黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂制备工艺研究

（吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林132022）

黑果腺肋花楸（Aronia melanocarpa）系蔷薇科腺肋花楸属灌木，其果实及其提取物具有丰富的营养成分和生理活性[1-2]，目前黑果腺肋花楸果已被国家卫计委批准为新食品原料，其主要活性成分为原花青素及花青素等多酚类、花色苷类成分[3-5]，市场发展前景广阔，可以制成果脯、果酱等食品[6-7]，另外，还可以将黑果腺肋花楸果与活性酵母一起发酵或者将其提取物加入到果酒中，制备营养成分丰富的果酒，王鹏优化了其果酒发酵的工艺条件[8]。黑果腺肋花楸果提取物具有众多生理活性，Metsumoto等[9]发现黑果腺肋花楸果提取物可以显著清除机体有害自由基，Ohgami等[10]研究表明，黑果腺肋花楸果提取物具有抗炎作用，陈妍竹等[11]研究发现，黑果腺肋花楸果提取物可以增加葡萄糖代谢，调节血糖中葡萄糖含量，保护胰岛不受炎症侵害，Malik等[12]通过对黑果腺肋花楸果实的粗提物研究，发现其能够阻止癌细胞的表达。

目前我国黑果腺肋花楸果的开发刚刚起步，上市产品较少。泡腾颗粒剂是利用有机酸和弱碱发生中和作用生成CO2，使药液处于泡腾状态的一种颗粒剂，其具有活性成分释放迅速、携带方便、生物利用度高、口感较好等优点[13]，泡腾颗粒剂不仅应用于药物制剂的研究，也可用于保健食品的开发。黑果腺肋花楸果是一种多汁的浆果，鲜果不易保鲜、储存，因此研究黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂，可以使黑果腺肋花楸果的加工产品种类更加丰富，具有广阔的市场发展前景。本研究以黑果腺肋花楸果提取物为原料，采用单因素与正交试验相结合的方法，考察了对泡腾颗粒剂制备工艺的影响因素及相关质量指标，为该产品的上市提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑果腺肋花楸果：吉林省黑果花楸农业科技开发有限责任公司；微晶纤维素、糊精：上海康达食品工程有限公司；乳糖、甘露醇、山梨醇、木糖醇：河南中泰食化有限公司；三氯蔗糖、阿斯巴甜、安赛蜜、甜菊糖：天津双味食品厂；原花青素：成都曼斯特生物科技有限公司；聚乙二醇6000：郑州仁恒化工产品有限公司；聚维酮K30：苏州诚亿达化工有限公司；重蒸馏水：天然产物化学及应用研究室自制；试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

紫外可见分光光度计（TU-1810型）：北京普析通用仪器有限责任公司；电热鼓风干燥箱（XMTD-8222型）：上海精宏实验设备有限公司；电子分析天平（FA2004N型）：上海精密科学仪有限公司；旋转蒸发器（RE-52C型）：上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 黑果腺肋花楸果浸膏粉的制备工艺流程

黑果腺肋花楸果→烘干→称量→超声波辅助提取[14][62%乙醇水溶液作溶剂，功率200 W，温度72℃，时间 600 min，料液比 1 ∶25（g/mL）]→抽滤→减压浓缩（水浴温度60℃减压浓缩至相对密度为1.17～1.25的清膏）→加入微晶纤维素拌匀→真空干燥（60℃）→粉碎→过80目筛→黑果腺肋花楸果浸膏粉

1.3.2 辅料的初步选择

称取黑果腺肋花楸果浸膏粉、乳糖、甘露醇、山梨醇、木糖醇、糊精各适量，按浸膏粉∶辅料（1∶1）的质量比混匀，置于干燥至恒重的称量瓶中，按文献[15]的方法操作，于 4、8、12、24、48 h 测定其吸湿率，选择合适的稀释剂[15]。

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 泡腾颗粒剂的制备方法

将聚乙二醇6000熔融后，加入碳酸氢钠适量，搅拌均匀，冷却，粉碎，过80目筛。另取过80目筛的黑果腺肋花楸果浸膏粉、乳糖与甘露醇组成的辅料粉各适量，与上述聚乙二醇6000包裹的碳酸氢钠粉末于容器内充分搅拌，混匀，加入含有甜菊糖的聚维酮K30的无水乙醇溶液适量制软材、造粒、干燥、整粒，制得碱粒。再称取过80目筛的黑果腺肋花楸果浸膏粉、乳糖与甘露醇组成的辅料粉、柠檬酸各适量，于容器内充分搅拌，混匀，加入含有甜菊糖的聚维酮K30的无水乙醇溶液适量制软材、造粒、干燥、整粒，制得酸粒，将制好的酸粒和碱粒混合均匀，加入润滑剂聚乙二醇6000粉末，混匀，即得泡腾颗粒剂。

1.3.3.2 考察指标的确定

颗粒剂的吸湿率、成型率、溶化时间、流动性按照文献[16]方法操作，以颗粒剂的综合指标评分为考察指标，根据综合指标评分优选处方中的浸膏粉添加量、泡腾崩解剂质量比及其加入量、聚乙二醇6000包合碱源用量、黏合剂种类等[16]。

综合指标评分=（吸湿率值/最大吸湿率值）×25+（最小休止角值/休止角值）×25+（成型率值/最大成型率值）×25+（溶化时间/最大溶化时间）×25

按感官评价标准对泡腾颗粒剂的泡腾时间、澄清度及口感进行测定，将1 g泡腾颗粒剂加入到200 mL水中，待泡腾颗粒停止产气后，立即让接受过感官试验训练的20人评定小组进行评定，感官评价由泡腾时间（满分30分）、溶液澄清度（满分30分）、口感（满分40分）三部分组成，由本专业20名师生对各配方结果进行评价（总分以100分计），评分越高，产品质量就越好[17]，评分标准见表1。根据评分标准筛选甜味剂及其加入量。

1.3.3.3 单因素考察

以综合指标评分为考察指标，按泡腾颗粒剂的处方，只改变浸膏粉加入量（分别加入颗粒剂质量的15%、20%、25%、30%、35%、40%），只改变泡腾崩解剂质量比（碳酸氢钠与柠檬酸的质量比分别为1.5∶1、1.25 ∶1、1 ∶1.0、1 ∶1.25、1 ∶1.5），只改变泡腾崩解剂加入量（分别加入颗粒剂质量的60%、55%、50%、45%、40%、35%），只改变聚乙二醇6000与碳酸氢钠的质量比[15]（聚乙二醇6000与碳酸氢钠的质量比分别为0.1 ∶1.0、0.3 ∶1.0、0.5 ∶1.0、0.7 ∶1.0、0.9 ∶1.0），只改变黏合剂种类（5%的聚维酮K30无水乙醇溶液、10%的聚维酮K30无水乙醇溶液、95%乙醇、无水乙醇、5%的羟丙甲基纤维素的无水乙醇溶液），按照制备工艺制备泡腾颗粒剂，计算综合评分。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria

以感官评价标准为考察指标，按泡腾颗粒剂的处方，只改变甜味剂种类（按10 g处方，固定处方其它辅料，加入下列甜味剂：三氯蔗糖0.016 g、甜菊糖0.1 g、阿斯巴甜0.1 g、安赛蜜0.1 g，加入方式为将甜味剂溶于黏合剂溶液中），只改变甜味剂加入量（分别加入颗粒剂质量的0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%），按照制备工艺制备泡腾颗粒剂，计算感官综合评分。

1.3.4 正交试验及工艺验证性试验

在单因素试验的基础上，通过正交试验进一步优化泡腾颗粒剂的处方，固定黏合剂种类，选择浸膏粉的用量为A、泡腾崩解剂的质量比为B、泡腾崩解剂的用量为C、聚乙二醇6000与碳酸氢钠的质量比为D作为考察因素，以综合指标评分为考察指标，确定最佳的黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂制备工艺。所确定的因素与水平见表2。然后按照正交试验筛选的最佳成型工艺制备3批颗粒剂，考察工艺的稳定性。

表2 因素水平表Table 2 The table of factors and levels

1.3.5 质量检查

依照“1.3.4”方法制得的黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂，按照2015版中国药典进行相关质量检测[18]。

1.3.5.1 泡腾颗粒剂pH值的测定

取颗粒剂10 g，使分散于200 mL 15℃～25℃蒸馏水中，参照2015版中国药典四部附录规定，测定溶液pH值。

1.3.5.2 泡腾颗粒剂的粒度

取颗粒剂10 g，参照2015版中国药典四部附录规定，计算不能通过一号筛与能通过五号筛颗粒剂的总质量。

1.3.5.3 泡腾颗粒剂的水分

取颗粒剂3 g，参照2015版中国药典四部附录0832第二法规定，测定泡腾颗粒剂的水分。

1.3.5.4 泡腾颗粒剂的溶化性

取颗粒剂10 g，加入200 mL 15℃～25℃蒸馏水中，参照2015版中国药典四部附录规定，测定泡腾颗粒剂的溶化性。

1.3.5.5 泡腾颗粒剂中原花青素含量测定

称取1 g泡腾颗粒剂，精密称定，置于50 mL容量瓶中，加入蒸馏水溶解至刻度，摇匀，静置。吸取2 mL上清液于25 mL容量瓶中并稀释至刻度，作为供试品溶液。精密吸取供试品溶液2 mL于25 mL容量瓶中，按照含量测定方法，在波长550 nm处测定吸光度值，计算原花青素的含量。

2 结果与分析

2.1 辅料初步选择的试验结果

以吸湿率为参考指标，结果表明各辅料的吸湿率均随着时间的延长而增加，其中糊精、乳糖、甘露醇吸湿性较小，由于糊精的溶化性相对较差，且糊精用量太大可能会影响含量测定，所以选择乳糖、甘露醇为泡腾颗粒剂的稀释剂，并进一步考察二者配比对吸湿率的影响，试验结果表明随着乳糖与甘露醇质量比的增大，吸湿率也随之略有提高，但12 h后各质量比的吸湿率差别并不显著，考虑到乳糖的价格及甘露醇有矫味功能，选择乳糖∶甘露醇=1∶1（质量比）进行后续试验。结果见表3。

表3 辅料吸湿性测定结果Table 3 Test results of moisture absorption of accessory material

2.2 单因素的试验结果

试验结果见图1～图7。

图1 浸膏粉用量试验结果Fig.1 Test results of extract powder dosage

图2 酸碱崩解剂质量比试验结果Fig.2 Test results of mass ratio of acid alkali disintegrant

试验结果表明，浸膏粉加入量为颗粒剂质量的25%，碳酸氢钠与柠檬酸的质量比为1∶1.25，泡腾崩解剂的加入量为颗粒剂质量的40%，包合碳酸氢钠的聚乙二醇6000与碳酸氢钠的质量比为0.3∶1，所使用的黏合剂为10%的聚维酮K30无水乙醇溶液时，在各自的单因素试验中颗粒剂的综合指标评分最高。

图3 泡腾崩解剂用量试验结果Fig.3 Test results of dosage of effervescent disintegrating agent

图4 聚乙二醇6000与碳酸氢钠质量比试验结果Fig.4 Test results of mass ratio of polyethylene glycol 6000 to sodium bicarbonate

图5 黏合剂种类选择试验结果Fig.5 Test results of adhesive type selection

由于颗粒剂的综合指标评分是通过其吸湿率、成型率、溶化时间、流动性综合计算而得，在单因素试验中，颗粒剂的综合指标评分随着因素水平的变化没有明确的规律性，所以选择每个单因素中综合指标评分最高水平及上下2个因素水平进入正交试验。不同种类的甜味剂对颗粒剂的感官综合评分影响不同，通过感官评价，甜菊糖的感官综合评分最高，阿斯巴甜的感官综合评分最低。安赛蜜和三氯蔗糖的感官综合评分相近，所以选择评分最高的甜菊糖为甜味剂。由图7可知，当甜菊糖添加量为颗粒剂质量的1.0%时，泡腾颗粒的感官综合评分最高。

图6 甜味剂种类选择试验结果Fig.6 Test results of sweetener type selection

2.3 正交试验及工艺验证性试验结果

图7 甜味剂用量选择试验结果Fig.7 Test results of sweetener dosage selection

取黑果腺肋花楸果浸膏粉及各辅料适量，其中黏合剂种类、甜味剂种类及用量均为单因素试验中的最佳结果，甜味剂的加入方式为溶解在黏合剂溶液中加入，其它各影响因素按正交试验表进行试验，结果见表4。

试验结果表明影响黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂制备工艺的各因素中，崩解剂用量影响最为显著，其次为浸膏粉用量、崩解剂质量比，聚乙二醇6000包合碳酸氢钠时二者的质量比影响相对较小。根据正交试验结果得出,黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂成型工艺条件为：A1B3C3D2，即浸膏粉加入量为颗粒剂质量的20%，酸碱崩解剂碳酸氢钠与柠檬酸的质量比为1∶1.5，泡腾崩解剂的加入量为颗粒剂质量的35%，聚乙二醇6000包合碳酸氢钠时聚乙二醇6000与碳酸氢钠的质量比为0.3∶1。

表4 正交试验数据表Table 4 The data of orthogonal experiment

最佳成型工艺为：将4.2 g聚乙二醇6000熔融后，加入碳酸氢钠14 g，搅拌均匀，冷却粉碎，过80目筛。另取过80目筛的浸膏粉10 g、甘露醇9 g、乳糖9 g，与上述聚乙二醇6000包裹的碳酸氢钠粉末于容器内充分搅拌3 min～5 min，混匀，加入10%聚维酮K30的无水乙醇溶液（含甜菊糖0.5 g）适量制软材，过18目筛制粒，50℃干燥，24目筛整粒，制得碱粒。再称取过80目筛的浸膏粉10 g、甘露醇9 g、乳糖9 g、柠檬酸21 g，于容器内充分搅拌3 min～5 min，混匀，加入10%聚维酮K30的无水乙醇溶液（含甜菊糖0.5 g）适量制软材，过18目筛制粒，50℃干燥，24目筛整粒，制得酸粒。将酸粒和碱粒混合均匀，添加3 g润滑剂聚乙二醇6000粉末，混匀，即得每克含黑果腺肋花楸果3.3 g的泡腾颗粒剂。

按最佳工艺条件制备3批黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂小样，对工艺进行验证。分别测定其成型性、溶化性及吸湿性、流动性，计算其综合指标评分，3批样品的平均综合指标评分为97.62、平均感官综合评分为78.36，结果表明确定的工艺稳定可行，结果见表5。

表5 工艺验证性试验数据Table 5 The data of orthogonal experiment

2.4 质量检查试验结果

2.4.1 泡腾颗粒剂的质量通则检查结果

根据试验结果可知，黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂溶液的pH值为6.0、颗粒剂的水分为4.14%＜8%，其粒度不符合药典规定的颗粒剂百分比为8.75%＜15%，颗粒剂在5 min内完全分散在水中，各项指标均符合2015版中国药典四部附录规定。

2.4.2 泡腾颗粒剂中原花青素含量测定结果

根据参考文献对3种常见的原花青素含量测定方法铁盐催化比色法[19]、香草醛-盐酸显色法[20]、高铁盐-铁氰化钾分光光度法[21]进行考察，通过原花青素对照品溶液、供试品溶液的显色前后的紫外可见光谱及显色剂的紫外可见光谱的峰型对比、最大吸收峰重合度、杂质峰干扰等情况考虑，铁盐催化比色测定法中显色后的对照品溶液在550 nm有明显的最大吸收峰，供试品溶液在549 nm处有明显的最大吸收峰，由于它们峰形相似，且无其他杂质峰干扰，而显色剂、未显色的对照品溶液及供试品溶液在最大吸收峰处无干扰，因此最终选择铁盐催化比色测定法作为泡腾颗粒剂中原花青素含量测定方法，检测波长选择对照品显色后的波长550 nm。根据供试品溶液的吸光度值，通过原花青素的标准曲线（y=24.179x+0.044 2，R2=0.999 0）计算原花青素的含量，结果表明，3批黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂中原花青素的含量分别为95.63、97.27、96.39 mg/g，平均值为 96.43 mg/g，相对标准偏差值为0.85%。

3 结论

本试验对黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂的制备工艺进行了研究，考察了影响泡腾颗粒剂制备工艺的各个因素，包括稀释剂的选择、浸膏粉的用量、泡腾崩解剂中碳酸氢钠与柠檬酸的质量比、泡腾崩解剂的用量、包合碳酸氢钠的聚乙二醇6000的用量、黏合剂的种类、甜味剂的种类与用量，并对泡腾颗粒剂质量进行了考察。试验结果表明选择甘露醇与乳糖为稀释剂，既可以降低泡腾颗粒剂的吸湿性又可以改善其口感，按照0.3∶1的质量比用聚乙二醇6 000包裹碳酸氢钠，并采用酸碱分开制粒的方式，减少了碳酸氢钠与柠檬酸的直接接触，提高了泡腾颗粒剂的稳定性。

经过单因素和正交试验优化后的黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂的制备工艺为：用碳酸氢钠质量（颗粒剂质量的14%）30%的聚乙二醇6000对其包裹，然后与颗粒剂质量10%的浸膏粉、颗粒剂质量18%的稀释剂（甘露醇∶乳糖=1∶1，质量比）混匀，加入含甜菊糖（颗粒剂质量的0.5%）的10%聚维酮K30的无水乙醇溶液制碱粒。再称取颗粒剂质量10%的浸膏粉、颗粒剂质量21%的柠檬酸及颗粒剂质量18%的稀释剂（甘露醇∶乳糖=1∶1，质量比）混匀，加入含甜菊糖（颗粒剂质量的0.5%）的10%聚维酮K30的无水乙醇溶液制酸粒。将酸粒和碱粒混合均匀，添加颗粒剂质量3%的润滑剂聚乙二醇6000粉末，混匀，即得每克含黑果腺肋花楸果3.3 g的泡腾颗粒剂。在上述优化工艺下制备的黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂成型性、流动性、吸湿性、溶化性及口感、澄清度等均最佳，平均综合指标评分为97.62、平均感官综合评分为78.36，3批黑果腺肋花楸果泡腾颗粒剂中原花青素的含量分别为95.63、97.27、96.39 mg/g，平均值为 96.43 mg/g，相对标准偏差值为0.85%。