蘋果渣果膠膠囊的制備工藝研究

◎陳 瑋 黃蓓蓓

（1.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研處；2.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品園林學(xué)院，河南三門峽472000）

膠囊劑是藥品中最常用的劑型之一，在保健品及功能性食品中也有著廣泛的應(yīng)用，能防潮、防氧化，用藥順應(yīng)性高，便于服用[1]。膠囊殼質(zhì)量對膠囊劑的臨床使用效果及安全性有著直接影響，目前國際上主要采用的為動物性膠囊殼，我國有95%以上膠囊殼是動物明膠空心膠囊。但明膠易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而影響藥物的釋放，同時也因動物疫情頻發(fā)、養(yǎng)殖中藥物濫用、環(huán)氧乙烷滅菌殘留、重金屬超標(biāo)等問題而存在一定的安全隱患，此外其動物性來源也使明膠空心膠囊無法滿足國際穆斯林、猶太教和素食等特殊文化人群的需要[2]。因此，開發(fā)研制綠色、安全的植物膠囊具有廣闊的發(fā)展前景。

果膠是來源于植物組織的一種天然高分子化合物，被稱為“人體健康的平衡素”，是一種維持人體健康的、重要的食物纖維，具有膠凝、增稠、乳化、抗菌、止血、消腫、降血糖、排脂、解除重金屬或放射性金屬中毒等作用和功效，也是一種具有突出優(yōu)勢的藥物制劑原料，在軟膏、膜、栓劑、微囊等制劑中有著較為廣泛的應(yīng)用[3-4]。以果膠為原料開發(fā)新型植物膠囊具有綠色、安全等優(yōu)勢，而蘋果渣中果膠含量豐富，因此開發(fā)蘋果渣果膠膠囊對于蘋果高產(chǎn)地區(qū)的果渣綜合利用、產(chǎn)業(yè)鏈延伸、經(jīng)濟(jì)效益提升具有積極的意義。

1材料與方法

1.1材料與儀器設(shè)備

1.1.1材料

蘋果渣果膠：實(shí)驗(yàn)室自制；瓊脂粉：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.1.2儀器與設(shè)備

精密增力電動攪拌器：常州市中貝儀器有限公司；恒溫油浴鍋：鄭州長城儀器有限公司；電子分析天平：日本島津；可調(diào)萬用電爐：龍口市先鋒儀器公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；粘度計(jì)：美國博力飛；凝膠強(qiáng)度測定儀：上海騰拔儀器科技有限公司；游標(biāo)卡尺：桂林廣陸數(shù)字測控有限公司。

測厚規(guī)：桂林量具刃具有限責(zé)任公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1蘋果渣果膠空心膠囊的制備工藝

1.2.1.1蘋果渣果膠空心膠囊制備的工藝流程

蘋果渣果膠、瓊脂粉→溶膠→保溫靜置（養(yǎng)膠）→蘸膠成型（制坯）→干燥→拔殼→切割、整理→膠囊殼成品

1.2.1.2操作要點(diǎn)

溶膠：稱取一定量的蘋果渣果膠，將其加入至去離子水中，添加適量的CuSO4（Cu2+濃度為10mg/mL），溶液pH值控制在8.0以內(nèi)，浸泡至充分吸水膨脹，然后轉(zhuǎn)移至恒溫水浴中，加熱攪拌一段時間，之后加入經(jīng)煮沸溶解過的瓊脂溶液，繼續(xù)加熱攪拌一段時間，得到均勻的復(fù)配膠液。

保溫靜置（養(yǎng)膠）：將上述復(fù)配膠液降至一定溫度后保溫靜置一段時間，以消除膠液中的微小氣泡，并使其達(dá)到充分的物理化學(xué)平衡，澄清后備用。

蘸膠成型（制坯）：選取適宜的膠囊模具（由配套的殼體模具和殼帽模具組成），將模具中的模桿固定在模板上，浸入膠液之前先用適量食用植物油對其進(jìn)行潤滑，然后平穩(wěn)握住模桿，上端朝下浸入至膠液中，將模桿全部浸沒至膠液中等待約6～8s，隨后慢慢提起模桿，待其離開膠液液面后再翻起模桿，將模具反復(fù)翻轉(zhuǎn)數(shù)次使其冷卻。較適宜的蘸膠速度為5～6板/min[5]。

干燥：將帶膠模具放置于恒溫干燥箱內(nèi)，60℃干燥40min。

拔殼、切割及整理：將干燥的膠囊殼用拔殼鉗從模具中拔出，若氣候干燥可噴灑水霧讓囊殼適當(dāng)回潮后再進(jìn)行操作。拔下的囊殼統(tǒng)一裁剪成一定的長度，最后將殼體與殼帽套合成完整的空心膠囊殼。

1.2.1.3膠囊成型工藝的檢測項(xiàng)目及方法

蘸膠膠液粘度的測定：采用粘度計(jì)對溶膠后的復(fù)配膠液粘度進(jìn)行測定。

凝膠強(qiáng)度的測定：采用凝膠強(qiáng)度測定儀對膠液的凝膠強(qiáng)度進(jìn)行測定。

凝膠熔化溫度的測定：采用落球法對凝膠溶化溫度進(jìn)行測定。具體過程如下：在試管中預(yù)先制備一定體積的凝膠，在其表面放入一鋼球并插入溫度計(jì)（溫度計(jì)的水銀泡盡量與鋼球接近以），之后密封試管，然后水浴加熱，升溫速度為1℃/min，記錄鋼球下落時對應(yīng)的溫度，即為凝膠的熔化溫度[6]。

膠囊成型速度的測定：膠囊成型速度以凝膠形成時間來表征，采用計(jì)時器記錄由蘸模至膠液凝固所需的時間。

膠囊壁厚的測定：用游標(biāo)卡尺和測厚規(guī)對膠囊壁的厚度進(jìn)行測定。

1.2.2蘋果渣果膠空心膠囊成型性能影響因素的研究

1.2.2.1蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比例對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%，調(diào)整蘋果渣果膠與瓊脂粉的共混比例分別為80:20、75:25、70:30、65:35，然后依照膠囊制備工藝流程中溶膠的操作配制成不同共混比例的蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液，之后降溫至55℃，再保溫靜置40min，獲得澄清膠液后進(jìn)行膠囊成型實(shí)驗(yàn)。測定不同共混比例下復(fù)配膠液的膠液粘度、膠囊厚度、成型時間、凝膠強(qiáng)度、熔化溫度，研究共混比例對膠囊成型性能的影響。

1.2.2.2混膠溫度對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%，按適宜的蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比，進(jìn)行蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液的制備，然后分別于60℃、70℃、80℃和90℃不同溫度下攪拌混合膠液40min，然后降溫至55℃，保溫靜置40min，獲得澄清膠液后進(jìn)行膠囊成型實(shí)驗(yàn)。測定不同混膠溫度下復(fù)配膠液的膠液粘度、膠囊厚度、凝膠強(qiáng)度、熔化溫度，研究混膠溫度對膠囊成型性能的影響。

1.2.2.3混膠時間對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、按適宜的蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比，進(jìn)行蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液的制備，分別于適宜溫度下保溫?cái)嚢杌旌夏z液20min、40min、60min、80min，然后降溫至55℃，保溫靜置40min，獲得澄清膠液后進(jìn)行膠囊成型實(shí)驗(yàn)。測定不同混膠時間下復(fù)配膠液的膠液粘度、膠囊厚度、凝膠強(qiáng)度、熔化溫度，研究混膠時間對膠囊成型性能的影響。

1.2.2.4保溫靜置（養(yǎng)膠）時間對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%，按適宜的蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比，進(jìn)行蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液的制備，于適宜溫度下保溫?cái)嚢杌旌夏z液一定的時長，然后降溫至55℃，分別保溫靜置10min、20min、40min、60min進(jìn)行養(yǎng)膠，獲得澄清膠液后進(jìn)行膠囊成型實(shí)驗(yàn)。測定不同保溫靜置（養(yǎng)膠）時間下復(fù)配膠液的膠液粘度、膠囊厚度、凝膠強(qiáng)度、熔化溫度，研究保溫靜置（養(yǎng)膠）時間對膠囊成型性能的影響。

1.2.3蘋果渣果膠空心膠囊質(zhì)量測定

按照中華人名共和國藥典（2020版）對明膠空心膠囊的檢測方法對蘋果渣果膠空心膠囊的脆碎性、干燥失重、熾灼殘?jiān)?、崩解時限等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測定。

表1 蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比例對膠囊成型性能的影響

2結(jié)果與討論

2.1蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比例對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%，調(diào)整蘋果渣果膠與瓊脂粉的共混比例分別為80:20、75:25、70:30、65:35，研究蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比例對膠囊成型性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1結(jié)果可知，隨著蘋果渣果膠添加比例的增加，復(fù)配膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度、凝膠溶化溫度均明顯增大。當(dāng)蘋果渣果膠添加量較低時，膠囊壁較薄，凝膠強(qiáng)度較低；當(dāng)蘋果渣果膠與瓊脂粉的共混比例達(dá)到70∶30時，制成的膠囊壁厚為0.11mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)硬膠囊壁厚的要求，成型控制較易，成型時間6s；由于膠囊壁厚度的控制受復(fù)配膠液的粘度及凝固力的影響較大，當(dāng)蘋果渣果膠添加量繼續(xù)增大至共混比例為65∶35時，復(fù)配膠液的粘度達(dá)到1349mPa·s，膠液的流動性變差，凝固速度較快，膠囊成型時間較短不易控制，膠囊壁明顯過厚且薄厚不均勻，不易崩解。因此，蘋果渣果膠與瓊脂粉的最佳共混比例為70∶30。

2.2混膠溫度對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比為70:30，分別于60℃、70℃、80℃、90℃不同溫度下攪拌混合膠液，研究混膠溫度對膠囊成型性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2結(jié)果可知，伴隨著混膠溫度的升高，復(fù)配膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度、凝膠溶化溫度呈現(xiàn)出先增大后減小。當(dāng)混膠溫度達(dá)到80℃時，膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度、凝膠溶化溫度達(dá)到最高，制得的膠囊殼厚度較為理想，原因可能是在該溫度下蘋果渣果膠與瓊脂粉的相互滲透和纏結(jié)作用較好，更利于得到微觀分布均勻的復(fù)配膠液，易于成型；當(dāng)溫度高于80℃時，膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度反而下降，可能是因?yàn)樵诟邷叵露嗵欠肿涌臻g結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，且高溫下分子動能增大，導(dǎo)致鈣離子在空間移動速率變大，引起凝膠的不穩(wěn)定，使得復(fù)配膠液的成型性能下降。因此，較適合的混膠溫度是80℃。

表2 混膠溫度對膠囊成型性能的影響

表3 混膠時間對膠囊成型性能的影響

2.3混膠時間對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比為70:30，分別于80℃混膠20min、40min、60min、80min，研究混膠時間對膠囊成型性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3結(jié)果可知，混膠時間為20min、40min時，復(fù)配膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度、凝膠溶化溫度在數(shù)值上相差不大，但混膠40min時膠囊壁厚度稍大，薄厚均勻；當(dāng)混膠時間超過60min時，可能由于復(fù)配膠液中多糖大分子出現(xiàn)了一定程度的降解而導(dǎo)致粘度、膠囊殼厚度下降。因此，較適合的混膠時間是40min。

2.4保溫靜置（養(yǎng)膠）時間對膠囊成型性能的影響

控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比為70:30，于80℃保溫混膠40min，之后分別保溫靜置養(yǎng)膠10min、20min、40min、60min，研究保溫靜置（養(yǎng)膠）時間對膠囊成型性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4結(jié)果可知，在保溫靜置（養(yǎng)膠）10～40min時，隨著時間的不斷增長，膠液粘度、膠囊壁厚、凝膠強(qiáng)度、熔化溫度隨之增大，在養(yǎng)膠時間40min時，因膠液逐漸達(dá)到物理化學(xué)平衡而使其成型性能達(dá)到最佳；當(dāng)時間延長至60min時，膠囊壁厚反而隨時間延長而變薄，膠液的粘度、凝膠強(qiáng)度及凝膠熔化溫度也下降，其原因是養(yǎng)膠時間過長引起膠液中多糖大分子開始降解而引起膠囊成型性能下降。因此，較適合的保溫靜置（養(yǎng)膠）時間是40min。

表4 保溫靜置（養(yǎng)膠）時間對膠囊成型性能的影響

2.5蘋果渣果膠空心膠囊成品質(zhì)量的測定結(jié)果

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，于各較適的工藝參數(shù)下制備蘋果渣果膠膠囊，即控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、蘋果渣果膠與瓊脂粉按共混比為70:30，進(jìn)行蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液的制備，于80℃混膠40min，降溫至55℃，養(yǎng)膠40min，之后進(jìn)行蘸膠制坯、干燥、拔殼、切割、整理，獲得膠囊成品。對成品膠囊的脆碎性、干燥失重、灼燒殘?jiān)壤砘笜?biāo)進(jìn)行測定。經(jīng)測定，所得膠囊壁厚均勻、色澤均勻、無沙眼、無黑點(diǎn)、成型好、透明度好、無癟頭、無破碎、氣泡少，囊殼壁厚0.11mm±0.02mm，干燥失重為13.6%，熾灼殘?jiān)?.0%，酸性溶液中崩解時間為35min，其質(zhì)量符合國標(biāo)和藥典中對膠囊的相關(guān)要求。

3結(jié)論

利用蘋果渣果膠與瓊脂粉混合配比制備植物空心膠囊，對其工藝進(jìn)行研究，得出最佳工藝條件為控制復(fù)配膠液中蘋果渣果膠與瓊脂粉總添加量為4%、蘋果渣果膠與瓊脂粉共混比為70:30，進(jìn)行蘋果渣果膠-瓊脂粉復(fù)配膠液的制備，于80℃混膠40min，降溫至55℃養(yǎng)膠40min，制得的膠囊成型好、透明度好、易脫模、癟頭及氣泡少，其脆碎性、干燥失重、灼燒殘?jiān)荣|(zhì)量指標(biāo)符合藥典中對膠囊的相關(guān)要求。

綜上所述，利用蘋果渣果膠制備空心膠囊具有一定的可行性，為綠色天然的植物膠囊的開發(fā)研究提供了新的發(fā)展思路，同時在果渣綜合深度利用方面也具有積極的意義。