藏茶泡腾片的配方优化

章 斌,姚永秀,袁 野,张 恒,卢 勇,彭裕红，*

(1.雅安职业技术学院,四川雅安 625000;2.雅安市中医医院,四川雅安 625000)

藏茶主产于四川雅安,是中国典型的黑茶类产品,距今已有1300多年的历史,为藏族同胞生活必需饮品之一,被誉为藏族同胞的民生之茶[1]。雅安藏茶富含多种有益元素和生物活性物质,如茶褐素、茶多糖和膳食纤维等活性成分[2],许多研究表明茶多糖具有降血糖[3-4]、抗氧化[5-6]、抗肿瘤[7-9]、抗疲劳[10]和调节脂质代谢[11-12]等保健功能。

泡腾片剂是一种新型固体剂型,崩解迅速、口感良好、服用方便、质量稳定,在药品和食品行业中越来越受到患者和消费者的青睐[13]。茶泡腾片主要是指以茶粉或茶叶提取物为主要原料,经主辅料配方优选,采用湿法制粒压片法、干法制粒压片法、非水制粒压片法或直接压片法制备的泡腾片,如郭东艳等[14]采用正交试验,以硬度、脆碎度、崩解时限、发泡量为评价指标,优化了海棠茶泡腾片中浸膏粉、泡腾崩解剂酸源和碱源的配比、乳糖、滑石粉的用量。王素梅等[15]以速溶红茶粉和速溶大麦粉为主要原料,采用湿法制粒法制备大麦红茶泡腾片,并以口感、崩解时限等为考察指标,通过单因素实验和正交试验优选了茶粉、碳酸氢钠、柠檬酸、阿斯巴甜及聚乙二醇6000的配比。周小雅等[16]采用正交设计法和多指标综合评分法优选苦丁茶泡腾片最优配方,并采用碱源单独制粒、酸源主药混合制粒压片法制备出合格的产品。

作为一种具有民族学特征的传统茶,雅安藏茶很少受到科学家的关注[17],目前对雅安藏茶的研究主要集中于加工工艺和主要品质化学成分等方面,以藏茶保健功能成分为原料开发的产品相对较少,且尚未见藏茶泡腾片这类产品的专利报道及上市产品。因此,本研究将以口感评分、外观评分和汤色评分为考察指标,采用Box-Behnken响应面试验优化藏茶提取物用量、泡腾崩解剂用量和甜味剂用量,并通过片剂的平均片重、崩解时限、硬度、脆碎度及多糖含量等指标对产品进行质量评价,拟研制一种既具有保健功能,又具备便于携带、贮存期长、色香味具佳、即冲即饮等优点的新型藏茶泡腾片。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

金尖藏茶 雅安茶厂有限公司;无水葡萄糖 上海源叶生物科技有限公司;柠檬酸、酒石酸、碳酸氢钠 河南圣斯德实业有限公司;阿斯巴甜 江苏维多股份有限公司;聚乙二醇(PEG)6000、乳糖 河南万邦实业有限公司;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30、乙醇 均为分析纯,成都市科隆化学品有限公司。

SCIENTZ-12N型冷冻干燥机 宁波新芝生物科技股份有限公司;ME204E型电子分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司;TDP-1.5型单冲压片机 上海天凡药机制造厂;TU-1950紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;WK-60摇摆式颗粒机 山东精诚西药装备制造有限公司;RE52-99型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂;78X-2型片剂四用测定仪 上海黄海药检仪器厂;PHS-3C型酸度计 上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 藏茶提取物的制备 将藏茶粉碎,过80目筛,按照1∶20的料液比加入蒸馏水,采用回流法提取2次,每次1 h。收集滤液,采用旋转蒸发仪于70 ℃减压浓缩后,加入4倍量95%乙醇沉淀,4000 r/min离心10 min,沉淀物用无水乙醇,丙酮和乙醚交替洗涤2次。冷冻干燥,粉碎,过80目筛,即得藏茶提取物[17](采用苯酚-硫酸法测定多糖含量为6.35%)。

1.2.2 藏茶泡腾片的制备工艺 采用湿法制粒压片法制备藏茶泡腾片[18]。根据单因素实验和Box-Behnken响应面试验的结果,确定藏茶提取物用量、泡腾崩解剂酸源和碱源的配比及用量、甜味剂用量及填充剂用量。称取一定量的藏茶提取物、酸源(柠檬酸和酒石酸)、甜味剂(阿斯巴甜)、填充剂(乳糖)混匀,加适量润湿剂(80%乙醇)制软材后制粒,于50 ℃干燥,得A粒。称取一定量的藏茶提取物、碱源(碳酸氢钠)、甜味剂(阿斯巴甜)、填充剂(乳糖)混匀,加适量黏合剂(5% PVPK30)制软材后制粒,于50 ℃干燥,得B粒。将A粒和B粒过14目筛整粒,加入适量润滑剂(PEG 6000),混匀后压制成0.5 g的藏茶泡腾片。

1.2.3 藏茶泡腾片配方优化单因素实验

1.2.3.1 藏茶提取物添加量的确定 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%进行单因素实验,固定泡腾崩解剂酸碱比为1∶1,泡腾崩解剂添加量为50%,阿斯巴甜为1.5%,PEG 6000为6%,其余为乳糖。按“1.2.2”项下方法制备藏茶泡腾片,以汤色、香气(均为0～5分)和口感为评价指标,筛选藏茶提取物的添加量。

1.2.3.2 泡腾崩解剂酸碱比的确定 碳酸氢钠和柠檬酸是较为常用的泡腾崩解剂酸源和碱源[19],然而单用柠檬酸极易吸潮,压片时易产生黏冲,经预实验发现,以柠檬酸和酒石酸质量比1∶1作为复合酸,可以降低柠檬酸吸潮性,且泡腾性不受影响,故本实验采用复合酸与碳酸氢钠进行配比实验。固定藏茶提取物添加量为15.0%,泡腾崩解剂添加量为50%,阿斯巴甜为1.5%,PEG 6000为6%,乳糖为27.5%。选择复合酸:碳氢酸钠质量比为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”项下方法制备藏茶泡腾片,以崩解时限、pH及压片情况为指标,确定泡腾崩解剂酸碱比。

1.2.3.3 泡腾崩解剂添加量的确定 固定藏茶提取物添加量为15.0%,泡腾崩解剂酸碱比为1∶1,阿斯巴甜为1.5%,PEG6000为6%,其余为乳糖。选择泡腾崩解剂添加量为30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%,按“1.2.2”项下方法制备藏茶泡腾片,以崩解时限和pH为指标,筛选泡腾崩解剂添加量。

1.2.3.4 甜味剂添加量的确定 选择阿斯巴甜为甜味剂。固定藏茶提取物添加量为15.0%,泡腾崩解剂酸碱比为1∶1,泡腾崩解剂添加量为50%,PEG 6000为6%,其余为乳糖。选择阿斯巴甜添加量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,按“1.2.2”项下方法制备藏茶泡腾片,通过甜味分析,筛选阿斯巴甜添加量。

1.2.4 藏茶泡腾片的感官评价 20名专业学生组成评定小组,依据表1的评分标准[20-21],分别对藏茶泡腾片口感、外观和汤色3个指标进行评分(每项指标均为100分),剔除最高分与最低分后计算平均分,最后计算感官评分:感官评分(Y)=口感得分(Y1)×0.4+外观得分(Y2)×0.3+汤色得分(Y3)×0.3。

表1 藏茶泡腾片感官评价的评分标准(分)Table 1 Evaluationcriteria for sensory evaluation of Tibetan tea effervescent tablets(scores)

1.2.5 Box-Behnken响应面优化藏茶泡腾片配方 根据单因素实验的结果,采用响应面法在3因素3水平上对藏茶泡腾片制备工艺进行优化[22]。选取藏茶提取物用量(A)、泡腾崩解剂用量(B)和阿斯巴甜用量(C)为考察因素,以感官评分(Y)为因变量,响应面实验因素与水平见表2。

表2 Box-Behnken实验因素与水平Table 2 The factors and their levels used in Box-Behnken response surface experiments

1.2.6 工艺验证 按照“1.2.5”项下的最优制备工艺进行实验,制备3批藏茶泡腾片,以感官评分为指标进行验证。

1.2.7 藏茶泡腾片质量指标的测定

1.2.7.1 pH测定 取本品1片,分散于70 mL 20 ℃的新鲜蒸馏水中,进行pH测定,平行测定6次,取平均值。

1.2.7.2 平均片重检查 按照《中国药典》2015年版要求,精密称定藏茶泡腾片20片,计算其平均片重后,再精密称定每一片重量,并与平均片重比较,要求超出重量差异限度(±5%)的片数不得多于2片,且不得有1片超出限度1倍。

1.2.7.3 硬度及脆碎度检查 按照《中国药典》2015年版要求,使用片剂四用测定仪测定6片藏茶泡腾片的硬度及15片藏茶泡腾片的脆碎度。脆碎度检查要求减失重量不得超过1%,且不得检出断裂、龟裂及粉碎。

1.2.7.4 崩解时限检查 按照《中国药典》2015年版要求,取6片藏茶泡腾片,分别置于200 mL水中(水温:20±5 ℃),各片均应在5 min内崩解。如有1片不能完全崩解,应另取6片复试,均应符合规定。

1.2.7.5 藏茶泡腾片多糖含量的测定 采用苯酚-硫酸法[23]测定藏茶泡腾片中的多糖含量(以无水葡萄糖计)。准确称取无水葡萄糖标准品100 mg,蒸馏水定容至100 mL,浓度为1 mg/mL,吸取上述溶液10 mL,用蒸馏水定容至100 mL,即为100 μg/mL的标准葡萄糖溶液。分别吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL标准葡萄糖溶液于20 mL具塞试管中,各加水至2 mL,迅速精密加入1 mL 5%苯酚溶液和5 mL硫酸,充分摇匀,放置15 min后,立即置冰浴中冷却15 min,取出,以相应的试剂为空白,用紫外-可见分光光度法于620 nm波长处测定吸光度,以葡萄糖浓度(C)为横坐标,吸光度(A)为纵坐标,绘制标准曲线。得回归方程为A=0.005C-0.0021(R2=0.9995),表明葡萄糖在20～120 μg/mL范围内的线性关系较好。

取藏茶泡腾片适量,研细过80目筛,精密称取0.5 g于100 mL容量瓶中,蒸馏水定容。摇匀后滤过,取续滤液1 mL,同法显色,测定吸光度,带入回归方程计算藏茶泡腾片中多糖的浓度。每片藏茶泡腾片(0.5 g)中多糖含量计算公式为:

式中:C表示根据吸光度值计算出的溶液质量浓度,mg/mL;D表示溶液稀释倍数;V表示供试品溶液体积,mL;W表示藏茶泡腾片取样量,mg。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 藏茶提取物添加量的确定

由表3可知,藏茶提取物添加量越高,汤色越鲜亮,香气越浓,但口感越发苦涩。当藏茶提取物添加量为12.5%～17.5%时,汤色均较鲜亮,香气较浓,口感从适中至浓郁,能满足不同口味需求,故本实验最终选择藏茶提取物添加量为12.5%、15.0%、17.5%进行响应面试验。

表3 藏茶提取物添加量的实验结果Table 3 Test results of the dosage of Tibetan tea extract

2.2 泡腾崩解剂酸碱比的确定

由表4可知,随着复合酸用量增加,泡腾片崩解时间明显减少,pH也快速降低,但复合酸用量过高会导致压片黏冲。当复合酸与碳酸氢钠质量比为1.2∶1时,泡腾片崩解较快,pH呈酸性口感较好,且压片无黏冲,故确定复合酸:碳酸氢钠质量比为1.2∶1。

表4 泡腾崩解剂配比实验结果Table 4 Test results of the ration of effervescent disintegrant

2.3 泡腾崩解剂添加量的确定

由表5可知,随着泡腾崩解剂添加量的增加,崩解时限呈下降趋势,其中泡腾崩解剂添加量为45%～60%时,泡腾片的崩解时限均较短,而泡腾崩解剂添加量对pH的影响不明显。由于60%泡腾崩解剂添加量的用量过大,会增加生产成本,故综合考虑选取泡腾崩解剂添加量为45%、50%、55%进行响应面试验。

表5 泡腾崩解剂添加量实验结果Table 5 Test results of the dosage of effervescent disintegrant

2.4 甜味剂添加量的确定

由表6可知,泡腾片的甜味随着甜味剂添加量的增加而逐渐增加,其中0.5%的阿斯巴甜的甜味较淡,而2.5%阿斯巴甜的甜味极浓,口感均不佳,而阿斯巴甜添加量为1.0%～2.0%时口感适中,能满足不同口味需求,故选取阿斯巴甜添加量为1.0%、1.5%、2.0%进行响应面实验。

表6 甜味剂添加量实验结果Table 6 Test results of the dosage of sweetener

2.5 Box-Behnken响应面实验结果与分析

2.5.1 模型的建立及显著性分析 采用Box-Behnken设计,以藏茶提取物用量(A)、泡腾崩解剂用量(B)和阿斯巴甜用量(C)为实验因素,以“1.2.4”项下的感官评分(Y)为因变量,使用Design-Expert V12.0软件分析实验数据,结果见表7和表8。

表7 Box-Behnken实验结果Table 7 Test results of Box-Behnken response surface experiments

表8 响应面模型方差分析结果Table 8 ANOVA of Box-Behnken response surface experiments

通过拟合,得到响应值水平的二次方程为:Y=95.34+6.48A+1.89B+0.0375C-1.20AB-0.25AC+0.825BC-10.13A2-5.96B2-1.91C2。失拟项F值为1.51,P=0.3399>0.05,表明该实验的回归方程拟合较好。回归模型的F值为55.97,P<0.0001,决定系数R2=0.9863,表明回归模型具有高度显著性,可以利用此模型对藏茶泡腾片的感官评分进行预测分析。由表8可知,一次项A(藏茶提取物用量)和B(泡腾崩解剂用量)对感官评分影响极显著,C(阿斯巴甜用量)不显著。交互项AB、AC、BC均不显著。二次项A2和B2影响极显著,C2影响显著。比较F值,可知3个因素对泡腾片感官评分的影响顺序为:A>B>C。

2.5.2 响应曲面分析 据各因素对响应值所构成的三维空间的曲面图,可直观地反映各因素对响应值的影响,曲线越陡表明该因素对响应值的影响越大[25]。此外,等高线的形状及疏密程度也反映出两因素交互效应的强弱,若等高线呈椭圆形且密集,说明其交互效应对响应值的影响显著;若等高线呈圆形且越稀疏,则表明其交互效应对响应值的影响不显著[26]。根据以上特征,由图1可知,固定阿斯巴甜用量(C),感官评分(Y)随着藏茶提取物用量(A)和泡腾崩解剂用量(B)的增加呈先升高后下降的趋势,但等高线图呈圆形且稀疏,说明两因素之间的交互效应不显著。固定B,随着A和C的同时增加,Y略呈先升高后下降的趋势,但等高线图椭圆不明显且不密集,说明两因素之间的交互效应不显著。固定A,Y随着B和C同时增加的升高下降的趋势并不明显,且等高线图略呈椭圆且不密集,说明两因素之间的交互效应也不显著。此结果与“2.5.1”项下的分析结果一致。

图1 各因素交互作用对藏茶泡腾片感官评分影响的响应面图和等高线图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 工艺验证 对所建模型进行参数最优分析,确定藏茶提取物用量为15.8%、泡腾崩解剂用量为50.6%、阿斯巴甜用量为1.5%;此条件下模型预测藏茶泡腾片的感官评分为96.5分。综合分析可确定,藏茶泡腾片最优配方为15.8%藏茶提取物,50.6%泡腾崩解剂,1.5%阿斯巴甜,6% PEG 6000和26.1%乳糖。按照最优配方制备藏茶泡腾片3批,进行工艺验证,测得感官评分为(96.2±3.84)分,与预测值96.5分相近,说明所建立的数学模型稳定、可靠。

2.6 藏茶泡腾片的质量检查

从3批藏茶泡腾片中随机取样若干片,对其进行感官评价,并按照“1.2.7”项下方法对pH、平均片重、崩解时限、硬度、脆碎度及多糖含量进行检测,其中平均片重、崩解时限与脆碎度为《中国药典》2015年版关于口服泡腾片要求的检测指标,检测结果表明本研究产品质量符合标准。结果见表9。

表9 藏茶泡腾片的质量检查Table 9 Quality inspection of Tibetan tea effervescent

3 结论

本研究采用Box-Behnken响应面实验优化藏茶泡腾片的制备工艺,优选出其最佳配方为:15.8%藏茶提取物,50.6%泡腾崩解剂,1.5%阿斯巴甜,6% PEG 6000和26.1%乳糖。按此优选配方制得的藏茶泡腾片的口感良好,感官评分为(96.2±3.84)分,平均片重(499±19) mg,每片多糖含量为(4.77±0.08) mg,重量差异、崩解时限及脆碎度均符合《中国药典》2015年版的相关规定。按照最佳工艺条件制备的藏茶泡腾片,既具有保健功能,又具备便于携带、贮存期长、色香味具佳及即冲即饮等特点,是一种新型的藏茶产品,具有较广阔的应用前景。