基于混料设计维生素C口含片配方

李凯，张美萍，麻开香，管勤浩，李晓慧

北京振东康远制药有限公司（北京 102200）

维生素C是一种人体必需的营养元素，能够维持机体正常生理功能，在体内氧化还原代谢反应中起到调节作用[1]。但是人体自身不能通过新陈代谢合成维生素C，一般情况下可通过饮食、水果、蔬菜等摄取。维生素C摄入不足，会引起坏血病、牙齿脱落、牙龈肿胀等疾病[2-6]。随着生活的节奏加快，人们对饮食方式趋于简单的快餐模式。因此，能够快速有效地被人们摄取的维生素C产品逐渐获得市场的青睐。缺乏维生素C的人群可以通过口服维生素C产品进行补充。口含片通过舌下和口腔颊面黏膜吸收，具有吸收快、起效迅速的特点。目前在CFDA官网上可查询到的具有补充维生素C功效的国产保健品只有3款，且鲜有文献对维生素C口含片的配方进行研究，仅有王乐等[7]通过正交设计试验对其配方进行了系统的研究。混料设计是不涉及配料总量的情况下，研究各因子的比例在限定条件下进行的回归设计[8-11]，避免多因素间的相互交叉干扰现象，且具有试验次数少、多个因素可同步进行优化的特点。目前主要用于食品、制药、化工、冶金等领域。

以抗坏血酸为原料，辅以甘露糖醇、赤藓糖醇、麦芽糊精、三氯蔗糖、蓝莓香精、柠檬黄铝色淀、硬脂酸镁，采用D-最优混料设计试验对维生素C口含片的配方进行优选，制成的口含片具有携带方便、食用简单、口感清爽等特点，对市场上已有的维生素C产品起到补充作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

抗坏血酸（河南旗诺食品配料有限公司提供）；甘露糖醇（山东创天生物科技有限公司）；赤藓糖醇（保龄宝生物股份有限公司）；麦芽糊精、预胶化淀粉、硬脂酸镁（安徽山河药用辅料股份有限公司）；蓝莓香精（山东三和维信生物科技有限公司）；三氯蔗糖（河北百优生物科技有限公司）；柠檬黄铝色淀（北京英茂药业有限公司）；食用乙醇（上海森旭化工科技有限公司）；Milli-Q纯水机（默克化工技术有限公司）。

1.2 仪器与设备

电子天平YP 1002 N（上海精密科学仪器）；三维运动混合机HS-15（江苏星星干燥设备有限公司）；高效混合制粒机（浙江明天机械有限公司）；摇摆制粒机YK60（江苏星星干燥设备有限公司）；电热鼓风干燥箱（上海实验仪器厂有限公司）；快速水分测定仪HX/HS（梅特勒-托利多有限公司）；旋转式压片机ZP 10 A（北京国药龙立有限公司）；脆碎度检查仪FT-2000 A（天大天发科技有限公司）；硬度测定仪YD-35（天大天发科技有限公司）；智能崩解仪ZB-1 D（天大天发科技有限公司）；电磁感应铝箔封口机GLF-2100（广东联翔包装科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

口含片的生产工艺流程：原辅料混合→制软材→制颗粒→干燥→整粒→总混→压片→包装。

操作要点：将辅料过筛处理；缓慢加入适量75%乙醇，制成软材；将制好的软材过18目筛网，制成颗粒；置于45 ℃鼓风干燥箱中干燥30 min，过18目筛网整粒；加入抗坏血酸、柠檬黄铝色淀、蓝莓香精、硬脂酸镁，混合均匀，在压片机中压片；放入紫外线下照射30 min后，进行包装处理；每片0.65 g。

1.3.2 单因素试验

维生素C口含片中，维生素C 16.00%，硬脂酸镁1.00%，柠檬黄铝色淀0.01%（以片重计）。针对甘露糖醇（10%，20%，30%，40%和50%）、赤藓糖醇（10%，20%，30%，40%和50%）、麦芽糊精（5%，10%，15%，20%和25%）、三氯蔗糖（0.01%，0.03%，0.06%，0.09%和0.11%）和蓝莓香精（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%），添加5个变量，采用控制变量法，在甘露醇20%、赤藓糖醇40%、麦芽糊精20%、三氯蔗糖0.06%、蓝莓香精0.2%的水平下进行单因素试验，以感官评价为指标，确定混料设计配方的添加量范围。

1.3.3 混料试验设计

以片剂感官评分为指标，在维生素C口含片单因素试验基础上，选定的混料试验优选范围为：抗坏血酸（10%～20%）、甘露醇（10%～30%）、赤藓糖醇（30%～50%）、麦芽糊精（10%～20%）、三氯蔗糖（0.03%～0.09%）、蓝莓香精（0.1%～0.3%）。采用试验设计软件Design-Expert 8.0.6中的D-最优混料试验设计（D-optimal），按照1.3.1项下的方法制备口含片，并测定各指标及感官评分。

1.3.4 评价指标与方法

1.3.4.1 片剂硬度、脆碎度、崩解时限的测定

将片剂表面的浮粉吹走，放入片剂硬度仪中测定并记录硬度。根据《中国药典》2015版四部片剂通则，取10片放入脆碎度检测仪中进行脆碎度测定。根据《中国药典》2015版四部片剂通则，对维生素C口含片崩解时限进行测定。

1.3.4.2 感官评价

请10名食品加工专业并具有感官评价经验的人员组成评议小组，对维生素C口含片的香味（25分）、外观（25分）、滋味（25分）和可接受程度（25分）进行感官评分，具体评分标准见表1。所得分值进行汇总，取算数平均值，作为口含片的品质评判指标。

表1 感官评价分值表

1.4 数据统计分析

用软件Origin 8.0进行单因素图表的绘制；利用Design-Expert 8.0.6进行D-最优混料设计和绘图。

2 结果与分析

2.1 维生素C口含片配方单因素试验结果

2.1.1 甘露糖醇对维生素C口含片感官评分的影响

由图1可知，当甘露糖醇比例增加后，咀嚼片感官评分出现先上升后平缓趋势。当甘露醇添加量为20%时，维生素C口含片感官评分最高。甘露糖醇不易吸潮，甜度是蔗糖的0.6倍，具有清凉甜味[12-13]。甘露糖醇添加量过多，对维生素C口含片口感影响不大。但过多加入会导致口含片压力上不去，影响口感。因此选择甘露醇添加量10%～30%为混料设计所需水平范围。

2.1.2 赤藓糖醇对维生素C口含片感官评分的影响

由图2可知，当赤藓糖醇增加后，维生素C口含片感官评分呈现一直上升的趋势，且增幅不大。赤藓糖醇是一类新型甜味剂，具有低热量、高稳定性、食用安全[14]、抗龋齿和促进益生菌生产的特点，其清凉口感能给人带来愉悦的快感。赤藓糖醇被大量摄入，人体不会引起腹泻和胀气，是糖醇中耐受性最高的一种[14-15]。因此选择赤藓糖醇添加量30%～50%为混料设计所需的水平范围。

图2 赤藓糖醇对维生素C口含片感官评分的影响

2.1.3 麦芽糊精对维生素C口含片的感官评分的影响

由图3可知，随着麦芽糊精的增加，维生素C口含片的感官评分出现先上升后下降的趋势。当麦芽糊精添加量为15%时，口含片的感官评分达到最高，为82.42分。麦芽糊精在口服片剂中用作稀释剂，可用于湿法制粒，也可用于干法制粒。麦芽糊精的添加量的增多可适当提高口含片硬度，但过多会导致口味不佳，感官体验下降。因此选择麦芽糊精添加量10%～20%为混料设计所需的水平范围。

图3 麦芽糊精对维生素C口含片的感官评分的影响

2.1.4 三氯蔗糖对维生素C口含片感官评分的影响

由图4可知，随着三氯蔗糖添加量的增大，口感评分呈现先高后低的状态。三氯蔗糖在0.06%时，酸甜口感最佳。三氯蔗糖的甜度是蔗糖的600～800倍，自身甜味纯正，没有后苦味[16-17]。但其含量过大时，甜味过腻，令人难以下咽。因此选择三氯蔗糖的添加量0.03%～0.09%为混料设计所需的水平范围。

2.1.5 蓝莓香精对维生素C口含片感官评分的影响

由图5可知，蓝莓香精的加入对维生素C口含片的香味起了决定性的作用。当蓝莓香精添加量为0.2%时，维生素C口含片在口腔中香味较浓，适宜大多数人的口感。人鼻的香味阈值有限，香精的过多增加，反而引起人体不适。因此选择蓝莓香精添加量0.1%～0.3%为混料设计所需的水平范围。

图4 三氯蔗糖对维生素C口含片感官评分的影响

图5 蓝莓香精对维生素C口含片感官评分的影响

2.2 D-最优混料试验设计

通过Design-Expert 8.0.6软件Optimal Mixture对各指标的测定结果进行数学模型拟合与回归分析，并对各项系数进行方差分析。维生素C口含片混料设计及结果见表2。

R感官评价=38.85×A+94.45×B+91.58×C+36.36×D-（1.215×106）×E+（2.69×105）×F+102.07×AB+85.73×AC+188.63×AD+（1.216×106）×AE-（2.71×105）×AF-31.07×BC+84.24×BD+（1.22×106）×BE-（2.72×105）×BF+85.47×CD+（1.22×106）×CE-（2.72×105）×CF+（1.22×106）×DE-（2.71×105）×DF+（8.57×105）×EF

对维生素C口含片的综合评分的回归模型进行方差分析，结果见表3。通过对上述回归模型的方差分析，发现线性混合和二次模型都达到了p＜0.01的显著水平，并且综合评分回归模型的判定系数R2=0.944 5，说明变量Y的变异种至少有94.45%是由变量A、B、C、D、E、F引起的，只有5.55%不能用该模型解释。校正后的判定系数R2adj=0.833 5，表明该回归模型能较好地拟合各配方成分与综合评分间的关系。

表2 维生素C口含片混料设计及各处理的评价指标

表3 综合评分的二次多项回归模型方差分析结果

2.3 配方中各成分变化对维生素C口含片的影响

根据各组分的三元等值线图可以直观看到各组分间的变化对综合评分的影响，此次研究的配方中，因三氯蔗糖和蓝莓香精添加量很少，对响应面图的改变较小。所以在分析时，三氯蔗糖、蓝莓香精的添加比例固定，分别为0.006%和0.20%，着重比较抗坏血酸、甘露醇、赤藓糖醇和麦芽糊精四个成分的交互作用对相关指标的影响。

2.3.1 抗坏血酸、甘露醇、赤藓糖醇对维生素C口含片感官评分的影响

如图6所示，三角曲面图为曲面，说明三者间有一定的交互作用。并且随着抗坏血酸含量的增大，综合评分呈现先高后低的趋势，说明在维生素C口含片中，抗坏血酸含量对口感起到了决定性的作用。而CFDA推荐的人体摄入抗坏血酸每日最大量是500 mg，且口感很酸，摄入过多会导致泌尿道结石等疾病。

从图6中可以看出，随着赤藓糖醇含量增大，综合评分在96～98之间，口感基本无影响。这是由于赤藓糖醇是常用的口含片糖醇类辅料，其具有独特的清凉感，且甜度适宜，深受大众的喜爱。随着甘露醇含量的增加，综合评分呈现一直上升的状态，且增加的幅度平缓。甘露醇是糖醇类物质中吸水性最小的，且作为片剂的赋形剂，具有无吸湿性、干燥快、造粒性好，具有爽口的特点。

图6 抗坏血酸、甘露醇、赤藓糖醇对维生素C口含片感官评分的影响

2.3.2 抗坏血酸、甘露醇、麦芽糊精对维生素C口含片感官评分的影响

如图7所示，三角响应面为一个曲面，说明三者之间有交互作用。随着麦芽糊精添加量的增大，综合评分呈现先增后减的趋势。麦芽糊精是淀粉的水解产物，其口感无味，但在片剂制作过程中能够作为粘合剂，可有效改善口含片压片状态及硬度。

从图7中可以看出，随着甘露醇的增加，综合评分也呈现先上升后下降的趋势，且下降的幅度有点大。这是由于甘露醇的口感较好，但其过多时导致压片成型性不好，硬度不够，口感很绵，导致其综合评分不高。

2.4 配方优化及验证

在感官评分达到最大值的基础上，因素水平在设定范围内，运行软件的多目标同时优化程序，得到一个最优的组合配方，即抗坏血酸15.9%、甘露糖醇17.6%、赤藓糖醇50.00%、麦芽糊精16.2%、三氯蔗糖0.006%、蓝莓香精0.02%，综合评分最大为100.00。

为了方便生产需要，对软件推荐最佳配方进行优化，即抗坏血酸16.0%、甘露醇18.0%、麦芽糊精16.0%、三氯蔗糖0.006%、蓝莓香精0.02%，赤藓糖醇补足。在此配方下进行了三批物料压片，且供评价员品尝，测出三批口含片的硬度在200～250 N之间，脆碎度均小于1.00%，崩解时限平均值分别为15，13和16 min，且综合评分最大，均值为99.93±0.02。实际值与理论值相差较小，说明所获得的目标配方与理论值可靠性较强，可作为维生素C口含片的配方使用。

图7 抗坏血酸、甘露醇、麦芽糊精对维生素C口含片感官评分的影响

表4 试验变量和响应值的目标范 %

3 结论

此次试验所优化的配方因素较多，单因素和正交试验不能同时对配方进行全面的筛选，会导致信息遗漏[18-21]。因此，采用D-最优混料设计来优化维生素C口含片配方，避免多因素间的相互交叉干扰现象，且具有试验次数少、多个因素可同步进行优化的特点。按照优化出来的配方制作的维生素C口含片产品在外观、口感等方面均较好。

采用混料设计方案，以综合评分为指标，通过各指标回归模型的建立和各组分间相互作用的分析，得到最优维生素C口含片的配方：抗坏血酸16.0%、甘露醇18.0%、赤藓糖醇48.73%、麦芽糊精16.0%、三氯蔗糖0.06%、蓝莓香精0.2%、硬脂酸镁1.00%、柠檬黄铝色淀0.01%。验证试验的综合评分实际值与理论值差距不大，说明优化的配方是科学且可靠的。