人參膳食纖維咀嚼片的研制

閆璐，李彤昕，陶偉明，孫航，鄭明珠，畢云楓*

吉林農業大學食品科學與工程學院（長春 130118）

人參為我國名貴中藥，應用于中醫臨床已有幾千年歷史。吉林省長白山地區以其獨特的冷涼氣候、地理環境和生物物種資源等優勢，成為我國乃至世界的人參主產地區[1]。對于人參資源的開發利用，吉林省有著得天獨厚的條件。我國雖然是人參產量大國，卻是人參產業弱國。多年來我國人參加工利用率低，產品單一，人參產品的加工僅局限于人參活性成分的提取。人參活性成分（如人參皂苷、揮發油等）的含量很低，而大部分組成成分為膳食纖維，在人參開發利用中，通常只提取人參有效成分，而將富含膳食纖維的人參渣丟棄，不僅浪費資源，同時又污染環境。人參渣是人參活性成分提取過程中伴隨產生的副產物，無副作用，不僅含有大量的膳食纖維、淀粉等營養物質，還含有少量的氨基酸、皂苷等活性成分[2]。但目前有關人參廢渣的利用僅僅限于在飼料中的應用，大部分未能得到充分的利用，附加值低，極大地限制了人參產業的發展[3]。

眾所周知，膳食纖維（Dietary fiber，DF）對人體健康有著很重要的生理功能，如果對人參渣中的膳食纖維進行開發利用，不僅可以解決環境污染問題，還可以提高人參加工企業的經濟效益。

人參膳食纖維是以人參渣為原料提取的，資源豐富，綜合生產成本低。為了預防和治療“富貴病”[4]，它可以為人參的綜合利用和深加工開辟一條新途徑。人參膳食纖維咀嚼片以人參膳食纖維粉為主要成分，輔以甜菊糖苷功能性甜味劑，制成具有預防心血管疾病、癌癥、糖尿病以及其他疾病等保健功效的咀嚼片，使人參渣的功效成分得到充分利用。人參膳食纖維粉因本身具有苦味，其食用風味不佳。因此，試驗旨在優化確定咀嚼片產品配方，研制出美味可口的人參膳食纖維咀嚼片。

1 材料與方法

1.1 材料

干燥的人參根廢渣，由吉林省宏久生物科技股份公司提供。山梨糖醇、麥芽糖醇、低聚異麥芽糖、硬脂酸鎂、麥芽糊精、玉米淀粉、微晶纖維素（MCC），均購自浙江一諾生物科技有限公司。甜菊糖苷，購自曲阜香州甜菊制品有限責任公司。乙醇，為食用級。其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FW-100型高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；JE502型電子天平（上海普春測量儀器有限公司）；WK型搖擺式制粒機（上海超藝制藥機械設備有限公司）；TDP型單沖壓片機（上海天峰制藥設備有限公司）；DHG型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海新苗醫療器械制造有限公司）。

1.3 人參膳食纖維粉的制備

將干凈的人參渣放入恒溫干燥箱中，在100～110℃溫度范圍內烘干，烘干后用粉碎機粉碎，過100目孔徑篩。將過篩的人參渣粉與水以質量比1∶25的比例混合形成混合液，浸泡12 h。將混合液離心（4 000 r/min，20 min），取沉淀。于85 ℃恒溫干燥箱烘干，得到人參膳食纖維粉。

1.4 工藝流程

人參膳食纖維粉→精密稱取→加入一定配比的其他輔料→混勻→潤濕劑→制軟材→制?！稍铩！又鲃鷫浩b→成品

1.5 部分操作要點

1.5.1 混合

配料時預先將輔料甜菊糖苷、麥芽糊精、玉米淀粉經粉碎機粉碎，過100目篩，與經超微粉碎過篩后的人參膳食纖維粉一起進行混合。

1.5.2 制軟材

選擇乙醇為潤濕劑，加入適量體積分數95%乙醇，加入量以使制軟材適合制粒為宜。根據經驗，軟材的軟硬度一般以手握能成團，輕壓則散為好。

1.5.3 造粒與干燥

制粒選用孔徑為20目的篩網，固定在搖擺式制粒機上。將制好的軟材投入制粒機中制粒，選用從篩孔落下的濕顆粒。濕粒制成后，立即置于干燥箱中干燥，溫度為60～80 ℃，以免濕顆粒結塊或受壓變形，干燥溫度應逐漸上升，以免表面干燥過快，結成一層硬殼而影響內部水分的蒸發。干燥時要定時進行翻動，使顆粒烘干均勻。干燥終點以顆粒水分降至3%左右為宜。

1.5.4 整粒

顆粒在干燥過程中，一部分濕顆粒彼此粘連成塊，需將干燥后的顆粒通過20目篩整粒，收集過篩后的顆粒使之成為適宜壓片的均勻顆粒。

1.5.5 壓片

壓片時要控制好壓力，壓力太小，成品易碎，影響成品率；壓力過大，成品太硬，不易咀嚼。片劑在壓制過程中受環境濕度影響較為明顯，壓片時應測定顆粒的臨界相對濕度，即制粒、壓片及貯存時，環境濕度必須控制＜45%，以減少水分對片劑性質及穩定性的影響。在干燥顆粒中加入其質量1%的硬脂酸鎂作為助流劑，混合均勻，送入壓片機中壓片，片重為2±0.05 g/片。壓片機工作結束后，要及時拆下沖頭將壓片部位清理干凈，最后用75%酒精棉球擦拭，干燥后裝好備用。將壓好的片劑在紫外線下照射20～30 min進行滅菌，及時包裝，即為成品。

1.6 感官評定

選擇10名有經驗的業內人士對產品的感官指標進行評定。成品的外觀形態、口感、風味、硬度等因素為感官評價指標，總分10分。評分標準見表1。

表1 人參膳食纖維咀嚼片感官評分標準

1.7 單因素試驗

1.7.1 矯味劑的添加量

將適量人參膳食纖維粉分別與一定量的低聚異麥芽糖、山梨糖醇、麥芽糖醇、甜菊糖苷混合壓片、篩選，經10位品嘗員品鑒，以爽口度和甜度為主要指標選擇出最好的矯味劑。同時考察其添加量為0.05%，0.1%，0.5%，1%和1.5%時對咀嚼片綜合感官指標的影響，選擇出最佳矯味劑添加比例。

1.7.2 口感輔料的添加量

在矯味劑添加量的基礎上，將人參膳食纖維粉與甜菊糖苷混合后，按總質量10%，20%，30%，40%和50%的麥芽糊精添加量分別與其直接混合壓片，以口感作為主要指標對咀嚼片綜合感官指標的影響，選擇出最佳口感輔料添加比例。

1.7.3 填充劑的添加量

在矯味劑和口感輔料添加量的基礎上，將人參膳食纖維粉與甜菊糖苷、麥芽糊精混合后分別與一定量的MCC、玉米淀粉混合，以95%乙醇制軟材，擠壓過20目篩網，60～80 ℃干燥后整粒、壓片。以產品的口感、風味、外觀、硬度為指標對咀嚼片綜合感官指標的影響，選擇出最佳填充劑種類。同時考察其添加量為1%，5%，10%，15%和20%時對咀嚼片綜合感官指標的影響，選擇出最佳填充劑添加比例。

1.8 響應面試驗設計

根據單因素試驗確定各因素的取值水平范圍，分別選取麥芽糊精（A）、甜菊糖苷（B）、玉米淀粉（C）作為自變量，選取三水平進行響應面分析試驗。利用Design Expert軟件對數據進行二次多元回歸擬合，共17個試驗點，單因素試驗涉及的水平及編碼見表2。以人參膳食纖維咀嚼片成品的綜合感官評分作為響應值設計響應面試驗。

表2 響應面試驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 矯味劑添加量對咀嚼片品質的影響

添加量相同時，低聚異麥芽糖、山梨糖醇、麥芽糖醇無法掩蓋人參膳食纖維粉的苦味與土腥味，整體風味顯苦，甜菊糖苷的加入使咀嚼片香甜。同時考察其添加量為0.05%，0.1%，0.5%，1.0%和1.5%時對咀嚼片品質的影響，結果見圖1。隨著甜菊糖苷添加量的增加，咀嚼片口感、甜度逐漸提升，但至1.5%添加量時，稍顯過甜，有齁甜感。因此選擇添加量0.5%，此時口感較適宜且綜合評分最高。

2.1.2 口感輔料添加量對咀嚼片口感的影響

隨著甜菊糖苷的添加，咀嚼片整體風味顯甜，麥芽糊精的加入使得人參膳食纖維咀嚼片粉粒感減輕，更細膩、口感更佳。同時考察其10%，20%，30%，40%和50%的麥芽糊精添加量對咀嚼片口感的影響，結果見圖2。隨著添加量的增多，片劑粗糙程度逐漸減輕，在達到50%時，口感稍顯不佳；因此麥芽糊精添加量選擇30%。此時口感較適宜且綜合評分最高。

圖1 甜菊糖苷添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質的影響

圖2 麥芽糊精添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質的影響

2.1.3 填充劑的添加量對咀嚼片品質的影響

玉米淀粉作為填充劑時片劑光潔度最佳，硬度適中。MCC添加時，片劑外觀斷面，硬度較低。同時考察玉米淀粉添加量為1%，5%，10%，15%和20%對咀嚼片品質的影響，結果見圖3。隨著玉米淀粉添加量的增加，片劑碎脆度隨之減小，硬度逐漸上升；至15%添加量時，碎脆度合格，硬度適中；繼續增加添加量，硬度過大，不易咀嚼。故玉米淀粉添加量選擇15%。

圖3 玉米淀粉添加量對人參膳食纖維咀嚼片品質的影響

2.2 響應面分析

2.2.1 回歸模型的顯著性分析

利用Design Expert軟件對數據進行二次多元回歸擬合，共17個試驗點，綜合評分結果見表3。對表3各項因素進行方差分析，結果見表4。各因素經回歸擬合得回歸方程為：R=9.14+0.24A-0.11B+0.11C+0.23AB+0.12AC+0.055BC-0.39A2-0.58B2-0.91C2。

由表4可知，該模型極顯著（p＜0.01）；失擬項不顯著（p=0.649 3＞0.05），該模型選擇合理，可以用回歸方程對配方進行預測和分析。該方程相關系數R2和判定系數R2adj分別為0.983 4和0.962 0，說明方程可信度較高；變異系數C.V.為1.58%，較低，說明試驗操作可信。綜上說明該模型方程擬合指標與配方比例關系程度良好。

表3 中心組合試驗設計及響應值表

表4 回歸方程方差分析表

回歸方程系數的顯著性分析結果表明，麥芽糊精添加量對咀嚼片品質的影響極顯著（p＜0.01），玉米淀粉添加量對咀嚼片品質的影響顯著（p＜0.05）；A和B的交互項回歸系數極顯著（p＜0.01）。比較圖4～圖6可知，麥芽糊精與甜菊糖苷對咀嚼片品質的影響極顯著，其曲線較陡，這與回歸方程方差分析的結果相一致。

圖4 麥芽糊精和甜菊糖苷對片劑感官的交互影響

圖5 麥芽糊精和玉米淀粉對片劑感官的交互影響

圖6 甜菊糖苷和玉米淀粉對片劑感官的交互影響

2.2.2 模型求解及驗證

從圖4～圖6可以看出，擬合面存在真實的最大值，因此對回歸方程取一階偏導，可得3個方程式：0.24+0.23B+0.12C-0.78A=0；-0.11+0.23A+0.055C-1.16B=0；0.11+0.12A+0.055B-1.82C=0。解方程并把編碼值轉換成真實值可得最佳制片條件：麥芽糊精33.21%，甜菊糖苷0.54%，玉米淀粉15.41%。根據得出的最佳配方，驗證回歸模型的有效性，驗證試驗表明，實測綜合感官評分為9.15分，回歸模型預測綜合感官評分可達9.185分，實際測定值比理論預測值低0.035，兩值較接近，說明該模型合理有效，此回歸方程能較好地預測理論綜合感官評分，具有一定的實際指導意義。

3 結論

此次試驗工藝流程簡單、生產效率高、成品品質穩定。經多次重復試驗，確定最佳制片方案：麥芽糊精33.21%，甜菊糖苷0.54%，玉米淀粉15.41%。所制得人參膳食纖維咀嚼片表面完整光滑，色澤均勻，口感細膩，無粗糙感，甜味適中，硬度適當，具有人參特有香味。而且咀嚼片在口腔中被嚼碎后，其表面積增大，能促進其溶解和吸收，具有極高的營養價值，市場前景廣闊。

根據試驗制成的人參膳食纖維咀嚼片，以人參膳食纖維為主，佐以麥芽糊精、甜菊糖苷、玉米淀粉制成咀嚼片。超微粉碎的添加使這些成分更容易被人體吸收并提高利用率。咀嚼片易于服用，口感好，適合長期食用。