基于星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化黃精咀嚼片制備工藝

陳艷君，姜雪萍，陳存武，陳乃富，韓邦興，熊 艷，王 芳

(1.皖西學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.安徽省中藥資源保護(hù)與持續(xù)利用工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 六安 237012)

黃精作為安徽省“十大皖藥”之一，是我國(guó)傳統(tǒng)中藥之一，始載于《名醫(yī)別錄》，性平，味甘，歸脾、腎、肺經(jīng)，具有補(bǔ)腎益精，滋陰潤(rùn)燥的功效[1]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明黃精在抗衰老、調(diào)節(jié)免疫力、調(diào)血脂、降血糖、抗腫瘤、抗菌、抗疲勞等方面顯示出潛在的藥用價(jià)值，且無明顯毒副作用，是一種傳統(tǒng)的藥食同源中藥資源[2-5]。黃精作為一種新食品資源，其食用及藥用應(yīng)用廣泛，隨著大健康產(chǎn)業(yè)的社會(huì)需求日益增加，對(duì)黃精資源的需求亦日益增長(zhǎng)。黃精野生資源蘊(yùn)藏量銳減，為此開展人工繁育和種植技術(shù)的研究，以實(shí)現(xiàn)黃精資源保護(hù)和種植產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，目前在大別山地區(qū)黃精種植已形成一定規(guī)模。

黃精目前多以飲片或黃精酒、黃精膏等食用應(yīng)用較多，產(chǎn)品深加工不足、產(chǎn)業(yè)鏈條短、附加值低，經(jīng)濟(jì)效益差，急需相關(guān)深加工產(chǎn)品上市，變資源優(yōu)勢(shì)為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。咀嚼片具有服用方便、便于攜帶、無須崩解、吸收快等特點(diǎn)，同時(shí)能夠滿足快節(jié)奏的現(xiàn)代生活需求，尤其適合兒童、老人及吞咽困難的患者，是現(xiàn)代藥品和保健品常用的劑型。本研究以黃精為原料制備黃精咀嚼片，助力將大別山地方特色資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

DXF-20C型打粉機(jī)(上?？评鹂擞邢薰?；FA2204N型電子天平(上海菁海儀器有限公司)；DP-30A單沖壓片機(jī)(北京國(guó)藥龍立科技有限公司)；DHG-9101·2A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司)；18目，20目，100目藥典篩(紹興市上虞張興紗篩廠)。

九蒸九曬黃精(實(shí)驗(yàn)室自制)；預(yù)膠化淀粉(曲阜市天利藥用輔料有限公司)；甘露醇 (青島明月海藻有限公司，批號(hào)1701011)；微晶纖維素(安徽山河輔料有限公司，批號(hào)：130701)；乳糖(常州朗生生物有限公司乳糖，批號(hào)：20170304))；聚維酮(山東優(yōu)索化工科技有限公司，P21205115)；乙醇(江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司，批號(hào)：20181101)；羥丙纖維素( 安徽山河輔料有限公司，批號(hào)：170204)；滑石粉(南昌白云藥業(yè)有限公司，批號(hào)：20160316)；阿斯巴甜(江蘇維多股份有限公司，批號(hào)：1508056LP)；木糖醇(西安天正藥用輔料有限公司，批號(hào)：C118062803)；山梨醇(西安天正藥用輔料有限公司，批號(hào)：F268G)；蔗糖(西安天正藥用輔料有限公司，批號(hào)：181902)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黃精咀嚼片制備

生黃精具有刺激性，服用時(shí)，口舌麻木，刺激咽喉。經(jīng)九蒸九曬炮制后的黃精消除了刺激性等不良反應(yīng)[6]。取九蒸九曬黃精粉碎過100目篩，取九蒸九曬黃精細(xì)粉，加入一定量填充劑和矯味劑，將其充分混合均勻，加入黏合劑適量，制軟材，達(dá)到“手握成團(tuán)，觸之即散”標(biāo)準(zhǔn)，18目篩制粒并于60 ℃烘箱中干燥，以20目篩網(wǎng)整粒，加入潤(rùn)滑劑滑石粉充分混勻；壓片即得。

1.2.2 綜合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

感官評(píng)定小組由10人組成，評(píng)定人員在評(píng)定前2 h禁酒和辛辣等刺激性食物，以外觀、口感、風(fēng)味和硬度為指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)分。在評(píng)定過程中互不干擾地對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行客觀評(píng)分；取10人評(píng)分平均分，綜合得分越高的處方越優(yōu)。滿分60分，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1[7-10]。

表1 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 填充劑比例及用量的篩選

黃精粉末可壓性較差，不易壓片。在中藥片劑的制備過程中，中藥粉末的流動(dòng)性非常重要，它直接影響物料的填充性，通常在中藥片劑的制備中通常加入一定量的填充劑來增強(qiáng)其流動(dòng)性。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果單用一種填充劑無法滿足咀嚼片口感和片劑成型，故選用預(yù)膠化淀粉和甘露醇兩者的混合物作為填充劑。參照“1.2.1”下黃精咀嚼片制備分別以預(yù)膠化淀粉與甘露醇比例(質(zhì)量比)為3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1作為填充劑，對(duì)片劑外觀、風(fēng)味、口感、硬度等方面進(jìn)行綜合評(píng)分。并考察填充劑用量分別為主藥黃精的59%，64%，69%，74%來對(duì)片劑外觀、風(fēng)味、口感、硬度等方面綜合影響。

1.2.4 黏合劑種類的篩選

參照“1.2.1”下黃精咀嚼片制備分別以羥丙纖維素(HPC)水溶液，60%乙醇溶液，聚維酮(PVP)水溶液作為黏合劑，參照咀嚼片制備工藝。對(duì)片劑外觀、風(fēng)味、口感、硬度進(jìn)行測(cè)評(píng)評(píng)分。

1.2.5 矯味劑用量的篩選

咀嚼片需要在口腔中嚼碎后咽下，為調(diào)整口感常需加入矯味劑進(jìn)一步改善口感，以提高服用者的順應(yīng)性。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選用木糖醇和山梨醇按1:1比例混合作為咀嚼片的矯味劑。參照“1.2.1”下黃精咀嚼片制備，考察矯味劑用量分別為主藥黃精比重的1%、4%、7%、10%對(duì)黃精咀嚼片外觀、口感、風(fēng)味及硬度的影響。

1.2.6 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化處方

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)考察結(jié)果，預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例、填充劑的用量、矯味劑的用量這三個(gè)因素對(duì)所制備咀嚼片的綜合得分影響較大。因此以預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例(A)、填充劑用量(B)和矯味劑用量(C)為自變量，以綜合評(píng)分得分為響應(yīng)值，采用三因素五水平星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法以綜合評(píng)分為自變量對(duì)黃精咀嚼片的處方進(jìn)行優(yōu)化。因素和水平表見表2。

表2 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

圖1 不同填充劑比例及用量對(duì)黃精咀嚼片綜合得分影響

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)膠化淀粉與甘露醇比例及用量的篩選

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)分別以微晶纖維素、甘露醇、乳糖、預(yù)膠化淀粉為填充劑制備黃精咀嚼片時(shí)，選用微晶纖維素和乳糖為填充劑時(shí)片劑硬度不達(dá)標(biāo)，表面粉末較多；甘露醇為填充劑時(shí)由于其在咀嚼過程中有吸熱作用，使口腔有清涼舒適感，且具有一定的甜味；但咀嚼片外觀較差，不易成型；選用預(yù)膠化淀粉為填充劑時(shí)塑性變形能力，能提高片劑的硬度成型，且表面光滑。故以預(yù)膠化淀粉和甘露醇兩者的混合物作為填充劑，由圖1可得，隨著預(yù)膠化淀粉的比例增大，所制備咀嚼片外觀光潔，硬度適宜；但隨著甘露醇比例減少咀嚼性較差，色澤不均一，從片劑成型性口感等綜合考慮選擇預(yù)膠化淀粉和甘露醇比例為3∶1～6∶1作為優(yōu)化范圍。

在填充劑用量篩選中發(fā)現(xiàn)填充劑的用量較低時(shí)片劑表面出現(xiàn)麻點(diǎn)；填充劑用量越高，綜合得分顯著增高，但當(dāng)填充劑用量達(dá)到69%時(shí)，綜合得分基本持平，綜上所述，選擇填充劑用量64%～74%作為優(yōu)化范圍。

2.2 黏合劑種類的篩選

在黏合劑篩選中發(fā)，60%乙醇作為黏合劑壓制的咀嚼片，較多出現(xiàn)軟片，且片劑表面含有較多粉末。用聚維酮(PVP)水溶液作為黏合劑制備咀嚼片片劑表面粗糙，有一定粉末。且顆粒得率低于羥丙纖維素(HPC)水溶液作為黏合劑好。擬選用HPC水溶液作為黏合劑。

圖2 不同種類黏合劑對(duì)黃精咀嚼片綜合得分影響

2.3 矯味劑用量的篩選

矯味劑用量的變化對(duì)咀嚼片的外觀、硬度不大，但對(duì)口感、風(fēng)味的影響特別大。以木糖醇和山梨醇按1∶1(質(zhì)量比)比例混合作為咀嚼片矯味劑。矯味劑量較低時(shí)咀嚼片苦澀，略有糊口。矯味劑量較多時(shí)咀嚼片甜膩感加劇，風(fēng)味差。選擇矯味劑用量4%～10%作為優(yōu)化范圍。

圖3 不同矯味劑用量對(duì)黃精咀嚼片綜合得分影響

2.4 模型擬合與顯著性分析

以綜合評(píng)分為因變量，預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例(A)、填充劑用量(B)和矯味劑用量(C)為自變量采取三因素五水平實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果見表3。采取Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行多元非線性擬合回歸。得多元非線性回歸方程

即該模型能解釋91.45%響應(yīng)值的變化。用此模型對(duì)黃精咀嚼片處方進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析對(duì)多元非線性擬合方程模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

由表4回歸方程模型的方差分析可知，該模型的F值11.89，P值為0.0003，表明該模型極顯著，模型可靠性較好。失擬項(xiàng)F值2.75，P值為0.1452，表明失擬項(xiàng)不顯著，即該回歸模型的擬合情況較好，回歸方程代表性良好，能較好地用于試驗(yàn)的分析與預(yù)測(cè)。由P值可以看出各因素自變量對(duì)綜合評(píng)分得分影響主次順序：C>A>B。因素的一次項(xiàng)(A、C)，因素的二次項(xiàng)(B2、C2)，對(duì)綜合評(píng)分得分的影響極顯著(P<0.01)，因素的一次項(xiàng)A及因素的二次項(xiàng)A2對(duì)綜合評(píng)分得分的影響顯著(P<0.05)，二次項(xiàng)交互項(xiàng)對(duì)結(jié)果影響不顯著(P>0.05)。即預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例、矯味劑用量這2個(gè)因素對(duì)綜合評(píng)分得分影響極顯著，填充劑用量綜合評(píng)分得分影響顯著。

2.5 效應(yīng)面優(yōu)化和預(yù)測(cè)

根據(jù)所確立的多項(xiàng)式模型，經(jīng)Design-Expert 8.0.6軟件統(tǒng)計(jì)，繪制因素A、B、C對(duì)綜合評(píng)分三維效應(yīng)面圖和等高線圖。圖4(a)響應(yīng)面圖可知當(dāng)其他因素在一定水平，固定填充劑用量不變時(shí)，綜合得分隨預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例增大呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；當(dāng)預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例較小時(shí)，綜合得分隨填充劑用量的增加呈平緩先增后減，預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例較大時(shí)，綜合得分隨填充劑用量的增加快速增加，達(dá)到一定值后趨于平緩減少。根據(jù)響應(yīng)面圖的陡峭程度，因而預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例對(duì)綜合得分影響大于填充劑用量。同理由圖4(c)響應(yīng)面圖陡峭程度知矯味劑用量對(duì)綜合得分影響大于填充劑用量。等高線密集成橢圓形表示兩因素交互作用大，而成圓形時(shí)表明交互作用小。由圖4等高線圖可知預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例(A)、填充劑用量(B)和矯味劑用量(C)交互項(xiàng)對(duì)結(jié)果影響不顯著，預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例(A)與填充劑用量(B)交互項(xiàng)雖在等高線圖近橢圓形，但4(a)響應(yīng)面圖底部為圓形，故交互項(xiàng)不顯著。由多元非線性回歸方程，經(jīng)Design-Expert 8.0.6軟件計(jì)算出優(yōu)化條件確定最佳處方是：預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例為4.21∶1，填充劑量69.38%，矯味劑用量7.49%。

表4 回歸模型方程方差分析

注：*p<0.05，差異顯著；**p<0.01，差異極顯著。

2.6 工藝參數(shù)優(yōu)化和模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證模型可靠性，按上述優(yōu)化處方工藝進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，按該工藝條件制備3批黃精咀嚼片樣品，綜合評(píng)分分別為54.2、54.4、52.7，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與方程預(yù)測(cè)值53.43比較。相對(duì)偏差分別為1.4%、1.8%、1.4%。偏差較小，表明所建立的數(shù)學(xué)模型具有良好的預(yù)測(cè)性，證明該處方工藝穩(wěn)定可行且制備工藝穩(wěn)定可行，重復(fù)性良好。

3 結(jié)論

不同于其他劑型，咀嚼片制備需要考慮感官問題，由于單方面指標(biāo)并不能全面精準(zhǔn)地反映出其質(zhì)量的優(yōu)越性，故采用多重指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法可以綜合考慮各因素對(duì)總體效果的綜合貢獻(xiàn)。通星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法模型分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后得到黃精咀嚼片的最佳處方為預(yù)膠化淀粉與甘露醇的比例為4.21∶1，用量為69.38%，山梨醇木糖醇比例為1∶1用量7.49%，羥丙纖維素的水溶液為黏合劑，滑石粉適量。所制備黃精咀嚼片表面完整光滑、色澤均勻，甜味適中，硬度適當(dāng)，組織堅(jiān)實(shí)不粘連。

黃精咀嚼片的開發(fā)為黃精的深入開發(fā)研究及工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)，將具有一定的經(jīng)濟(jì)效益與廣闊的市場(chǎng)前景。