星點設(shè)計效應(yīng)面法優(yōu)化精合玉竹顆粒的成型工藝

陳衛(wèi)衛(wèi)，劉相岑，李小榕，李雨洋，覃 營，黃金成，譚興貴

（1.廣西中醫(yī)藥大學 藥學院，廣西 南寧 530200；2. 湖南中醫(yī)藥大學 中醫(yī)學院，湖南 長沙 410000 ）

精合玉竹方由黃精（壯語名：Ginghsw，京四）、玉竹、百合、桑葉（壯語名：Mbawnengznuengx，盟娘儂）、甘草組成，是在廣西壯族地區(qū)民間驗方基礎(chǔ)上加減而得的臨床經(jīng)驗方。方中黃精滋陰三焦、玉竹滋補肺胃、百合養(yǎng)陰潤肺、桑葉潤肺清熱、甘草調(diào)和諸藥，各味藥聯(lián)用，具有健脾胃、清肺潤燥、養(yǎng)陰潤肺等功效，該方皆由“藥食同源”類藥材組成，長期服用可調(diào)理陰虛體質(zhì)，最終達到預(yù)防、調(diào)理、治療陰虛證的目的[1-3]。目前精合玉竹方為湯劑，有使用不方便、易霉敗變質(zhì)、不易貯存和運輸?shù)热秉c，較大程度上限制了該方的使用。為保證該方治療效果、提高病人的依從性、適合生產(chǎn)及臨床需要，考慮將其制成顆粒劑[4]。本實驗擬通過星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化壯藥制劑精合玉竹顆粒的成型工藝，為該方的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 主要儀器

GZX-9420MBE型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；101-Z型電熱鼓風干燥箱（北京科偉永興儀器有限公司）。

1.2 材料

玉竹（批號：191101）、甘草（批號：200201）、桑葉（批號：200301）、百合（批號：190801）均購自南寧生源中藥飲片有限責任公司；蒸黃精（批號：20180801）購自廣西仙茉中藥科技有限公司，以上藥材由廣西中醫(yī)藥大學高級實驗師寧小清鑒定，均符合2020年版《中國藥典》規(guī)定?？扇苄缘矸郏ㄅ枺?0190630，潮州展望藥業(yè)有限公司）；糊精（批號：190302，漢中素發(fā)糊精有限公司）；乳糖（批號：20190109，鎮(zhèn)江市康富生物工程有限公司）；甘露醇（批號：F636D，廣西南寧化學制藥有限責任公司）；微晶纖維素（批號：19041704，湖南新綠方藥業(yè)有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 顆粒的制備

按照課題組之前優(yōu)選的提取工藝制備清膏，即稱取處方量藥材，加8倍量水，浸泡2 h，回流提取2次，每次2 h，濾過，合并提取液，濃縮提取液至相對密度為1.20（60 ℃）的清膏。采用濕法制粒，稱取一定量的清膏與一定量的稀釋劑混勻，制軟材，過16目篩制濕顆粒，將濕顆粒置于烘箱65 ℃干燥約1 h，整粒，即得。

2.2 評價指標的測定

2.2.1成型率 按2020年版 《中國藥典》 （四部），照“粒度和粒度分布測定法”（通則0982第二法 雙篩分法）進行測定，不能通過一號篩與能通過五號篩的總和不得超過15%[5]。計算成型率，成型率（%） =（合格顆粒質(zhì)量/顆?？傎|(zhì)量）× 100%。

2.2.2流動性 采用固定漏斗法測定，以休止角作為評價指標。將3只大小一致的漏斗串聯(lián)并固定于水平放置的坐標紙上方1 cm（H）的高度處，將顆粒沿最上面的漏斗壁倒入，直至坐標紙上顆粒形成的圓錐體尖端接觸到最下面的漏斗口為止，利用坐標紙測出圓錐底部的直徑（2R），計算休止角（α），公式為tanα =H/R。平行重復(fù)測定3次，計算平均值。一般認為α≤30°時流動性較好，α≤40°時可滿足工業(yè)大生產(chǎn)要求[6-7]。

2.2.3水分 按2020年版《中國藥典》（四部），“水分測定法”（通則0832）測定，除另有規(guī)定外，水分不得超過8.0%[5]。

2.2.4溶化性 按2020年版《中國藥典》（四部），“顆粒劑”（通則0104）項下“可溶顆粒檢查法”進行測定[5]。

2.3 星點設(shè)計效應(yīng)面法試驗優(yōu)化最佳成型工藝

2.3.1單因素考察顆粒成型的影響因素 （1）稀釋劑種類 分別選用可溶性淀粉、微晶纖維素、乳糖、甘露醇、糊精為稀釋劑，固定其它因素條件不變，按“2.1”項下制備顆粒，考察發(fā)現(xiàn)單獨使用可溶性淀粉、微晶纖維素所制顆粒的溶化性不符合“2.2.4”項下溶化性要求，而單獨使用乳糖、甘露醇、糊精所制顆粒的制粒情況或“2.2”項下指標檢測結(jié)果不太理想，因此考慮將乳糖、甘露醇、糊精進行兩兩組合后制粒。擬定稀釋劑組合為：糊精+乳糖（糊精∶乳糖 = 1∶1）、糊精+甘露醇（糊精∶甘露醇 = 1∶1）、乳糖+甘露醇（乳糖∶甘露醇 = 1∶1），分別按“2.1”項下制粒并考察，考察結(jié)果見表1。兩兩組合的結(jié)果表明，糊精+乳糖（糊精∶乳糖 = 1∶1）作為稀釋劑，所制軟材軟硬適中、易過篩，所制顆粒大小均勻、細粉少且成型率、流動性、溶化性等方面情況較好，故選擇糊精+乳糖（糊精∶乳糖 = 1∶1）作為稀釋劑。

表1 兩種稀釋劑組合考察結(jié)果Tab. 1 Results of investigation on combination of two diluents

（2）稀釋劑用量配比 固定其它因素條件不變，稀釋劑用量與清膏量比例分別為2∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1、4∶1，按“2.1”項下制備顆粒，進行單因素考察?？疾旖Y(jié)果見表2，結(jié)果顯示，稀釋劑量∶清膏量為2∶1 ～ 4∶1時，所制顆粒均符合“2.2”項下要求，制粒情況方面，當稀釋劑量∶清膏量= 3∶1時，所制顆粒較其它組的制粒情況更優(yōu)。

表2 稀釋劑用量配比考察結(jié)果Tab. 2 Results of investigation on dosage ratio of diluent

（3）清膏相對密度 固定其它因素條件不變，分別將清膏濃縮至相對密度為1.10、1.15、1.20、1.25、1.30，按“2.1”項下制備顆粒，進行單因素考察。考察結(jié)果見表3，結(jié)果顯示，當清膏相對密度為1.10 ～ 1.30（60 ℃）時，除清膏相對密度為1.10所制顆粒的成型率不合格外，其它制粒情況或“2.2”項下指標的檢測結(jié)果皆合格。

表3 清膏相對密度考察結(jié)果Tab. 3 Results of relative density of extractum

2.3.2星點試驗因素水平的確定 為了得到精合玉竹顆粒的最佳成型工藝，在單因素試驗考察結(jié)果的基礎(chǔ)上，以清膏相對密度（X1）、稀釋劑用量配比（稀釋劑∶清膏，X2）作為影響因素，各因素設(shè)定五個水平，采用二因素五水平進行試驗，見表4。

表4 精合玉竹顆粒成型工藝星點試驗因素水平Tab. 4 Factor level of central composite design on molding process of Jinghe Yuzhu Granules

2.3.3星點設(shè)計實驗安排及結(jié)果 根據(jù)“2.1”項下制粒方法，按試驗安排，將清膏與稀釋劑混合制粒，以成型率（d1）、水分（d2）、休止角（d3）的總評“歸一值”（overall desirability，OD）為評價指標，總評值計算公式為OD=（d1d2d3）1/3。將每個指標分別采用Hassan法轉(zhuǎn)化為 0 ～ 1間的“歸一值”，對于越小越好的指標（如水分含量及休止角），公式為dn= （Ymax－Yn）/（Ymax－Ymin）；對于越大越好的指標（如成型率），公式為dn= （Yn－Ymin）/（Ymax－Ymin）[7-8]。試驗安排及結(jié)果見表5。

表5 精合玉竹顆粒成型工藝星點設(shè)計試驗及結(jié)果Tab. 5 Results of central composite design on molding process of Jinghe Yuzhu Granules

2.3.4模擬擬合與方差分析 利用Design-Expert 8.0.6軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到多元線性回歸擬合方程：YOD= 0.53 + 0.102 9X1+ 0.086 9X2（r= 0.190 2，P> 0.05），從擬合方程的相關(guān)系數(shù)可知，回歸擬合度不佳，預(yù)測性差，因此該模擬不合適。二次項擬合方程：YOD= 0.78 + 0.10X1+ 0.087X2－0.087X1X2－0.25X12－0.16X22（r= 0.943 4，P<0.05）。結(jié)果表明，非線性方程r較高，擬合效果較好。

方差分析結(jié)果見表6，由表6可知，二因素對總評OD影響順序：X1>X2，即：清膏相對密度較稀釋劑用量配比對總評OD的影響大。其它因素除X1X2的P值大于0.05外，其它因素的P值均小于0.05，說明除清膏相對密度與稀釋劑用量配比的交互作用對總評值影響不大之外，其它因素均對總評值有影響，差異具有統(tǒng)計學意義。模型P值小于0.01，失擬項P值大于0.05，說明此響應(yīng)模型擬合精度較高，與真實數(shù)據(jù)擬合程度良好，可以用此模型對精合玉竹顆粒成型工藝進行分析和預(yù)測。

表6 方差分析結(jié)果Tab. 6 Results of variance analysis

2.3.5效應(yīng)面優(yōu)化和預(yù)測 根據(jù)Design-Expert 8.0.6，繪制總評OD值與各自變量間的三維效應(yīng)曲面圖和等高線圖，見圖1。結(jié)果顯示，在試驗的因素水平范圍內(nèi)獲得最佳的成型工藝條件：清膏相對密度X1為1.21（60 ℃）、稀釋劑用量配比X2為3.11∶1，總評OD為0.803。為滿足實際生產(chǎn)，預(yù)測精合玉竹顆粒的清膏相對密度為1.20（60 ℃），最佳稀釋劑用量配比為3∶1。

圖1 清膏相對密度和稀釋劑用量配比對OD值影響的效應(yīng)面圖和等高線圖Fig.1 The effect surface and contour plots of the relative density of extract and the ratio of diluent dosage on OD value

2.3.6驗證實驗 按照“2.3.5”項下選定的最佳成型工藝條件，進行驗證試驗，制備3批精合玉竹顆粒，并分別測定3批顆粒的制粒情況、成型率、水分、休止角及溶化性。結(jié)果顯示，預(yù)測值與實際值偏差率為0.123%，偏差在合理范圍內(nèi)。

3 討論

本課題組在前期研究中，除對稀釋劑種類、稀釋劑用量和清膏相對密度進行單因素考察外，還對稀釋劑糊精與乳糖組合的配比和制粒的篩網(wǎng)目數(shù)進行考察。通過考察發(fā)現(xiàn)，當糊精比例偏大時，所制顆粒松散、細粉較多；當乳糖比例偏大時，所制軟材黏性大、不易制粒；當糊精、乳糖的配比為1∶1時，制粒效果好且成型率、水分含量、休止角、溶化性均符合生產(chǎn)要求?？疾旌Y網(wǎng)目數(shù)對制粒情況的影響時，使用16目篩所制顆粒的綜合評分最高。綜合考慮稀釋劑的用量和清膏的相對密度對顆粒成型工藝的影響較大，故以這兩個因素為影響因素進行星點設(shè)計。

在進行稀釋劑種類選擇的考察中，采用可溶性淀粉和微晶纖維素單獨作為稀釋劑時，所制顆粒在溶解時極易產(chǎn)生渾濁并伴有沉淀且該現(xiàn)象隨稀釋劑加入量的增加而增多，不符合《中國藥典》相關(guān)規(guī)定。在對乳糖+甘露醇、糊精+乳糖、糊精+甘露醇這三組的組合考察時，發(fā)現(xiàn)乳糖+甘露醇混合制得的顆粒黏性大、黏篩、不易制粒，整粒時細粉變多，而糊精+乳糖、糊精+甘露醇這兩組制得的顆粒情況好，成型率、流動性、水分含量、溶化性等均較理想。在綜合考慮到乳糖在價格及成型率上的表現(xiàn)均優(yōu)于甘露醇，最終選擇了糊精+乳糖組合作為精合玉竹顆粒的稀釋劑。

精合玉竹方中藥材含糖量較高、容易潮濕、提取稠膏較黏，不易制備干膏粉。將該方提取清膏與輔料混合，通過濕法制粒所制得的顆粒均勻度好、顆粒形狀大小美觀、顆粒質(zhì)量好，故選擇濕法制粒作為精合玉竹顆粒的制粒方法。

4 結(jié)論

通過單因素試驗結(jié)合星點設(shè)計響應(yīng)面法再根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，最終確定壯藥制劑精合玉竹顆粒的最佳成型工藝條件：精合玉竹方清膏相對密度1.20（60 ℃），3倍量稀釋劑（糊精和乳糖為稀釋劑，糊精∶乳糖 = 1∶1），16目篩制粒，其制備工藝的改變對其藥效是否產(chǎn)生影響還有待進一步驗證。