均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選干姜超臨界萃取物微囊制備工藝△

熊晶晶，張玉瓊，周昌妮，王佳樂(lè)，馮青云，田效志，賈永艷

(河南中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，河南 鄭州 450046)

·中藥工業(yè)·

均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選干姜超臨界萃取物微囊制備工藝△

熊晶晶，張玉瓊，周昌妮，王佳樂(lè)，馮青云，田效志，賈永艷*

(河南中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，河南 鄭州 450046)

目的：探索噴霧干燥法制備干姜超臨界提取物微囊的制備工藝及其對(duì)微囊成型性的影響。方法：以阿拉伯膠為囊材，吐溫-80為助乳化劑，采用噴霧干燥法制備干姜超臨界提取物微囊。以載藥量、包封率等為指標(biāo)，采用均勻設(shè)計(jì)對(duì)囊芯與囊材比例、進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)液速度進(jìn)行考察，并進(jìn)行綜合評(píng)分，優(yōu)選噴霧干燥制備微囊的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果：最佳制備工藝條件是藥物與囊材比為1∶1.1，進(jìn)風(fēng)溫度為160 ℃，進(jìn)樣速度為8 mL·min-1。制得的微囊平均包封率達(dá)66.44%，載藥量為34.44%。結(jié)論：本試驗(yàn)所選用的噴霧干燥法優(yōu)化條件合理，制得的微囊有較高的載藥量和包封率，為制備成最終劑型奠定了良好的基礎(chǔ)，且操作簡(jiǎn)單，利于擴(kuò)大生產(chǎn)。

干姜超臨界萃?。晃⒛?；噴霧干燥；均勻設(shè)計(jì)

干姜味辛，性熱。具有溫中散寒，燥濕消痰，回陽(yáng)通脈之功能，主要用于脘腹冷痛，嘔吐瀉泄，肢冷脈微，痰飲喘咳等癥的治療[1]。當(dāng)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，干姜具有鎮(zhèn)痛抗炎、保肝利膽、抗病原體、抗胃潰瘍等作用[2]。干姜主要含姜辣素類(lèi)化合物及少量的揮發(fā)油，其中姜辣素主要為6-姜酚[3-4](6-gin-gerol)及其分解產(chǎn)物姜烯酚(shogaol)、姜酮(zingerone)和姜萜酮(zingiberone)等。藥理學(xué)研究表明，該類(lèi)成分具有抗氧化、抑制胃粘膜損傷、增加膽汁分泌等作用，但其穩(wěn)定性差，易氧化、聚合，降低療效。微囊化[5-7]技術(shù)是應(yīng)用于制劑的一種新技術(shù)，是利用天然或合成的高分子材料(通稱(chēng)囊材)，將藥粉微粒或藥液微滴(通稱(chēng)囊心物)包裹成微小囊狀物。其特點(diǎn)是可將一些易氧化、易分解、口味不佳的常規(guī)口服制劑的藥物加工成質(zhì)量穩(wěn)定、耐貯存且口服無(wú)異味的藥物，隔離易起變化的物質(zhì)以便長(zhǎng)期保存，調(diào)節(jié)、控制釋放速度并控制揮發(fā)等。藥物微囊化后，可以制備成散劑、顆粒劑、分散片等劑型，方便臨床用藥。筆者采用微囊化技術(shù)制備干姜超臨界萃取物微囊，一方面可以將液態(tài)的干姜超臨界提取物轉(zhuǎn)變成為固態(tài)微囊；另一方面可以通過(guò)對(duì)所制微囊質(zhì)量的初步評(píng)價(jià)，為后續(xù)質(zhì)量評(píng)價(jià)及穩(wěn)定、緩釋、高效的干姜超臨界萃取物新制劑的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

B-290型氣壓式噴霧干燥機(jī)(瑞士Buchi公司)；SUNNY XS-A5型光學(xué)顯微鏡(寧波舜宇儀器有限公司)；85-2恒溫磁力攪拌器(江蘇恒大儀器廠)；HA221-50-06超臨界萃取裝置(江蘇南通華安超臨界萃取有限公司)；FW-200高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(北京中興偉業(yè)儀器有限公司)；SARTORIUS BP210S電子分析天平(北京賽多利斯天平有限公司)。

1.2 試藥

二氧化碳(CO2≥99.5%，河南源正科技發(fā)展有限公司)；干姜(產(chǎn)地四川，購(gòu)自河南中原正信藥材有限責(zé)任公司，批號(hào)：20110210)經(jīng)河南中醫(yī)學(xué)院陳隨清教授鑒定，符合《中華人民共和國(guó)藥典》要求；阿拉伯膠(鄭州億中化工原料有限公司，批號(hào)：20090823)；吐溫-80(Tween-80，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司，批號(hào)：20120922)；聚氧乙烯蓖麻油(EL，德國(guó)BASF，批號(hào)：95615775L0)；無(wú)水乙醇(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，批號(hào)：20110808)；石油醚(天津歐博凱化工有限公司，批號(hào)：20120719)。

2 方法與結(jié)果

2.1 干姜超臨界萃取物的制備

稱(chēng)取干姜飲片500 g，用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成粗粉，調(diào)節(jié)超臨界萃取裝置，萃取壓力為27 Mpa，萃取溫度為35 ℃，萃取時(shí)間為3 h，收集干姜超臨界萃取物，萃取率為5.3%。

2.2 微囊的制備

稱(chēng)取阿伯膠15 g，加水100 mL溶解，制得阿拉伯膠膠漿；稱(chēng)取干姜超臨界萃取物10 g，T-80 2 g，用磁力攪拌器充分混合均勻后，進(jìn)行噴霧干燥。

2.3 載藥量的測(cè)定

取干姜超臨界萃取物微囊1.0 g，精密稱(chēng)定，置于具塞錐形瓶中，加10 mL蒸餾水，攪拌，溶解，加入無(wú)水乙醇15 mL，振搖均勻。取上清液置分液漏斗中，加石油醚萃取2次，每次15 mL。分取石油醚液置已知重量的干燥蒸發(fā)皿中，水浴(50 ℃)蒸干，精密稱(chēng)定，得微囊總藥量，計(jì)算微囊平均載藥量為34.44%(n=3)。載藥量計(jì)算公式：

載藥量=(微囊含藥量/微囊總量)×100%

2.4 包封率的測(cè)定

取干姜超臨界萃取物微囊1 g，精密稱(chēng)定，置于具塞錐形瓶中，加入10 mL石油醚，浸漬30 min，傾去上層石油醚，沉淀，水浴干燥，加10 mL蒸餾水，攪拌，溶解，迅速加入無(wú)水乙醇15 mL，振搖均勻。取上清液置分液漏斗中，加石油醚萃取2次，每次10 mL，分取石油醚液置于已知重量的干燥蒸發(fā)皿中，水浴(50 ℃)蒸干，精密稱(chēng)定重量，得到微囊中包封的藥量。包封率計(jì)算公式：

包封率=(微囊中包封藥量/微囊含藥量)×100%。

2.5 干姜超臨界萃取物微囊收率計(jì)算

分別稱(chēng)量按優(yōu)化條件制備的3批微囊，計(jì)算其占投料量的質(zhì)量比。計(jì)算公式：

收率=(得到的微囊質(zhì)量/投入干姜混合油總量)×100%。

2.6 影響因素的考察

微囊制備過(guò)程中，囊材與囊心物的比例，噴霧干燥過(guò)程中的進(jìn)樣速度、進(jìn)風(fēng)溫度等均會(huì)影響微囊的質(zhì)量。為此，筆者以載藥量、包封率為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)影響干姜超臨界萃取物微囊的因素進(jìn)行考察。

綜合評(píng)分(Z)=Xi×100/Xmax×權(quán)重0.8+Yi×100/Ymax×權(quán)重0.2。

其中，Xi為載藥量；Xmax為最大載藥量；Yi為包封率；Ymax為最大包封率。

2.6.1 均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化微囊處方及工藝參數(shù) 結(jié)合干姜超臨界萃取物成囊因素初步試驗(yàn)考察結(jié)果，采用均勻設(shè)計(jì)法，以綜合評(píng)分(Z)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以囊芯物和囊材比例(X1)、進(jìn)風(fēng)溫度(X2)、進(jìn)樣速度(X3)為考察因素，利用DPS均勻統(tǒng)計(jì)軟件，按照U5(54)表安排試驗(yàn)，進(jìn)行3因素5水平的均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。根據(jù)均勻設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 均勻設(shè)計(jì)方案

表2 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

用DPS 7.05版軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得回歸方程：Z=73.990 5-7.588 2X1+0.193 0X2-1.3263X12(P=0.024 8，r=0.999 2)，結(jié)果可信。在Z值取最大時(shí)，X1=1∶1.1、X2=159.5、X3=7.5。綜合生產(chǎn)情況，選擇囊芯物和囊材比例為1∶1.1，進(jìn)風(fēng)溫度為160 ℃，進(jìn)液速度為8 mL·min-1。

2.6.2 驗(yàn)證試驗(yàn) 按上述優(yōu)選條件制備3批干姜超臨界萃取物微囊，對(duì)優(yōu)化處方進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表3。表明該方程預(yù)測(cè)性良好，結(jié)果真實(shí)可信。

表3 優(yōu)化處方的驗(yàn)證結(jié)果(n=3)

2.7 微囊粒徑的測(cè)定

將制備的干姜超臨界萃取物微囊分散于聚氧乙烯蓖麻油中，滴加于載玻片上，蓋上蓋玻片，放于光學(xué)顯微鏡下，觀察微囊的外觀形態(tài)，見(jiàn)圖1。在顯微鏡下測(cè)量500個(gè)微囊的粒徑，計(jì)算其平均值。用一定粒徑范圍內(nèi)微囊數(shù)目除以總數(shù)500，得其頻率，用頻率對(duì)相應(yīng)粒徑作直方圖，見(jiàn)圖2。結(jié)果顯示：制備的微囊外觀較圓整，表面較光滑。干姜超臨界萃取物微囊的平均粒徑為12.51 μm，其中65.2%集中在5～15 μm范圍內(nèi)。

注：A.×1000倍；B.×400倍。圖1 微囊光學(xué)顯微照片

圖2 微囊粒徑分布圖

2.8 微囊的薄層鑒別

取干姜超臨界萃取物微囊1 g，置于具塞錐形瓶中，加入10 mL石油醚，浸漬30 min，傾去上層石油醚液，沉淀，水浴干燥，加10 mL蒸餾水，攪拌，溶解。加乙酸乙酯30 mL，超聲處理10 min，分取乙酸乙酯液至蒸發(fā)皿中，室溫?fù)]干，殘?jiān)右宜嵋阴? mL，使其溶解，作為供試品溶液。取空白微囊1 g，同供試品溶液制備方法制成陰性對(duì)照品溶液。另取干姜對(duì)照藥材0.3 g，加乙酸乙酯5 mL，超聲處理10 min，濾過(guò)，濾液作為對(duì)照藥材溶液。照薄層色譜法(《中華人民共和國(guó)藥典》2010版一部附錄Ⅵ B)試驗(yàn)，吸取陰性對(duì)照品溶液、供試品溶液各5 μL，對(duì)照藥材溶液3 μL，分別點(diǎn)于同一硅膠G薄層板上，以石油醚-乙酸乙酯-甲醇-冰醋酸(20∶3∶1∶0.4)為展開(kāi)劑，展開(kāi)，取出，晾干，置紫外光燈(365 nm)下觀察。供試品色譜中，在與對(duì)照藥材色譜相應(yīng)的位置上，顯示相同的藍(lán)色熒光斑點(diǎn)，而陰性樣品無(wú)此斑點(diǎn)，見(jiàn)圖3。

注：1.陰性對(duì)照品；2～4.供試品；5.干姜對(duì)照藥材。圖3 干姜超臨界萃取物微囊的薄層鑒別

3 討論

3.1干姜超臨界萃取物包裹技術(shù)中，報(bào)道較多的是β-環(huán)糊精包合技術(shù)，本試驗(yàn)嘗試微囊化技術(shù)，選擇噴霧干燥法制備干姜超臨界提取物微囊[8-9]。噴霧干燥法制備微囊，不使用有機(jī)溶劑，制作過(guò)程方便易操作，工藝參數(shù)容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。操作時(shí)霧滴在熱氣流中瞬間干燥，藥物受熱時(shí)間短，適用于熱敏性藥物，可避免干姜超臨界提取物中的成分受熱破壞。本試驗(yàn)制備的干姜超臨界提取物微囊載藥量為34.4%，微囊粒子大小均勻，達(dá)到試驗(yàn)要求。

3.2本試驗(yàn)在測(cè)定載藥量和包封率時(shí)，曾嘗試以水破囊，繼而加熱破乳的方法測(cè)定，也曾嘗試以超聲法、離心后加熱回流法、80%醇沉淀法等破乳方法，但均因破乳不完全而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出載藥量和包封率。最終選擇以石油醚萃取未包封的藥物，然后用水破乳，再用石油醚萃取的方法，此法操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好。

3.3在許多文獻(xiàn)報(bào)道中，微囊包封率=(微囊中藥物量/投藥量)×100%。由于在噴霧干燥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生藥物吸附于噴霧干燥塔內(nèi)壁的現(xiàn)象，而此部分藥物并沒(méi)有真正被囊材所包封，不能算為系統(tǒng)中包封的藥量；另外，由于儀器及試驗(yàn)操作等因素，投料的干姜超臨界萃取物會(huì)有一定量的損失，并不包括在微囊中；且《中國(guó)人民共和國(guó)藥典》2010版二部附錄中，微囊包封率=(系統(tǒng)中包封的藥量/系統(tǒng)中包封與未包封的總藥量)×100%。本課題采用公式包封率=(微囊中實(shí)際藥物量/載藥量)×100%[10]，筆者認(rèn)為以此公式計(jì)算包封率更為科學(xué)可靠。

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OptimizationofGingerSupercriticalExtractMicrocapsulesPreparationProcessbyUniformDesign

XIONGJingjing，ZHANGYuqiong，ZHOUChangni，WANGJiale，F(xiàn)ENGQingyun，TIANXiaozhi，JIAYongyan*

(HenanUniversityofTraditionalChineseMedicine，CollegeofPharmacy，HenanZhengzhou，450046，china)

Objective：To explore the spray drying method of supercritical ginger extract microcapsules process and its impact on the microcapsules formability.Methods：Gum arabic was used as a capsule material，Twen-80 as emulsifier.Microcapsules were prepared by spray drying with supercritical ginger extract.Drug loading and encapsulation efficiency were set as indicators，the uniform design was used to access the ratio of capsule core，the capsule material，inlet air temperature，inlet velocity to inspect，and conduct comprehensive score，and the optimal process parameters of preparing spray-dried microcapsules was chosen accordingly.Result：The selected optimal preparation conditions was for the drug and capsule material gum arabic ratio 1∶1.1，inlet air temperature 160 ℃，the injection rate 8 mL·min-1，the average rate of encapsulation of the closing microcapsules was 66.44%，drug loading was 34.44.%.Conclusion：In this study，the selected optimal spray drying conditions are relatively reasonable，prepared microcapsules have higher drug loading and encapsulation efficiency.The result has laid a good basis for further study in order to prepare a final dosage form，the experimental operation is simple，which will help to expand production.

Supercritical ginger；microcapsules；spray drying；uniform design

2014-07-24)

鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目(0910 SGYS33390-2)

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賈永艷，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：藥物制劑新技術(shù)與新劑型；Tel：(0371)65962746，E-mail：hnzyjyy@126.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.4.021