基于星點設(shè)計-響應(yīng)面法的紅景天提取物凍干口崩片制備工藝研究

李紅鑫，吳菲，吳婧楠，孫常勝，薛婉瑩，李思潼，馬宏瑞，蔡程科*，王洪飛*（. 北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 0488；. 北京量子高科制藥科技有限公司，北京 000）

紅景天主產(chǎn)于西藏、青海等高寒地區(qū)，為景天科植物大花紅景天Rhodiola crenulata（Hook. f.et Thoms.）H. ohba 的干燥根和根莖[1]。紅景天具有較高的藥用價值，《本草綱目》中就有“紅景天，本經(jīng)上品，祛邪惡氣，補(bǔ)諸不足，已知補(bǔ)益藥中所罕見”的記載[2]。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為其味甘、苦，性平，歸肺、心經(jīng)，具有益氣活血、通脈平喘之功?，F(xiàn)代藥理研究表明，其主要有效成分紅景天苷、酪醇具有抗疲勞，保護(hù)心血管系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及抗腫瘤等作用[3-5]，故保健品中常添加紅景天提取物用于補(bǔ)充體力[6]、提高缺氧耐受力[7]等。目前，市場上存在200 余種紅景天提取物的產(chǎn)品，但傳統(tǒng)劑型諸如口服液存在攜帶不便，膠囊、片劑需要用水送服等，影響了人們長期使用的依從性，而采用冷凍干燥法制備的口腔崩解片具有疏松多孔的骨架結(jié)構(gòu)，可在口腔中快速崩散，無需水送服，服用方便，口感佳，穩(wěn)定性好，攜帶方便，更適宜于多年齡段的人群在各場景服用，滿足其日常保健的需求，符合制劑“三小、三效、五方便”原則。因此本研究擬采用Qsorb?冷凍干燥技術(shù)制備紅景天提取物口崩片，并采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法對處方條件進(jìn)行優(yōu)化，為中藥提取物的后續(xù)劑型開發(fā)提供參考。

1 材料

1.1 試藥

紅景天藥材（批號：20010401，青海量子高科生物工程有限公司，規(guī)格：1 kg/袋）；普魯蘭多糖（批號：7E1412，日本林原株式會社）；明膠（批號：20160125，甘肅阿敏生物清真明膠有限公司）；殼聚糖（批號：A22J12X138337，上海源葉生物科技有限公司）；羥丙基甲基纖維素（批號：0108176，日本信越化學(xué)工業(yè)株式會所）；甘露醇（批號：301712086，山東天利藥業(yè)有限公司）；β-環(huán)糊精（批號：20181205，山東濱州智源生物科技有限公司）；甘氨酸（批號：10207312，阿法埃莎）；黃原膠（批號：160201，湖北葛店人福藥用輔料責(zé)任公司）；三氯蔗糖（批號：Z115011708，山東中怡三氯蔗糖制造有限公司）；γ-環(huán)糊精（德國瓦克）；海藻酸鈉（阿拉?。?；純凈水（娃哈哈飲用純凈水）。

1.2 儀器

PA6-GF30 高剪切混合乳化機(jī)（上海威宇機(jī)電制造有限公司）；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市英峪華科儀器廠）；GLZ-0.4 m3真空冷凍干燥機(jī)（北京速原真空技術(shù)有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 紅景天提取物口崩片的制備方法

按處方稱取紅景天提取物浸膏（紅景天細(xì)粉用8倍量95%乙醇浸提3次，每次24 h，合并醇提液，減壓回收乙醇至含水量25%），固定紅景天提取物50 mg/片，添加相應(yīng)輔料，置于剪切杯中，加水定容至40 g，攪拌均勻，3000 r·min－1，剪切5 min，轉(zhuǎn)移至脫氣瓶內(nèi)，磁力攪拌抽真空至無氣泡。按照400 mg/片的量將藥液分裝于泡罩中，－60℃冰箱預(yù)凍5 min 后進(jìn)行冷凍干燥。凍干曲線：－32℃進(jìn)箱，升至－30℃，維持1 h；－30℃升至－15℃，維持2.5 h，－15℃升至－5℃，維持1 h；－5℃升至25℃，維持1 h，升溫速率為1℃·min－1，壓升合格出箱，分裝，即得。

2.2 紅景天提取物口崩片的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)

由5 名實驗人員分別通過預(yù)設(shè)的綜合評分表對口崩片的飽滿度、光潔度、顏色均勻度、融片程度、成形性和崩解時間進(jìn)行等級評價并打分，評分規(guī)則見表1，共計6 個評價指標(biāo)，每個評價指標(biāo)5 分，滿分30 分。口崩片質(zhì)量越好，綜合評分越高。

表1 紅景天口崩片綜合評價Tab 1 Comprehensive evaluation of oral disintegrating tablets of rhodiola extract

2.3 星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化處方

2.3.1 實驗設(shè)計 根據(jù)課題組前期單因素實驗，應(yīng)用Design Experts 10 軟件，以影響口崩片綜合質(zhì)量的黏合劑（普魯蘭多糖，8～40 mg/片）、骨架劑（甘露醇，8～40 mg/片）、助懸劑（黃原膠，0.08～0.72 mg/片）的用量為因素，進(jìn)行三因素五水平的星點設(shè)計，并以綜合評分（Y）為評價指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面分析，對處方進(jìn)行優(yōu)化，如表2、3 所示。

表2 因素水平表Tab 2 Factor and level

表3 星點設(shè)計實驗結(jié)果Tab 3 Experimental results of CCD

2.3.2 模型擬合 應(yīng)用Design Experts 10 軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，模擬回歸系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果見表4。以Y為評價指標(biāo)對黏合劑濃度（X1）、骨架劑濃度（X2）、助懸劑濃度（X3）進(jìn)行擬合，得到綜合評分（Y）的二項式擬合方程為：Y＝16.518 75 ＋0.383 20X1＋0.583 36X2＋14.570 24X3＋0.022 097X1X2－ 0.138 11X1X3＋0.138 11X2X3－ 0.023 770X12－ 0.027 676X22－15.479 63X32（r＝0.9120，P＝0.0003）。從相關(guān)系數(shù)r可知，采用二項式方程擬合本研究的效果良好，且該模型具有顯著性，可在一定程度上正確反映Y與X1、X2、X3之間的關(guān)系。表4 結(jié)果表明X1和X2對Y的影響顯著（P＜0.05）。綜合以上，說明該模型選擇合理，可用二項式回歸方程對紅景天提取物口崩片的處方進(jìn)行預(yù)測與分析。

表4 方差分析結(jié)果Tab 4 Analysis of variance

2.3.3 處方的優(yōu)化與預(yù)測 根據(jù)以上結(jié)果分析，固定其中一個因素為中值，根據(jù)Design Expert 軟件擬合的等高線圖及三維效應(yīng)面圖如圖1 ～3 所示。最優(yōu)工藝條件為：黏合劑普魯蘭多糖用量為14.88 mg/片，骨架劑甘露醇用量為17.69 mg/片，助懸劑黃原膠用量為0.48 mg/片。

圖1 普魯蘭多糖（X1）和甘露醇（X2）用量交互作用對綜合評分影響Fig 1 Effect of interaction of pullulan polysaccharide dosage（X1）and mannitol（X2）on the comprehensive score

圖2 普魯蘭多糖（X1）和黃原膠（X3）用量交互作用對綜合評分影響Fig 2 Effect of interaction of pullulan polysaccharide dosage（X1）and xanthan gum（X3）on the comprehensive score

圖3 甘露醇（X2）和黃原膠（X3）用量交互作用對綜合評分影響Fig 3 Effect of interaction of mannitol dosage（X2）and xanthan gum（X3）on the comprehensive score

2.3.4 工藝驗證 根據(jù)以上結(jié)果，按照最優(yōu)處方制備3 批樣品，見圖4，進(jìn)行綜合評分。所得3批口崩片片形飽滿，顏色均勻，表面光潔、無裂紋、無裂邊，無融片現(xiàn)象，置于水中能夠快速崩解，測得其平均崩解時限為2.69 s。平均實際綜合評分為27.3 分，與預(yù)測值28.047 分的誤差為2.66%，證明處方可行。

圖4 工藝優(yōu)化后的紅景天提取物口崩片F(xiàn)ig 4 Oral disintegrating tablets of rodiola extract after the optimization

3 討論

本實驗以質(zhì)量綜合評分為指標(biāo)，采用單因素實驗和星點設(shè)計-響應(yīng)面法對紅景天提取物口崩片進(jìn)行工藝優(yōu)化。優(yōu)化后的處方為：紅景天提取物50 mg/片，普魯蘭多糖14.88 mg/片，甘露醇17.69 mg/片，黃原膠0.48 mg/片。所得紅景天提取物口崩片片形飽滿、顏色均勻、表面光潔、無融片現(xiàn)象、崩解迅速，說明處方組成合理，工藝穩(wěn)定。

紅景天提取物口崩片主要用于提高缺氧耐受力[8-10]和抗疲勞[11-12]，可在一定程度上減輕高原反應(yīng)癥狀。作為一款保健食品，紅景天提取物口崩片無須用水，置于口腔中遇唾液即可快速崩解，極大地提高了使用的便利性。

實驗發(fā)現(xiàn)，以普魯蘭多糖24 mg/片，甘露醇分別為24、40、8 mg/片為處方制備的3 種口崩片質(zhì)量相差很大，后兩者片形較差，不易崩解。推測口崩片的片形與普魯蘭多糖和甘露醇的配比有關(guān)，在普魯蘭多糖用量均為24 mg/片的情況下，普魯蘭多糖與甘露醇的配比為1∶0.3（24 mg∶8 mg）時，由于黏合劑用量高而骨架劑用量較低，導(dǎo)致口崩片空隙減小、質(zhì)地緊實且不易凍干，底部的融化使得外部水分難以進(jìn)入口崩片內(nèi)部，造成崩解時間延長；普魯蘭多糖與甘露醇的配比為1∶1.7（24 mg∶40 mg）時，由于骨架劑用量增大，使得口崩片的結(jié)構(gòu)緊密、孔隙不夠疏松，進(jìn)而影響了崩解時間。而當(dāng)普魯蘭多糖與甘露醇的配比為1∶1（24 mg∶24 mg）時，骨架劑與黏合劑的用量適宜，口崩片質(zhì)量較高[13]。后期可專門針對基質(zhì)中骨架劑和黏合劑的配比進(jìn)行專門的考察實驗，探尋其中規(guī)律，提高基質(zhì)配方的普適性，為其他品類的凍干型口崩片的處方設(shè)計提供參考。