響應(yīng)面法優(yōu)化富硒酵母咀嚼片制備工藝

張麗，田密

北京振東光明藥物研究院有限公司（北京 100085）

硒是人體必需的微量元素之一[1]，具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力[2]、增強(qiáng)十二指腸黏膜抗炎及抗氧化能力[3]、維持神經(jīng)系統(tǒng)生理功能[4]、降低機(jī)體血脂水平[5]、調(diào)節(jié)腸道菌群[6]、預(yù)防和治療癌癥[7-8]、減輕心臟炎癥[9]、維持骨骼健康[10]、保護(hù)肝臟[11]等生理功能。

我國是一個(gè)缺硒大國，據(jù)《中華人民共和國地方疾病與環(huán)境因素圖集》揭示，從東北三省至云貴高原，我國國土存在面積約72%的低硒地帶，其中30%為嚴(yán)重缺硒地區(qū)[12]。我國約7億人生活在低硒地帶，且很難從食物中獲取足量的硒。人體補(bǔ)硒是關(guān)系到億萬人民健康的大事，應(yīng)當(dāng)像補(bǔ)碘那樣抓好補(bǔ)硒工作，大規(guī)模推廣富硒產(chǎn)品。在此背景下，2011年我國富硒產(chǎn)品行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到138.5億元，并以每年9.3%～13.1%的速度增長，2015年突破200億元[13]，2016—2017年僅湖北省一省的富硒產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值都在600億元以上，預(yù)計(jì)到2025年，富硒產(chǎn)品凈利潤將達(dá)到96億元，市場(chǎng)潛力巨大。由于硒本身毒性較大，因此更為安全有效的有機(jī)硒在市場(chǎng)上更得青睞，如富硒酵母、硒蛋白、富硒菌粉等。但這些硒原料普遍具有氣味難聞、口感較差的問題，因此市場(chǎng)上補(bǔ)硒產(chǎn)品多為包衣片劑，即便如此，這些產(chǎn)品在服用過程中仍存在不良?xì)馕遁^大，難吞服，或者吞服后反胃的現(xiàn)象，服用依從性不高，不利于補(bǔ)硒工作的推廣。若能掩蓋和順從硒原料本身的特殊口感，開發(fā)一款口感獨(dú)特、服用方便的咀嚼片產(chǎn)品，提高服用依從性，定會(huì)利于補(bǔ)硒工作的推廣，并具有良好的市場(chǎng)前景。

咀嚼片的口感調(diào)制是其工藝研發(fā)的難點(diǎn)，尤其是配方中具有特殊氣味的原料占比較大的產(chǎn)品，需多種矯味劑配合使用來達(dá)到調(diào)和口感的目的。響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)作為一種解決實(shí)際問題的有效手段，近年來在食品研發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其多數(shù)用于提取條件等的篩選，用于產(chǎn)品輔料篩選，特別是涉及口感的輔料篩選研究并不多見。通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)配方及成型工藝進(jìn)行優(yōu)選，對(duì)口味的調(diào)整更為直觀，篩選結(jié)果更為可靠。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富硒酵母（安琪酵母股份有限公司）；麥芽糖醇[羅蓋特（貿(mào)易）上海有限公司]；紅棗果粉（北京綠友食品有限公司）；食用乙醇（上海翔圣化工有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

TLE303電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；SYH-10三維混合機(jī)（常州市盛泰干燥設(shè)備有限公司）；Mini-CG濕法混合快速制粒機(jī)（創(chuàng)志機(jī)電科技有限公司）；YK-60搖擺顆粒機(jī)（江蘇星星干燥設(shè)備有限公司）；DP30旋轉(zhuǎn)壓片機(jī)（北京國藥龍立科技）；YD-20KZ片劑硬度儀（天津市天大天發(fā)科技有限公司）；FF-2000A脆碎度檢測(cè)儀（天津市天大天發(fā)科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原輔料篩選

1.3.1.1 原料篩選

硒的存在形式直接影響人體對(duì)硒的吸收利用程度及其有效性的發(fā)揮[14]。在自然界中，硒多以有機(jī)硒和無機(jī)硒2種形態(tài)存在，無機(jī)硒很難被人體直接吸收和利用，且對(duì)人體的腸胃刺激較大，有一定的毒副作用[15]。相較而言，有機(jī)硒易被人體吸收利用，安全性更好，生物效力更高。

富硒酵母是應(yīng)用最為廣泛的有機(jī)硒來源之一，將富硒酵母作為硒源的優(yōu)點(diǎn)：（1）富硒酵母食用安全，其急性、慢性毒性顯著低于無機(jī)硒[16-17]；（2）富硒酵母中的硒的生物效力是無機(jī)硒的10～20倍；（3）富硒酵母在提高機(jī)體血硒水平方面明顯高于無機(jī)硒；（4）富硒酵母本身富含蛋白質(zhì)、糖類和多種維生素，除可作為有機(jī)硒源使用外，還可同時(shí)提供其他營養(yǎng)素。

1.3.1.2 輔料篩選

功能性甜味劑作為食用糖的替代品，不但可以增加產(chǎn)品的甜度，改善不良口感，還具有低熱量、抗齲齒、調(diào)節(jié)腸道功能等作用[18]，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。功能性甜味劑種類多樣，常見的有甘露糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇。經(jīng)調(diào)研市場(chǎng)上在售的或已備案的富硒酵母咀嚼片，填充劑多用甘露糖醇、木糖醇、食用葡萄糖等，矯味劑多為氣味濃烈的果味香精如甜橙香精等，經(jīng)品嘗產(chǎn)品或按產(chǎn)品配方壓片，口感均不理想。可能是因?yàn)楦晃湍肝段⒖啵刑厥饨湍赋粑叮哂幸欢ㄇ鍥隹诟械母事短谴肌⑸嚼嫣谴肌⒊嗵\糖醇等，以及味道鮮明濃烈的水果香精對(duì)酵母臭味無掩蓋或順從作用，口感不協(xié)調(diào)。

麥芽糖醇風(fēng)味柔和，甜味純正，甜度與蔗糖相近，食用時(shí)沒有任何清涼感[19]，用作片劑填充劑成型性較好。紅棗果粉是紅棗鮮果經(jīng)速凍、干燥等工序加工而成，最大程度保留紅棗的營養(yǎng)成分、色澤和風(fēng)味[20]，且經(jīng)初步品嘗試驗(yàn)，紅棗果粉的口感與富硒酵母的口感有很大程度的順從性，對(duì)酵母臭味有一定的掩蓋作用，二者配合使用時(shí)產(chǎn)品口感更為柔和，更易于接受。上述2種輔料不僅可以提高產(chǎn)品的營養(yǎng)成分，還可賦予產(chǎn)品純正的紅棗風(fēng)味，與酵母臭味口感協(xié)調(diào)又無清涼感，且無任何添加劑，更為安全健康。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

分別考察麥芽糖醇添加量（44.5%，49.5%，54.5%，59.5%和64.5%）和紅棗果粉添加量（10%，15%，20%，25%和30%）對(duì)片劑感官的影響。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。成立30人的評(píng)定小組，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味、口感、外觀進(jìn)行評(píng)定。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

因富硒酵母及紅棗果粉均具有一定的黏性，所以選擇乙醇為粘合劑制粒。基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，以對(duì)片劑成型性、口感有影響的麥芽糖醇加入量、紅棗果粉加入量、乙醇體積分?jǐn)?shù)為影響因素，以粒度分布、休止角及片劑外觀、口感、硬度、脆碎度為綜合考察指標(biāo)，采用Box-Behnken進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品配方及成型工藝進(jìn)行優(yōu)選。因素水平、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2和表3。

表2 因素水平表 單位：%

表3 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 麥芽糖醇添加量對(duì)富硒酵母咀嚼片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

由圖1可知，麥芽糖醇添加量54.5%時(shí)，感官評(píng)分最高，隨著添加量增加，咀嚼片過甜，口感過硬，因此，初步確定麥芽糖醇添加量54.5%時(shí)最佳。

圖1 不同麥芽糖醇添加量對(duì)富硒酵母咀嚼片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

2.1.2 紅棗果粉添加量對(duì)富硒酵母咀嚼片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

由圖2可知，紅棗果粉添加量20%時(shí)，感官評(píng)分最高，隨著添加量增加，其對(duì)酵母臭味掩蓋作用無明顯增加，但口感越來越硬，因此，初步確定紅棗果粉添加量20%時(shí)最佳。

圖2 不同紅棗果粉添加量對(duì)富硒酵母咀嚼片感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

2.2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)與結(jié)果

利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果詳見表5。對(duì)表5中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，得各因素與響應(yīng)值之間的二次多項(xiàng)回歸方程：Y=51.46-0.45A+4.59B+4.57C+0.97AB-4.21AC+1.84BC+2.19A2-0.50B2-9.17C2。

表4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)與結(jié)果

表5 方差分析結(jié)果

由表5結(jié)果可知，模型顯著性p=0.035 8＜0.05，表明模型具有顯著性。失擬項(xiàng)p=0.524 8＞0.05，表明模型與實(shí)際試驗(yàn)擬合性較好，可信度較高。F（A）= 0.078，F(xiàn)（B）=8.01，F(xiàn)（C）=7.94，表明各因素對(duì)富硒酵母咀嚼片成型工藝的影響順序?yàn)榧t棗果粉添加量＞乙醇體積分?jǐn)?shù)＞麥芽糖醇添加量。各因素之間交互表現(xiàn)均為p＞0.05，說明各因素間無明顯交互作用。各因素對(duì)綜合評(píng)分的影響及各因素間的交互作用，見圖3～圖5，這與表5的分析結(jié)果一致。通過響應(yīng)面試驗(yàn)得到富硒酵母咀嚼片的最優(yōu)配方為麥芽糖醇量49.5%、紅棗果粉量20%、乙醇體積分?jǐn)?shù)46%，此條件下綜合評(píng)分最高，為60.29分。

圖3 A、B對(duì)綜合評(píng)分影響的等高線圖和響應(yīng)面圖

圖4 A、C對(duì)綜合評(píng)分影響的等高線圖和響應(yīng)面圖

2.3 工藝驗(yàn)證

按響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)得出的最佳配方制備3批富硒酵母咀嚼片，測(cè)定片劑的相關(guān)指標(biāo)，計(jì)算綜合評(píng)分，3批樣品的綜合評(píng)分分別為59.15，59.47和58.96分，與模型方程預(yù)測(cè)結(jié)果接近，SRSD=0.44%，表明響應(yīng)面模型可靠，所得工藝條件可行。

2.4 穩(wěn)定性研究

將工藝驗(yàn)證的樣品置穩(wěn)定箱中，在溫度37±2 ℃，濕度75%±5%條件下進(jìn)行3個(gè)月加速穩(wěn)定性試驗(yàn)，測(cè)定片劑的相關(guān)指標(biāo)，計(jì)算綜合評(píng)分，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

加速試驗(yàn)結(jié)果表明，富硒酵母咀嚼片在保質(zhì)期內(nèi)質(zhì)量穩(wěn)定，說明產(chǎn)品工藝切實(shí)可行。

3 結(jié)論

硒作為人體必需的微量元素，可起到抵御疾病、延緩衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能等作用，但在我國缺硒現(xiàn)象普遍存在。近年來，隨著人們健康意識(shí)的提高，補(bǔ)硒類產(chǎn)品市場(chǎng)份額逐年增高，但受限于硒原料來源本身具有不良口感，補(bǔ)硒類產(chǎn)品劑型單一等因素，人群接受度不高。試驗(yàn)以有機(jī)硒源——富硒酵母為原料，劑型選擇為服用方便，人群接受度較高的咀嚼片。因富硒酵母具有特殊酵母臭味，為改善市場(chǎng)上同類產(chǎn)品口感較差的不足，在輔料篩選時(shí)優(yōu)選成型性較好、健康低糖、無清涼感的麥芽糖醇及與富硒酵母味道貼合、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)全面的紅棗果粉，經(jīng)響應(yīng)面試驗(yàn)篩選最佳的成型工藝為富硒酵母添加量29.5%、麥芽糖醇添加量49.5%、紅棗果粉添加量20%、乙醇體積分?jǐn)?shù)46%。制成的片劑外觀光潔、口感良好、幾乎無酵母臭味且質(zhì)量穩(wěn)定，可為缺硒人群提供一種更為有效便捷美味的新選擇。