桑椹红色素微丸的制备工艺研究

桑椹红色素微丸的制备工艺研究
陆鸿奎，张荷兰*，李新林
（楚雄医药高等专科学校，楚雄 675000）
摘要：试验采用生产技术较简单的滴丸剂制备技术，将桑椹红色素与明胶甘油混合，利用搅拌机将滴入冷却液中的大丸打碎制成微丸，通过单因素试验筛选、L9 （34）正交试验考查原料与基质配比、滴制温度、搅拌桨转速3个因素对微丸成型率和丸重变异系数的影响，优化桑椹红色素微丸的制备工艺。

结果表明：原料与基质配比为1∶5；滴制温度为60℃；搅拌桨转速为500r/min，所得微丸圆整、硬度适宜，无拖尾和黏连，成型性较好，通过筛分微丸的粒径在0.75mm～0.90mm。

而且桑椹红色素被明胶包裹形成微小丸粒，大大增加其稳定性和溶出率，为进一步开发利用桑椹红色素提供了理论依据和参考。

关键词：桑椹红色素；微丸；制备工艺；滴制法
中图分类号：TS202.3/TS255.1 文献标识码：A 文章编号：1006-2513（2020）08-0048-05 doi：10.19804/j.issn1006-2513.2020.08.007
Study on preparation technology of mulberry red pigment pellet
LU Hong-kui，ZHANG He-lan*，LI Xin-lin
（Chuxiong Medical College，Chuxiong 675000）
Abstract：In the experiment，mulberry red pigment was mixed with gelatin glycerol，and the pellets in the coolant were crushed into pellets by mixer. The effects of three factors，namely，single factor test，L9 （34）orthogonal test，the ratio of raw material to substrate，the temperature of dropping and the speed of stirring pulp on the molding rate and the coefficient of variation of pellet weight were investigated. The results showed that the ratio of raw material to substrate is 1∶5，the temperature of droplet preparation is 60℃，the speed of stirring slurry is 500r/min，the resulting pellets are round，the hardness is suitable，no trailing and adhesion，the forming property is good，and the particle size of the pellets by screening is 0.75mm to 0.90mm. Moreover，mulberry red pigment was coated by gelatin to form tiny pellets，which greatly increased its stability and dissolution rate，and provided theoretical basis and reference for further development and utilization of mulberry red pigment.
Key words：red pigment from mulberry；mini-pil；preparation process；drop method
桑椹是一种深受老百姓喜欢的水果，不仅是口感好，而且具有很好的保健作用。

桑椹性味甘、酸、寒，具有滋阴补血，生津润燥的功效，用于肝肾阴虚、眩晕耳鸣、心悸失眠、须发早白，津伤口渴，内热消渴，肠燥便秘［1］，可以增强机体免疫力、降血糖、降血脂、抗氧化等。

研究表
收稿日期：2020-02-11
基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目：桑椹红色素的微胶囊化及稳定性研究（No.2019J0417）。

作者简介：陆鸿奎（1968-），男，副教授，研究生，主要从事保健食品、中药开发与利用。

明桑椹中含有多种功能性成分，如芦丁、花青素、白黎芦醇等，以及具有生理活性的矿物质元素，一般有钾、钙、镁、铁、锌等微量元素［2］，而其中的花青素更是一种具有保健作用的天然色素，又称桑椹红色素，具有补血、润脑、利肝、利尿、抗氧化及消除自由基等作用［3］，广泛用于饮料、冷饮、焙烤制品、口香糖、果冻、固体清凉饮料及果酒等。

桑椹红色素稳定性差，对碱、光、热、金属离子、氧化剂等非常敏感，限制了它的使用范围，因此，采用一些新的技术提高桑椹红色素的稳定性，促进其功能的发挥是桑椹红色素研究的重点，目前研究的比较多的是将桑椹红色素制成微型胶囊，但是微型胶囊的制备技术复杂，成囊率难于控制，成本高，不适合企业大量生产。

本试验采用生产技术较简单的滴丸剂制备技术，将桑椹红色素与明胶（基质）混合，创新利用搅拌机将滴入冷却液中的大丸打碎制成微丸，桑椹红色素被明胶包裹形成微小丸粒，大大增加其稳定性和溶出率。

其中原料与基质的配比、滴制温度、搅拌速度是影响制备工艺的主要因素，以下通过实验对这些因素进行优化，找出最佳的工艺条件。

1 材料与方法
1.1 材料与仪器
桑椹红色素，食品级：郑州万盛食品化工有限公司；明胶，食品级：英博生物科技有限公司；甘油，液状石蜡，分析纯：天津市科密欧化学试剂有限公司。

JJ-1精密电动搅拌器：苏州威尔实验用品有限公司；FA—2004 电子天平：上海天平仪器厂；DHG—9140A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；HH—S24型数显恒温水浴锅：上海跃进医疗器械有限公司；CX23奥林巴斯显微镜：南京天龙光电仪器厂。

1.2 试验方法
1.2.1 工艺流程
熔融基质→加入原料制成滴制液→均匀分散→保温脱气→滴制→冷却→洗丸→干燥→选丸［4］1.2.2 制备方法
称取试验量明胶（基质），加适量纯化水浸泡，待溶胀完全加入比例量的甘油混合（明胶∶甘油为1∶1.2），置水浴锅中加热溶解完全，并控制总重量在适宜范围，加入桑椹红色素水溶液混合均匀，在一定温度的水浴中进行保温。

安装好冷却装置和搅拌装置，并使搅拌桨浸入液状石蜡中，调节搅拌机转速，将上述混合液滴入到液状石蜡冷凝液中，搅拌桨将滴入液打碎，并在冷凝液中收缩成微小胶丸。

取出微丸，将表面黏附的液状石蜡洗净，置电热鼓风干燥箱干燥完全，过筛，得到大小均匀的桑椹红色素微丸。

1.2.3 单因素试验
试验选择原料与基质配比、滴制温度、搅拌桨转速三个主要因素对桑椹红色素微丸的成型效果，包括圆整度、硬度、黏连情况进行考察。

1.2.4 工艺优化试验
为确定桑椹红色素微丸的最佳生产工艺条件，根据单因素试验结果，以原料与基质配比、滴制温度、搅拌桨转速为考察因素，每因素各取3个水平，以微丸成型率和丸重变异系数为考察指标，按L9 （34）进行正交试验设计及方差分析。

2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 原料与基质配比对桑椹红色素微丸成型效果的影响
微丸中原料与基质的配比一般在1∶1～1∶10范围内，过低时易导致微丸成型困难，过高时会使载药量偏低，故在1∶4～1∶7范围内进行考察，结果见表1，由表可知原料与基质的配比为1∶5时微丸成型效果较好，故选择其作为单因素试验的原料与基质配比。

表1 原料与基质配比对桑椹红色素微丸成型效果的影响Table 1 Effect of raw material and matrix ratio on
moulding effect of mulberry red pigment pellet
原料∶基质圆整度硬度黏连
1∶4扁球形或椭圆形易变形有黏连
1∶5圆球形重按略有变形少数有黏连
1∶6圆球形重按略有变形无黏连
1∶7圆球形重按不变形无黏连
2.1.2 滴制温度对桑椹红色素微丸成型效果的影响
滴制温度过低时，料液易堵塞滴出口，而且微丸易出现拖尾现象，圆整度差；滴制温度过高时，微丸圆整度差，易黏连，而且影响桑椹红色素的稳定性。

所以选择滴制温度在50℃～80℃范围内进行考察，结果见表2，由表可知滴制温度为60℃时微丸成型效果较好，故选择其作为单因素试验的滴制温度。

表2 滴制温度对桑椹红色素微丸成型效果的影响Table 2 Effect of dropping temperature on forming effect of mulberry red pigment pellet
滴制温度圆整度硬度黏连
50℃椭圆形，有拖尾重按不变形无黏连
60℃圆球形重按略有变形无黏连
70℃圆球形重按变形有黏连
80℃扁球形重按易变形有黏连
2.1.3 搅拌桨转速对桑椹红色素微丸成型效果的影响
料液从滴口首先跌落至旋转的搅拌桨上，被切割成小颗粒，再下降至液状石蜡冷却液中逐渐冷疑形成微丸。

搅拌桨的转速越慢，形成的微丸粒径越大；转速越快，形成的微丸粒径越小，但是转速不宜太慢和太快，太慢不仅微丸粒径大，影响产品的溶解速度，而且形成的微丸易拖尾或黏连，太快会将冷却液溅至装置外。

故选择搅拌桨转速为300r/min～600r/min，经初步实验转速为500r/min时微丸的粒径在0.75mm～2.5mm，外观呈圆球形，硬度适宜，无黏连。

故选择其作为单因素试验的搅拌桨转速。

2.2 正交试验
2.2.1 正交试验设计
根据单因素试验结果，进行正交试验和方差分析，以微丸成型率和丸重变异系数为评价指标，优化桑椹红色素微丸的制备工艺。

正交试验选用L9 （34）正交试验表对原料与基质配比（A）、滴制温度（B）、搅拌桨转速（C）3个因素进行试验，各因素均确定为3个水平，见表3，试验结果见表4。

表3 桑椹红色素微丸的制备工艺L9 （34）正交试验表Table 3 L9 （34）orthogonal test table about preparation technology of mulberry red pigment pellet
水平
原料与基质配比
A
滴制温度（℃）
B
搅拌桨转速
（r/min）
C 11∶550300
21∶660400
31∶770500
表4 L9（34）实验安排、实验结果及数据处理表
Table 4 L9 （34））experimental arrangement，experimental results and data processing table
试验号A B C微丸成型率（%）丸重变异系数（%）1111178.08 4.08 2122288.55 4.45 3133393.68 4.57 4212375.15 5.09 5223187.05 5.17 6231285.10 5.66 7313280.05 5.25 8321382.60 4.68 9332170.05 5.03
微丸成型率K186.7777.7681.9378.39 K282.4386.0777.9284.57 K376.5782.9486.9283.81 R9.208.319.00 6.18
丸重变异系数K1 4.37 4.81 4.81 4.76 K2 5.31 4.77 4.86 5.12
试验号A B C 微丸成型率（%）
丸重变异系数（%）
丸重变异系数
K 3 4.98 5.09 5.00 4.78R
0.94
0.32
0.19
0.36
注：①微丸成型率=粒径在0.75mm ～0.90mm 的圆球形微丸/料液重；
②丸重变异系数=（每粒丸重－20 粒滴丸平均丸重）/平均丸重×100%［5］。

表5 正交实验方差分析（微丸成型率）
Table 5 Variance analysis of fermentation technology （pellet molding rate ）
方差来源
SSj v MS F P 显著性A 93.304246.6528.918＞0.05不显著B 30.113215.056 2.878＞0.05不显著C 289.2182144.60927.642＜0.05
显著
误差E 10.4632 5.231
8.918
总和
423.098
8
F （2，8）0.05=4.46，F （2，8）0.01=8.65
2.2.2 正交试验结果分析
由表5极差分析可以直观看出，各因素对桑椹红色素微丸成型率影响因素的大小为A ＞C ＞B ，最优水平为A 1B 2C 3；对桑椹红色素微丸丸重变异系数影响因素的大小为A ＞B ＞C ，最优水平为A 1B 2C 1，其中丸重变异系数越小，微丸大小差异越小。

各因素的水平变化对制备工艺的影响，可利用方差分析进一步考察，结果见表5。

由表5结果可知，C 因素对桑椹红色素微丸成型的影响有显著性差异，A 和B 因素无显著性差异。

综合各因素对桑椹红色素微丸成型率和对丸重变异系数影响的最优水平，以及搅拌桨转速单因素试验的结果，优选出最佳工艺条件为A 1B 2C 3，即原料与基质配比为1∶5，滴制温度为60℃，搅拌桨转速为500r/min 。

2.3 验证试验
为了检验正交结果的可靠性，对分析得出的最优试验组合A 1B 2C 3，即原料与基质配比为1：5，滴制温度为60℃，搅拌桨转速为500转/min 进行三次试验，测得微丸成型率的三次平均值为91.85%，丸重变异系数为4.27%，与正交试验最优的3号相近。

2.4 桑椹红色素微丸显微镜观察
取少许桑椹红色素微丸于载玻片上，滴入适量甘油分散均匀，盖上盖玻片通过显微镜观察，可见圆球形微丸，微丸粒径在0.75mm ～2.5mm 。

将干燥的桑椹红色素微丸通过20目筛筛分，除去少量的大粒径微丸，微丸的粒径在0.75mm ～0.90mm 。

结果见图1。

（a ）桑椹红色素微丸外观图
（b ）桑椹红色素微丸显微图
（目测微尺5∶100）（c ）桑椹红色素微丸显微图
（通过20目筛筛分）
图1 桑椹红色素微丸外观和显微图
Figure 1 Appearance and micrograph of mulberry red pigment pellets
3 讨论与结论
目前食品工业对色素的选择越来越趋向于天然色素，天然色素成为色素市场的主流。

由于桑椹红色素是一种具有保健作用的天然色素，在食品工业中逐渐被人们认识和推广应用。

采用一些新的技术提高桑椹红色素的稳定性，促进其功能的发挥是桑椹红色素研究的主要方向，尤其是采用高分子材料将其包合，在贮存期间隔绝外界因素的影响是增加桑椹红色素稳定性的主要手段。

本试验采用明胶作为包合材料，加入甘油增加其韧性制备桑椹红色素微丸，并通过正交试验筛选出最优工艺条件，试验结果表明采用原料与基质配比为1∶5，滴制温度为60℃，搅拌桨转速为500转/min 制备的桑椹红色素微丸外观为圆球形，硬度适宜，无黏连，微丸成型率好，丸重变异系数小。

在正交试验中发现：除了原料与基质配比、滴制温度、搅拌桨转速对微丸的影响外，滴速、滴口与冷凝液的距离以及冷凝柱的高度对桑椹红色素微丸制备工艺也有影响。

滴速过慢，微丸
易拖尾，过快微丸冷疑不充分，圆整度差，易
黏连；滴口与冷凝液的距离短或冷凝柱的高度不够，微丸冷凝不充分，易出现微丸圆整度差、有黏连现象。

另外搅拌桨的转速是决定微丸粒径大小的重要因素，转速越大，微丸粒径越小，但是要考虑离心力对冷凝液和微丸的影响，如果增加冷凝柱的高度，冷凝液体积不变，将转速在试验的基础上适当提高，微丸粒径可小于0.75mm ～0.90mm ，因此需要不断地优化其工艺过程，从而使桑椹红色素微丸的质量更加完善。

参考文献：
［1］国家药典委员会. 中华人民共和国药典-二部：2010年版
分辑号：二部[M]. 北京：中国医药科技出版社，2010：281. ［2］吴祖芳，翁佩芳. 桑椹的营养组分与功能特性分析 [J]. 中国
食品学报，2005，5（3）：102-107.
［3］Kalt W ，Forney C F ，Martin A ，et al. Antioxidant capacity ，
vitamin C ，phenolics ，and anthocyanins after fresh storage of small fruits [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry ，1999，47（11）：4638-4644.
［4］孟戎茜，王曼，李文静. 葛根素滴丸的成型工艺研究及体外
溶出度测定 [J]. 山西化工，2018，38（6）：11-13.
［5］张旭东，陈杰，白德涛，等. 正交试验优选金蕾滴丸的提取
及成型工艺 [J]. 甘肃中医药大学学报，2018，35（6）：37-42.
网址：www. 电话：010-********
展出时间：2020 年 11 月 18 日～20 日
主办单位：中国食品添加剂和配料协会 《中国食品添加剂》杂志社有限公司 北京中食添会展中心
展出地点：广州中国进出口交易会展馆（阅江中路382号） 11.1馆、13.1馆
2020中国国际天然提取物和健康食品配料展览会
FIC-健康展 2020
暨第二十届全国秋季食品添加剂和配料展览会。