海螵蛸氣流粉碎工藝優(yōu)化及粉碎前后相關(guān)指標(biāo)對(duì)比

張愛麗， 徐忠坤， 張慶芬， 徐連明

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院連云港中醫(yī)藥分院，江蘇連云港222007；2.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇連云港222001；3.中藥制藥過程新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇連云港222001）

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海螵蛸氣流粉碎工藝優(yōu)化及粉碎前后相關(guān)指標(biāo)對(duì)比

張愛麗1， 徐忠坤2，3， 張慶芬2，3， 徐連明2，3

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院連云港中醫(yī)藥分院，江蘇連云港222007；2.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇連云港222001；3.中藥制藥過程新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇連云港222001）

摘要：目的 對(duì)海螵蛸（金烏賊Sepia esculenta Hoy1e）氣流超微粉碎和普通粉碎的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比和工藝優(yōu)化。方法 以超微粉的粒徑D50為中心復(fù)合法的指標(biāo)，對(duì)粉碎壓力、進(jìn)料壓力、螺旋進(jìn)料速度進(jìn)行多元線性回歸和二項(xiàng)式擬合，并用響應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用酸堿滴定法，對(duì)兩種粉體的制酸性能進(jìn)行比較。結(jié)果 最佳粉碎工藝為粉碎壓力0.77 MPa，進(jìn)料壓力0.62 MPa，螺旋進(jìn)料速度227.0 r/min；超微粉的D506.60 μm，明顯小于普通粉，超微粉的S/V 12 231.490 m2/cm3，明顯大于普通粉。1.0 g超微粉能中和人工胃酸62.50 mL，與普通粉差別不大，但反應(yīng)時(shí)間縮短。結(jié)論 用Minitab優(yōu)化方案制得的超微粉與模型預(yù)測值基本一致，而且其制酸效果優(yōu)于普通粉體。

關(guān)鍵詞：海螵蛸；氣流粉碎；中心復(fù)合法；粒徑；制酸性能

海螵蛸為烏賊科動(dòng)物無針烏賊Sepiella main- droni de Rochebrune或金烏賊Sepia esculenta Hoy1e的干燥內(nèi)殼，有收斂止血、澀精止帶、制酸、斂瘡的作用，用于潰瘍病、胃酸過多等癥狀，它主要含有碳酸鈣，還有殼角質(zhì)、黏液質(zhì)等成分。藥理實(shí)驗(yàn)證明，碳酸鈣中和胃酸是海螵蛸抑制胃酸過多的作用機(jī)理［1-2］，臨床上多將海螵蛸與其他藥物共同水煎服用，但碳酸鈣在水中的溶解度很小，水煎會(huì)浪費(fèi)藥材，降低療效［3］；也有將海螵蛸研末內(nèi)服或外用［4］，但普通粉碎后的海螵蛸因粒度粗，內(nèi)服或外用時(shí)腸胃及皮膚的吸收率低，也影響藥效。

J-50型氣流粉碎機(jī)是目前最新流行的一種先進(jìn)超微粉碎設(shè)備，其工作原理是在壓縮空氣或氮?dú)獾淖饔孟拢勰┮詠喴羲俚乃俣韧ㄟ^噴射管沿切線方向進(jìn)入研磨腔后，被管周圍螺旋氣流加速到超音速（300 m/s），粒子間相互激烈碰撞、摩擦而被粉碎。在氣流的作用下，粉碎粒子在旋流場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，當(dāng)其大于氣流作用力時(shí)，顆粒在研磨腔內(nèi)繼續(xù)粉碎；當(dāng)小于氣流作用力時(shí)，顆粒被氣流帶出研磨腔成為產(chǎn)品［5］。通過氣流粉碎技術(shù)，可增大粉體的比表面積，促進(jìn)藥物有效成分溶出，提高生物利用度。本實(shí)驗(yàn)利用Minitab軟件，針對(duì)影響產(chǎn)品粒度的主要因素，優(yōu)化海螵蛸氣流式超微粉碎工藝參數(shù)，并將超微粉與常規(guī)粉碎所得普通粉的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比研究［6］，為海螵蛸以后的臨床使用提供技術(shù)參考。

1 儀器與材料

J-50型氣流粉碎機(jī)（意大利Tecno1ogia Meccanica SRL公司）；HK-04A型中藥粉碎機(jī)（廣州旭朗機(jī)械設(shè)備廠）；BX53型正立顯微鏡（日本O1ympus公司）；Winner-2308型激光粒度分析儀（濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司）；WSJB-03型恒溫磁力攪拌器（河南中良科學(xué)儀器有限公司）；PHSJ-4F型pH計(jì)（上海雷磁儀器廠）；酸式、堿式滴定管。

海螵蛸購自安徽亳州藥材市場，經(jīng)江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司吳舟執(zhí)業(yè)藥師鑒定為烏賊科動(dòng)物金烏賊Sepia esculenta Hoy1e的干燥內(nèi)殼。氫氧化鈉為分析純（天津市大茂化學(xué)試劑廠）；鹽酸為分析純（上海申翔化學(xué)試劑有限公司）；其他試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 海螵蛸氣流粉碎 海螵蛸用清水洗凈，65℃鼓風(fēng)干燥24 h，置機(jī)動(dòng)沖缽內(nèi)破碎，剔除其外部硬皮，破碎至碎片，再置粉碎機(jī)中粉碎，過100目篩，得普通粉。然后取1 kg，按Minitab軟件設(shè)計(jì)的不同實(shí)驗(yàn)條件，調(diào)節(jié)粉碎壓力、進(jìn)料壓力和螺旋進(jìn)料速度等工藝參數(shù)，置氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行超微粉碎，即得超微粉。

2.2 粒徑測定 取海螵蛸超微粉適量，用羧甲基纖維素鈉溶液作分散劑，置于粒度測定儀內(nèi)，測定其粒徑。

2.3 海螵蛸超微粉碎工藝優(yōu)化

2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)Minitab軟件中的中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合單因素預(yù)試驗(yàn)條件，選取粉碎壓力（X1）、進(jìn)料壓力（X2）、螺旋進(jìn)料速度（X3）這3個(gè)對(duì)超微粉質(zhì)量影響較顯著的考察因素作為自變量［7］，每個(gè)自變量的試驗(yàn)分別以-1.682、-1、0、1、1.682這5個(gè)水平進(jìn)行編碼，試驗(yàn)因素及水平設(shè)計(jì)見表1，結(jié)果見表2。每個(gè)試驗(yàn)號(hào)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

表1　中心復(fù)合設(shè)計(jì)的因素及水平Tab.1 Factors and levels of central composite design

表2　中心復(fù)合設(shè)計(jì)結(jié)果（n=3）Tab.2 Results of central composite design（n=3）

2.3.2 模型擬合 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由Minitab軟件進(jìn)行分析，回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)、方差分析結(jié)果分別見表3、表4。二項(xiàng)式擬合方程為

Y=246.12 -148.66X1-141.67X2-1.22X3+ 101.92X21+118.30X21+0.002X23-14.42X1X2+ 0.006X1X3+0.03X2X3

其標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.593 6，回歸方程的系數(shù)R2為0.980 8，預(yù)測R2為0.896 8，調(diào)整后R2為0.963 4，說明方程可靠性較高。

由表3可以看出，模型方程中常數(shù)項(xiàng)P值為0，表明該模型是顯著的。同時(shí)，模型中的參數(shù)X1、X2、X3、X21、X22、X23的P值均為0，小于0.05，表明這些參數(shù)也是顯著的。由表4可知，失擬項(xiàng)P值為0.246，大于0.05，表明失擬項(xiàng)相對(duì)于絕對(duì)誤差是不顯著的，說明該回歸方程對(duì)實(shí)驗(yàn)擬合情況較好。

表3　回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)Tab.3 Significance tests for coefficients of regression equation

表4　回歸方程的方差分析Tab.4 ANOVA of regression equation

2.3.3 工藝優(yōu)化 試驗(yàn)中，每個(gè)因素對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量都很重要，但考慮其參數(shù)設(shè)置在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，還要兼顧降低成本，提高效率。運(yùn)用Minitab軟件特有的響應(yīng)優(yōu)化器，不但能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)響應(yīng)值的優(yōu)化，還能很方便直觀地通過調(diào)整圖中的輸入變量參數(shù)設(shè)置，尋求更理想的方法［8］。由圖1可知，當(dāng)設(shè)定粒徑D50為6.20 μm時(shí)，相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件為粉碎壓力0.767 7 MPa，進(jìn)料壓力0.618 2 MPa，螺旋進(jìn)料速度227.474 7 r/min?？紤]到實(shí)際操作的方便，修正為粉碎壓力0.77 MPa，進(jìn)料壓力0.62 MPa，螺旋進(jìn)料速度227.0 r/min。

圖1　響應(yīng)優(yōu)化器尋優(yōu)結(jié)果Fig.1 Result of response optim izer

2.3.4 工藝驗(yàn)證試驗(yàn) 稱取海螵蛸普通粉1 kg，根據(jù)響應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)選出的工藝條件，進(jìn)行工藝驗(yàn)證，結(jié)果見表5。由表可知，其超微粉粒徑的實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測值相當(dāng)，優(yōu)化結(jié)果可信。

表5　實(shí)際值和預(yù)測值的比較Tab.5 Com parison of actual value and predictive value

2.4 海螵蛸超微粉與普通粉相關(guān)指標(biāo)的對(duì)比

2.4.1 光學(xué)顯微觀察 分別取海螵蛸超微粉與普通粉適量，為防止出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，滴加1～2滴羧甲基纖維素鈉溶液作為分散劑，置顯微鏡下（10×40）觀察，結(jié)果見圖2。由圖可知，在同樣放大倍數(shù)下，海螵蛸普通粉顆粒粒徑呈不規(guī)則碎塊、棱角突出、大小不一，超微粉顆粒粒徑細(xì)小、均勻，明顯小于普通粉粒徑。

圖2　海螵蛸普通粉和超微粉的顯微形態(tài)Fig.2 M icroscopic images of cuttlebone normal ground powder and m icronized powder

2.4.2 粉體表征 將海螵蛸普通粉和超微粉置于激光粒度分析儀內(nèi)，測定其粒徑及粒徑分布。其中，D10累積量為10％所對(duì)應(yīng)的粒徑，D50表示累積量為50％對(duì)應(yīng)的粒徑，D90表示累積量為90％所對(duì)應(yīng)的粒徑，結(jié)果見圖3、表6。實(shí)驗(yàn)表明，與普通粉相比，超微粉碎不但起到細(xì)化粉體的作用，也有著勻化作用，使大部分粉體達(dá)到了7 μm以下。另外，超微粉的D50、D90明顯小于普通粉，而且其表面積/體積明顯大于普通粉。

圖3　海螵蛸普通粉與超微粉的粒徑分布Fig.3 Particle size distributions of cuttlebone normal ground powder and m icronized powder

表6　兩種海螵蛸粉末粒徑的比較（n=3）Tab.6 Com parison of particle sizes of cuttlebone norm al ground powder and m icronized powder（n=3）

2.4.3 制酸量測定 制酸力是抗酸藥等消化系統(tǒng)藥物的主要質(zhì)量指標(biāo)，《國家藥品標(biāo)準(zhǔn)工作手冊(cè)》規(guī)定，制酸力在指定的實(shí)驗(yàn)條件下，以每1 g供試品消耗鹽酸滴定液（0.1 mo1/L）的毫升數(shù)表示［9］。2.4.3.1 溶液的制備 NaOH滴定液按《中國藥典》2010年版二部附錄制備［10］，標(biāo)定其濃度為0.101 5 mo1/L；鹽酸溶液（人工胃酸酸度）按《中國藥典》2010年版二部附錄制備［10］，標(biāo)定其濃度為0.108 5 mo1/L；酚酞指示液制法為取酚酞1 g，加乙醇100 mL溶解，即得。

表7　兩種海螵蛸粉體制酸量的比較（n=3）Tab.7 Comparison of acid amount neutralized by cuttlebone normal ground powder and m icronized powder（n=3）

3 討論

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，粉碎壓力一般要稍大于進(jìn)料壓力，這樣粉碎效果會(huì)更好些?？紤]到與氣流粉碎機(jī)配套使用的是小型空壓機(jī)，結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定粉碎壓力、進(jìn)料壓力及螺旋進(jìn)料速度這3個(gè)工藝參數(shù)的限度范圍，來對(duì)海螵蛸進(jìn)行超微粉碎。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道［9］，制酸藥的檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以到達(dá)pH 3.5的時(shí)間作為評(píng)價(jià)抗酸藥的關(guān)鍵指標(biāo)。為保證酸堿反應(yīng)能滿足pH大于3.5的條件，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定海螵蛸粉體樣品的取樣量為0.75 g。本實(shí)驗(yàn)參照文獻(xiàn)［11］報(bào)道的方法，將鹽酸加入海螵蛸粉體時(shí)，溶液迅速由堿性變酸性，酸度計(jì)的pH值數(shù)據(jù)跳動(dòng)幅度過大，反應(yīng)中生成的CO2因?yàn)閿嚢杵鞯臄嚢?，又溶于水中，使pH值數(shù)據(jù)往復(fù)無規(guī)律跳動(dòng)，影響結(jié)果判斷。為保證酸度計(jì)測試有規(guī)律，故改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，將海螵蛸粉體用適量純化水分散后，全部轉(zhuǎn)移至定量鹽酸溶液中，精確計(jì)時(shí)，不攪拌，測試溶液pH值由1.0升至3.5所需的時(shí)間，以此判斷兩種粉體的反應(yīng)速度。另外，因兩種粉體與酸反應(yīng)的時(shí)間都不超過8 min，故沒有對(duì)海螵蛸粉體作溶出度考察。

本實(shí)驗(yàn)采用Minitab軟件對(duì)海螵蛸的氣流超微粉碎工藝進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)點(diǎn)是不僅具有中心復(fù)合設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析等其他軟件常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序，還可以不用編程和復(fù)雜計(jì)算就能快速有效地找出影響指標(biāo)結(jié)果的主要因素和交互作用，由軟件自動(dòng)生成的數(shù)學(xué)模型可以直觀分析各因素間的關(guān)系，最后由響應(yīng)優(yōu)化器得到各影響因素的最佳組合［8］，以上操作展現(xiàn)了Minitab為實(shí)驗(yàn)者提供的強(qiáng)大功能，對(duì)藥學(xué)工作者來說，是一個(gè)非常適用的軟件。

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Optim ization of fluid jet pulverizing process for cuttlebone and com parison of related indices before and after pulverization

ZHANG Ai-1i1， XU Zhong-kun2，3， ZHANG Qing-fen2，3， XU Lian-ming2，3
（1.Lianyungang TCM Branch，Jiangsu Union Technical Institute，Lianyungang 222OO7，China；2.Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co.，Ltd.，Lianyungang 222OO1，China；3.State Key Laboratory for New-tech Pharmaceutical Process of Chinese Medicine，Lianyungang 222OO1，China）

ABSTRACT：AIM To optimize the f1uid jet pu1verizing process for cutt1ebone（Sepia esculenta Hoy1e）and compare the re1ated indices of norma1 ground powder and micronized powder before and after pu1verization.METHODS Centra1composite design was emp1oyed.With the partic1e diameter ofmicronized powder D50as an index，crushing pressure，feed pressure and feed speed were used for fitting the mu1tip1e 1inear regression and binomia1 equation.The experimenta1 resu1twas screened by response optimizer.The abi1ity of neutra1izing gastric acid of the norma1ground powder and micronized powder was then assessed by acid-base titration method.RESULTS The good parameters were determined to be 0.77 MPa for crushing pressure，0.62 MPa for feed pressure and 227.0 r/min for feed speed.Themicronized powder，at a partic1e diameter of6.60 μm，was significant1y sma11er than thatof norma1ground powder.S/V with a va1ue of12 231.490 m2/cm3was significant1y bigger than thatof the norma1ground powder.1.0 gmicronized cutt1ebone powder neutra1ized 62.11 mL gastric acid，demonstrating no much difference with norma1groud powder，but a shorter reaction time.CONCLUSION Under the conditions optimized by Minitab，the obtained micronized powder is basica11y identica1 to the predictivemode1，and it is superior to that of the norma1ground powder in terms of its neutra1izing effect on gastric acid.

KEY WORDS：cutt1ebone；f1uid jet pu1verization；centra1 composite design；partic1e diameter；neutra1ization of gastric acid

作者簡介：張愛麗（1972—），女，碩士，副教授，研究方向?yàn)橹兴幹苿?。Te1：13851274690，E-mai1：251866513@qq.com

基金項(xiàng)目：國家“重大新藥創(chuàng)制”科技重大專項(xiàng)（2013ZX09402203）

收稿日期：2014-11-13

doi：10.3969/j.issn.1001-1528.2016.01.012

中圖分類號(hào)：R284

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1528（2016）01-0058-05