混料設計在黨參山楂健脾養胃咀嚼片配方研究中的應用

葉美玉，王燕萍，張靜，馬銘，劉景龍，胡芳弟

（蘭州大學藥學院，甘肅蘭州730000）

黨參山楂健脾養胃方是由黨參、白扁豆、陳皮、山楂等8 味藥材按一定處方比例組方而成的臨床經方，對于治療脾胃虛弱，脘腹脹滿等癥狀具有顯著療效。該方在臨床使用中以湯劑為主，存在食用、攜帶不便及儲存不易等缺點。咀嚼片是近年發展起來的一種速效制劑，由于其特有的優勢，已越來越受到人們的關注，藥片經嚼碎后便于吞服，藥片表面積增大，提高了藥物的生物利用度[1]。咀嚼片服用方便，特別適用于小兒、老人、吞咽困難或胃腸功能較差的患者，可減少藥物對胃腸道的負擔[2]。近年來，越來越多的中藥復方制劑和保健品開發成咀嚼片。因此，將黨參山楂健脾養胃方開發成咀嚼片，具有廣闊的市場前景。混料設計是近年發展起來廣泛應用于食品[3-5]、藥物[6]、化工[7]、農藥[8]等產品的配方試驗中，可通過較少的試驗次數，利用回歸分析，獲得配方與性能之間的定量關系，從而得到較佳的配方，提高工作效率和設計的準確性[9-10]。本研究旨在以該方的提取物為主要原料，選擇適當的輔料，采用濕法制粒壓片工藝研制出制備方法簡單、酸甜可口、攜帶食用方便的黨參山楂健脾養胃咀嚼片，為該產品的開發提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黨參山楂健脾養胃方干膏粉（以下簡稱干膏粉）：自制；阿斯帕坦、檸檬酸、薄荷香精、桔子香精、硬脂酸鎂（食品級）：河南慶飛食品配料有限公司；乙醇為食品級。

1.2 儀器與設備

多功能粉碎機（750T）：上海市浦恒信息科技有限公司；電熱鼓風干燥箱（DHG－9070A）：上海－恒科學儀器有限公司；單沖壓片機（DP30A）：北京新龍立科技有限公司；片劑硬度儀（YD－20KZ）：天津市天大天發科技有限公司；分析電子天平（FA2004）：上海良華儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黨參山楂健脾養胃咀嚼片的制備

將干膏粉及輔料，粉碎過120 目篩，稱取配方量的物料并置于研缽中研磨混勻，過篩混合3 次后加入適量乙醇制軟材，達到手握成團、輕壓即散的狀態時過20 目篩制粒，制粒完成后置烘箱干燥至顆粒的含水量為2%～3%時，過20 目篩整粒，加入適量硬脂酸鎂后壓片即得[11-13]。

1.3.2 配方中各成分的單因素考察

1.3.2.1 矯味劑的篩選

在配方優化中，首先通過單因素試驗優化干膏粉、阿斯帕坦、檸檬酸、薄荷香精、桔子香精添加范圍，按表1 進行感官評價，確定混料設計各配方的添加范圍。

1.3.2.2 黏合劑的篩選

分別采用體積分數為50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、95%的乙醇溶液作為黏合劑，以軟材黏度、過篩情況、黏沖情況為指標，進行綜合評價，結果表明以體積分數為95%乙醇為黏合劑制軟材效果好。

1.3.2.3 潤滑劑的篩選

分別采用質量分數為0.10 %、0.25 %、0.50 %、1.00 %、2.00%的硬脂酸鎂作為潤滑劑，進行綜合評價，結果表明以質量分數為0.5%硬脂酸鎂作為潤滑劑效果好。

1.3.2.4 片劑硬度的選擇

咀嚼片的硬度在質量和感官評價中是至關重要的，以片重差異和外觀為指標，硬度太大，不利于咀嚼；硬度太小，容易碎片，不利于貯存和攜帶[14]。通過試驗，確定片劑硬度為50N，適宜咀嚼，口感較好。

1.4 感官評價方法

采用《食品感官評價原理與技術》中的九點標度法[15]，請10 名評價員分別對評分體系中每一個項目進行評分，評定過程中需不斷漱口，排除外來或口腔殘留氣味對評定結果的影響，感官指標體系和標度表見表1。

表1 感官指標評價體系Table 1 Sensory evaluation system

根據評價過程中的評價員們對上述6 個項目的反響程度，給上表中的6 個項目給以一定的權重系數，然后進行綜合評分。在評分過程中發現，評價員們對氣味、可嚼性和外觀的變化反響不明顯，而咀嚼片的風味、口感對可接受程度影響比較大，故在加權評分中主觀以風味、口感和可接受程度為主（權重系數分別為0.3、0.2、0.2），香味、可嚼性和外觀為輔（權重系數為0.1），按公式（1）對感官指標進行加權綜合評分。

式中：Aij、Bij、Cij為第 i 項的第 j 個指標；S1、S2、S3為樣本標準差；W1、W2、W3為權重系數。

1.5 混料設計

本研究借助試驗設計軟件Design-Expert 8.0 軟件中的混料設計試驗，由于D-Optional 方法試驗次數少、信息量充分、參數預測精度高，采用此方法對黨參山楂健脾養胃咀嚼片配方進行優化。在設計試驗前，各配方因素需要有一個較優的范圍，以保證試驗設計的精確性。本研究通過前期單因素試驗，選取了各配方因素的適宜條件范圍作為設計范圍，結果見表2。

表2 影響因素水平Table 2 Level of influencing factors

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

干膏粉、阿斯帕坦、檸檬酸、薄荷香精、桔子香精的添加量對咀嚼片感官評價的影響見表3 和圖1。

表3 單因素試驗結果Table 3 Single factor test results

由表3 和圖1 可以看出5 種成分隨著添加量的增加，感官評分都出現先上升后下降的趨勢。選取評分結果5 分以上為添加范圍，故確定干膏粉的添加范圍為90.00%～97.00%，阿斯帕坦的添加范圍為1.00%～3.30%，檸檬酸的添加范圍為0.001%～1.500%，薄荷香精的添加范圍為0.12%～3.50%，桔子香精的添加范圍為0.12 %～2.4 %為后續的混料設計試驗提供試驗范圍。

2.2 混料設計

2.2.1 模型的建立及評價

利用Design-expert 8.0 軟件設計出混料設計各試驗方案，見表4。

圖1 處方中各因素的單因素考察結果Fig.1 Single factor investigation results of each factor in the prescription

表4 混料設計及感官分值的實測值和預測值Table 4 Measured and predicted values of mixture design and sensory score

對響應值感官分值的試驗值進行二次多項回歸擬合。根據擬合結果，二項式擬合具有統計學意義（P＜0.01），因此選擇二項式模型對結果進行擬合，得到感官分值（Y）與各因素之間的擬合方程：

通過對模型的方差分析，見表5。

表5 感官分值回歸方程的方差與顯著性差異Table 5 Variance and significance differences of sensory score regression equation

發現二次模型達到P＜0.01 的顯著水平，判定系數R2=0.961 7，說明變量Y 的變異中有96.17%是由變量A、B、C、D、E 引起，只有 3.83%不能用該模型解釋。校正后的判定系數R2adj=0.932 1，表明模型方程很好地擬合了指標與處方工藝的比率關系。由F 檢驗可知其中AB，AC，BC，BD，CD，CE 對回歸方程具有顯著性影響。

2.2.2 配方中各成分變化對咀嚼片感官指標的影響

混料設計可以根據各組分的三元等值線圖直觀地觀察各組分的變化對產品感官指標的影響。圖2 是各因素對感官分值影響的曲線圖，圖3 是處方中各因素的等高線圖和3D 曲面圖。

從圖2 和圖3（a）（b）（c）（d）可以看出，干膏粉（A）、阿斯帕坦（B）、檸檬酸（C）和薄荷香精（D）對咀嚼片感官分值的影響趨勢為具有最高點的拋物線形和上升的圓滑曲面，其中等高線圖均呈橢圓形，說明各因素之間具有不同程度的交互作用． 同時也可以看出產品的感官分值有極大值。

圖2 各因素對感官分值影響的曲線圖Fig.2 Influence of various factors on sensory score

圖3 處方中各因素的等高線圖和3D 曲面圖Fig.3 Contour map and 3D curved surface map of each factor in the prescription

從圖2 和圖3（e）可以看出，桔子香精（E）的比率變化對咀嚼片感官分值的影響呈緩慢上升的曲線型，可能是由于桔子香精味甜，在感官評定過程中受甜味劑阿斯帕坦的干擾。

2.3 咀嚼片配方優化

用軟件的最優化功能設定各組分的變化范圍，然后設定所期望的響應值，見表6。

表6 試驗變量和響應值的目標范圍Table 6 Target range of experimental variables and response values

軟件運行后，從隨機組合開始進行最陡爬坡預測，直到目標響應值。軟件給出了4 組達到或接近目標響應值時的4 個組合，并提供了預測值，見表7。

表7 各組份最佳組合和預測結果Table 7 Best combination of each component and forecast results

從表7 可以看出，最優組合為：干膏粉95.596%、阿斯帕坦1.819%、檸檬酸0.807%、薄荷香精0.778%、桔子香精0.500%。為了便于實際操作，咀嚼片的處方定為干膏粉95.60%、阿斯帕坦1.80%、檸檬酸0.80%、薄荷香精0.80%、桔子香精0.50%。

按照優化后的處方制備3 批產品，請10 名評價員進行感官評定，感官評定結果為7.59±0.05，與預測值相一致。

3 討論與結論

確定輔料在配方中配比，使感官指標達到最優，是咀嚼片配方研究中的重要問題。目前大多數研究采用均勻設計或正交設計進行，存在試驗次數多、預測性差、精密度不夠等缺點。D-最優混料設計是解決指標與成分比例之間關系的試驗方法，通過合理選擇少量試驗點以獲得盡可能全面的處方配比，能避免多因素相互交叉和干擾，適用于多因素多水平試驗[16]。吳佳麗等[17]采用混料設計研究調味液配方中各成分的不同組合對即食文蛤調味的感官質量影響，獲得了即食文蛤調味液的最優配方。符方方等[18]通過D-最優混料設計優化格列吡嗪pH 非依賴型緩釋片的處方，所建立的數學模型具有準確的預測性。本研究所需優化的咀嚼片配方因素較多，究考慮采用D－最優混料設計來優化咀嚼片的配方來避免這種多因素間的相互交叉干擾現象。最終優化的配方為干膏粉95.60%、阿斯帕坦1.80%、檸檬酸0.80%、薄荷香精0.80%、桔子香精0.50%，以體積分數為95%乙醇為黏合劑，質量分數為0.5%的硬脂酸鎂為潤滑劑，壓片硬度50N。該配方工藝穩定，產品在外觀、口感上均較優。