“植物膠囊”的概念與發(fā)展應(yīng)用

摘 要：自從非法廠商使用皮革下腳料制造藥用膠囊的行為曝光以來，小小的膠囊引發(fā)了人們的關(guān)注，與傳統(tǒng)動(dòng)物膠囊相比，植物膠囊在材質(zhì)安全性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。為使人們對(duì)植物膠囊有更加全面的了解，文章介紹了植物膠囊的概念、起源、原料種類、制備工藝以及發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：藥用膠囊，植物，安全

中圖分類號(hào)：N04；R94；TQ460.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8578（2014）S1-0035-03

The Concept and Application of Vegetable Capsules

WANG Leyan

Abstract： Since the revelation of illegal manufacturers making medicinal capsules from scrap leather， the little capsule has attracted more and more attention. Considering the source of raw material， vegetable capsule is much safer than the traditional gelatin capsules. This paper introduced the vegetable capsules in the aspects of their conception， origin， raw material varieties， manufacture processing， development etc， so that people can get better sense of vegetable capsules.

Keywords： capsule， vegetable， safty

收稿日期：2014-06-23

作者簡(jiǎn)介：王樂妍（1984—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心光電部審查員。通信方式：wangleyan@sipo.gov.cn。

一 概念與起源

膠囊屬藥用輔料，其內(nèi)填充藥用成分，通過口服進(jìn)入患者體內(nèi)后，在胃腸中崩解釋放藥用成分，進(jìn)而被吸收進(jìn)入患者體內(nèi)。膠囊劑廣泛應(yīng)用于各類藥品和保健品。

目前市面上出現(xiàn)的膠囊大多為動(dòng)物性膠囊，其主要成分為明膠，是以牛、豬等動(dòng)物的骨或皮等為原料，由結(jié)締組織或表皮組織中水解而來的蛋白質(zhì)成分組成[1]。

然而在其問世之初，膠囊的原料為植物性。1846年，兩節(jié)硬膠囊的專利由Lehuby取得，這種兩節(jié)硬膠囊由淀粉或木薯粉制成，僅在其專利文件中提及。也可采用其他材料或混合物制作膠囊，例如明膠。在隨后的應(yīng)用發(fā)展過程中，明膠因其良好的成膜性、成品率高等特性，逐漸成為生產(chǎn)膠囊的主流材質(zhì)，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，動(dòng)物性明膠膠囊?guī)缀醭蔀樗幱媚z囊的等同概念。

然而隨著科技的發(fā)展和人類需求的變化，動(dòng)物性明膠膠囊的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)。首先，受其來源所限，明膠膠囊在食用安全性方面存在隱患，例如牛源性動(dòng)物膠囊可能攜帶動(dòng)物蛋白朊病毒，為服用者帶來感染瘋牛病的隱患；其次，在動(dòng)物明膠的提取過程中，需要耗費(fèi)大量的水電資源，不可避免地造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；另外，從藥效角度來講，動(dòng)物明膠成分為蛋白質(zhì)，含有大量氨基，當(dāng)遇到內(nèi)容物中含有醛基等基團(tuán)時(shí)，就會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致藥物變性，藥效喪失，甚至對(duì)人體健康造成危害；尤有甚者，在近期曝光的“毒膠囊”事件中，不法廠商以廢棄的皮革邊角料為原料提取明膠，制作藥用膠囊，而皮革在加工過程中需經(jīng)含鉻的鞣制劑處理，皮革邊角料以及熬制的明膠中都有大量的重金屬鉻殘留，這些重金屬鉻通過口服膠囊進(jìn)入體內(nèi)，會(huì)對(duì)人體多器官造成損害并存在致癌危險(xiǎn)。小小一粒膠囊引發(fā)如此多的問題，尋找明膠膠囊替代品越來越有必要，于是，植物膠囊重新回到了人們的視線內(nèi)。

所謂植物膠囊，顧名思義是以植物成分取代動(dòng)物明膠制得的膠囊，目前采用的植物成分主要包括纖維素、淀粉、植物性水解膠等，新興的植物膠囊在安全性上具有明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有原料來源廣泛、貯存要求低、不易與內(nèi)容物反應(yīng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了國(guó)內(nèi)外科研人員和生產(chǎn)廠商的廣泛關(guān)注。植物膠囊制備原料越來越豐富，制備工藝不斷改進(jìn)，成品性能也有大幅度提升，目前已取代動(dòng)物性明膠膠囊，成為藥用膠囊的主要發(fā)展方向。

二 成分及主要原料

植物膠囊的主要成分包括成膜材料、凝膠劑以及添加劑，其中成膜材料是囊材的主要成分，通常占囊材質(zhì)量的30%～70%。誕生初期的植物膠囊在凝膠溫度、囊壁韌度等方面存在不足，推廣應(yīng)用受到限制，于是凝膠劑被加入到囊材成分中，用于增加膠液的黏性，獲得崩解時(shí)間和貯存條件達(dá)標(biāo)的植物膠囊，凝膠劑的加入量通常為成膜材料的1/3至1/2。添加劑主要為助凝劑，用于調(diào)節(jié)膠液混合物的螯合機(jī)理，加入量較少，通常在囊材質(zhì)量中占5%以下。

目前廣泛采用的植物性成膜材料有植物纖維、淀粉和植物蛋白。

羥丙甲基纖維素是一種主要的植物纖維成膜劑[2]，由短棉絨或木漿經(jīng)醚化制成。其用于生產(chǎn)植物膠囊的時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)較為成熟。單獨(dú)使用的羥丙甲基纖維素在體內(nèi)崩解性差，加入植物性水解膠體作為凝膠劑后，崩解性得到改善。

從原料來源廣泛性和生產(chǎn)成本低廉性的角度來講，淀粉是極具潛力的植物膠囊成膜材料。目前已有馬鈴薯、玉米、木薯、小麥、地瓜等眾多作物提取的淀粉用于制作植物膠囊[3]。然而，天然淀粉成膜后較脆，容易發(fā)生斷裂，直接用于制作膠囊往往無法滿足堅(jiān)韌度的要求，因而通常將天然淀粉經(jīng)變性處理后使用，即通過物理、化學(xué)或微生物處理等方法在天然淀粉上引入官能團(tuán)，以改善天然淀粉的成膜性、穩(wěn)定性等性質(zhì)。常見的用于植物膠囊成膜性材料的變性淀粉有氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交聯(lián)淀粉等。

植物種子蛋白也可作為植物膠囊成膜材料使用，同樣具有來源廣泛、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，例如大豆分離蛋白。植物蛋白可單獨(dú)作為成膜材料使用，也可與羥丙甲基纖維素、淀粉等其他成膜材料混合，獲得改善的成膜品質(zhì)。

凝膠劑是使膠液達(dá)到適宜黏度的關(guān)鍵性組分，其成分為植物性水解膠體，在自然界中有多種來源，例如以紅藻膠、瓊脂凝膠為代表的海藻膠，以瓜爾膠、亞麻籽膠、羅望子膠等為代表的種子膠，以及各種果膠、樹膠等。此外，由微生物發(fā)酵而得的普魯蘭多糖、黃原膠等微生物膠也可作為凝膠劑在植物膠囊中使用，由于其非動(dòng)物性的屬性，同樣具有明顯的安全性優(yōu)勢(shì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)多種膠同時(shí)使用時(shí)，可產(chǎn)生協(xié)同增黏效應(yīng)，復(fù)合膠比單獨(dú)使用的各種膠體具有更優(yōu)的性能，因而在制備植物膠囊的過程中，往往將選擇幾種膠體混合使用。

植物膠囊中的添加劑主要為助凝劑，通過提供一價(jià)或二價(jià)陽(yáng)離子的鹽，如檸檬酸鉀、氯化鉀、氯化鈣、磷酸鉀等，來調(diào)節(jié)膠液混合物的螯合機(jī)理。

三 制備工藝與設(shè)備

目前植物膠囊的制備工藝大體上仍沿用傳統(tǒng)動(dòng)物膠囊的蘸膠制備工藝，并采用現(xiàn)有明膠膠囊的機(jī)器進(jìn)行制作，以節(jié)約生產(chǎn)成本。蘸膠工藝是將各種原材料溶解、混合均勻，利用模板蘸膠，干燥脫模后制得。模板通常為整齊排列的多根不銹鋼針，將針的尖端部分浸入配制好的膠液中進(jìn)行蘸膠，蘸膠完成后從膠液中抽出，轉(zhuǎn)入烘干裝置中進(jìn)行干燥處理，就在每根不銹鋼針模板的尖端形成套置在其上的二分之一膠囊殼毛坯，經(jīng)過拔殼處理將二分之一膠囊殼毛坯從針尖模板上脫模下來，修剪掉多余的長(zhǎng)度，罐裝藥用成分作為內(nèi)容物后兩兩套合，即成一個(gè)完整的藥用膠囊。近年來，隨著植物膠囊的發(fā)展與普及，越來越多的企業(yè)針對(duì)植物膠囊的生產(chǎn)工藝和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，主要涉及膠液輸送、原輔料精確配比、溫度控制、高效脫模等各方面。

四 在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)早在2007年就針對(duì)植物膠囊設(shè)立“海藻多糖植物空心膠囊的研制及產(chǎn)業(yè)化”課題，屬國(guó)家“十一五”863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。該課題由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所承擔(dān)，經(jīng)過幾年的攻關(guān)研究，在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破進(jìn)展，優(yōu)化了海藻多糖植物空心膠囊配方，其產(chǎn)品在崩解時(shí)限、貯存穩(wěn)定性等方面均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)將致力于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。除中科院海洋研究所外，也有浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海理工大學(xué)等多家高校和科研機(jī)構(gòu)針對(duì)植物膠囊開展相關(guān)研究。

目前，我國(guó)生產(chǎn)植物膠囊的企業(yè)及其產(chǎn)品主要有秦皇島藥用膠囊有限公司的海藻多糖空心膠囊、江蘇辰星海洋生物科技有限公司的海藻多糖空心膠囊，以及山西吉呈生物技術(shù)有限公司的普魯多糖膠囊等。此外也有自主研發(fā)的植物膠囊生產(chǎn)設(shè)備問世，例如丹東金丸集團(tuán)有限公司的智能型植物膠囊生產(chǎn)線、北京長(zhǎng)征天民高科技有限公司的植物軟膠囊設(shè)備等。

五 前景與挑戰(zhàn)

植物膠囊相較傳統(tǒng)明膠膠囊的優(yōu)勢(shì)已是業(yè)內(nèi)共識(shí)。但成膜穩(wěn)定不足，崩解時(shí)限、干燥失重等指標(biāo)無法達(dá)到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以及生產(chǎn)成本居高不下等問題，都給植物膠囊的大范圍推廣帶來阻礙，植物膠囊的配方優(yōu)化、工藝改進(jìn)等方面的許多問題仍有待解決。然而眾多研究人員顯然對(duì)此充滿信心，美國(guó)已預(yù)計(jì)在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)植物膠囊市場(chǎng)占用率達(dá)到80%以上，而我國(guó)針對(duì)植物膠囊的研究也全面展開，大量專利及學(xué)術(shù)報(bào)道紛紛涌現(xiàn)。相信在不久的將來，植物膠囊終將取代傳統(tǒng)明膠膠囊，為人類健康帶來有效保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 李承獻(xiàn).明膠在膠囊中的應(yīng)用（一）[J].明膠科學(xué)與技術(shù)，2012，32（1）：40-46.

[2] 浙江大學(xué).以纖維素硫酸鈉為主要原料的植物膠囊及制備方法：中國(guó)，101244276A[P].2008-08-20.

[3] 劉宇.木薯淀粉植物膠的制備工藝及制得的植物膠、植物膠囊：中國(guó)，101338045A[P].2009-01-07.