螺旋藻膠囊工藝優(yōu)化的試驗(yàn)研究

李金元　苗勝昆

[摘要] 螺旋藻營養(yǎng)成分含量豐富,但主要功效成分熱穩(wěn)定性較差。為了減少制劑過程中營養(yǎng)成分損失及簡化工藝流程,擬將常用生產(chǎn)工藝中制粒工序取消,直接使用螺旋藻原粉進(jìn)行膠囊填充,以改善成品營養(yǎng)指標(biāo),降低生產(chǎn)成本。

[關(guān)鍵詞] 制粒;溫度;營養(yǎng);成本;填充精度

[中圖分類號]R977.6[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1674-4721(2009)07(b)-141-02

螺旋藻含有極為豐富、全面的營養(yǎng)成分和多種生物活性物質(zhì), 具有提高機(jī)體免疫力、降血脂、降血壓、抗癌等多種生理功效,被聯(lián)合國教科文組織推薦為“21 世紀(jì)最好的食品”。世界衛(wèi)生組織(WHO)將螺旋藻稱為“人類21 世紀(jì)的最佳保健品”,在我國亦被學(xué)生營養(yǎng)促進(jìn)會推薦為5 種營養(yǎng)食品之一。

螺旋藻蛋白質(zhì)含量高且含有較多的生物活性成分(如螺旋藻多糖、γ-亞麻酸、藻藍(lán)蛋白、β-胡蘿卜素、超氧化物歧化酶(SOD)等)。其蛋白質(zhì)含量高達(dá)50%～70% ,其中又以藻藍(lán)蛋白(phycocyanin,PC )所占比例最高,可達(dá)細(xì)胞干重的25%～28%。大量試驗(yàn)表明螺旋藻藻藍(lán)蛋白不僅是一種天然色素,而且能提高淋巴細(xì)胞活性,通過淋巴系統(tǒng)提高機(jī)體免疫功能,增強(qiáng)機(jī)體的防病、抗病能力,還能清除生物體內(nèi)的自由基防止衰老及促進(jìn)動物血細(xì)胞再生,在癌癥、潰瘍等疾病的防治上亦卓有成效[1]。螺旋藻也是含β-胡蘿卜素最豐富的天然食品[2],國內(nèi)外專家一致認(rèn)為,β-胡蘿卜素具有防癌、增強(qiáng)人體免疫力的作用。

螺旋藻產(chǎn)品可以制作成膠囊劑型,生產(chǎn)過程中需要制粒、總混、填充、數(shù)粒裝瓶等操作工序。制粒工序中有加熱干燥過程,溫度為40～60℃,持續(xù)2～3 h,該過程對螺旋藻中的活性成分造成不同程度的影響。例如:β-胡蘿卜素結(jié)構(gòu)因分子中含有共軛雙鍵結(jié)構(gòu), 遇氧、熱和光易發(fā)生氧化還原反應(yīng)[3],從而使其失去原有活性;螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取物在45℃以下是穩(wěn)定的,高于45℃時其色素開始分解,55℃時放置60 min后色素殘存率為71.96%,65℃時吸光度急驟下降,放置60 min時色素殘存率僅為40.06%,75℃時放置60 min溶液吸光度比原來降低75%[4];此外螺旋藻中富含的葉綠素、SOD等熱敏成分也會因加熱干燥過程而造成一定的損失。

基于上述理論分析結(jié)果,本文重點(diǎn)以β-胡蘿卜素的檢測含量為跟蹤依據(jù),研究螺旋藻膠囊劑生產(chǎn)中去除制粒工序的可行性,并比較工藝變更前后的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 設(shè)備與材料

螺旋藻粉(任選市購原料);明膠(任選市購原料);制粒機(jī)(重慶廣廈機(jī)械制造 FL120,NBF200);MG2-140全自動膠囊填充機(jī);金丸膠囊填充機(jī)。

2 試驗(yàn)方案與結(jié)果

2.1螺旋藻膠囊工藝簡述

一般工藝:將螺旋藻原粉過篩后,以明膠漿為黏合劑,使用一步制粒機(jī)沸騰混合制粒,制粒后整粒、總混并使用金丸全自動膠囊填充機(jī)進(jìn)行填充,填充裝量精度要求在規(guī)定范圍內(nèi),將填充好的膠囊拋光后進(jìn)行數(shù)粒裝瓶、裝箱生產(chǎn)。

優(yōu)化后的工藝:將符合細(xì)度要求的螺旋藻原粉直接使用MG2-140全自動膠囊填充機(jī)進(jìn)行填充,填充裝量精度要求在規(guī)定范圍內(nèi),將填充好的膠囊拋光后進(jìn)行數(shù)粒裝瓶、裝箱生產(chǎn)。

2.2制粒過程中β-胡蘿卜素含量變化分析

共進(jìn)行兩次制粒試驗(yàn)。每次制粒過程中取樣時間分別為:混合5 min、制粒30 min、制粒60 min、制粒結(jié)束后。每次取樣均從制粒機(jī)不同部位抽取3個樣點(diǎn),混合均勻后,進(jìn)行β-胡蘿卜素含量檢測、對比。

結(jié)果表明,制粒過程中隨著制粒時間的增加,螺旋藻粉中的β-胡蘿卜素含量出現(xiàn)遞減現(xiàn)象。這與科技文獻(xiàn)資料中β-胡蘿卜素遇熱不穩(wěn)定的相關(guān)報(bào)導(dǎo)相一致。而工藝優(yōu)化后無上述加熱干燥過程,故不會引起β-胡蘿卜素含量變化。

2.3膠囊填充效果對比

采用金丸膠囊填充機(jī)和MG2-140全自動膠囊填充機(jī)進(jìn)行填充效果對比。制粒后螺旋藻粉分別在金丸膠囊填充機(jī)和MG2-140全自動膠囊填充機(jī)進(jìn)行膠囊填充;螺旋藻原粉在MG2-140全自動膠囊填充機(jī)進(jìn)行膠囊填充(螺旋藻原粉無法采用金丸膠囊填充機(jī)進(jìn)行膠囊填充);

根據(jù)以上結(jié)果表明:螺旋藻膠囊采用原粉直接裝囊工藝,在填充精度和裝量穩(wěn)定性方面均優(yōu)于制粒后裝囊工藝。

2.4生產(chǎn)成本的對比

2.4.1采用制粒工藝的產(chǎn)品配方中需含有部分黏合劑,直接裝囊工藝的產(chǎn)品配方為100%螺旋藻原粉,此方面造成原料成本增加1.01% 。

2.4.2制粒工序會產(chǎn)生人工成本、水電汽及其他相關(guān)費(fèi)用,直接裝囊工藝此項(xiàng)成本為零。

2.4.3制粒后螺旋藻粉僅能使用金丸膠囊填充機(jī)進(jìn)行膠囊填充,產(chǎn)能為每小時4萬粒;螺旋藻原粉可以使用MG2-140膠囊填充機(jī)進(jìn)行膠囊填充,產(chǎn)能為每小時10萬粒。優(yōu)化工藝后產(chǎn)能明顯提高,可節(jié)約大量生產(chǎn)成本。

2.4.4制粒后裝囊工藝整體生產(chǎn)過程中物料總損耗可達(dá)10%～11%;直接裝囊工藝減少了制粒工序,并且選用填充精度高的MG2膠囊填充設(shè)備填充膠囊,因此整體生產(chǎn)過程中物料總損耗為2%。工藝優(yōu)化后可明顯減少物料損耗。

結(jié)果表明,采用螺旋藻原粉直接裝囊工藝可顯著降低物料損耗、人工成本、水電汽及其他費(fèi)用,總體生產(chǎn)成本可降低近10% 。

2.5生產(chǎn)效率對比

以1 000 kg產(chǎn)量為例:制粒后裝囊工藝從領(lǐng)料投入至成品入庫需要時間共計(jì)110.72 h;直接裝囊工藝從領(lǐng)料投入至成品入庫需要時間共計(jì)55 h。

結(jié)論表明:工藝優(yōu)化后可顯著縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)效率。工藝優(yōu)化后去掉制粒工序,可改變制?，F(xiàn)場粉料易于飛揚(yáng)、粉塵污染嚴(yán)重、生產(chǎn)清場困難的狀況,便于生產(chǎn)現(xiàn)場管理與操作。

3 結(jié)論

螺旋藻粉營養(yǎng)素含量豐富,其中部分營養(yǎng)素對濕熱敏感。從β-胡蘿卜素跟蹤檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析,經(jīng)過制粒過程會損失部分營養(yǎng)成分,且隨著制粒時間的延長,營養(yǎng)素?fù)p失率越高。選用適合的膠囊填充設(shè)備,采用原粉直接裝囊工藝,去掉制粒工序,會更完全的保留螺旋藻中的營養(yǎng)成分,明顯減少因生產(chǎn)加工原因?qū)е碌臓I養(yǎng)素?fù)p失。

采用直接裝囊工藝后,可明顯提高產(chǎn)能及生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)過程中的物料消耗、降低人工成本等制造費(fèi)用,從而在整體上約降低10%的生產(chǎn)成本。

采用直接裝囊工藝后,可改變制?，F(xiàn)場粉塵飛揚(yáng)、清場困難的狀況,可明顯改善生產(chǎn)環(huán)境、節(jié)約清場時間、降低操作員工勞動強(qiáng)度。

[參考文獻(xiàn)]

[1]徐惠娟,徐桂花.螺旋藻的營養(yǎng)保健功效[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2005,26(1):54.

[2]秦文敏,田永云.螺旋藻的藥理研究進(jìn)展[J].實(shí)用醫(yī)技雜志,2007,(20):2830-2831.

[3]朱秀靈,車振明,徐偉,等.β-胡蘿卜素生理功能及提取技術(shù)的研究進(jìn)展[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,24(1):71-74.

[4]陳新美,王曉華.螺旋藻藻藍(lán)蛋白的穩(wěn)定性及抗癌活性研究[J].氨基酸和生物資源,2006,28(1):34.

(收稿日期:2009-06-29)