响应面法优化富硒酵母咀嚼片制备工艺

张丽，田密

北京振东光明药物研究院有限公司（北京 100085）

硒是人体必需的微量元素之一[1]，具有增强机体免疫力[2]、增强十二指肠黏膜抗炎及抗氧化能力[3]、维持神经系统生理功能[4]、降低机体血脂水平[5]、调节肠道菌群[6]、预防和治疗癌症[7-8]、减轻心脏炎症[9]、维持骨骼健康[10]、保护肝脏[11]等生理功能。

我国是一个缺硒大国，据《中华人民共和国地方疾病与环境因素图集》揭示，从东北三省至云贵高原，我国国土存在面积约72%的低硒地带，其中30%为严重缺硒地区[12]。我国约7亿人生活在低硒地带，且很难从食物中获取足量的硒。人体补硒是关系到亿万人民健康的大事，应当像补碘那样抓好补硒工作，大规模推广富硒产品。在此背景下，2011年我国富硒产品行业工业总产值达到138.5亿元，并以每年9.3%～13.1%的速度增长，2015年突破200亿元[13]，2016—2017年仅湖北省一省的富硒产业年产值都在600亿元以上，预计到2025年，富硒产品净利润将达到96亿元，市场潜力巨大。由于硒本身毒性较大，因此更为安全有效的有机硒在市场上更得青睐，如富硒酵母、硒蛋白、富硒菌粉等。但这些硒原料普遍具有气味难闻、口感较差的问题，因此市场上补硒产品多为包衣片剂，即便如此，这些产品在服用过程中仍存在不良气味较大，难吞服，或者吞服后反胃的现象，服用依从性不高，不利于补硒工作的推广。若能掩盖和顺从硒原料本身的特殊口感，开发一款口感独特、服用方便的咀嚼片产品，提高服用依从性，定会利于补硒工作的推广，并具有良好的市场前景。

咀嚼片的口感调制是其工艺研发的难点，尤其是配方中具有特殊气味的原料占比较大的产品，需多种矫味剂配合使用来达到调和口感的目的。响应面设计试验作为一种解决实际问题的有效手段，近年来在食品研发领域应用广泛，但其多数用于提取条件等的筛选，用于产品辅料筛选，特别是涉及口感的辅料筛选研究并不多见。通过响应面设计试验对配方及成型工艺进行优选，对口味的调整更为直观，筛选结果更为可靠。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

富硒酵母（安琪酵母股份有限公司）；麦芽糖醇[罗盖特（贸易）上海有限公司]；红枣果粉（北京绿友食品有限公司）；食用乙醇（上海翔圣化工有限公司）。

1.2 仪器与设备

TLE303电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]；SYH-10三维混合机（常州市盛泰干燥设备有限公司）；Mini-CG湿法混合快速制粒机（创志机电科技有限公司）；YK-60摇摆颗粒机（江苏星星干燥设备有限公司）；DP30旋转压片机（北京国药龙立科技）；YD-20KZ片剂硬度仪（天津市天大天发科技有限公司）；FF-2000A脆碎度检测仪（天津市天大天发科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 原辅料筛选

1.3.1.1 原料筛选

硒的存在形式直接影响人体对硒的吸收利用程度及其有效性的发挥[14]。在自然界中，硒多以有机硒和无机硒2种形态存在，无机硒很难被人体直接吸收和利用，且对人体的肠胃刺激较大，有一定的毒副作用[15]。相较而言，有机硒易被人体吸收利用，安全性更好，生物效力更高。

富硒酵母是应用最为广泛的有机硒来源之一，将富硒酵母作为硒源的优点：（1）富硒酵母食用安全，其急性、慢性毒性显著低于无机硒[16-17]；（2）富硒酵母中的硒的生物效力是无机硒的10～20倍；（3）富硒酵母在提高机体血硒水平方面明显高于无机硒；（4）富硒酵母本身富含蛋白质、糖类和多种维生素，除可作为有机硒源使用外，还可同时提供其他营养素。

1.3.1.2 辅料筛选

功能性甜味剂作为食用糖的替代品，不但可以增加产品的甜度，改善不良口感，还具有低热量、抗龋齿、调节肠道功能等作用[18]，在食品工业中应用广泛。功能性甜味剂种类多样，常见的有甘露糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇。经调研市场上在售的或已备案的富硒酵母咀嚼片，填充剂多用甘露糖醇、木糖醇、食用葡萄糖等，矫味剂多为气味浓烈的果味香精如甜橙香精等，经品尝产品或按产品配方压片，口感均不理想。可能是因为富硒酵母味微苦，有特殊酵母臭味，具有一定清凉口感的甘露糖醇、山梨糖醇、赤藓糖醇等，以及味道鲜明浓烈的水果香精对酵母臭味无掩盖或顺从作用，口感不协调。

麦芽糖醇风味柔和，甜味纯正，甜度与蔗糖相近，食用时没有任何清凉感[19]，用作片剂填充剂成型性较好。红枣果粉是红枣鲜果经速冻、干燥等工序加工而成，最大程度保留红枣的营养成分、色泽和风味[20]，且经初步品尝试验，红枣果粉的口感与富硒酵母的口感有很大程度的顺从性，对酵母臭味有一定的掩盖作用，二者配合使用时产品口感更为柔和，更易于接受。上述2种辅料不仅可以提高产品的营养成分，还可赋予产品纯正的红枣风味，与酵母臭味口感协调又无清凉感，且无任何添加剂，更为安全健康。

1.3.2 单因素试验

分别考察麦芽糖醇添加量（44.5%，49.5%，54.5%，59.5%和64.5%）和红枣果粉添加量（10%，15%，20%，25%和30%）对片剂感官的影响。感官评定标准见表1。成立30人的评定小组，对产品的风味、口感、外观进行评定。

表1 感官评价标准

1.3.3 响应面试验设计

因富硒酵母及红枣果粉均具有一定的黏性，所以选择乙醇为粘合剂制粒。基于单因素试验结果，以对片剂成型性、口感有影响的麦芽糖醇加入量、红枣果粉加入量、乙醇体积分数为影响因素，以粒度分布、休止角及片剂外观、口感、硬度、脆碎度为综合考察指标，采用Box-Behnken进行三因素三水平响应面试验设计，对产品配方及成型工艺进行优选。因素水平、评分标准见表2和表3。

表2 因素水平表 单位：%

表3 评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 麦芽糖醇添加量对富硒酵母咀嚼片感官评价指标的影响

由图1可知，麦芽糖醇添加量54.5%时，感官评分最高，随着添加量增加，咀嚼片过甜，口感过硬，因此，初步确定麦芽糖醇添加量54.5%时最佳。

图1 不同麦芽糖醇添加量对富硒酵母咀嚼片感官评价指标的影响

2.1.2 红枣果粉添加量对富硒酵母咀嚼片感官评价指标的影响

由图2可知，红枣果粉添加量20%时，感官评分最高，随着添加量增加，其对酵母臭味掩盖作用无明显增加，但口感越来越硬，因此，初步确定红枣果粉添加量20%时最佳。

图2 不同红枣果粉添加量对富硒酵母咀嚼片感官评价指标的影响

2.2 响应面设计试验与结果

利用Design-Expert 8.0.6软件对表4中的数据进行分析，分析结果详见表5。对表5中的数据进行二次多项回归拟合，得各因素与响应值之间的二次多项回归方程：Y=51.46-0.45A+4.59B+4.57C+0.97AB-4.21AC+1.84BC+2.19A2-0.50B2-9.17C2。

表4 响应面设计试验与结果

表5 方差分析结果

由表5结果可知，模型显著性p=0.035 8＜0.05，表明模型具有显著性。失拟项p=0.524 8＞0.05，表明模型与实际试验拟合性较好，可信度较高。F（A）= 0.078，F（B）=8.01，F（C）=7.94，表明各因素对富硒酵母咀嚼片成型工艺的影响顺序为红枣果粉添加量＞乙醇体积分数＞麦芽糖醇添加量。各因素之间交互表现均为p＞0.05，说明各因素间无明显交互作用。各因素对综合评分的影响及各因素间的交互作用，见图3～图5，这与表5的分析结果一致。通过响应面试验得到富硒酵母咀嚼片的最优配方为麦芽糖醇量49.5%、红枣果粉量20%、乙醇体积分数46%，此条件下综合评分最高，为60.29分。

图3 A、B对综合评分影响的等高线图和响应面图

图4 A、C对综合评分影响的等高线图和响应面图

2.3 工艺验证

按响应面优化试验得出的最佳配方制备3批富硒酵母咀嚼片，测定片剂的相关指标，计算综合评分，3批样品的综合评分分别为59.15，59.47和58.96分，与模型方程预测结果接近，SRSD=0.44%，表明响应面模型可靠，所得工艺条件可行。

2.4 稳定性研究

将工艺验证的样品置稳定箱中，在温度37±2 ℃，湿度75%±5%条件下进行3个月加速稳定性试验，测定片剂的相关指标，计算综合评分，试验结果见表6。

表6 稳定性试验结果

加速试验结果表明，富硒酵母咀嚼片在保质期内质量稳定，说明产品工艺切实可行。

3 结论

硒作为人体必需的微量元素，可起到抵御疾病、延缓衰老、增强机体免疫功能等作用，但在我国缺硒现象普遍存在。近年来，随着人们健康意识的提高，补硒类产品市场份额逐年增高，但受限于硒原料来源本身具有不良口感，补硒类产品剂型单一等因素，人群接受度不高。试验以有机硒源——富硒酵母为原料，剂型选择为服用方便，人群接受度较高的咀嚼片。因富硒酵母具有特殊酵母臭味，为改善市场上同类产品口感较差的不足，在辅料筛选时优选成型性较好、健康低糖、无清凉感的麦芽糖醇及与富硒酵母味道贴合、风味独特、营养全面的红枣果粉，经响应面试验筛选最佳的成型工艺为富硒酵母添加量29.5%、麦芽糖醇添加量49.5%、红枣果粉添加量20%、乙醇体积分数46%。制成的片剂外观光洁、口感良好、几乎无酵母臭味且质量稳定，可为缺硒人群提供一种更为有效便捷美味的新选择。