葛根螺旋藻復合片配方和生產工藝優(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）

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)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、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、礦物質和微量元素，對人體非常有益[3-7]。它是可吸收性鐵、VB12和β-胡蘿卜素含量最高的食品，還含有具有防癌、治癌作用的藻類蛋白，含有的藻多糖、γ-亞麻酸等生物活性物質，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、起陰氣、解諸毒[13]。中醫(yī)認為，葛根味甘辛，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、維生素和18種氨基酸，具有較高的營養(yǎng)價值[14]?，F(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，是一種較為常見的心肌保護物質；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[15-17]。

目前，國內外對葛根提取物、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工藝進行了研究，生產出了一種具有解酒、醒酒的新型營養(yǎng)食品，為螺旋藻、葛根的利用開發(fā)及其產品的生產提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葛根提取物（葛根黃酮質量分數(shù)42.5%） 河北寶恩生物科技有限公司；螺旋藻粉 甘肅凱源生物技術開發(fā)中心。

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

1.3.1 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、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）。

1.3.2 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，可根據(jù)片劑原料的不同特點，選擇不同的輔料[18]。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。

1.3.3 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)霉變質不易保存；水分太少，壓片易疏松、不完整、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 5009.3—2003《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。

2 結果與分析

2.1 賦形劑配方單因素試驗

2.1.1 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，結果見表1。

表1 二氧化硅用量對制片的影響Table1 Influence of silicon dioxide content on tablet properties

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%，都高于本研究。

2.1.2 微晶纖維素用量對制片的影響

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，結果見表2。

表2 微晶纖維素用量對制片的影響Table2 Influence of microcrystalline cellulose content on tablet properties

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。

2.1.3 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，結果見表3。

表3 硬脂酸鎂用量對制片的影響Table3 Influence of magnesium stearate content on tablet properties

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果與分析

根據(jù)以上單因素試驗結果，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，多指標綜合評分見表5，正交設計安排及評分結果見表6。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A＞C＞B，即二氧化硅＞微晶纖維素＞硬脂酸鎂。結果表明，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，結合極差結果，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。

表4 賦形劑混合配方因素水平表Table4 Factors and levels used in orthogonal array design for optimization of excipient formulation

表5 復合片多指標綜合評分表Table5 Multi-indicator evaluation of composite tablets

表6 賦形劑混合配方正交試驗結果Table6 Results of orthogonal array design for optimization of excipient formulation

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

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Table7 Influence of Puerariae Radix extract content on properties,anti-alcoholic effect and cost of composite tablets

根據(jù)表7對比試驗結果，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，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[22]對葛根提取物解酒實驗和張恩戶等[23]對葛根醇提取物的進行解酒功效研究結果相符。

2.3.2 螺旋藻粉含水量對制片影響

表8 螺旋藻粉含水量對制片的影響Table8 Influence of water content of Spirulina powder on tablet properties

根據(jù)表8對比試驗結果，螺旋藻粉含水量低于6%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果含水量10%～12%不同。

2.3.3 壓片機壓力對制片影響

根據(jù)表9對比試驗結果，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)，只要選擇使產品獲得適宜的硬度和外觀質量時的壓力即可，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Table9 Influences of tableting pressure on hardness and appearance of tablets

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%）為考察目標，根據(jù)L9（33）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果見表11。

表10 復合片配方正交試驗因素與水平Table10 Factors and levels used in orthogonal array design for optimization of tablet formulation

表11 復合片配方正交試驗設計及結果Table11 Results of orthogonal array design for optimization of tablet formulation

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A＞B＞C，即賦形劑用量＞葛根提取物用量＞螺旋藻含水量。結果表明，賦形劑用量為復合片成型質量主要影響因素，而螺旋藻含水量和葛根提取物用量為次要因素，結合極差結果，并考慮生產成本因素，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%；黃金寶等[20]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。

3 結 論

3.1 賦形劑配方

各物質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。

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