壯骨膠囊干燥工藝改進(jìn)研究*

肖晏嬰,黃德紅△,岳國超,崔瑾瑾,胡夢云,何藝輝

1.湖北省中醫(yī)藥大學(xué)附屬襄陽市中醫(yī)醫(yī)院(襄陽 441000)；2.湖北省襄陽市中醫(yī)藥研究所(襄陽 441000)

壯骨膠囊為我院自制制劑，全方由補(bǔ)骨脂、骨碎補(bǔ)、酒大黃、黃芪、丹參、桃仁、續(xù)斷、刺五加和葛根九味藥組成，功效為補(bǔ)腎健脾，強(qiáng)筋健骨，主要用于治療骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)增生導(dǎo)致的疼痛及骨折。該制劑在臨床應(yīng)用多年，療效確切[1]。根據(jù)各個藥物的理化性質(zhì)以及制劑成型的要求，將處方中丹參和酒大黃粉碎入藥，其他藥物水煎煮后入藥。壯骨膠囊的傳統(tǒng)干燥工藝為熱風(fēng)循環(huán)烘房干燥，干燥時間長，對有效成分的保留不足，對產(chǎn)品質(zhì)量和臨床療效均有較大影響。針對傳統(tǒng)干燥工藝缺陷的問題，本文以處方中君藥補(bǔ)骨脂中的有效成分補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素[2]的轉(zhuǎn)移率為考察指標(biāo)，同時結(jié)合生產(chǎn)實際，選取干燥溫度、浸膏相對密度和干燥時間為考察因素，采用真空微波法運用星點設(shè)計—響應(yīng)面法優(yōu)化干燥工藝，以期進(jìn)一步提高該制劑的產(chǎn)品質(zhì)量和療效。

儀器與藥品

1 儀 器 HWZ-20B型微波真空干燥箱(甘肅天水華圓制藥設(shè)備有限公司)；Agilent 1260 Infinity型高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司)；AL204電子天平(METTLER TOLED GROUP)；WCSJ-20A型粗粉碎機(jī)(江陰市宏達(dá)粉體設(shè)備有限公司)；30BVI型吸塵粉碎機(jī)組(江陰市宏達(dá)粉體設(shè)備有限公司)；JT84SHX-150 智能生化培養(yǎng)箱(北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司)；XY-102MW型快速水分測定儀(常州幸運電子設(shè)備有限公司)；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋(上海申安醫(yī)療器械廠)。

2 藥 品 補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素對照品(中國藥品生物制品檢驗所，批號：164122-201710，85312-201711)；營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、玫瑰紅鈉瓊脂培養(yǎng)基(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；中藥飲片均購于湖北天濟(jì)中藥飲片有限公司，由襄陽中醫(yī)院藥學(xué)部藥檢室萬宏主任藥師鑒定和檢驗為合格。

方法與結(jié)果

1 浸膏制備 按照處方量稱取藥材核對后，取煎煮部分的藥材加入10倍量水提取2次，第一次2 h,第二次2 h，合并2次濾液，靜置過夜后取上清液，濃縮成一定相對密度的浸膏即得。

2 干燥過程

2.1 傳統(tǒng)工藝：將處方中剩余藥物經(jīng)過粗粉后與浸膏混合，放入80 ℃熱風(fēng)循環(huán)烘房干燥，以快速水分測定儀定時檢測水分，水分達(dá)到5%即為干燥完成。

2.2 改進(jìn)工藝：將處方中粗粉過后的飲片與浸膏混合均勻，放置2 h左右使浸膏潤透飲片粗粉，再將物料平鋪于料盤中并分成同等重量后，依次放入真空微波干燥機(jī)中，按照設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行操作，以物料水分達(dá)到5%為干燥終點[2]。

3 有效成分轉(zhuǎn)移率的測定

3.1 色譜條件：流動相為，甲醇-0.05 %甲酸水(55∶45)；柱溫：25℃；C18色譜柱；檢測波長：246 nm；流速：1.0 ml·min-1；進(jìn)樣量：20 μl。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制： 精密稱取補(bǔ)骨脂素對照品5.4 mg和異補(bǔ)骨脂素對照品5.2 mg，置100 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，作為對照品儲備液。精密吸取儲備液2 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，制成每1 ml含補(bǔ)骨脂素10.8 μg和異補(bǔ)骨脂素10.4 μg的溶液，作為對照品溶液。精密吸取該對照品溶液1、2、4、6、8 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，按上述色譜條件測定，以峰面積為縱坐標(biāo)(y)，以進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)(x)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到補(bǔ)骨脂素線性方程為y=3652.7x+864.12(r=0.9997，n=6)；異補(bǔ)骨脂素線性方程為y=4536.7x-883.62(r=0.9998，n=6)，結(jié)果表明補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素對照品溶液在各自濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

3.3 供試品溶液制備：精密稱取干燥后的樣品粉末0.4 g，置于25 ml容量瓶中加入70%甲醇20 ml，超聲處理(功率250 可kW,頻率33 kHz)30 min，取出，放冷，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，溶液經(jīng)微孔濾膜(0.45 μm)濾過，濾液備用。

3.4 陰性樣品溶液制備：按處方稱取不含補(bǔ)骨脂藥材的陰性樣品，同供試品溶液制備方法制成缺補(bǔ)骨脂的陰性樣品溶液。按照上述色譜條件進(jìn)行測定，結(jié)果顯示其余藥材對補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素的含量測定無干擾。

3.5 精密度試驗：取對照品溶液連續(xù)進(jìn)樣6次，每次進(jìn)樣20 μl，補(bǔ)骨脂峰面積RSD=0.68%，異補(bǔ)骨脂素峰面積RSD=0.76%(n=6)，結(jié)果表明精密度良好。

3.6 重復(fù)性試驗:取同批號樣品6份，制備供試品溶液，計算每次補(bǔ)骨脂和異補(bǔ)骨脂素的峰面積，RSD均小于1%(n=6)，結(jié)果表明重復(fù)性良好。

3.7 穩(wěn)定性試驗:取壯骨膠囊樣品1份，制備供試品溶液，分別于0、2、4、6、8、12 h，測定樣品中補(bǔ)骨脂和異補(bǔ)骨脂素峰面積RSD均小于2%(n=6)，表明樣品在12 h內(nèi)穩(wěn)定。

3.8 加樣回收率試驗:取已知補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素含量的樣品加入相當(dāng)樣品補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素含量100%的對照品溶液。按照供試品溶液制備方法制備，按上述色譜條件測定，計算回收率。結(jié)果補(bǔ)骨脂素平均回收率為97.54%，RSD=1.32，(n=6)，異補(bǔ)骨脂素平均回收率為98.61%，RSD=1.05,(n=6)。結(jié)果表明回收率試驗結(jié)果良好。

3.9 有效成分轉(zhuǎn)移率:將樣品溶液按照上述色譜條件測定，將所測得的吸光度峰面積(y)代入標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可換算出樣品中補(bǔ)骨脂素與異補(bǔ)骨脂素的含量[2-3]。以補(bǔ)骨脂素與異補(bǔ)骨脂素作為該制劑的有效成分，按照下式計算有效成分轉(zhuǎn)移率。有效成分轉(zhuǎn)移率=干燥后有效成分含量/干燥前有效成分含量×100%。

4 星點-響應(yīng)面實驗

4.1 多元二次回歸模型的建立:實驗采用的真空微波設(shè)備不能將物料水分蒸發(fā)形成的冷凝水直接排出，以致在干燥過程中需要中途停機(jī)排水進(jìn)行間歇式操作，且微波干燥速率迅速，干燥終點不易把握，使得干燥時間難于精確控制，故不將干燥時間作為考察因素[4]。同時由于水蒸氣存在于密封腔體不能排除，使得干燥過程中腔體內(nèi)真空度處于不斷降低的狀態(tài)，且真空度低于0.07 MPa時，設(shè)備設(shè)定會自動關(guān)閉磁控管停止微波工作，因此不將真空度作為考察因素。該型設(shè)備的微波發(fā)射系統(tǒng)由20個1 kW的磁控管陣列組成，由干燥溫度通過微電腦程序自動調(diào)節(jié)微波功率，故微波功率不作為考察因素。結(jié)合日常實際生產(chǎn)情況以及參考相關(guān)文獻(xiàn)[5-6]，確定選取干燥溫度、相對密度和鋪料厚度作為考察因素，進(jìn)行星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化實驗[7]，并采用Design-Expert實驗設(shè)計軟件輔助設(shè)計，每個因數(shù)設(shè)置5個水平，因素水平見表1，星點設(shè)計結(jié)果見表2。

表1 真空微波干燥工藝星點設(shè)計實驗因素水平表

表2 真空微波干燥工藝響應(yīng)分析方案及實驗結(jié)果

4.2 擬合回歸分析及回歸方程：利用Design-Expert實驗設(shè)計軟件對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元二次回歸擬合，得到回歸方程：Y=90.29+2.98A+2.80B+2.77C+1.55AB+0.26AC+0.98BC-5.46A2-5.99B2-5.78C2。式中Y為有效成分轉(zhuǎn)移率評分，A為干燥溫度(℃)，B為相對密度，C為鋪料厚度(mm)?；貧w分析結(jié)果見表3。

表3 真空微波干燥工藝回歸分析結(jié)果

注： *P<0.01

由表3可知，總模型的P<0.01，顯示本實驗所獲得的二次多項式模型有高度的顯著性；同時R2=0.9067說明該模型的試驗誤差較小，擬合程度較高，可以用該模型進(jìn)行試驗結(jié)果的預(yù)測。由表3可知，因素A、B、C、A2、B2和C2對Y值有極顯著的影響(P<0.01)。同時各因素對有效成分轉(zhuǎn)移率影響大小為A>B>C，即干燥溫度>相對密度>鋪料厚度。響應(yīng)面優(yōu)化法對比正交實驗法優(yōu)勢在于可連續(xù)對實驗的各個水平進(jìn)行分析，可以得到一個相對精確的水平。從響應(yīng)面上可以直觀的看到因素A、B和C對響應(yīng)值Y(有效成分轉(zhuǎn)移率)的影響?？梢钥闯龈稍餃囟?、相對密度和鋪料厚度對有效成分轉(zhuǎn)移率均有顯著性影響(P<0.01)，表現(xiàn)為響應(yīng)值隨著因素水平的變化曲線較陡。干燥溫度過低和浸膏相對密度過低會導(dǎo)致微波加熱時間過長而造成有效成分損失，由于該設(shè)備初始加熱功率為20 kW，鋪料厚度過低會造成物料迅速升溫而導(dǎo)致部分焦化。干燥溫度過高會導(dǎo)致物料中熱敏成分的損失，相對密度和鋪料厚度過高會造成物料混合不均以及鋪料不均導(dǎo)致干燥過程中出現(xiàn)“陰陽面”降低有效成分轉(zhuǎn)移率[8]。

4.3 驗證試驗：結(jié)合二次回歸方程通過模型運算得到的最優(yōu)工藝為干燥溫度為61.90 ℃，相對密度為1.24，鋪料厚度為37.41 mm，在此條件下，有效成分轉(zhuǎn)移率理論上可以達(dá)到91.56%。結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)設(shè)置以及便于實際生產(chǎn)操作，將工藝參數(shù)修正為干燥溫度62 ℃，相對密度為1.24，鋪料厚度為37 mm。在優(yōu)化后的參數(shù)條件下進(jìn)行3次平行實驗，有效成分轉(zhuǎn)移率為90.56%(n=3，RSD=1.09 %)，與理論預(yù)測值相符，而且重復(fù)性較好，說明優(yōu)化后的結(jié)果可靠。

5 吸濕率的測定 將底部放有氯化鈉飽和溶液的玻璃干燥器于25 ℃放置2 d(相對濕度為75 %)，取兩種干燥工藝的精密稱重的粉末平鋪于已恒重的稱量瓶內(nèi)，厚度約為2 mm，開蓋置于玻璃干燥器并定時稱重，計算吸濕率：吸濕率=(吸濕后的質(zhì)量-吸濕前的質(zhì)量)/吸濕前的質(zhì)量×100%。

6 臨界相對濕度的測定 分別精密稱取以上兩種工藝所得粉末0.2 g，平鋪于干燥至恒重的扁形稱量瓶中(厚度約2 mm)，干燥至恒重，然后分別放入盛有CH3COOK、MgCl2、K2CO3、NaBr、KI、NaCl、KCl、KNO3的過飽和溶液的玻璃干燥器中，在25℃恒溫培養(yǎng)箱中放置7d(相應(yīng)鹽的過飽和溶液相對濕度值分別為22.45 %、33.00 %、42.76 %、57.70 %、68.86 %、75.28 %、84.26 %、92.48 %)，再精密稱取樣品。按照下式計算吸濕百分率：吸濕百分率=(吸濕后的質(zhì)量-吸濕前的質(zhì)量)/吸濕前的質(zhì)量×100%。以吸濕百分率為縱坐標(biāo)，相對濕度為橫坐標(biāo)作圖，得到吸濕平衡線，在曲線兩端做切線，兩切線的交點的橫坐標(biāo)即為臨界相對濕度。測定傳統(tǒng)工藝臨界相對濕度約為62 %，真空微波工藝臨界相對濕度約為58 %[9-10]。

7 微生物限度檢查 取干燥前混合均勻的濕物料及兩種工藝干燥后的物料各10 g，按照中國藥典2015版四部采用微生物計數(shù)法做非無菌產(chǎn)品微生物限度檢查[11]。結(jié)果見表4。

表4 不同干燥方式微生物限度檢查結(jié)果表(cfu/g)

討 論

微波真空干燥結(jié)合了微波干燥和真空干燥兩種技術(shù)的優(yōu)點，在真空和微波的環(huán)境中，充分利用真空降低沸點的優(yōu)點，使物料水分在較低的溫度下氣化，同時微波加熱有效避免真空環(huán)境中熱傳導(dǎo)慢的缺點，發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，有效保存了物料中熱敏成分及易氧化的成分，達(dá)到了生產(chǎn)效率高又節(jié)能[12]。

由于微波加熱升溫比較迅速，在干燥過程中較難把握干燥終點，經(jīng)驗性質(zhì)的物料表面觀察法不夠準(zhǔn)確，傳統(tǒng)的稱量法測定水分耗時較長，均不符合生產(chǎn)中適時檢測物料水分含量，本文采用快速水分測定儀監(jiān)測水分能較好滿足生產(chǎn)實際需要。在干燥進(jìn)行到4 h時，每10 min測定一次物料含水量，含水量達(dá)到5%左右即為干燥終點。

由于水煎煮提取的中藥復(fù)方浸膏中成分復(fù)雜，且含有多糖和蛋白質(zhì)等易吸濕的大分子成分，同時在真空環(huán)境下干燥較好地保留了這些大分子物質(zhì)，因此在吸濕率測定和臨界相對濕度測定的實驗中表明真空微波工藝處理的干燥粉末吸濕性較強(qiáng)，需要進(jìn)行密封存貨或者及時進(jìn)入制粒工序。微生物限度檢查表明真空微波工藝有一定的滅菌效果[13]。通過主要參數(shù)比較發(fā)現(xiàn)的傳統(tǒng)工藝的總耗電量是真空微波工藝的18倍；真空微波工藝比傳統(tǒng)工藝的干燥溫度降低了18 ℃，有效成分轉(zhuǎn)移率提高了28.73 %；真空微波工藝的干燥周期是傳統(tǒng)工藝的九分之一。說明真空微波干燥高效節(jié)能。

加熱均勻是真空微波干燥的關(guān)鍵[14]，加熱均勻主要包括設(shè)備微波發(fā)射均勻及物料的混合均勻(即相同的介電常數(shù))，設(shè)備微波發(fā)射均勻涉及到設(shè)備性能無法改變，為保證物料能夠混合均勻，本實驗將飲片粗粉后再與合適相對密度的浸膏混合以使物料達(dá)到相同的介電常數(shù)。

微波干燥是使物料內(nèi)部的水分向外部擴(kuò)散，產(chǎn)生膨化，收縮的過程，中藥浸膏中含有易發(fā)泡的成分(如皂苷類)會迅速膨大溢出料盤導(dǎo)致物料大量損失，故本實驗將浸膏與粗粉后的飲片混合后改變了物料易發(fā)泡的性質(zhì)，很好地解決了這個生產(chǎn)中的實際問題[15]。

補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素的含量是該制劑質(zhì)量控制體系中含量測定內(nèi)容，本文僅對補(bǔ)骨脂素和異補(bǔ)骨脂素的含量進(jìn)行了測定，對于壯骨膠囊經(jīng)過真空微波干燥后其他成分的含量變化需要進(jìn)一步的研究。 經(jīng)過優(yōu)化后的真空微波工藝貼近于實際生產(chǎn)，便于操作，高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠，可以用于壯骨膠囊的生產(chǎn)。