基于混料設計維生素C口含片配方

李凱，張美萍，麻開香，管勤浩，李曉慧

北京振東康遠制藥有限公司（北京 102200）

維生素C是一種人體必需的營養元素，能夠維持機體正常生理功能，在體內氧化還原代謝反應中起到調節作用[1]。但是人體自身不能通過新陳代謝合成維生素C，一般情況下可通過飲食、水果、蔬菜等攝取。維生素C攝入不足，會引起壞血病、牙齒脫落、牙齦腫脹等疾病[2-6]。隨著生活的節奏加快，人們對飲食方式趨于簡單的快餐模式。因此，能夠快速有效地被人們攝取的維生素C產品逐漸獲得市場的青睞。缺乏維生素C的人群可以通過口服維生素C產品進行補充。口含片通過舌下和口腔頰面黏膜吸收，具有吸收快、起效迅速的特點。目前在CFDA官網上可查詢到的具有補充維生素C功效的國產保健品只有3款，且鮮有文獻對維生素C口含片的配方進行研究，僅有王樂等[7]通過正交設計試驗對其配方進行了系統的研究。混料設計是不涉及配料總量的情況下，研究各因子的比例在限定條件下進行的回歸設計[8-11]，避免多因素間的相互交叉干擾現象，且具有試驗次數少、多個因素可同步進行優化的特點。目前主要用于食品、制藥、化工、冶金等領域。

以抗壞血酸為原料，輔以甘露糖醇、赤蘚糖醇、麥芽糊精、三氯蔗糖、藍莓香精、檸檬黃鋁色淀、硬脂酸鎂，采用D-最優混料設計試驗對維生素C口含片的配方進行優選，制成的口含片具有攜帶方便、食用簡單、口感清爽等特點，對市場上已有的維生素C產品起到補充作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

抗壞血酸（河南旗諾食品配料有限公司提供）；甘露糖醇（山東創天生物科技有限公司）；赤蘚糖醇（保齡寶生物股份有限公司）；麥芽糊精、預膠化淀粉、硬脂酸鎂（安徽山河藥用輔料股份有限公司）；藍莓香精（山東三和維信生物科技有限公司）；三氯蔗糖（河北百優生物科技有限公司）；檸檬黃鋁色淀（北京英茂藥業有限公司）；食用乙醇（上海森旭化工科技有限公司）；Milli-Q純水機（默克化工技術有限公司）。

1.2 儀器與設備

電子天平YP 1002 N（上海精密科學儀器）；三維運動混合機HS-15（江蘇星星干燥設備有限公司）；高效混合制粒機（浙江明天機械有限公司）；搖擺制粒機YK60（江蘇星星干燥設備有限公司）；電熱鼓風干燥箱（上海實驗儀器廠有限公司）；快速水分測定儀HX/HS（梅特勒-托利多有限公司）；旋轉式壓片機ZP 10 A（北京國藥龍立有限公司）；脆碎度檢查儀FT-2000 A（天大天發科技有限公司）；硬度測定儀YD-35（天大天發科技有限公司）；智能崩解儀ZB-1 D（天大天發科技有限公司）；電磁感應鋁箔封口機GLF-2100（廣東聯翔包裝科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

口含片的生產工藝流程：原輔料混合→制軟材→制顆粒→干燥→整粒→總混→壓片→包裝。

操作要點：將輔料過篩處理；緩慢加入適量75%乙醇，制成軟材；將制好的軟材過18目篩網，制成顆粒；置于45 ℃鼓風干燥箱中干燥30 min，過18目篩網整粒；加入抗壞血酸、檸檬黃鋁色淀、藍莓香精、硬脂酸鎂，混合均勻，在壓片機中壓片；放入紫外線下照射30 min后，進行包裝處理；每片0.65 g。

1.3.2 單因素試驗

維生素C口含片中，維生素C 16.00%，硬脂酸鎂1.00%，檸檬黃鋁色淀0.01%（以片重計）。針對甘露糖醇（10%，20%，30%，40%和50%）、赤蘚糖醇（10%，20%，30%，40%和50%）、麥芽糊精（5%，10%，15%，20%和25%）、三氯蔗糖（0.01%，0.03%，0.06%，0.09%和0.11%）和藍莓香精（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%），添加5個變量，采用控制變量法，在甘露醇20%、赤蘚糖醇40%、麥芽糊精20%、三氯蔗糖0.06%、藍莓香精0.2%的水平下進行單因素試驗，以感官評價為指標，確定混料設計配方的添加量范圍。

1.3.3 混料試驗設計

以片劑感官評分為指標，在維生素C口含片單因素試驗基礎上，選定的混料試驗優選范圍為：抗壞血酸（10%～20%）、甘露醇（10%～30%）、赤蘚糖醇（30%～50%）、麥芽糊精（10%～20%）、三氯蔗糖（0.03%～0.09%）、藍莓香精（0.1%～0.3%）。采用試驗設計軟件Design-Expert 8.0.6中的D-最優混料試驗設計（D-optimal），按照1.3.1項下的方法制備口含片，并測定各指標及感官評分。

1.3.4 評價指標與方法

1.3.4.1 片劑硬度、脆碎度、崩解時限的測定

將片劑表面的浮粉吹走，放入片劑硬度儀中測定并記錄硬度。根據《中國藥典》2015版四部片劑通則，取10片放入脆碎度檢測儀中進行脆碎度測定。根據《中國藥典》2015版四部片劑通則，對維生素C口含片崩解時限進行測定。

1.3.4.2 感官評價

請10名食品加工專業并具有感官評價經驗的人員組成評議小組，對維生素C口含片的香味（25分）、外觀（25分）、滋味（25分）和可接受程度（25分）進行感官評分，具體評分標準見表1。所得分值進行匯總，取算數平均值，作為口含片的品質評判指標。

表1 感官評價分值表

1.4 數據統計分析

用軟件Origin 8.0進行單因素圖表的繪制；利用Design-Expert 8.0.6進行D-最優混料設計和繪圖。

2 結果與分析

2.1 維生素C口含片配方單因素試驗結果

2.1.1 甘露糖醇對維生素C口含片感官評分的影響

由圖1可知，當甘露糖醇比例增加后，咀嚼片感官評分出現先上升后平緩趨勢。當甘露醇添加量為20%時，維生素C口含片感官評分最高。甘露糖醇不易吸潮，甜度是蔗糖的0.6倍，具有清涼甜味[12-13]。甘露糖醇添加量過多，對維生素C口含片口感影響不大。但過多加入會導致口含片壓力上不去，影響口感。因此選擇甘露醇添加量10%～30%為混料設計所需水平范圍。

2.1.2 赤蘚糖醇對維生素C口含片感官評分的影響

由圖2可知，當赤蘚糖醇增加后，維生素C口含片感官評分呈現一直上升的趨勢，且增幅不大。赤蘚糖醇是一類新型甜味劑，具有低熱量、高穩定性、食用安全[14]、抗齲齒和促進益生菌生產的特點，其清涼口感能給人帶來愉悅的快感。赤蘚糖醇被大量攝入，人體不會引起腹瀉和脹氣，是糖醇中耐受性最高的一種[14-15]。因此選擇赤蘚糖醇添加量30%～50%為混料設計所需的水平范圍。

圖2 赤蘚糖醇對維生素C口含片感官評分的影響

2.1.3 麥芽糊精對維生素C口含片的感官評分的影響

由圖3可知，隨著麥芽糊精的增加，維生素C口含片的感官評分出現先上升后下降的趨勢。當麥芽糊精添加量為15%時，口含片的感官評分達到最高，為82.42分。麥芽糊精在口服片劑中用作稀釋劑，可用于濕法制粒，也可用于干法制粒。麥芽糊精的添加量的增多可適當提高口含片硬度，但過多會導致口味不佳，感官體驗下降。因此選擇麥芽糊精添加量10%～20%為混料設計所需的水平范圍。

圖3 麥芽糊精對維生素C口含片的感官評分的影響

2.1.4 三氯蔗糖對維生素C口含片感官評分的影響

由圖4可知，隨著三氯蔗糖添加量的增大，口感評分呈現先高后低的狀態。三氯蔗糖在0.06%時，酸甜口感最佳。三氯蔗糖的甜度是蔗糖的600～800倍，自身甜味純正，沒有后苦味[16-17]。但其含量過大時，甜味過膩，令人難以下咽。因此選擇三氯蔗糖的添加量0.03%～0.09%為混料設計所需的水平范圍。

2.1.5 藍莓香精對維生素C口含片感官評分的影響

由圖5可知，藍莓香精的加入對維生素C口含片的香味起了決定性的作用。當藍莓香精添加量為0.2%時，維生素C口含片在口腔中香味較濃，適宜大多數人的口感。人鼻的香味閾值有限，香精的過多增加，反而引起人體不適。因此選擇藍莓香精添加量0.1%～0.3%為混料設計所需的水平范圍。

圖4 三氯蔗糖對維生素C口含片感官評分的影響

圖5 藍莓香精對維生素C口含片感官評分的影響

2.2 D-最優混料試驗設計

通過Design-Expert 8.0.6軟件Optimal Mixture對各指標的測定結果進行數學模型擬合與回歸分析，并對各項系數進行方差分析。維生素C口含片混料設計及結果見表2。

R感官評價=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

對維生素C口含片的綜合評分的回歸模型進行方差分析，結果見表3。通過對上述回歸模型的方差分析，發現線性混合和二次模型都達到了p＜0.01的顯著水平，并且綜合評分回歸模型的判定系數R2=0.944 5，說明變量Y的變異種至少有94.45%是由變量A、B、C、D、E、F引起的，只有5.55%不能用該模型解釋。校正后的判定系數R2adj=0.833 5，表明該回歸模型能較好地擬合各配方成分與綜合評分間的關系。

表2 維生素C口含片混料設計及各處理的評價指標

表3 綜合評分的二次多項回歸模型方差分析結果

2.3 配方中各成分變化對維生素C口含片的影響

根據各組分的三元等值線圖可以直觀看到各組分間的變化對綜合評分的影響，此次研究的配方中，因三氯蔗糖和藍莓香精添加量很少，對響應面圖的改變較小。所以在分析時，三氯蔗糖、藍莓香精的添加比例固定，分別為0.006%和0.20%，著重比較抗壞血酸、甘露醇、赤蘚糖醇和麥芽糊精四個成分的交互作用對相關指標的影響。

2.3.1 抗壞血酸、甘露醇、赤蘚糖醇對維生素C口含片感官評分的影響

如圖6所示，三角曲面圖為曲面，說明三者間有一定的交互作用。并且隨著抗壞血酸含量的增大，綜合評分呈現先高后低的趨勢，說明在維生素C口含片中，抗壞血酸含量對口感起到了決定性的作用。而CFDA推薦的人體攝入抗壞血酸每日最大量是500 mg，且口感很酸，攝入過多會導致泌尿道結石等疾病。

從圖6中可以看出，隨著赤蘚糖醇含量增大，綜合評分在96～98之間，口感基本無影響。這是由于赤蘚糖醇是常用的口含片糖醇類輔料，其具有獨特的清涼感，且甜度適宜，深受大眾的喜愛。隨著甘露醇含量的增加，綜合評分呈現一直上升的狀態，且增加的幅度平緩。甘露醇是糖醇類物質中吸水性最小的，且作為片劑的賦形劑，具有無吸濕性、干燥快、造粒性好，具有爽口的特點。

圖6 抗壞血酸、甘露醇、赤蘚糖醇對維生素C口含片感官評分的影響

2.3.2 抗壞血酸、甘露醇、麥芽糊精對維生素C口含片感官評分的影響

如圖7所示，三角響應面為一個曲面，說明三者之間有交互作用。隨著麥芽糊精添加量的增大，綜合評分呈現先增后減的趨勢。麥芽糊精是淀粉的水解產物，其口感無味，但在片劑制作過程中能夠作為粘合劑，可有效改善口含片壓片狀態及硬度。

從圖7中可以看出，隨著甘露醇的增加，綜合評分也呈現先上升后下降的趨勢，且下降的幅度有點大。這是由于甘露醇的口感較好，但其過多時導致壓片成型性不好，硬度不夠，口感很綿，導致其綜合評分不高。

2.4 配方優化及驗證

在感官評分達到最大值的基礎上，因素水平在設定范圍內，運行軟件的多目標同時優化程序，得到一個最優的組合配方，即抗壞血酸15.9%、甘露糖醇17.6%、赤蘚糖醇50.00%、麥芽糊精16.2%、三氯蔗糖0.006%、藍莓香精0.02%，綜合評分最大為100.00。

為了方便生產需要，對軟件推薦最佳配方進行優化，即抗壞血酸16.0%、甘露醇18.0%、麥芽糊精16.0%、三氯蔗糖0.006%、藍莓香精0.02%，赤蘚糖醇補足。在此配方下進行了三批物料壓片，且供評價員品嘗，測出三批口含片的硬度在200～250 N之間，脆碎度均小于1.00%，崩解時限平均值分別為15，13和16 min，且綜合評分最大，均值為99.93±0.02。實際值與理論值相差較小，說明所獲得的目標配方與理論值可靠性較強，可作為維生素C口含片的配方使用。

圖7 抗壞血酸、甘露醇、麥芽糊精對維生素C口含片感官評分的影響

表4 試驗變量和響應值的目標范 %

3 結論

此次試驗所優化的配方因素較多，單因素和正交試驗不能同時對配方進行全面的篩選，會導致信息遺漏[18-21]。因此，采用D-最優混料設計來優化維生素C口含片配方，避免多因素間的相互交叉干擾現象，且具有試驗次數少、多個因素可同步進行優化的特點。按照優化出來的配方制作的維生素C口含片產品在外觀、口感等方面均較好。

采用混料設計方案，以綜合評分為指標，通過各指標回歸模型的建立和各組分間相互作用的分析，得到最優維生素C口含片的配方：抗壞血酸16.0%、甘露醇18.0%、赤蘚糖醇48.73%、麥芽糊精16.0%、三氯蔗糖0.06%、藍莓香精0.2%、硬脂酸鎂1.00%、檸檬黃鋁色淀0.01%。驗證試驗的綜合評分實際值與理論值差距不大，說明優化的配方是科學且可靠的。