維生素A、D軟膠囊穩(wěn)定性影響因素

梁秋元，嚴(yán)飛，張小麗，張海波

安琪紐特股份有限公司（宜昌 443000）

維生素是人體代謝過程中必不可缺的有機(jī)化合物，它是維持人體健康所必需的物質(zhì)。這種物質(zhì)在人體內(nèi)不能合成或合成量太少，其所需量很少，但必須通過食物供給所得[1]。維生素A、D軟膠囊是一款補(bǔ)充脂溶性維生素的保健食品，其配方組成較為簡單，由維生素A油、維生素D3油、玉米油等配料組成。它用于預(yù)防和治療維生素A及D的缺乏癥，如佝僂病、夜盲癥及小兒手足抽搐癥。

維生素A的化學(xué)性質(zhì)活潑，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，光、氧、熱及微量金屬元素均會使維生素A含量下降。Failloux等[2]指出光反應(yīng)過程中，氧氣可以加速維生素A的光催化降解，氧氣存在時視黃醇降解速率比無氧時增加一倍，反應(yīng)類型和反應(yīng)機(jī)理也不同。很多研究都是在光或光敏劑與氧共同作用下進(jìn)行，故稱為光氧化反應(yīng)。由于產(chǎn)物在此條件下會進(jìn)一步反應(yīng)，因此光氧化產(chǎn)物非常復(fù)雜。Zygoura等[3]推測在短期的試驗過程中氧氣可能不是造成維生素A結(jié)構(gòu)變化和保留率下降的主要原因。也有研究指出沒有紫外光時，氧氣不能單獨破壞維生素A[4]。氧氣主要通過與光或光敏劑、過氧化物共同作用而使維生素A結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致保留率下降。維生素A常常和一些微量金屬元素一起作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑添加于食品或保健品中，Rutkowski等[5]對比不同金屬元素對維生素A保留率的影響發(fā)現(xiàn)Fe、Cu、Al使維生素A保留率損失最快，其中三價鐵比其他價態(tài)的鐵影響小。近年來研究者提出很多方法“阻遏”它的降解。其中，常用的方法有乳化法、包埋法和添加抗氧化劑法等。Loveday等[6]對乳化劑和乳化方法、包埋材料和包埋法進(jìn)行詳細(xì)介紹。維生素A穩(wěn)定性與乳液類型有關(guān)，其中O/W/O型乳液優(yōu)于W/O型乳液優(yōu)于O/W型乳液。用于包埋維生素A的材料主要有固體脂質(zhì)、磷脂、β-環(huán)糊精等，它們分別與維生素A制成固體脂質(zhì)納米粒、磷脂微囊、脂雙螺旋模型，能增加其穩(wěn)定性。

國內(nèi)外對于維生素D穩(wěn)定性的討論和研究，近年來也逐漸增多，但相對爭議也較大，一般認(rèn)為其穩(wěn)定性較好，但對光、熱、酸堿pH也比較敏感[7]。Renken等[8]研究指出，維生素D在光照作用下降解程度比其他條件更高。氧氣是導(dǎo)致維生素D發(fā)生降解的又一主導(dǎo)因素。Banville等[9]在研究中表明，成品奶酪中維生素D含量受氧氣影響較大，在有氧存在的條件下維生素D損失率明顯增加。

維生素A通過一般加工烹調(diào)不容易被破壞，但容易被高溫、空氣氧化、紫外線所破壞，故其制劑產(chǎn)品需避光、密封、低溫保存[10]。維生素D在中性及堿性溶液中亦能耐高溫和氧化，但光和酸可促進(jìn)其異構(gòu)化，從而導(dǎo)致其被破壞[11]。維生素A、D軟膠囊作為純油類軟膠囊體系，其穩(wěn)定性則可通過維生素A、D含量及純油體系質(zhì)量指標(biāo)來綜合評價。根據(jù)保健食品備案管理辦法，其內(nèi)容物的酸價和過氧化值均可作為評估其純油體系穩(wěn)定性的理化指標(biāo)（酸價≤3.0 mg KOH/g，過氧化值≤0.25 g/100 g）。試驗主要探究維生素A、D軟膠囊配方、工藝及包材3個方面對其穩(wěn)定性的影響，并找出關(guān)鍵影響因素為該產(chǎn)品后續(xù)的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

PL203電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；TFHJG-1250L-Q化膠罐（溫州天富機(jī)械有限公司）；TFPLG-800L-Q配料罐（溫州天富機(jī)械有限公司）；770SR壓丸機(jī)（韓國CHANGSUNG公司）；YGJ-Ⅱ滾籠干燥機(jī)（鑫航成尚杰廊坊科技發(fā)展有限公司）；PU-25C高速理瓶機(jī)（廣州琺瑪珈智能設(shè)備股份有限公司）；DPH320H智能高速輥板鋁塑泡罩包裝機(jī)（浙江希望機(jī)械有限公司）；XW8400智能往復(fù)式雙軌枕包機(jī)（浙江希望機(jī)械有限公司）；CS-002Y醫(yī)藥快速水分測定儀（深圳冠亞水分儀科技有限公司）；CSH-1000SD-CM穩(wěn)定性實驗箱（重慶創(chuàng)測科技有限公司）；RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；C1450-230V微型高速離心機(jī)（萊普特科學(xué)儀器有限公司）；PL-GPC-50液相色譜儀（美國Waters公司），KQ-250DE數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Extend-C18色譜柱（安捷倫科技中國有限公司）。

甘油（豐益油脂上海科技有限公司）；明膠（羅塞洛明膠有限公司）；純化水（安琪紐特股份有限公司）；維生素A油（100萬 IU/g，浙江新和成股份有限公司）；維生素D3油（100萬 IU/g，浙江新和成股份有限公司）；玉米油（山東三星玉米產(chǎn)業(yè)科技有限公司）；抗壞血酸棕櫚酸酯（浙江天新藥業(yè)有限公司）；迷迭香提取物（納圖瑞克斯商貿(mào)有限公司）；冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、石油醚、異丙醇、乙醚、甲基叔丁基醚（天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；無水硫酸鈉、重鉻酸鉀、酚酞、百里香酚酞、堿性藍(lán)6B（天津富宇精細(xì)化工有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 抗氧化劑配方試驗

因內(nèi)容物的氧化酸敗直接反映為過氧化值的升高，從而影響到軟膠囊的穩(wěn)定性，故考慮加入不同的抗氧化劑來考察其對穩(wěn)定性的影響。共設(shè)計4種配方，具體方案如表1所示。

表1 維生素A、D軟膠囊產(chǎn)品內(nèi)容物抗氧化劑試驗配方單位：g

試驗配方組合分別為空白組、抗壞血酸棕櫚酸酯組、迷迭香提取物組和復(fù)合抗氧化劑（抗壞血酸棕櫚酸酯+迷迭香提取物）組。根據(jù)試驗配方，安排車間中試。采用普通的明膠、甘油、水為原料的透明膠皮，膠皮中明膠、甘油、純化水比例按照1∶0.38∶1添加。經(jīng)過內(nèi)容物的配制、溶膠、壓丸、定型、干燥、選丸、內(nèi)包裝的工藝步驟，成為最終的產(chǎn)品形式。其中干燥過程需保證膠皮水分低于10%才可收丸，內(nèi)包裝形式采用硬板鋁塑泡罩。

將4種配方的產(chǎn)品做好標(biāo)識，置于藥品穩(wěn)定性實驗箱，以加速試驗（溫度37±2 ℃，相對濕度RH 75%±5%）條件下考察內(nèi)容物的穩(wěn)定性。分別測試其內(nèi)容物第0，第1，第2和第3個月的維生素A、D的含量、酸價和過氧化值，評估抗氧化劑試驗配方對其穩(wěn)定性的影響。

1.2.2 膠皮水分試驗

選擇配方1的維生素A、D軟膠囊，取不同干燥時間的半成品，裝HDPE瓶考察不同時間、不同膠皮水分對穩(wěn)定性的影響，不同干燥時間的膠皮水分情況如表2所示。

表2 維生素A、D軟膠囊不同干燥時間膠皮水分情況

取4種不同干燥時間的產(chǎn)品做好標(biāo)識，置于藥品穩(wěn)定性實驗箱，以加速試驗（溫度37±2 ℃，相對濕度RH 75%±5%）條件下考察內(nèi)容物的穩(wěn)定性。分別測試其內(nèi)容物第0，第1，第2和第3個月的維生素A、D的含量、酸價和過氧化值，評估不同試驗組的膠皮水分對其內(nèi)容物穩(wěn)定性的影響。

1.2.3 包材形式試驗

將配方1的維生素A、D軟膠囊選用3種不同的包裝形式進(jìn)行內(nèi)包，包裝材料的選擇及包材形式見表3，將內(nèi)包完畢的樣品置于藥品穩(wěn)定性實驗箱，在加速試驗（溫度37±2 ℃，相對濕度RH 75%±5%）條件下考察內(nèi)容物的穩(wěn)定性。評估3種包裝方式對內(nèi)容物穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗氧化劑對維生素A、D軟膠囊穩(wěn)定性的影響

從表4中維生素A、D含量變化情況可得，4個配方的維生素A、D軟膠囊在3個月加速穩(wěn)定性試驗過程中，其維生素A和維生素D的含量分別在每粒172.8～300 μg及4.8～10 μg的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。維生素A的降解在存在抗氧化劑的狀態(tài)下更慢，而維生素D的降解速率則不受抗氧化劑的影響。

由圖1可得，在維生素A、D軟膠囊的純油體系中，2種抗氧化劑配方較無抗氧化劑配方均表現(xiàn)出很好的抗氧化作用，且加入抗氧化劑的3種配方的加速試驗結(jié)果均滿足過氧化值的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。但從抗氧化劑復(fù)合配方的數(shù)據(jù)來看，并未顯示出其預(yù)期的協(xié)同作用。

圖1 維生素A、D軟膠囊不同抗氧化劑對其內(nèi)容物過氧化值的影響

從圖2可得，不同的抗氧化劑組在加速考察期間的酸價值在0.1～0.25 mg KOH/g，均滿足酸價≤3.0 mg KOH/g的標(biāo)準(zhǔn)，且2種抗氧化劑的組合并無協(xié)同作用。但由表5顯示，迷迭香提取物組、抗壞血酸棕櫚酸酯+迷迭香提取物組與空白組相比均存在顯著性差異，說明迷迭香提取物作為抗氧化劑對于該產(chǎn)品酸價存在顯著影響，不過在加速期內(nèi)酸價變化值均在合格范圍內(nèi)，并未影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 維生素A、D軟膠囊不同抗氧化劑對其內(nèi)容物酸價的影響

表5 維生素A、D軟膠囊不同抗氧化劑對其內(nèi)容物酸價的t檢驗結(jié)果

2.2 膠皮水分對維生素A、D軟膠囊穩(wěn)定性的影響

從表6中維生素A、D含量變化情況可得，4個不同階段的膠皮水分下的維生素A、D軟膠囊在3個月加速穩(wěn)定性試驗過程中，其維生素A和維生素D的含量分別在每粒172.8～300 μg及每粒4.8～10 μg的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。維生素A的降解在膠皮水分低于11.10%的狀態(tài)下更慢，而維生素D的降解速率則不受膠皮水分的影響。

表6 維生素A、D軟膠囊不同膠皮水分下維生素A、D含量的變化情況

從圖3的結(jié)果可得，轉(zhuǎn)籠干燥起始階段的維生素A、D軟膠囊膠皮水分最大，其產(chǎn)品的過氧化值在加速期間也呈正相關(guān)增長趨勢，而轉(zhuǎn)籠干燥結(jié)束后托盤干燥20 h的維生素A、D軟膠囊的水分最低，其過氧化值減小并趨于穩(wěn)定。說明膠皮水分的增加會使該產(chǎn)品的穩(wěn)定性下降，若將膠皮水分控制在10%以下的水平，并采用HDPE瓶裝，則能夠很好地保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

圖3 不同膠皮水分對維生素A、D軟膠囊過氧化值的影響

從圖4可得不同膠皮水分的維生素A、D軟膠囊在加速試驗過程中酸價均在0.10～0.14 mg KOH/g范圍間，波動范圍小且遠(yuǎn)低于酸價指標(biāo)的臨界值。表7中膠皮水分9.80%與39.90%組間存在顯著性差異，說明膠皮水分在9.80%以下時產(chǎn)品酸價較39.90%的膠皮水分更趨于穩(wěn)定。

圖4 不同膠皮水分對維生素A、D軟膠囊酸價的影響

表7 維生素A、D軟膠囊不同膠皮水分對其內(nèi)容物酸價的t檢驗結(jié)果

2.3 包裝方式對維生素A、D軟膠囊穩(wěn)定性的影響

從表8中維生素A、D含量變化情況可得，3種不同包裝方式下的維生素A、D軟膠囊在3個月加速穩(wěn)定性試驗過程中，其維生素A和維生素D的含量分別在每粒172.8～300 μg及4.8～10 μg的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。不論是維生素A還是維生素D，在加速過程中的降解速率均不受包裝方式的影響。

表8 維生素A、D軟膠囊不同包裝方式下維生素A、D含量的變化情況

從圖5可得，包裝B對內(nèi)容物的影響最大，而包裝A和包裝C都能夠很好地防止氧化，即使是無抗氧化劑的存在，這2類包裝都能防止產(chǎn)品在加速試驗過程中過氧化物的超標(biāo)。

圖5 不同包裝方式對維生素A、D軟膠囊過氧化值的影響

從圖6和表9可得，不同包裝方式對該產(chǎn)品的酸價均無顯著性影響，包裝B會使酸價升高，但3種不同包裝的產(chǎn)品在貨架期內(nèi)酸價遠(yuǎn)低于3.0 mg KOH/g，滿足酸價的要求。

圖6 不同包裝方式對維生素A、D軟膠囊酸價的影響

表9 維生素A、D軟膠囊不同包裝方式對其內(nèi)容物酸價的t檢驗結(jié)果

2.4 影響因素分析

綜合3種影響因素，并評估維生素A、D含量及內(nèi)容物酸價、過氧化值的指標(biāo)，可以得出影響維生素A、D軟膠囊穩(wěn)定性因素為膠皮水分和包裝方式，而抗氧化劑的加入能降低該產(chǎn)品的過氧化值，但加入與否并未導(dǎo)致該產(chǎn)品過氧化值超標(biāo)，因此抗氧化劑的加入并不是主要的影響因素。

膠皮水分和不同的包裝方式都會對內(nèi)容物的穩(wěn)定性造成較大的影響，兩者間到底存在什么樣的關(guān)系，造成該產(chǎn)品內(nèi)容物的不穩(wěn)定因素究竟是什么？

通過試驗設(shè)計，選取配方1不同包裝方式的維生素A、D軟膠囊，放于加速條件下（溫度37±2 ℃，相對濕度RH 75%±5%）進(jìn)行考察，分別選取第0，1，2和3個月的產(chǎn)品進(jìn)行膠皮水分的測定。每種包裝方式選取20粒進(jìn)行測定并取算數(shù)平均值作為水分的數(shù)據(jù)。

圖7為不同包裝方式的維生素A、D軟膠囊在加速過程中的水分變化情況。包裝B的產(chǎn)品在加速試驗過程中，膠皮水分顯著增加，而包裝A和包裝C產(chǎn)品的膠皮水分并未增加。由包材形式試驗結(jié)果可得，包裝B為導(dǎo)致該產(chǎn)品內(nèi)容物過氧化值超標(biāo)的包裝，因此，可以得出包裝的形式是通過影響膠皮水分影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。

圖7 不同包裝方式對維生素A、D軟膠囊膠皮水分的影響

膠皮水分究竟是通過什么方式影響內(nèi)容物過氧化值，這個原因尚不清楚。周小剛等[12]對鱈魚甘油軟膠囊進(jìn)行同樣的研究，發(fā)現(xiàn)初始膠皮水分對軟膠囊過氧化值具有很大影響。李濤等[13]認(rèn)為膠皮水分的增加會促使脂肪的水解，使游離脂肪酸增加，加快酸價的升高和脂肪的水解。還有研究者認(rèn)為膠皮的水分和內(nèi)容物的水分會進(jìn)行相互遷移，但是沒有顯示有力證據(jù)。膠皮水分對過氧化值的影響仍需進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論

維生素A、D軟膠囊作為一款脂溶性維生素軟膠囊補(bǔ)劑，影響其生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性的因素有很多。通過研究抗氧化劑的配方、膠皮水分、包材3種因素與內(nèi)容物穩(wěn)定性指標(biāo)的關(guān)系。

結(jié)果表明：抗氧化劑配方可以延緩內(nèi)容物過氧化值在貨架期的上升，但對酸價無影響，且抗氧化劑效果依次排序為抗壞血酸棕櫚酸酯＞復(fù)合抗氧化劑＞迷迭香提取物＞無抗氧化劑。產(chǎn)品的包裝效果，瓶裝、硬板鋁箔泡罩加鋁箔袋封裝均優(yōu)于硬板鋁箔泡罩，所以盡量避免采用單獨泡罩的方式進(jìn)行該產(chǎn)品的包裝。膠皮的水分是影響該產(chǎn)品穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，通過試驗可得，該產(chǎn)品在貨架期內(nèi)膠皮水分應(yīng)控制在11.10%以下，但考慮到不同包裝及暫存形式的差異，對于該值的控制范圍在實際生產(chǎn)中應(yīng)更低。