多，將葛根提取物和螺旋藻粉制成復合片的 研究未見報道。本研究擬以螺旋藻粉為基礎營養(yǎng)原料， 葛根提取物、二氧化硅等賦形劑為配料，對葛根螺旋藻 復合片配方和生產(chǎn)工藝進行了研究，生產(chǎn)出了一種具有有益3-7。它是可吸收性鐵、VB 和-胡蘿卜素含量最高12的食品，還含有具有防癌、治癌作用的藻類蛋白，含有的藻多糖、-亞麻酸等生物活性物質(zhì)，具有提高機體免疫 力等保健作用8-12。葛根（Pueraria lobata）是藥食兩用植物，既可入 藥，又是一種很好的營養(yǎng)保健品。本草綱目中記 載：氣味甘、辛、平、無毒。主治消渴、身大熱、嘔 吐、諸痹、

8、起陰氣、解諸毒 1 3 。中醫(yī)認為，葛根味甘收稿日期：2013-10-30基金項目：2014年甘肅省農(nóng)業(yè)領域知識產(chǎn)權優(yōu)勢企業(yè)培育項目（14OPIPG002）；2014年甘肅省高等學?？蒲许椖浚?014A-109；2014B-086）；2013年甘肅省第四批科技計劃項目（1304FKCG1033）；甘肅省工程技術研究中心專項（1009FTGG017） 作者簡介：楊生輝（1976），男，副教授，碩士，研究方向特色農(nóng)產(chǎn)品加工及螺旋藻生產(chǎn)及其產(chǎn)品開發(fā)。E-mail通信作者：羅光宏（1965），男，教授，碩士，研究方向植物資源利用與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。E-mail：1399369345

9、2食品科學工藝技術2014, Vol.35, No.1469解酒、醒酒的新型營養(yǎng)食品，為螺旋藻、葛根的利用開發(fā)及其產(chǎn)品的生產(chǎn)提供科學依據(jù)。壓性、醒酒效果、成本，選擇葛根提取物的添加量分別為2.5%、5%、7.5%、10%、15%，以物料的流動性、復 合片的硬度、外觀、醒酒效果、成本為評價指標進行對 比試驗，醒酒效果是小白鼠先灌胃定量的飲用酒，使其 醉酒（翻正反射消失），30 min后再灌胃定量復合片懸 濁液，記錄小白鼠的醒酒（翻正反射恢復）時間。螺旋藻粉的含水量的多少直接影響壓片的質(zhì)量及成 品的保存。水分過高，物料流動性差，而且容易滋生微 生物、發(fā)霉變質(zhì)不易保存；水分太少，壓片易疏松、不 完整

10、、制片困難。以螺旋藻粉含水量（5%、6%、7.5%、10%、15%） 做壓片單因素試驗，物料的流動性、復合片的硬度、外 觀等為考察指標，螺旋藻粉的含水量通過調(diào)整噴霧干燥 設備原料的進出口溫度來控制。通過試驗，噴霧干燥設 備原料進口溫度180 ，出口溫度在80、75、70、65、60 條件下分別取樣，以GB/T 5009.32003食品中水分的測定中的測定方法測定螺旋藻粉含水量為5%、6%、7.5%、10%、15% 。在確定葛根提取物、賦形劑用量，選定復合片的 最佳填充量、厚度時，通過逐漸加大制片的壓力（20、25、30、35、40 kN），對復合片的硬度和外觀進行了對比實驗。1材料與方法1.1

11、材料與試劑葛根提取物（葛根黃酮質(zhì)量分數(shù)42.5%）河北寶恩生物科技有限公司；螺旋藻粉發(fā)中心。甘肅凱源生物技術開二氧化硅（食品添加劑）、微晶纖維素、硬脂酸鎂（藥品級）湖州展望藥業(yè)有限公司。1.2儀器與設備混合機上海申港機械廠；振動篩上海申港機械廠；ZP37壓片機上海雪馬制藥機械有限公司；電子天平北京賽多斯儀器系統(tǒng)有限公司。1.3方法葛根螺旋藻復合片工藝流程及操作要點25%螺旋藻粉、葛根提取物、賦形劑預混合過 篩混合（加入剩余螺旋藻粉）過篩壓片定量包 裝成品原輔料混合：由于物料顆粒細，葛根提取物用量 少，所以采取二次混合法來提高混合的均勻度。先將葛 根提取物、25%螺旋藻粉、二氧化硅、微晶纖維素、

12、硬 脂酸鎂投入混合機進行預混合，時間5 min，然后過篩、 再混合5 min，最后將剩余螺旋藻粉投入混合機進行二次 混合，時間5 min，然后過篩，再混合5 min。壓片：將混合均勻的物料放入壓片機進行壓片 （0.2 g/片）。1.3.12結(jié)果與分析2.1賦形劑配方單因素試驗二氧化硅用量對制片的影響選擇二氧化硅用量0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%壓 片，物料的流動性、復合片的硬度、外觀和邊緣整齊度 等為考察指標，結(jié)果見表1。2.1.1賦形劑配方優(yōu)化工藝設計賦形劑是在藥物制劑中除主藥以外的附加物，也 可稱為輔料。片劑的輔料種類較多，一般有稀釋劑、 吸收劑、潤濕劑、黏合劑、崩解劑、潤滑劑等

13、，可根 據(jù)片劑原料的不同特點，選擇不同的輔料 1 8 。研究中 主要選用黏合劑、崩解劑、潤滑劑，以增加物料的流 動性、可壓性及復合片的崩解度。以復合片的硬度、 外觀、物料的流動性為評價指標進行對比試驗。先選 擇二氧化硅（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%）、微晶纖 維素（0.25%、0.5%、1%、1.5%、2.0%）、硬脂酸鎂（0.125%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%）做單因素試 驗，根據(jù)結(jié)果設計三因素三水平正交試驗，得到賦形劑 的最佳配方。1.3.2表 1二氧化硅用量對制片的影響 Table 1 Inuence of silicon dioxide content o

14、n tablet properties 二氧化硅用量/% 復合片的硬度 外觀、邊緣整齊度 物料的流動性0.511.522.5硬度不夠硬度不夠 硬度適中 硬度適中 硬度高有分層，邊緣有缺口，不整齊有分層，邊緣有缺口，不整齊 有分層，邊緣有缺口，不整齊 有分層，邊緣有缺口，不整齊 有分層，邊緣有缺口，不整齊一般一般 一般 一般 一般由表1可知，二氧化硅主要控制復合片的硬度，對復合片的外觀、邊緣整齊度、物料流動性沒有影響。二氧 化硅用量1.5%以上時復合片硬度符合質(zhì)量要求，所以確 定二氧化硅用量為1.5%。郭文等19的研究中二氧化硅用 量為3.5%，黃金寶等20的研究中二氧化硅用量為5%，都 高于本

15、研究。1.3.3葛根螺旋藻復合片配方優(yōu)化工藝設計本研究所用葛根提取物的黃酮含量達45%，綜合考慮葛根黃酮在臨床醫(yī)學上的使用量、物料的流動性、可食品科學工藝技術702014, Vol.35, No.142.1.2微晶纖維素用量對制片的影響表 4賦形劑混合配方因素水平表Table 4Factors and levels used in orthogonal array design foroptimization of excipient formulation選擇微晶纖維素用量0 .25%、0.5%、1%、1.5%、2.0%壓片，物料的流動性、復合片的硬度、外觀和邊緣 整齊度等為考察指標，結(jié)果見

16、表2。 水平 A二氧化硅用量/% B硬脂酸鎂用量/% C微晶纖維素用量/% 12311.520.1250.250.50.511.5表 2微晶纖維素用量對制片的影響Table 2Inuence of microcrystalline cellulose content ontablet properties表 5復合片多指標綜合評分表Table 5Multi-indicator evaluation of composite tablets微晶纖維素用量/% 復合片的硬度外觀、邊緣整齊度物料的流動性0.250.511.5硬度不夠硬度不夠 硬度不夠 硬度不夠易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊易出

17、現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊 無裂片分層，邊緣光滑，整齊 無裂片分層，邊緣光滑，整齊一般一般 一般 一般指標名稱指標單位評分方法片形外觀片重差異（差異率） 硬度崩解度 脆碎度（脆碎率）目測% kg min%優(yōu)（10 分）良（8 分）一般（6 分）倒數(shù)的1/101 倍 倒數(shù)的10 倍 倒數(shù)的1/10 2.0 硬度不夠 無裂片分層，邊緣光滑，整齊 一般 由表2可知，微晶纖維素主要控制復合片的外觀、邊緣整齊度，對硬度、物料流動性沒有影響，說明微晶纖 維素是物料的黏合性的決定因素。使用量1%以上時復合 片外觀、邊緣整齊度符合質(zhì)量要求，所以確定微晶纖維 素用量為1%。郭文等19的研究中微晶纖維素用量

18、為6%， 黃金寶等20的研究中微晶纖維素用量為20%，都遠高于 本研究。表 6賦形劑混合配方正交試驗結(jié)果Table 6Results of orthogonal array design for optimization ofexcipient formulation 試驗號 A B C 外觀 片重差異 硬度 脆碎度 崩解度 綜合評分123456789K1K2K3R11122233367.278.577.611.312312312373.974.874.60.912332131270.076.876.56.88889.5108999.53.84.544.654.24.84.24.53.53.5

19、554.74.554.44.33.84.64.24.34.84.64.844.821.82.533.332.833.521.122.423.726.427.824.326.424.626.6硬脂酸鎂用量對制片的影響選擇硬脂酸鎂用量0.125%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%壓片，物料的流動性、復合片的硬度、外觀和邊緣 整齊度等為考察指標，結(jié)果見表3。2.1.3表 3硬脂酸鎂用量對制片的影響Table 3Inuence of magnesium stearate content on tablet properties 硬脂酸鎂用量/% 復合片的硬度 外觀、邊緣整齊度 物料的流動性

20、由表6 中R 值大小可知，賦形劑配方中各因素的作用主次為ACB，即二氧化硅微晶纖維素硬脂酸 鎂。結(jié)果表明，賦形劑配方中二氧化硅為主要影響因 素，微晶纖維素和硬脂酸鎂為次要因素，結(jié)合極差結(jié) 果，綜合分析各因素、水平、處理間的顯著性差異，得 出賦形劑種類和用量最佳配比為A2B2C2。2.3 葛根螺旋藻復合片配方單因素試驗2.3.1 葛根提取物用量對制片影響硬度不夠硬度不夠 硬度不夠 硬度不夠易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊 易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊 易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊差好 好 好0.1250.250.50.75 1.0 硬度不夠

21、 易出現(xiàn)裂片、分層，邊緣有缺口，不整齊 好 由表3可知，硬脂酸鎂主要控制物料流動性，對復合片的硬度、外觀、邊緣整齊度沒有影響，說明硬脂酸鎂 是物料的流動性的決定因素，與潘建國等21的研究結(jié)果 一致。用量0.25%以上時物料的流動性符合要求，所以確 定硬脂酸鎂用量為0.25% 。2.2 賦形劑配方正交試驗結(jié)果與分析根據(jù)以上單因素試驗結(jié)果，以復合片的硬度、外 觀、物料的流動性為評價指標進行對比試驗。先選擇二 氧化硅用量1%、1.5%、2%，晶纖維素用量0.5%、1%、1.5%，硬脂酸鎂用量0.125%、0.25%、0.5%，設計三因素三水平正交試驗，得到賦形劑的最佳配方。 因素水平見表4，多指標綜

22、合評分見表5，正交設計安排及評分結(jié)果見表6。表 7葛根提取物添加量對復合片制片效果、醒酒效果和成本的影響Table 7Inuence of Puerariae Radix extract content on properties,anti-alcoholic effect and cost of composite tablets 葛根提取物添加量/% 復合片硬度、外觀 物料流動性 醒酒效果/min 成本 2.557.51015硬度高，無裂片、分層硬度高，無裂片、分層 硬度高，無裂片、分層 硬度適中，無裂片、分層 硬度不夠，易出現(xiàn)裂片、分層好好 好 好一般275271262245238低較低

23、 適中 較高 高根據(jù)表7對比試驗結(jié)果，隨著葛根提取物的用量的增加，復合片制片效果和物料流動性越來越差，小白鼠醒 酒的時間逐漸縮短，當葛根提取物用量為10%以上時，食品科學工藝技術2014, Vol.35, No.1471復合片出現(xiàn)硬度不夠，易出現(xiàn)裂片、分層等現(xiàn)象，物料流動性不夠，綜合考慮產(chǎn)品制作成本及醒酒效果，確定 葛根提取物添加量為10%。葛根螺旋藻復合片主要是以螺旋藻為基礎營養(yǎng)源， 添加具有針對性的有效功能成分葛根提取物，以達到在 滿足生理營養(yǎng)的條件下，醒酒、解酒的作用。因而葛 根提取物的用量是葛根螺旋藻復合片解酒功效的決定 因素。這與章文熾等 2 2 對葛根提取物解酒實驗和張恩 戶等23

24、對葛根醇提取物的進行解酒功效研究結(jié)果相符。2.3.2螺旋藻粉含水量對制片影響用量（1.5%、2.5%、3.5%）、螺旋藻粉含水量（6%、7.5%、10%）、葛根提取物用量（7.5%、10%、15%）為3考察目標，根據(jù)L9（3 ）進行三因素三水平正交試驗。因素水平見表10，正交設計安排及評分結(jié)果見表11。表 10復合片配方正交試驗因素與水平Table 10Factors and levels used in orthogonal array design for optimization of tablet formulation 水平 A賦形劑用量/% B葛根提取物用量/% C螺旋藻粉含水量/

25、% 1231.52.53.57.5101567.510表 8螺旋藻粉含水量對制片的影響表 11復合片配方正交試驗設計及結(jié)果Table 8Inuence of water content of Spirulina powder on tablet propertiesTable 11Results of orthogonal array design for optimization oftablet formulation含水量/%復合片硬度，外觀物料流動性邊緣整齊度硬度不夠，松散硬度較好，不光滑 硬度適中，光滑 硬度高，光滑 不能成型好好 好 差極差成型差有分層，邊緣有缺口，不整齊 無分層，

26、邊緣光滑，整齊，完整 無分層，邊緣光滑，整齊，完整 不能成型567.51015試驗號ABC外觀 片重差異硬度脆碎度 崩解度 綜合評分12345678911122233361.579.176.817.612312312371.876.569.17.412332121369.876.671.06.87.57.57.28.51089.59.08.543.83464.54.54.643.53.54554.34.34.34.83.544563.844.34.52223333.53.53.520.520.820.225.53023.625.825.725.3根據(jù)表8 對比試驗結(jié)果，螺旋藻粉含水量低于6 %

27、時，物料流動性雖然好，但制片困難、復合片外觀差； 含水量接近10%時，復合片硬度特別高、表面光滑，但 物料流動性差，填充困難，不利于制片；含水量接近15%時，物料流動性極差，不能填入模具中，無法壓制 成型；含水量在7%8%時，復合片硬度適中、表面光 滑、物料流動性好、邊緣整齊。所以選擇含水量7.5%的 螺旋藻粉（噴霧干燥進口溫度180 、出口溫度70 ）制片最佳。這與馮燕堂24對螺旋藻片劑制作技術的研究 結(jié)果含水量10%12%不同。K1K2K3R由表11中R值大小可知，葛根螺旋藻復合片配方中各因素的作用主次為ABC，即賦形劑用量葛根提取 物用量螺旋藻含水量。結(jié)果表明，賦形劑用量為復合 片成型質(zhì)

28、量主要影響因素，而螺旋藻含水量和葛根提取 物用量為次要因素，結(jié)合極差結(jié)果，并考慮生產(chǎn)成本因 素，綜合分析因素、水平、處理間的顯著性差異，得出 葛根螺旋藻復合片配方最佳配比為A2B2C2。李琴等25的研究中賦形劑種類為4 種，用量為14%；宋偉國等26的研究中賦形劑種類為3 種，用量為10%；郭 文等19的研究中賦形劑種類為6 種，用量為40%；黃金寶2.3.3壓片機壓力對制片影響根據(jù)表9對比試驗結(jié)果，隨著制片壓力的增加，復合片硬度越來越高，外觀也越來越好。當壓力達到30 kN 時，復合片硬度和外觀符合質(zhì)量要求，而壓力升到40 kN 時，復合片硬度增加不明顯。而從維護設備和節(jié)約能源 的角度出發(fā)，

29、只要選擇使產(chǎn)品獲得適宜的硬度和外觀質(zhì) 量時的壓力即可，所以將制片的最適壓力確定為30 kN。表 9制片壓力對復合片的硬度和外觀的影響20等 的研究中賦形劑種類為3 種，用量為35%。與上述研究相比，本研究使用賦形劑種類少，用量減小，保證了 復合片的純度和營養(yǎng)價值。與潘建國等21研究相比，少 制粒干燥工藝，制作工藝簡單，更具有實用推廣價值。Table 9Inuences of tableting pressure on hardness andappearance of tablets制片壓力/kN復合片硬度外觀邊緣整齊度20253035硬度不夠，松散硬度較好 硬度適中 硬度高表面不光滑表面不光

30、滑 表面光滑 表面光滑成型差有分層，邊緣有缺口，不正齊 無分層，邊緣光滑，正齊，完整 無分層，邊緣光滑，正齊，完整3結(jié) 論 40 硬度高 表面光滑 無分層，邊緣光滑，正齊，完整 2.4葛根螺旋藻復合片配方正交試驗根據(jù)單因素試驗結(jié)果，為進一步考察各因素影響 的顯著性以及復合片的最佳配方和工藝條件，以賦形劑3.1賦形劑配方各物質(zhì)用量分別為二氧化硅1.5%、微晶纖維素1%、硬脂酸鎂0.25%。二氧化硅主要控制復合片的硬度，微晶食品科學工藝技術722014, Vol.35, No.14纖維素控制物料的黏合性，影響復合片的外觀、邊緣整齊度，硬脂酸鎂主要控制物料流動性，影響物料制片過 程中的填充量；3 種

31、物料中二氧化硅為主要影響因素，而 微晶纖維素用量和硬脂酸鎂為次要因素，3 種物料按比例 配合，極小的用量就能使復合片外觀達到規(guī)定的要求。3.2葛根螺旋藻復合片生產(chǎn)配方 葛根螺旋藻復合片配方為葛根提取物用量10%、螺旋藻粉用量87.5%、賦形劑用量2.5%、螺旋藻粉含水量約7.5%、制片壓力30 kN。在葛根螺旋藻復合片配方中，賦 形劑用量為復合片成型質(zhì)量主要影響因素，而螺旋藻含水 量和葛根提取物用量為次要因素，制片壓力對復合片成型 的影響極不顯著，葛根提取物用量是影響復合片醒酒效果 的主要因素。葛根螺旋藻復合片主要是以螺旋藻為基礎營養(yǎng)源， 添加具有針對性的有效功能成分葛根提取物，集螺旋藻 和葛

32、根營養(yǎng)和功能于一體，增強協(xié)同性，以達到在滿足 生理營養(yǎng)的條件下，具有一定的醒酒、解酒作用。復合 片工藝簡單，采用干粉直接壓片而成，易于控制片劑質(zhì) 量；不經(jīng)過制粒干燥，避免高溫烘干過程,從而能夠很好 地保留住螺旋藻的生物活性物質(zhì)。8HAYASHI K, HAYASHI T, MORITA N, et al. An extract from spirulina platensisis a selective inhibitor of herpes simplex virus type 1 penetration into HeLa cellsJ. Phytotherapy Research, 19

33、93, 7(1): 76-80.IM H M, LEE E H, CHO H H, et al. Inhibitory effect of mast cell- mediatedimmediate-type all ergicreaction sinrats by SpirulinaJ. Biochem Pharmacol, 1998, 55(7): 1071-1076.張洪義, 王淑田, 李進賢, 等. 螺旋藻營養(yǎng)液增強機體免疫調(diào)節(jié)功能的研究J. 食品科學, 1998, 19(7): 44-46.楊世誠. 螺旋藻及其營養(yǎng)保健功能J. 中國食物與營養(yǎng), 2003(3):47-50.吳文龍, 楊

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