正交试验法优选红枣多糖滴丸制备工艺

黄绍天，王步江，3，*，李黎

（1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津300384；2.天津天狮学院生物与食品工程学院，天津301700；3.天津市农副产品深加工技术工程中心，天津300384）

枣在中国具有悠久的历史，枣果以其丰富的营养价值、独特的功能特性，作为一种药食两用的同源食品而广受关注[1-3]。随着新型分离检测手段的出现和生命科学的发展，红枣多糖的生理活性和生物学功能逐渐受到人们的关注[4]。研究发现，红枣的多种功能主要源于其中的活性成分多糖，红枣多糖具有较强的抗氧化、抗肿瘤、清除自由基、抗补体、降血糖、降血脂等生物活性[5-10]，可广泛应用于医药、保健品及功能食品等领域[11]。临床研究表明，红枣多糖这种生物活性物质具有较好的抗补体活性和促进淋巴细胞的增殖作用，可有效减轻衰老模型老鼠免疫器官的萎缩及脑老化。目前枣在国内大面积种植，但对于枣产业只有鲜果及干红枣作为农产品销售，科技含量低，产品无推广特点。基于这种状况，本研究试图将红枣多糖制备成滴丸产品，该产品具有速效、服用剂量标准、降低不良反应发生及储存、运输、携带、服用方便等特点。试验对红枣多糖滴丸制备工艺进行优化研究，为红枣深加工及产品开发提供相应的技术支持。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

红枣：天津市武清区农产品交易市场；红枣多糖浸膏（热水浸提优质红枣后经过一定的浓缩后用活性炭硅胶柱纯化除杂，然后采用醇沉制备而得）；无水乙醇（分析纯）：天津中和盛泰化工有限公司；聚乙二醇（分析纯）：山东瑞生药用辅料有限公司；二甲基硅油（分析纯）：北京贝思科技有限公司；苯酚（分析纯）：兴源科技化工有限公司；浓硫酸（分析纯）：南京联特化工有限公司。

1.2 仪器与设备

DWJ-2000S5 型多功能滴丸实验机：烟台百药泰中药科技发展有限公司；ZB-1E 型智能崩解仪：天津市天大天发科技有限公司；FW-177 型万能粉碎机：上海子期实验设备有限公司；WD-16TP 型水分活度仪：北京微达电子有限责任公司；UV-1000 型紫外可见分光光度计：天美（中国）科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

挑选充分成熟无病害的干红枣用自来水清洗并烘干，然后粉碎过筛得到枣粉，再用热水浸提获得多糖溶液，再经过浓缩、纯化、醇析得到红枣多糖浸膏[12]，加入一定的辅料，控制相应试验条件，以二甲基硅油为冷凝剂，用滴丸机制备红枣多糖滴丸产品[13]。

1.3.2 试验方案设计

1.3.2.1 单因素试验

1）药物（红枣多糖浸膏）与基质（聚乙二醇）比

药物与基质比分别为 1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5（质量比）时，滴制温度80 ℃，滴距4 cm，滴速40 滴/min，按照工艺条件制备红枣多糖滴丸，收集产品测定各项指标，研究不同药物与基质比对滴丸品质的影响[14]。

2）滴制温度

选择 60、70、80、90、100 ℃ 为滴丸制备时滴制温度，药物与基质比为 1 ∶1（质量比），滴距 4 cm，滴速40 滴/min，按照工艺制备滴丸产品，测定各项指标。研究滴制温度的选择对滴丸品质的影响。

3）滴距

选择滴距分别为 2、4、6、8、10 cm，药物与基质比为 1 ∶1（质量比），滴制温度 80 ℃，滴速 40 滴/min，按照工艺条件制备滴丸产品，测定各项指标，观察分析滴距对红枣多糖滴丸品质的影响。

4）滴速

控制滴速分别为 20、30、40、50、60 滴/min，药物与基质比为 1 ∶1（质量比），滴制温度 80 ℃，滴距 4 cm，按照工艺条件制备滴丸产品，测定各项指标，研究滴速对红枣多糖滴丸品质的影响。

1.3.2.2 正交试验

在单因素试验的基础上，选择药物与基质比、滴制温度、滴速、滴距等对红枣多糖滴丸制备影响较大的4 个因素，按照L9（34）正交表设计四因素三水平正交试验[15]，见表1，以溶散时限、丸重差、感官评价3 个指标的综合评分结果对滴丸的制备工艺进行优化。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal tests

1.4 测定指标及方法

1.4.1 溶散时限

将加工好的红枣多糖滴丸产品，同一批中随机取滴丸6 粒，将其放入智能崩解仪中检测，滴丸完全溶解，记录时间取平均值。

1.4.2 感官评价

红枣滴丸的感官评价包括圆整度（0～40 分）、粘连（0～30 分）、色泽均匀度（0～30 分）等指标，总分为各项指标之和，满分100 分。具体标准见表2。

表2 感官评价评分标准Table 2 Sensory evaluation criteria

1.4.3 重差RSD

取同一批滴丸样品20 粒，精密称定总重量，求得平均重量，再分别测定每粒滴丸的重量，求出相应的重差。

1.4.4 多糖含量

参考SN/T 4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的测定》。

1.4.5 综合评分

定义溶散时限、丸重差、感官评价3 个指标分别为X1、X2、X3，将 X1=6.5 定为 100 分，各项按 x1=106.5－X1；x2=1 000÷X2；x3=X3；最后 3 个指标按权重系数 x1∶x2∶x3=3 ∶3 ∶4 计算综合评分[16]。

1.5 数据处理

试验数据用SPSS17.0 统计软件进行处理，正交试验结果采用正交设计助手Ⅱ-V3.1 软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 药物与基质比

滴丸的基质选择对后续的研究至关重要，既要保证药物不与加入基质发生反应变质又要关注到基质对于制备的影响，药物与基质比对滴丸的影响见表3。

表3 药物与基质比对滴丸的影响Table 3 Effect of drug and matrix ratio on dropping pills

由表3 可知，按照工艺制备红枣多糖滴丸，当药物与基质比为1 ∶1（质量比）时，药物浸膏无法与基质较好的混合均匀，制备时易粘连，严重影响产品品质；在药物与基质比为1 ∶5（质量比）以上时，产品粗糙不圆整，溶散时限较长；当药物与基质比为1 ∶3（质量比）时，基质能将药物很好的包裹，且此条件下的滴丸产品成型率高，产品外观品质佳，溶散时限最短，是较佳比例。

2.1.2 滴制温度

滴制温度对滴丸的影响见表4。

表4 滴制温度对滴丸的影响Table 4 Effect of drop temperature on dropping pills

由表4 可知，当滴制温度为70 ℃时，少量滴丸在滴丸机中冷凝时出现拖尾粘连现象，无法达到滴丸产品要求；在滴制温度为100 ℃时，药液在此温度下，部分发生褐变颜色变深，这可能是在高温下红枣多糖发生焦糖化反应或者与少量蛋白质发生美拉德反应产生的色素物质；对比滴制温度为80、90 ℃时红枣多糖滴丸的制备情况及产品的品质分析，前者具有更好的制备效果，且产品品质更佳；随着温度的升高，滴丸产品的重差先降低再变大，在滴制温度为70、80 ℃时重差较小，表明该条件下产品稳定均一；溶散时限随滴制温度的升高总体呈上升趋势，60 ℃滴制温度下溶散时限最短，但此温度下的产品品质较低；综合考虑以上的影响，选择80 ℃作为红枣多糖滴丸滴制温度。

2.1.3 滴距

滴距为滴头所在平面与冷凝剂液面的高度差，其大小的不同会造成药液在自由落体运动时以不同的速度接触冷凝剂，之后经过大量冷凝剂，在各种力的综合影响下滴丸得已成型。滴距的选择对红枣多糖滴丸产品的质量影响较大。滴距对滴丸的影响见表5。

表5 滴距对滴丸的影响Table 5 Effect of drop distance on dripping pills

由表5 可知，当滴距为6 cm 时，滴丸产品成型率最高且外观品质较优，丸重差RSD 值最小，表明该条件下制备的滴丸产品质量稳定，可以保证在实际生产中产品的安全合格；各滴距下的滴丸产品溶散时限相差较小，且在滴距为6 cm 时，溶散时限最短，有利于药物的吸收利用；因此选择滴距为6 cm。

2.1.4 滴速

滴速对滴丸的影响见表6。

表6 滴速对滴丸的影响Table 6 Effect of drop speed on dropping pills

由表 6 可知，在滴速为 50、60 滴/min 时，产品成型率比其他滴速水平下低，在30 滴/min 滴速下，红枣多糖滴丸产品品质最佳。当滴速较大时，在滴落冷凝过程中，还未等上一粒冷凝成型好，后者与其发生粘连导致产品成型率低；随着滴速的提高，产品的重差先减小后增大，当滴速为40 滴/min 时，滴丸的重差最小；溶散时限在一定程度上受滴速影响，当滴速为40 滴/min时，溶散时限最短；综合滴丸的各种影响，最终选择30 滴/min 的滴速制备红枣多糖滴丸较适宜。

2.2 正交试验

正交试验结果见表7。

表7 正交试验结果Table 7 Orthogonal experimental results

由正交试验结果可知，直观分析可看出影响红枣多糖滴丸制备的因素主次关系为C>D>B>A，则4 个因素中对滴丸制备工艺影响最大的是滴速，其他依次是滴距、滴制温度、药物与基质比。方差分析结果表明，滴速影响显著，另外3 个因素影响不显著。各因素的最佳的水平组合为A2B2C3D2，即：药物与基质比为1 ∶3（质量比），滴制温度为80 ℃，滴速40 滴/min，滴距6 cm。经过验证试验，该工艺下红枣多糖滴丸产品重差RSD为8.32%、溶散时间6.63 min、感官评分为94.25。经过与表7 中各试验结果分析，该工艺下红枣多糖滴丸重差RSD 最小、溶散时间最短，感官评分最高，表明该工艺稳定可靠。各因素结果方差分析见表8，最终产品的指标结果见表9。

滴丸产品圆整光滑、硬度适中，溶散时限和丸重差异均符合2015 版《中华人民共和国药典》对滴丸剂的要求[17]。则证明本试验红枣多糖滴丸制备工艺具有一定的可行性。

表8 各因素结果方差分析Table 8 Variance analysis of the results of various factors

表9 最终产品的指标结果Table 9 Indicator results of the final product

3 结论

在单因素及正交试验后，优化的红枣多糖滴丸制备工艺条件为：药物与基质比为1 ∶3（质量比），滴制温度为80 ℃，滴速40 滴/min，滴距6 cm。经过验证试验，红枣多糖滴丸的制备工艺条件具有一定的可行性，产品主要功效成分多糖含量较高，产品的品质较优，适合进行大量加工生产。

试验旨在研究红枣多糖的深加工开发为滴丸的制备工艺，为相关的开发应用提供一点理论参考。后续可对试验研究进行放大中试确定具体工艺。红枣多糖滴丸的应用生产需要大量原料基地的支持，以保证原料的稳定及供应。可以结合种植相关的原料突破研究相结合，共同合作开发形成产业链。红枣多糖滴丸的功效作用、相关产品药物的剂量的控制把握，需要进行深入的动物试验及毒理学评价试验，制定相应的产品标准及危害分析及关键控制点体系，可以更好的造福人类社会。