葛根螺旋藻复合片配方和生产工艺优化

1、葛根螺旋藻复合片配方和生产工艺优化杨生辉，罗光宏*，祖廷勋，王丹霞，陈天仁（河西学院凯源生物技术开发中心，甘肃省微藻工程技术研究中心，甘肃 张掖734000）摘要：以螺旋藻粉和葛根提取物为主要原料，通过单因素和正交试验，经过方差分析，结合极差结果，筛选出最佳配方，采用直接压迫成型制片工艺，生产葛根螺旋藻复合片。研究结果表明，赋形剂最佳配方用量为二氧化硅1.5%、微晶纤维素1%、硬脂酸镁0.25%；葛根螺旋藻复合片最佳配方为葛根提取物用量10%、螺旋藻粉用量87.5%、赋形剂用量2.5%、螺旋藻粉含水量约7.5%、制片压力30 kN。关键词：葛根螺旋藻复合片；配方；生产工艺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中图分类号：TS254.4doi:10.7506/spkx1002-6630-201414013文献标志码：A文章编号：1002-6630（2014）14-0068-05螺旋藻是一种药食两用植物蛋白新资源，是目前地球上发现的营养最均衡、最丰富的天然食品1。世界卫 生组织和联合国粮食和农业组织推荐螺旋藻为二十一世 纪人类的理想食品和健康食品2，已引起国际生物学、 营养

6、学和医学界的高度关注。螺旋藻营养成分的特点是 高蛋白质、低脂肪、低胆固醇，纤维素含量也很低，并 且还含有多种维生素、矿物质和微量元素，对人体非常辛，性平无毒，具有生津止渴、清热解毒、解酒等功效。葛根含丰富的淀粉、矿物质、维生素和1 8 种氨基 酸，具有较高的营养价值 1 4 。现代医学研究表明，葛 根中含有大量的葛根素和黄酮类物质，是一种较为常 见的心肌保护物质；能解痉止痛，防治高血压、冠心 病、心绞痛等；能清热凉血、抗菌消炎、抗过敏、抗 病毒、抗糖尿病并发症等药理作用；具有抗自由基、 抗氧化、抗癌和增强肌体的免疫力等功效，且无毒无 害，对人类的肿瘤、衰老、心血管疾病的治疗和预防 具有重要意义

7、15-17。目前，国内外对葛根提取物、螺旋藻有效成分的提 取的研究较多，将葛根提取物和螺旋藻粉制成复合片的 研究未见报道。本研究拟以螺旋藻粉为基础营养原料， 葛根提取物、二氧化硅等赋形剂为配料，对葛根螺旋藻 复合片配方和生产工艺进行了研究，生产出了一种具有有益3-7。它是可吸收性铁、VB 和-胡萝卜素含量最高12的食品，还含有具有防癌、治癌作用的藻类蛋白，含有的藻多糖、-亚麻酸等生物活性物质，具有提高机体免疫 力等保健作用8-12。葛根（Pueraria lobata）是药食两用植物，既可入 药，又是一种很好的营养保健品。本草纲目中记 载：气味甘、辛、平、无毒。主治消渴、身大热、呕 吐、诸痹、

8、起阴气、解诸毒 1 3 。中医认为，葛根味甘收稿日期：2013-10-30基金项目：2014年甘肃省农业领域知识产权优势企业培育项目（14OPIPG002）；2014年甘肃省高等学校科研项目（2014A-109；2014B-086）；2013年甘肃省第四批科技计划项目（1304FKCG1033）；甘肃省工程技术研究中心专项（1009FTGG017） 作者简介：杨生辉（1976），男，副教授，硕士，研究方向特色农产品加工及螺旋藻生产及其产品开发。E-mail通信作者：罗光宏（1965），男，教授，硕士，研究方向植物资源利用与产业化开发。E-mail：1399369345

9、2食品科学工艺技术2014, Vol.35, No.1469解酒、醒酒的新型营养食品，为螺旋藻、葛根的利用开发及其产品的生产提供科学依据。压性、醒酒效果、成本，选择葛根提取物的添加量分别为2.5%、5%、7.5%、10%、15%，以物料的流动性、复 合片的硬度、外观、醒酒效果、成本为评价指标进行对 比试验，醒酒效果是小白鼠先灌胃定量的饮用酒，使其 醉酒（翻正反射消失），30 min后再灌胃定量复合片悬 浊液，记录小白鼠的醒酒（翻正反射恢复）时间。螺旋藻粉的含水量的多少直接影响压片的质量及成 品的保存。水分过高，物料流动性差，而且容易滋生微 生物、发霉变质不易保存；水分太少，压片易疏松、不 完整

10、、制片困难。以螺旋藻粉含水量（5%、6%、7.5%、10%、15%） 做压片单因素试验，物料的流动性、复合片的硬度、外 观等为考察指标，螺旋藻粉的含水量通过调整喷雾干燥 设备原料的进出口温度来控制。通过试验，喷雾干燥设 备原料进口温度180 ，出口温度在80、75、70、65、60 条件下分别取样，以GB/T 5009.32003食品中水分的测定中的测定方法测定螺旋藻粉含水量为5%、6%、7.5%、10%、15% 。在确定葛根提取物、赋形剂用量，选定复合片的 最佳填充量、厚度时，通过逐渐加大制片的压力（20、25、30、35、40 kN），对复合片的硬度和外观进行了对比实验。1材料与方法1.1

11、材料与试剂葛根提取物（葛根黄酮质量分数42.5%）河北宝恩生物科技有限公司；螺旋藻粉发中心。甘肃凯源生物技术开二氧化硅（食品添加剂）、微晶纤维素、硬脂酸镁（药品级）湖州展望药业有限公司。1.2仪器与设备混合机上海申港机械厂；振动筛上海申港机械厂；ZP37压片机上海雪马制药机械有限公司；电子天平北京赛多斯仪器系统有限公司。1.3方法葛根螺旋藻复合片工艺流程及操作要点25%螺旋藻粉、葛根提取物、赋形剂预混合过 筛混合（加入剩余螺旋藻粉）过筛压片定量包 装成品原辅料混合：由于物料颗粒细，葛根提取物用量 少，所以采取二次混合法来提高混合的均匀度。先将葛 根提取物、25%螺旋藻粉、二氧化硅、微晶纤维素、

12、硬 脂酸镁投入混合机进行预混合，时间5 min，然后过筛、 再混合5 min，最后将剩余螺旋藻粉投入混合机进行二次 混合，时间5 min，然后过筛，再混合5 min。压片：将混合均匀的物料放入压片机进行压片 （0.2 g/片）。1.3.12结果与分析2.1赋形剂配方单因素试验二氧化硅用量对制片的影响选择二氧化硅用量0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%压 片，物料的流动性、复合片的硬度、外观和边缘整齐度 等为考察指标，结果见表1。2.1.1赋形剂配方优化工艺设计赋形剂是在药物制剂中除主药以外的附加物，也 可称为辅料。片剂的辅料种类较多，一般有稀释剂、 吸收剂、润湿剂、黏合剂、崩解剂、润滑剂等

13、，可根 据片剂原料的不同特点，选择不同的辅料 1 8 。研究中 主要选用黏合剂、崩解剂、润滑剂，以增加物料的流 动性、可压性及复合片的崩解度。以复合片的硬度、 外观、物料的流动性为评价指标进行对比试验。先选 择二氧化硅（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%）、微晶纤 维素（0.25%、0.5%、1%、1.5%、2.0%）、硬脂酸镁（0.125%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%）做单因素试 验，根据结果设计三因素三水平正交试验，得到赋形剂 的最佳配方。1.3.2表 1二氧化硅用量对制片的影响 Table 1 Inuence of silicon dioxide content o

14、n tablet properties 二氧化硅用量/% 复合片的硬度 外观、边缘整齐度 物料的流动性0.511.522.5硬度不够硬度不够 硬度适中 硬度适中 硬度高有分层，边缘有缺口，不整齐有分层，边缘有缺口，不整齐 有分层，边缘有缺口，不整齐 有分层，边缘有缺口，不整齐 有分层，边缘有缺口，不整齐一般一般 一般 一般 一般由表1可知，二氧化硅主要控制复合片的硬度，对复合片的外观、边缘整齐度、物料流动性没有影响。二氧 化硅用量1.5%以上时复合片硬度符合质量要求，所以确 定二氧化硅用量为1.5%。郭文等19的研究中二氧化硅用 量为3.5%，黄金宝等20的研究中二氧化硅用量为5%，都 高于本

15、研究。1.3.3葛根螺旋藻复合片配方优化工艺设计本研究所用葛根提取物的黄酮含量达45%，综合考虑葛根黄酮在临床医学上的使用量、物料的流动性、可食品科学工艺技术702014, Vol.35, No.142.1.2微晶纤维素用量对制片的影响表 4赋形剂混合配方因素水平表Table 4Factors and levels used in orthogonal array design foroptimization of excipient formulation选择微晶纤维素用量0 .25%、0.5%、1%、1.5%、2.0%压片，物料的流动性、复合片的硬度、外观和边缘 整齐度等为考察指标，结果见

16、表2。 水平 A二氧化硅用量/% B硬脂酸镁用量/% C微晶纤维素用量/% 12311.520.1250.250.50.511.5表 2微晶纤维素用量对制片的影响Table 2Inuence of microcrystalline cellulose content ontablet properties表 5复合片多指标综合评分表Table 5Multi-indicator evaluation of composite tablets微晶纤维素用量/% 复合片的硬度外观、边缘整齐度物料的流动性0.250.511.5硬度不够硬度不够 硬度不够 硬度不够易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐易出

17、现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐 无裂片分层，边缘光滑，整齐 无裂片分层，边缘光滑，整齐一般一般 一般 一般指标名称指标单位评分方法片形外观片重差异（差异率） 硬度崩解度 脆碎度（脆碎率）目测% kg min%优（10 分）良（8 分）一般（6 分）倒数的1/101 倍 倒数的10 倍 倒数的1/10 2.0 硬度不够 无裂片分层，边缘光滑，整齐 一般 由表2可知，微晶纤维素主要控制复合片的外观、边缘整齐度，对硬度、物料流动性没有影响，说明微晶纤 维素是物料的黏合性的决定因素。使用量1%以上时复合 片外观、边缘整齐度符合质量要求，所以确定微晶纤维 素用量为1%。郭文等19的研究中微晶纤维素用量

18、为6%， 黄金宝等20的研究中微晶纤维素用量为20%，都远高于 本研究。表 6赋形剂混合配方正交试验结果Table 6Results of orthogonal array design for optimization ofexcipient formulation 试验号 A B C 外观 片重差异 硬度 脆碎度 崩解度 综合评分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硬脂酸镁用量对制片的影响选择硬脂酸镁用量0.125%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%压片，物料的流动性、复合片的硬度、外观和边缘 整齐度等为考察指标，结果见表3。2.1.3表 3硬脂酸镁用量对制片的影响Table 3Inuence of magnesium stearate content on tablet properties 硬脂酸镁用量/% 复合片的硬度 外观、边缘整齐度 物料的流动性

20、由表6 中R 值大小可知，赋形剂配方中各因素的作用主次为ACB，即二氧化硅微晶纤维素硬脂酸 镁。结果表明，赋形剂配方中二氧化硅为主要影响因 素，微晶纤维素和硬脂酸镁为次要因素，结合极差结 果，综合分析各因素、水平、处理间的显著性差异，得 出赋形剂种类和用量最佳配比为A2B2C2。2.3 葛根螺旋藻复合片配方单因素试验2.3.1 葛根提取物用量对制片影响硬度不够硬度不够 硬度不够 硬度不够易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐 易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐 易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐差好 好 好0.1250.250.50.75 1.0 硬度不够

21、 易出现裂片、分层，边缘有缺口，不整齐 好 由表3可知，硬脂酸镁主要控制物料流动性，对复合片的硬度、外观、边缘整齐度没有影响，说明硬脂酸镁 是物料的流动性的决定因素，与潘建国等21的研究结果 一致。用量0.25%以上时物料的流动性符合要求，所以确 定硬脂酸镁用量为0.25% 。2.2 赋形剂配方正交试验结果与分析根据以上单因素试验结果，以复合片的硬度、外 观、物料的流动性为评价指标进行对比试验。先选择二 氧化硅用量1%、1.5%、2%，晶纤维素用量0.5%、1%、1.5%，硬脂酸镁用量0.125%、0.25%、0.5%，设计三因素三水平正交试验，得到赋形剂的最佳配方。 因素水平见表4，多指标综

22、合评分见表5，正交设计安排及评分结果见表6。表 7葛根提取物添加量对复合片制片效果、醒酒效果和成本的影响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/% 复合片硬度、外观 物料流动性 醒酒效果/min 成本 2.557.51015硬度高，无裂片、分层硬度高，无裂片、分层 硬度高，无裂片、分层 硬度适中，无裂片、分层 硬度不够，易出现裂片、分层好好 好 好一般275271262245238低较低

23、 适中 较高 高根据表7对比试验结果，随着葛根提取物的用量的增加，复合片制片效果和物料流动性越来越差，小白鼠醒 酒的时间逐渐缩短，当葛根提取物用量为10%以上时，食品科学工艺技术2014, Vol.35, No.1471复合片出现硬度不够，易出现裂片、分层等现象，物料流动性不够，综合考虑产品制作成本及醒酒效果，确定 葛根提取物添加量为10%。葛根螺旋藻复合片主要是以螺旋藻为基础营养源， 添加具有针对性的有效功能成分葛根提取物，以达到在 满足生理营养的条件下，醒酒、解酒的作用。因而葛 根提取物的用量是葛根螺旋藻复合片解酒功效的决定 因素。这与章文炽等 2 2 对葛根提取物解酒实验和张恩 户等23

24、对葛根醇提取物的进行解酒功效研究结果相符。2.3.2螺旋藻粉含水量对制片影响用量（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%）为3考察目标，根据L9（3 ）进行三因素三水平正交试验。因素水平见表10，正交设计安排及评分结果见表11。表 10复合片配方正交试验因素与水平Table 10Factors and levels used in orthogonal array design for optimization of tablet formulation 水平 A赋形剂用量/% 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螺旋藻粉含水量对制片的影响表 11复合片配方正交试验设计及结果Table 8Inuence of water content of Spirulina powder on tablet propertiesTable 11Results of orthogonal array design for optimization oftablet formulation含水量/%复合片硬度，外观物料流动性边缘整齐度硬度不够，松散硬度较好，不光滑 硬度适中，光滑 硬度高，光滑 不能成型好好 好 差极差成型差有分层，边缘有缺口，不整齐 无分层，

26、边缘光滑，整齐，完整 无分层，边缘光滑，整齐，完整 不能成型567.51015试验号ABC外观 片重差异硬度脆碎度 崩解度 综合评分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根据表8 对比试验结果，螺旋藻粉含水量低于6 %

27、时，物料流动性虽然好，但制片困难、复合片外观差； 含水量接近10%时，复合片硬度特别高、表面光滑，但 物料流动性差，填充困难，不利于制片；含水量接近15%时，物料流动性极差，不能填入模具中，无法压制 成型；含水量在7%8%时，复合片硬度适中、表面光 滑、物料流动性好、边缘整齐。所以选择含水量7.5%的 螺旋藻粉（喷雾干燥进口温度180 、出口温度70 ）制片最佳。这与冯燕堂24对螺旋藻片剂制作技术的研究 结果含水量10%12%不同。K1K2K3R由表11中R值大小可知，葛根螺旋藻复合片配方中各因素的作用主次为ABC，即赋形剂用量葛根提取 物用量螺旋藻含水量。结果表明，赋形剂用量为复合 片成型质

28、量主要影响因素，而螺旋藻含水量和葛根提取 物用量为次要因素，结合极差结果，并考虑生产成本因 素，综合分析因素、水平、处理间的显著性差异，得出 葛根螺旋藻复合片配方最佳配比为A2B2C2。李琴等25的研究中赋形剂种类为4 种，用量为14%；宋伟国等26的研究中赋形剂种类为3 种，用量为10%；郭 文等19的研究中赋形剂种类为6 种，用量为40%；黄金宝2.3.3压片机压力对制片影响根据表9对比试验结果，随着制片压力的增加，复合片硬度越来越高，外观也越来越好。当压力达到30 kN 时，复合片硬度和外观符合质量要求，而压力升到40 kN 时，复合片硬度增加不明显。而从维护设备和节约能源 的角度出发，

29、只要选择使产品获得适宜的硬度和外观质 量时的压力即可，所以将制片的最适压力确定为30 kN。表 9制片压力对复合片的硬度和外观的影响20等 的研究中赋形剂种类为3 种，用量为35%。与上述研究相比，本研究使用赋形剂种类少，用量减小，保证了 复合片的纯度和营养价值。与潘建国等21研究相比，少 制粒干燥工艺，制作工艺简单，更具有实用推广价值。Table 9Inuences of tableting pressure on hardness andappearance of tablets制片压力/kN复合片硬度外观边缘整齐度20253035硬度不够，松散硬度较好 硬度适中 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层，边缘有缺口，不正齐 无分层，边缘光滑，正齐，完整 无分层，边缘光滑，正齐，完整3结 论 40 硬度高 表面光滑 无分层，边缘光滑，正齐，完整 2.4葛根螺旋藻复合片配方正交试验根据单因素试验结果，为进一步考察各因素影响 的显著性以及复合片的最佳配方和工艺条件，以赋形剂3.1赋形剂配方各物质用量分别为二氧化硅1.5%、微晶纤维素1%、硬脂酸镁0.25%。二氧化硅主要控制复合片的硬度，微晶食品科学工艺技术722014, Vol.35, No.14纤维素控制物料的黏合性，影响复合片的外观、边缘整齐度，硬脂酸镁主要控制物料流动性，影响物料制片过 程中的填充量；3 种

31、物料中二氧化硅为主要影响因素，而 微晶纤维素用量和硬脂酸镁为次要因素，3 种物料按比例 配合，极小的用量就能使复合片外观达到规定的要求。3.2葛根螺旋藻复合片生产配方 葛根螺旋藻复合片配方为葛根提取物用量10%、螺旋藻粉用量87.5%、赋形剂用量2.5%、螺旋藻粉含水量约7.5%、制片压力30 kN。在葛根螺旋藻复合片配方中，赋 形剂用量为复合片成型质量主要影响因素，而螺旋藻含水 量和葛根提取物用量为次要因素，制片压力对复合片成型 的影响极不显著，葛根提取物用量是影响复合片醒酒效果 的主要因素。葛根螺旋藻复合片主要是以螺旋藻为基础营养源， 添加具有针对性的有效功能成分葛根提取物，集螺旋藻 和葛

32、根营养和功能于一体，增强协同性，以达到在满足 生理营养的条件下，具有一定的醒酒、解酒作用。复合 片工艺简单，采用干粉直接压片而成，易于控制片剂质 量；不经过制粒干燥，避免高温烘干过程,从而能够很好 地保留住螺旋藻的生物活性物质。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.张洪义, 王淑田, 李进贤, 等. 螺旋藻营养液增强机体免疫调节功能的研究J. 食品科学, 1998, 19(7): 44-46.杨世诚. 螺旋藻及其营养保健功能J. 中国食物与营养, 2003(3):47-50.吴文龙, 杨

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