中藥提取物防粘壁研究概況*

段曉穎，劉曉龍，郝亞潔，周艷梅

(1.河南中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院國家中醫(yī)藥管理局中藥制劑三級實驗室，河南 鄭州450000;2.河南中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，河南 鄭州450008)

噴霧干燥技術(shù)是一種將液態(tài)物質(zhì)(溶液、乳濁液或懸濁液)通過霧化器分散成霧狀液滴，與干燥熱氣流進(jìn)行熱交換，使霧狀液滴中的溶劑迅速蒸發(fā)的干燥技術(shù)。噴霧干燥所得粉體均勻、細(xì)膩、含水量低、溶解性好，因此該技術(shù)目前在中藥領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但由于中藥自身成分具有多樣性，其提取液中常含糖類、鞣質(zhì)、黏液質(zhì)等黏性物質(zhì)，易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象。粘壁現(xiàn)象不僅降低了噴霧效率，而且因粘壁所產(chǎn)生的焦屑及塊狀物，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文主要從物料性質(zhì)、輔料的應(yīng)用和噴霧干燥設(shè)備的參數(shù)與粘壁性的關(guān)系進(jìn)行闡述，旨在為防粘壁技術(shù)的研究提供參考，從而指導(dǎo)噴霧干燥技術(shù)更加普遍地運(yùn)用于中藥制劑生產(chǎn)中。

1 物料性質(zhì)對中藥噴霧干燥設(shè)備粘壁性的影響

1.1 中藥提取物的性質(zhì)與粘壁性的關(guān)系

1.1.1 吸濕性

中藥提取物的吸濕性是影響噴霧干燥的主要問題，中藥浸膏粉吸濕后導(dǎo)致粉體粘性增強(qiáng)、分散性降低。因此，在噴霧干燥過程中，粉體的吸濕性是造成粘壁現(xiàn)象或結(jié)成塊狀的主要原因。

1.1.2 相對密度

提取液的相對密度對噴霧干燥的影響較為顯著。提取液經(jīng)濃縮后相對密度一般以控制在1.05 ～1.15 為宜［1］。但不同種類的中藥提取液，其相對密度的適宜范圍也不同。如冰黃五苓散［2］提取液適宜的相對密度為1.18 ～1.22，在進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)風(fēng)量不變的情況下，隨著密度的增加，粘壁情況減輕，得粉率提高;但隨著提取液密度的增加，導(dǎo)致藥液流動性變差，易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，并可引起噴頭堵塞等問題。

1.1.3 軟化點

中藥浸膏軟化點低于進(jìn)風(fēng)溫度是產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象的主要原因［3］。杜松等［4］研究發(fā)現(xiàn):中藥浸膏干燥過程存在一個“軟化點”溫度，超過這個溫度，物料就容易塌陷粘壁。水提液在噴霧干燥時粘壁情況不嚴(yán)重，而水提液經(jīng)醇沉除雜后的藥液及中藥的高濃度乙醇提取液在噴霧干燥過程中易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的粘壁現(xiàn)象，這是由于水提取液中含有淀粉等高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg 物質(zhì)，經(jīng)醇沉后淀粉被除去，而高濃度乙醇提取液中淀粉含量極低，使得提取物的Tg 低于噴霧干燥時的溫度，則出現(xiàn)干燥物塌陷、變軟，導(dǎo)致粘壁現(xiàn)象發(fā)生。李智等［5］將甘草用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(300，400，500，600，700 g/L)的乙醇溶液進(jìn)行提取，然后將各提取液分別進(jìn)行噴霧干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用600 g/L 以上乙醇的提取物，在干燥時粘壁現(xiàn)象較為嚴(yán)重。另外，藥液在噴霧干燥前須過篩，防止粗?；烊?，阻塞噴嘴;過濾后的藥液，最好在70 ～90 ℃保溫，這樣利于藥液流動，能減少粘壁情況。

1.2 輔料對防粘壁的作用

鑒于以上中藥提取物本身的性質(zhì)、特點及噴霧干燥時粘壁的情況，需要對中藥提取物進(jìn)行改性，常采用加入輔料的方法改變中藥提取液的特性，以改善粘壁的情況。

1.2.1 糊 精

季梅等［6］研究表明:葛根湯提取液經(jīng)過水提醇沉處理后，淀粉等成分被除去，但仍有部分糖類物質(zhì)殘留于提取液中，噴霧干燥過程中易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，但在提取液中加入100 g/L 糊精，粘壁情況有所改善。

1.2.2 乳 糖

乳糖不具有引濕性，因此在提取液中加入乳糖可以減輕噴霧干燥過程中的粘壁現(xiàn)象。但需要與其他輔料混合應(yīng)用。奚燕等［7］研究表明:乳糖、糊精分別為得膏率的5%、10%時，噴霧干燥得粉率最高，粘壁情況最輕。

1.2.3 硬脂酸鎂

硬脂酸鎂兼具金屬鹽和硬脂酸的雙重特性。在提取液中加入一定量硬脂酸鎂做為抗靜電劑，能夠防止靜電所引起的粘壁現(xiàn)象。另外硬脂酸鎂具有疏水性，能減輕物料的吸濕性，改善噴霧干燥過程中的粘壁情況。

1.2.4 環(huán)糊精

王靜等［8］研究了麥芽糊精、β -環(huán)糊精、CMC 和阿拉伯膠對噴霧干燥紅棗粉集率的影響，結(jié)果表明:影響粘壁性主次因素為β-環(huán)糊精＞CMC ＞阿拉伯膠。有研究［9-10］顯示:黃芪、黨參提取液較難直接噴霧干燥成粉，有粘壁結(jié)塊現(xiàn)象。噴霧干燥前可在提取液中一次性加入體積比為10% ～15%的β-環(huán)糊精，使吸濕性降低，從而改善粘壁的情況。

1.2.5 羧甲基纖維素

羧甲基纖維素是使用范圍較廣、用量較大的纖維素種類，具有一定吸濕性和易溶脹性，但吸濕過程需要較長時間。利用噴霧干燥瞬時性的優(yōu)勢，可減緩噴霧干燥過程中物料的吸濕性，從而減少粘壁現(xiàn)象。

1.2.6 微粉硅膠

微粉硅膠的比表面積較大，具有極強(qiáng)的吸濕作用，其吸濕能力較氧化鎂、碳酸鎂等其他吸濕劑強(qiáng)，且吸濕后黏度較小，對于油類和浸膏類比較適合。王秀良等［1］研究表明:微粉硅膠可改善物料的吸濕性，特別是將蔗糖與微粉硅膠以適當(dāng)比例配合使用，既可改善物料的吸濕性，又能較好地克服易結(jié)塊、粘壁等缺點。向晶等［11］將復(fù)方楂金顆粒提取液濃縮到相對密度為1.065(20 ℃)，選取輔料如微粉硅膠、可溶性淀粉、乳糖分別以1%、3%、5%、8%、10% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入提取液中，考察干燥過程中的粘壁情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn):微粉硅膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時，浸膏粉的粘壁量最少。

1.2.7 可溶性淀粉

李小芳等［12］研究發(fā)現(xiàn):選取可溶性淀粉、微晶纖維素(MCC)、乳糖、β-環(huán)糊精(β-CD)、糊精、甘露醇6 種輔料分別與黃芪多糖按1∶1 的比例混合，結(jié)果其吸濕性大小順序為乳糖＜甘露醇＜MCC ＜糊精＜β-CD ＜可溶性淀粉;可溶性淀粉采用適當(dāng)比例可以降低吸濕性，增加溶化性，減輕或消除噴霧干燥的粘壁現(xiàn)象。

1.2.8 微晶纖維素

該輔料具有比表面積大、吸濕性極強(qiáng)的特點，在噴霧干燥的過程中會使藥物附著其表面。單獨(dú)應(yīng)用，會出現(xiàn)噴霧干燥過程易粘壁結(jié)塊的現(xiàn)象，但與蔗糖合用，可減輕粘壁情況［13］。

2 設(shè)備參數(shù)對中藥噴霧干燥粘壁性的影響

噴霧干燥是流化干燥技術(shù)用于液體物料的一種較好的方法，其流程是利用霧化器將一定濃度的液體物料噴射成霧狀液滴，在干燥的介質(zhì)中進(jìn)行熱交換使霧狀液滴中的溶劑迅速蒸發(fā)，獲得粉狀和顆粒狀制品。中藥成分因理化性質(zhì)不同，其傳質(zhì)和傳熱的速率也存在較大差異，造成不同程度粘壁現(xiàn)象。在充分掌握中藥提取物的理化性質(zhì)的前提下，通過調(diào)整噴霧干燥設(shè)備的參數(shù)可改善粘壁的情況。

2.1 噴嘴安裝

在噴霧干燥過程中，增加物料的分散度，可加速傳熱和傳質(zhì)過程。噴嘴的安裝對噴霧設(shè)備是非常重要的。當(dāng)霧滴群離開噴嘴時，其形狀是一個被壓縮空氣心充滿的錐形薄膜，霧滴應(yīng)均勻分布在噴霧錐中;噴霧錐是對稱的，如果不同心就會偏離中心線，進(jìn)而影響霧化效果，導(dǎo)致霧滴直徑增大，嚴(yán)重時會出現(xiàn)液線，造成粘壁現(xiàn)象。因此，在使用的過程中必須保證同心度。

2.2 熱風(fēng)量

風(fēng)量控制的好壞，最終體現(xiàn)在干燥物料的含水量，與粘壁有直接的關(guān)系。由于噴霧干燥過程是在微負(fù)壓下操作，霧滴能否達(dá)到干燥效果并抽走干燥物料取決于熱風(fēng)量。同時霧滴直徑大小可用熱風(fēng)量來調(diào)節(jié)。隨著熱風(fēng)量的增加，霧滴直徑減小，干燥加快，粘壁的可能就相對減小。但氣流量過大，所得粉體的吸濕性增強(qiáng)，噴霧過程中會發(fā)生粘壁現(xiàn)象;氣流量過小，導(dǎo)致霧徑偏大，干燥不充分，發(fā)生粘壁現(xiàn)象。

2.3 進(jìn)風(fēng)溫度

進(jìn)風(fēng)溫度的高低，也是影響粘壁性的主要因素。郭建波［14］研究表明:如果在開啟設(shè)備時就將空氣加熱器全開，這樣就會造成出口溫度很快上升，而實際塔體溫度并沒有均衡升上來，溫度不均勻，此時開始噴霧就很容易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。若溫度過高，會對中藥有效成分造成破壞或者改變某種成分的性質(zhì);溫度過低，不能充分干燥，發(fā)生粘壁現(xiàn)象。在適宜的范圍內(nèi)，進(jìn)風(fēng)溫度越高，溶劑蒸發(fā)越快，粘壁現(xiàn)象減輕。如果中藥浸膏含粘性成分較多，應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度，這樣就能使噴霧干燥順利進(jìn)行，因為糖類成分受高熱后粘性增加，則產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，適當(dāng)降低溫度則可減輕粘壁情況。

2.4 供液速度

供液速度與粘壁現(xiàn)象的發(fā)生也有重要聯(lián)系。在其他條件沒有改變的情況下，供液速度加快，會導(dǎo)致霧滴未處在流化狀態(tài)，因干燥不充分而粘于壁上或底部。如提高雙黃連微囊的供液速度，雖對其吸濕性的影響不大，但會使其分散率明顯下降［15］，造成霧滴粒徑過大，干燥不充分而粘壁。影響噴霧干燥的因素很多，除上述因素外，還存在藥液溫度、負(fù)壓大小、負(fù)壓的穩(wěn)定性等因素，因此在實際操作中應(yīng)綜合考慮上述影響因素對噴霧干燥工藝的影響。

3 關(guān)于中藥提取物防粘壁的思考

輔料可通過改善物料的吸濕性、提高物料的軟化點、增強(qiáng)提取液的流動性、改善提取液的霧化效果、對易吸濕造成粘壁的成分進(jìn)行包裹等，以發(fā)揮其防粘壁作用。因輔料在改善中藥提取物性質(zhì)方面起著重要作用，所以其在噴霧干燥過程中的應(yīng)用顯得尤為重要。對于復(fù)方提取物而言，因其理化性質(zhì)較為復(fù)雜，通過單一輔料進(jìn)行改性所發(fā)揮的作用有限，而通過多種輔料聯(lián)合應(yīng)用，則可從多方面共同發(fā)揮防粘壁作用。對于噴霧干燥設(shè)備，適當(dāng)提高進(jìn)風(fēng)口的溫度，可減少粘壁現(xiàn)象的發(fā)生。噴霧干燥所用壓縮空氣的壓力應(yīng)保持恒定，壓力的波動會產(chǎn)生嚴(yán)重的粘壁現(xiàn)象。噴嘴進(jìn)料速度和噴嘴的壓縮空氣量應(yīng)匹配，正常操作中應(yīng)隨時檢查噴嘴霧化效果，以減少粘壁的發(fā)生。但通過調(diào)整參數(shù)來發(fā)揮粘壁作用比輔料的應(yīng)用所發(fā)揮的作用要小，參數(shù)的調(diào)整范圍也很有限。鑒于中藥成分的復(fù)雜性，在整個噴霧干燥工藝的研究過程中，要充分分析和了解物料的性質(zhì)，通過輔料的應(yīng)用和噴霧干燥設(shè)備參數(shù)的調(diào)整，總結(jié)防粘壁規(guī)律，以解決中藥粘壁問題，最終得到科學(xué)、合理、可行的噴霧干燥工藝。

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