藏茶泡騰片的配方優(yōu)化

章 斌,姚永秀,袁 野,張 恒,盧 勇,彭裕紅，*

(1.雅安職業(yè)技術學院,四川雅安 625000;2.雅安市中醫(yī)醫(yī)院,四川雅安 625000)

藏茶主產(chǎn)于四川雅安,是中國典型的黑茶類產(chǎn)品,距今已有1300多年的歷史,為藏族同胞生活必需飲品之一,被譽為藏族同胞的民生之茶[1]。雅安藏茶富含多種有益元素和生物活性物質(zhì),如茶褐素、茶多糖和膳食纖維等活性成分[2],許多研究表明茶多糖具有降血糖[3-4]、抗氧化[5-6]、抗腫瘤[7-9]、抗疲勞[10]和調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[11-12]等保健功能。

泡騰片劑是一種新型固體劑型,崩解迅速、口感良好、服用方便、質(zhì)量穩(wěn)定,在藥品和食品行業(yè)中越來越受到患者和消費者的青睞[13]。茶泡騰片主要是指以茶粉或茶葉提取物為主要原料,經(jīng)主輔料配方優(yōu)選,采用濕法制粒壓片法、干法制粒壓片法、非水制粒壓片法或直接壓片法制備的泡騰片,如郭東艷等[14]采用正交試驗,以硬度、脆碎度、崩解時限、發(fā)泡量為評價指標,優(yōu)化了海棠茶泡騰片中浸膏粉、泡騰崩解劑酸源和堿源的配比、乳糖、滑石粉的用量。王素梅等[15]以速溶紅茶粉和速溶大麥粉為主要原料,采用濕法制粒法制備大麥紅茶泡騰片,并以口感、崩解時限等為考察指標,通過單因素實驗和正交試驗優(yōu)選了茶粉、碳酸氫鈉、檸檬酸、阿斯巴甜及聚乙二醇6000的配比。周小雅等[16]采用正交設計法和多指標綜合評分法優(yōu)選苦丁茶泡騰片最優(yōu)配方,并采用堿源單獨制粒、酸源主藥混合制粒壓片法制備出合格的產(chǎn)品。

作為一種具有民族學特征的傳統(tǒng)茶,雅安藏茶很少受到科學家的關注[17],目前對雅安藏茶的研究主要集中于加工工藝和主要品質(zhì)化學成分等方面,以藏茶保健功能成分為原料開發(fā)的產(chǎn)品相對較少,且尚未見藏茶泡騰片這類產(chǎn)品的專利報道及上市產(chǎn)品。因此,本研究將以口感評分、外觀評分和湯色評分為考察指標,采用Box-Behnken響應面試驗優(yōu)化藏茶提取物用量、泡騰崩解劑用量和甜味劑用量,并通過片劑的平均片重、崩解時限、硬度、脆碎度及多糖含量等指標對產(chǎn)品進行質(zhì)量評價,擬研制一種既具有保健功能,又具備便于攜帶、貯存期長、色香味具佳、即沖即飲等優(yōu)點的新型藏茶泡騰片。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金尖藏茶 雅安茶廠有限公司;無水葡萄糖 上海源葉生物科技有限公司;檸檬酸、酒石酸、碳酸氫鈉 河南圣斯德實業(yè)有限公司;阿斯巴甜 江蘇維多股份有限公司;聚乙二醇(PEG)6000、乳糖 河南萬邦實業(yè)有限公司;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30、乙醇 均為分析純,成都市科隆化學品有限公司。

SCIENTZ-12N型冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司;ME204E型電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司;TDP-1.5型單沖壓片機 上海天凡藥機制造廠;TU-1950紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;WK-60搖擺式顆粒機 山東精誠西藥裝備制造有限公司;RE52-99型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;78X-2型片劑四用測定儀 上海黃海藥檢儀器廠;PHS-3C型酸度計 上海儀電科學儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藏茶提取物的制備 將藏茶粉碎,過80目篩,按照1∶20的料液比加入蒸餾水,采用回流法提取2次,每次1 h。收集濾液,采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀于70 ℃減壓濃縮后,加入4倍量95%乙醇沉淀,4000 r/min離心10 min,沉淀物用無水乙醇,丙酮和乙醚交替洗滌2次。冷凍干燥,粉碎,過80目篩,即得藏茶提取物[17](采用苯酚-硫酸法測定多糖含量為6.35%)。

1.2.2 藏茶泡騰片的制備工藝 采用濕法制粒壓片法制備藏茶泡騰片[18]。根據(jù)單因素實驗和Box-Behnken響應面試驗的結(jié)果,確定藏茶提取物用量、泡騰崩解劑酸源和堿源的配比及用量、甜味劑用量及填充劑用量。稱取一定量的藏茶提取物、酸源(檸檬酸和酒石酸)、甜味劑(阿斯巴甜)、填充劑(乳糖)混勻,加適量潤濕劑(80%乙醇)制軟材后制粒,于50 ℃干燥,得A粒。稱取一定量的藏茶提取物、堿源(碳酸氫鈉)、甜味劑(阿斯巴甜)、填充劑(乳糖)混勻,加適量黏合劑(5% PVPK30)制軟材后制粒,于50 ℃干燥,得B粒。將A粒和B粒過14目篩整粒,加入適量潤滑劑(PEG 6000),混勻后壓制成0.5 g的藏茶泡騰片。

1.2.3 藏茶泡騰片配方優(yōu)化單因素實驗

1.2.3.1 藏茶提取物添加量的確定 以藏茶提取物添加量占片重的2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%、17.5%、20.0%進行單因素實驗,固定泡騰崩解劑酸堿比為1∶1,泡騰崩解劑添加量為50%,阿斯巴甜為1.5%,PEG 6000為6%,其余為乳糖。按“1.2.2”項下方法制備藏茶泡騰片,以湯色、香氣(均為0～5分)和口感為評價指標,篩選藏茶提取物的添加量。

1.2.3.2 泡騰崩解劑酸堿比的確定 碳酸氫鈉和檸檬酸是較為常用的泡騰崩解劑酸源和堿源[19],然而單用檸檬酸極易吸潮,壓片時易產(chǎn)生黏沖,經(jīng)預實驗發(fā)現(xiàn),以檸檬酸和酒石酸質(zhì)量比1∶1作為復合酸,可以降低檸檬酸吸潮性,且泡騰性不受影響,故本實驗采用復合酸與碳酸氫鈉進行配比實驗。固定藏茶提取物添加量為15.0%,泡騰崩解劑添加量為50%,阿斯巴甜為1.5%,PEG 6000為6%,乳糖為27.5%。選擇復合酸:碳氫酸鈉質(zhì)量比為0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1.0∶1、1.1∶1、1.2∶1、1.3∶1及1.4∶1,按“1.2.2”項下方法制備藏茶泡騰片,以崩解時限、pH及壓片情況為指標,確定泡騰崩解劑酸堿比。

1.2.3.3 泡騰崩解劑添加量的確定 固定藏茶提取物添加量為15.0%,泡騰崩解劑酸堿比為1∶1,阿斯巴甜為1.5%,PEG6000為6%,其余為乳糖。選擇泡騰崩解劑添加量為30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%,按“1.2.2”項下方法制備藏茶泡騰片,以崩解時限和pH為指標,篩選泡騰崩解劑添加量。

1.2.3.4 甜味劑添加量的確定 選擇阿斯巴甜為甜味劑。固定藏茶提取物添加量為15.0%,泡騰崩解劑酸堿比為1∶1,泡騰崩解劑添加量為50%,PEG 6000為6%,其余為乳糖。選擇阿斯巴甜添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,按“1.2.2”項下方法制備藏茶泡騰片,通過甜味分析,篩選阿斯巴甜添加量。

1.2.4 藏茶泡騰片的感官評價 20名專業(yè)學生組成評定小組,依據(jù)表1的評分標準[20-21],分別對藏茶泡騰片口感、外觀和湯色3個指標進行評分(每項指標均為100分),剔除最高分與最低分后計算平均分,最后計算感官評分:感官評分(Y)=口感得分(Y1)×0.4+外觀得分(Y2)×0.3+湯色得分(Y3)×0.3。

表1 藏茶泡騰片感官評價的評分標準(分)Table 1 Evaluationcriteria for sensory evaluation of Tibetan tea effervescent tablets(scores)

1.2.5 Box-Behnken響應面優(yōu)化藏茶泡騰片配方 根據(jù)單因素實驗的結(jié)果,采用響應面法在3因素3水平上對藏茶泡騰片制備工藝進行優(yōu)化[22]。選取藏茶提取物用量(A)、泡騰崩解劑用量(B)和阿斯巴甜用量(C)為考察因素,以感官評分(Y)為因變量,響應面實驗因素與水平見表2。

表2 Box-Behnken實驗因素與水平Table 2 The factors and their levels used in Box-Behnken response surface experiments

1.2.6 工藝驗證 按照“1.2.5”項下的最優(yōu)制備工藝進行實驗,制備3批藏茶泡騰片,以感官評分為指標進行驗證。

1.2.7 藏茶泡騰片質(zhì)量指標的測定

1.2.7.1 pH測定 取本品1片,分散于70 mL 20 ℃的新鮮蒸餾水中,進行pH測定,平行測定6次,取平均值。

1.2.7.2 平均片重檢查 按照《中國藥典》2015年版要求,精密稱定藏茶泡騰片20片,計算其平均片重后,再精密稱定每一片重量,并與平均片重比較,要求超出重量差異限度(±5%)的片數(shù)不得多于2片,且不得有1片超出限度1倍。

1.2.7.3 硬度及脆碎度檢查 按照《中國藥典》2015年版要求,使用片劑四用測定儀測定6片藏茶泡騰片的硬度及15片藏茶泡騰片的脆碎度。脆碎度檢查要求減失重量不得超過1%,且不得檢出斷裂、龜裂及粉碎。

1.2.7.4 崩解時限檢查 按照《中國藥典》2015年版要求,取6片藏茶泡騰片,分別置于200 mL水中(水溫:20±5 ℃),各片均應在5 min內(nèi)崩解。如有1片不能完全崩解,應另取6片復試,均應符合規(guī)定。

1.2.7.5 藏茶泡騰片多糖含量的測定 采用苯酚-硫酸法[23]測定藏茶泡騰片中的多糖含量(以無水葡萄糖計)。準確稱取無水葡萄糖標準品100 mg,蒸餾水定容至100 mL,濃度為1 mg/mL,吸取上述溶液10 mL,用蒸餾水定容至100 mL,即為100 μg/mL的標準葡萄糖溶液。分別吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL標準葡萄糖溶液于20 mL具塞試管中,各加水至2 mL,迅速精密加入1 mL 5%苯酚溶液和5 mL硫酸,充分搖勻,放置15 min后,立即置冰浴中冷卻15 min,取出,以相應的試劑為空白,用紫外-可見分光光度法于620 nm波長處測定吸光度,以葡萄糖濃度(C)為橫坐標,吸光度(A)為縱坐標,繪制標準曲線。得回歸方程為A=0.005C-0.0021(R2=0.9995),表明葡萄糖在20～120 μg/mL范圍內(nèi)的線性關系較好。

取藏茶泡騰片適量,研細過80目篩,精密稱取0.5 g于100 mL容量瓶中,蒸餾水定容。搖勻后濾過,取續(xù)濾液1 mL,同法顯色,測定吸光度,帶入回歸方程計算藏茶泡騰片中多糖的濃度。每片藏茶泡騰片(0.5 g)中多糖含量計算公式為:

式中:C表示根據(jù)吸光度值計算出的溶液質(zhì)量濃度,mg/mL;D表示溶液稀釋倍數(shù);V表示供試品溶液體積,mL;W表示藏茶泡騰片取樣量,mg。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 藏茶提取物添加量的確定

由表3可知,藏茶提取物添加量越高,湯色越鮮亮,香氣越濃,但口感越發(fā)苦澀。當藏茶提取物添加量為12.5%～17.5%時,湯色均較鮮亮,香氣較濃,口感從適中至濃郁,能滿足不同口味需求,故本實驗最終選擇藏茶提取物添加量為12.5%、15.0%、17.5%進行響應面試驗。

表3 藏茶提取物添加量的實驗結(jié)果Table 3 Test results of the dosage of Tibetan tea extract

2.2 泡騰崩解劑酸堿比的確定

由表4可知,隨著復合酸用量增加,泡騰片崩解時間明顯減少,pH也快速降低,但復合酸用量過高會導致壓片黏沖。當復合酸與碳酸氫鈉質(zhì)量比為1.2∶1時,泡騰片崩解較快,pH呈酸性口感較好,且壓片無黏沖,故確定復合酸:碳酸氫鈉質(zhì)量比為1.2∶1。

表4 泡騰崩解劑配比實驗結(jié)果Table 4 Test results of the ration of effervescent disintegrant

2.3 泡騰崩解劑添加量的確定

由表5可知,隨著泡騰崩解劑添加量的增加,崩解時限呈下降趨勢,其中泡騰崩解劑添加量為45%～60%時,泡騰片的崩解時限均較短,而泡騰崩解劑添加量對pH的影響不明顯。由于60%泡騰崩解劑添加量的用量過大,會增加生產(chǎn)成本,故綜合考慮選取泡騰崩解劑添加量為45%、50%、55%進行響應面試驗。

表5 泡騰崩解劑添加量實驗結(jié)果Table 5 Test results of the dosage of effervescent disintegrant

2.4 甜味劑添加量的確定

由表6可知,泡騰片的甜味隨著甜味劑添加量的增加而逐漸增加,其中0.5%的阿斯巴甜的甜味較淡,而2.5%阿斯巴甜的甜味極濃,口感均不佳,而阿斯巴甜添加量為1.0%～2.0%時口感適中,能滿足不同口味需求,故選取阿斯巴甜添加量為1.0%、1.5%、2.0%進行響應面實驗。

表6 甜味劑添加量實驗結(jié)果Table 6 Test results of the dosage of sweetener

2.5 Box-Behnken響應面實驗結(jié)果與分析

2.5.1 模型的建立及顯著性分析 采用Box-Behnken設計,以藏茶提取物用量(A)、泡騰崩解劑用量(B)和阿斯巴甜用量(C)為實驗因素,以“1.2.4”項下的感官評分(Y)為因變量,使用Design-Expert V12.0軟件分析實驗數(shù)據(jù),結(jié)果見表7和表8。

表7 Box-Behnken實驗結(jié)果Table 7 Test results of Box-Behnken response surface experiments

表8 響應面模型方差分析結(jié)果Table 8 ANOVA of Box-Behnken response surface experiments

通過擬合,得到響應值水平的二次方程為:Y=95.34+6.48A+1.89B+0.0375C-1.20AB-0.25AC+0.825BC-10.13A2-5.96B2-1.91C2。失擬項F值為1.51,P=0.3399>0.05,表明該實驗的回歸方程擬合較好?；貧w模型的F值為55.97,P<0.0001,決定系數(shù)R2=0.9863,表明回歸模型具有高度顯著性,可以利用此模型對藏茶泡騰片的感官評分進行預測分析。由表8可知,一次項A(藏茶提取物用量)和B(泡騰崩解劑用量)對感官評分影響極顯著,C(阿斯巴甜用量)不顯著。交互項AB、AC、BC均不顯著。二次項A2和B2影響極顯著,C2影響顯著。比較F值,可知3個因素對泡騰片感官評分的影響順序為:A>B>C。

2.5.2 響應曲面分析 據(jù)各因素對響應值所構成的三維空間的曲面圖,可直觀地反映各因素對響應值的影響,曲線越陡表明該因素對響應值的影響越大[25]。此外,等高線的形狀及疏密程度也反映出兩因素交互效應的強弱,若等高線呈橢圓形且密集,說明其交互效應對響應值的影響顯著;若等高線呈圓形且越稀疏,則表明其交互效應對響應值的影響不顯著[26]。根據(jù)以上特征,由圖1可知,固定阿斯巴甜用量(C),感官評分(Y)隨著藏茶提取物用量(A)和泡騰崩解劑用量(B)的增加呈先升高后下降的趨勢,但等高線圖呈圓形且稀疏,說明兩因素之間的交互效應不顯著。固定B,隨著A和C的同時增加,Y略呈先升高后下降的趨勢,但等高線圖橢圓不明顯且不密集,說明兩因素之間的交互效應不顯著。固定A,Y隨著B和C同時增加的升高下降的趨勢并不明顯,且等高線圖略呈橢圓且不密集,說明兩因素之間的交互效應也不顯著。此結(jié)果與“2.5.1”項下的分析結(jié)果一致。

圖1 各因素交互作用對藏茶泡騰片感官評分影響的響應面圖和等高線圖Fig.1 Response surface plots and contour line of effects of interaction between each factor on sensory score of Tibetan tea effervescent tablets

2.5.3 工藝驗證 對所建模型進行參數(shù)最優(yōu)分析,確定藏茶提取物用量為15.8%、泡騰崩解劑用量為50.6%、阿斯巴甜用量為1.5%;此條件下模型預測藏茶泡騰片的感官評分為96.5分。綜合分析可確定,藏茶泡騰片最優(yōu)配方為15.8%藏茶提取物,50.6%泡騰崩解劑,1.5%阿斯巴甜,6% PEG 6000和26.1%乳糖。按照最優(yōu)配方制備藏茶泡騰片3批,進行工藝驗證,測得感官評分為(96.2±3.84)分,與預測值96.5分相近,說明所建立的數(shù)學模型穩(wěn)定、可靠。

2.6 藏茶泡騰片的質(zhì)量檢查

從3批藏茶泡騰片中隨機取樣若干片,對其進行感官評價,并按照“1.2.7”項下方法對pH、平均片重、崩解時限、硬度、脆碎度及多糖含量進行檢測,其中平均片重、崩解時限與脆碎度為《中國藥典》2015年版關于口服泡騰片要求的檢測指標,檢測結(jié)果表明本研究產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。結(jié)果見表9。

表9 藏茶泡騰片的質(zhì)量檢查Table 9 Quality inspection of Tibetan tea effervescent

3 結(jié)論

本研究采用Box-Behnken響應面實驗優(yōu)化藏茶泡騰片的制備工藝,優(yōu)選出其最佳配方為:15.8%藏茶提取物,50.6%泡騰崩解劑,1.5%阿斯巴甜,6% PEG 6000和26.1%乳糖。按此優(yōu)選配方制得的藏茶泡騰片的口感良好,感官評分為(96.2±3.84)分,平均片重(499±19) mg,每片多糖含量為(4.77±0.08) mg,重量差異、崩解時限及脆碎度均符合《中國藥典》2015年版的相關規(guī)定。按照最佳工藝條件制備的藏茶泡騰片,既具有保健功能,又具備便于攜帶、貯存期長、色香味具佳及即沖即飲等特點,是一種新型的藏茶產(chǎn)品,具有較廣闊的應用前景。