刺梨片的制備工藝量化控制

黃華花，陳緣緣，陳景海，王曉瑩，張萌

1. 廈門醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系/廈門市中藥生物工程重點實驗室/福建省中藥精加工與健康產(chǎn)品開發(fā)重點研究室（廈門 361023）；

2. 廈門大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院/廈門市婦幼保健院中藥房（廈門 361003）

刺梨為薔薇科植物繅絲花Rosa roxburghiiTratt.的果實，先后收錄于原衛(wèi)生部食品新資源品種[1]和DB52/YC223—2003《貴州省中藥材、民族藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[2]，其味甘、酸、澀，性平，具消食健脾、收斂止汗之功效。刺梨富含維生素C，有“VC之王”的美譽(yù)，同時還含有有機(jī)酸[3]、多糖[4-5]、黃酮[6-9]、超氧化物歧化酶、三萜類化合物[10]和多種微量元素[11]，具有很高的營養(yǎng)、保健和藥用價值，開發(fā)前景廣闊。

目前已開發(fā)的刺梨產(chǎn)品中[12-15]，刺梨占比不高，僅發(fā)揮特殊風(fēng)味作用，其保健、藥用價值沒有得到挖掘。制成刺梨原粉片，使補(bǔ)充維生素C的同時，兼有抗氧化[16]、抗腫瘤[17-19]、抗動脈粥樣硬化[20-21]、降血脂[22]、防治糖尿病[23-24]、增強(qiáng)免疫力[25]等作用，從而提高刺梨的附加值。

試驗以刺梨為原料，采用粉末直接壓片法，以填充深度、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、原料粒度為因素，以片重差異、硬度、脆碎度、崩解時間及維生素C含量為評價指標(biāo)，考察工藝因素和原料性質(zhì)對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，通過響應(yīng)面法進(jìn)行模型建立和方差分析，建立片劑質(zhì)量與這些關(guān)鍵因素的方程，優(yōu)化刺梨片的最佳制備工藝，為刺梨片的制備工藝制定提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

刺梨（貴州龍里，經(jīng)廈門醫(yī)學(xué)院鮑紅娟副教授鑒定為薔薇科植物繅絲花Rosa roxburghiiTratt.的果實）；維生素C對照品（批號100425-201504，純度100%，中國食品藥品檢定研究院）；甲醇為色譜純；磷酸、亞硫酸氫鈉均為分析純；水為超純水。

ZPS8旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)（中外合資上海天祥健臺制藥機(jī)械有限公司）；BAO-250A精密鼓風(fēng)干燥箱[施都凱儀器設(shè)備（上海）有限公司]；KQ5200E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；BS224S型電子天平（德國Sartorius公司）；YD-35智能片劑硬度儀、FT-2000AE脆碎度檢查儀和ZBS-6E智能崩解試驗儀（天津市天大天發(fā)科技有限公司）；H-Class型超高效液相色譜儀（美國Waters公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 制備方法

刺梨果實去核，切片，陰干，粉碎至確定的原料粒度，在確定的填充深度和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速下粉末直接壓片。

1.2.2 各評價指標(biāo)的測定

1.2.2.1 片重差異

取20片供試品，分別精密稱定每片的質(zhì)量，計算20片質(zhì)量的SRSD。

1.2.2.2 硬度

使用硬度儀進(jìn)行檢查[26]，每批供試品測6片，求平均硬度。

1.2.2.3 脆碎度

按照《中國藥典》2020年版四部通則項下[27]片劑脆碎度檢查法進(jìn)行，計算減失質(zhì)量。

1.2.2.4 崩解時間按照《中國藥典》2020年版四部通則項下[27]片劑崩解時限檢查法進(jìn)行，求平均崩解時間。

1.2.2.5 維生素C含量

1.2.2.5.1 對照品溶液的制備

取適量維生素C對照品，精密稱定，加0.5%亞硫酸氫鈉的2%磷酸溶液溶解并制成質(zhì)量濃度100.4 μg/mL的對照品儲備液。吸取對照品儲備液5 mL于10 mL量瓶中，定容，搖勻，即得對照品溶液。

1.2.2.5.2 供試品溶液的制備

取刺梨片，粉碎，過三號篩，精密稱定50 mg，精密加入25 mL 0.5%亞硫酸氫鈉的2%磷酸溶液，稱定，超聲提?。?00 W、40 kHz）30 min，放冷，再稱定，補(bǔ)足減失質(zhì)量，搖勻，濾過，即得。

1.2.2.5.3 色譜條件

Waters Acquity BEH C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）；流動相0.01%磷酸-甲醇（98∶2，V/V）；流速0.3 mL/min；檢測波長246 nm；進(jìn)樣量3 μL；柱溫25 ℃。理論塔板數(shù)按維生素C計不低于3 000。色譜圖見圖1。

圖1 對照品（A）和樣品（B）UPLC色譜圖

1.2.2.5.4 線性關(guān)系考察

精密吸取3.0，4.5，5.0，5.5和6 mL 1.2.2.5.1的對照品儲備液，稀釋至10 mL，進(jìn)樣測定。以峰面積對質(zhì)量濃度（mg/mL）進(jìn)行回歸分析，得回歸方程Y=3.092×107X-1.343×105（r=0.999 4）。結(jié)果表明，維生素C在30.12～60.24 μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

1.2.2.5.5 檢測限、定量限

精密吸取適量1.2.2.5.1的對照品溶液，逐級稀釋，進(jìn)樣測定。結(jié)果表明，維生素C檢測限（rSN=3）為2.02×10-5μg/mL，定量限（rSN=10）為8.08×10-2μg/mL。

1.2.2.5.6 精密度試驗

取同一供試品溶液，連續(xù)進(jìn)樣6次，測得維生素C峰面積SRSD為1.56%。結(jié)果表明，所用儀器的精密度良好。

1.2.2.5.7 穩(wěn)定性試驗

取同一供試品溶液，室溫下于0，2，4，8，10和12 h進(jìn)樣測定，測得維生素C含量SRSD為2.85%。結(jié)果表明，該溶液室溫下12 h內(nèi)相對穩(wěn)定。

1.2.2.5.8 重復(fù)性試驗

取50 mg同一供試品，按1.2.2.5.2的方法制備6份供試品溶液，進(jìn)樣測定，測得維生素C含量SRSD為1.82%。結(jié)果表明，該方法的重復(fù)性良好。

1.2.2.5.9 加樣回收率試驗

精密稱取9份已知含量的供試品，每份25 mg，按80%，100%和120%水平加入1.2.2.5.1的對照品儲備液，按1.2.2.5.2的方法制備供試品溶液（n=3），進(jìn)樣測定。結(jié)果表明，維生素C的平均加樣回收率為99.7%，SRSD為1.84%。

1.2.2.5.10 樣品含量測定

按1.2.2.5.2的方法制備17批供試品溶液，進(jìn)樣測定，計算維生素C含量。

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 填充深度考察

將原料粉碎至180 μm，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速設(shè)置為18 r/min，分別在填充深度5.5，6.0，6.5，7.0和7.5 mm下壓片，考察填充深度對片重差異的影響。

1.2.3.2 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速考察

將原料粉碎至180 μm，填充深度設(shè)置為6.5 mm，分別在轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速15.0，16.5，18.0，19.5和21.0 r/min下壓片，考察轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速對脆碎度和崩解時間的影響。

1.2.3.3 原料粒度考察

填充深度設(shè)置為6.5 mm，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速設(shè)置為18 r/min，分別將粉碎至425，250，180，150和125 μm的原料壓片，考察原料粒度對片重差異及維生素C含量的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗

在單因素考察基礎(chǔ)上，以填充深度、轉(zhuǎn)臺速度和原料粒度為自變量，綜合評分為響應(yīng)值，設(shè)計響應(yīng)面試驗，具體因素和水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗的因素與水平

1.2.5 綜合評分的計算

采用主觀-客觀混合加權(quán)法確定5個指標(biāo)的權(quán)重，按式（1）計算綜合評分。

式中：Y為綜合評分；wij為各指標(biāo)的權(quán)重；Zij為變換后的各指標(biāo)值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 填充深度考察

在原料粒度180 μm、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速18 r/min條件下，分別在填充深度5.5，6.0，6.5，7.0和7.5 mm下壓片，考察填充深度對片重差異的影響，結(jié)果見圖2。填充深度5.5～6.5 mm時，片重的SRSD較??；填充深度在7.0 mm及以上時，片重的SRSD顯著增大，可能是由于原料的流動性不理想時，填充深度越大，越會造成填料不均勻而引起片重波動[28]。因此，確定填充深度5.5，6.0和6.5 mm作為響應(yīng)面的3個水平。

圖2 填充深度對片重差異的影響

2.1.2 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速考察

在原料粒度180 μm、填充深度6.5 mm條件下，分別在轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速15.0，16.5，18.0，19.5和21.0 r/min下壓片，考察轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速對脆碎度和崩解的影響，結(jié)果見圖3。轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速15～18 r/min時，片劑減失質(zhì)量較小；轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速19.5 r/min及以上時，減失質(zhì)量增大，因為轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速越大，保壓時間越短，物料之間沒有很好的結(jié)合，脆碎度檢查時減失質(zhì)量就越大[29]；但轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速對崩解時間的影響不大。因此，確定轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速15.0，16.5和18.0 r/min作為響應(yīng)面的3個水平。

圖3 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速對脆碎度及崩解時間的影響

2.1.3 原料粒度考察

在填充深度6.5 mm、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速18 r/min條件下，分別在原料粒度425，250，180，150和125 μm下壓片，考察原料粒度對片重差異及維生素C含量的影響，結(jié)果見圖4。原料粒度在180～425 μm時，片重的SRSD較??；當(dāng)原料粒度在150 μm及以下時，片重的SRSD明顯增大，且出現(xiàn)裂片現(xiàn)象，這是由原料粒度越小，流動性、可壓性越差造成的。同時維生素C含量隨著原料粒度減小而呈降低趨勢，可能是由于維生素C易被氧化，粒度越小，比表面積越大，被破壞程度越高。因此，確定原料粒度180，250和425 μm作為響應(yīng)面的3個水平。

圖4 原料粒度對片重差異及維生素C含量的影響

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化刺梨片的制備工藝試驗結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計

通過單因素考察，確定考察的因素及各因素水平，進(jìn)行響應(yīng)面試驗設(shè)計，方案及結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

2.2.2 綜合評分的計算

運(yùn)用主觀-客觀混合加權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重。其中，片重差異、硬度、脆碎度及崩解時間是判斷劑型質(zhì)量的指標(biāo)，維生素C含量是評價制劑內(nèi)在質(zhì)量的指標(biāo)，且美國藥典指出[30]，硬度和脆碎度都是評價片劑機(jī)械強(qiáng)度的指標(biāo)，因此視為同一類指標(biāo)。故主觀上將5個指標(biāo)的權(quán)重依次分配為0.2，0.1，0.1，0.2和0.4?？陀^上以CRITIC法確定各個指標(biāo)的權(quán)重。將表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理[zij=（xij-minxij）/（maxxijminxij）或zij=（maxxij-xij）/（maxxij-minxij）]，結(jié)果見表3。經(jīng)CRITIC法計算得到5個指標(biāo)的客觀權(quán)重系數(shù)依次為0.186 9，0.152 8，0.150 0，0.316 9和0.193 4。將主客觀權(quán)重結(jié)合，按wij=（w主觀ij×w客觀ij）/（∑w主觀ij×w客觀ij）計算綜合權(quán)重。5個指標(biāo)的綜合權(quán)重依次為0.179 3，0.073 3，0.072 0，0.304 1和0.371 3。

表3 變換后的指標(biāo)值及綜合評分

按式（1）計算17個方案的綜合評分，結(jié)果見表3。

2.2.3 響應(yīng)面模型的建立及方差分析

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行分析，擬合得到綜合評分（Y）對A（填充深度）、B（轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速）和C（原料粒度）的回歸方程：Y=0.61-0.064A-0.089B-0.073C+0.014AB-0.012AC-0.035BC-6.867E-003A2-0.057B2-0.012C2。對該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表4 回歸模型的顯著性檢驗及方差分析

由表4可知，該模型差異極顯著（p＜0.01），失擬項不顯著（p=0.493 4，p＞0.01），R2=0.967 9，說明該模型擬合度良好，回歸方程適合用于檢驗結(jié)果。各項方差分析表明：一次項A、B、C的影響極顯著（p＜0.01）；二次項B2的影響極顯著（p＜0.01），A2、C2的影響不顯著；交叉項BC的影響顯著（p＜0.05），AB、AC的影響都不顯著。由F可知，3個因素對Y的影響程度為B＞C＞A，即轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速＞原料粒度＞填充深度。綜上所述，該模型擬合程度好，通過舍去不顯著項，優(yōu)化的模型方程為Y=0.61-0.064A-0.089B-0.073C-0.035BC-0.057B2。

從優(yōu)化的模型方程分析，在研究范圍內(nèi)，片劑的質(zhì)量與填充深度、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、原料粒度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速與原料粒度之間存在相關(guān)關(guān)系。因此，在刺梨片制備過程中，工藝參數(shù)的選擇要充分考慮原料的性質(zhì)，才能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2.4 交互效應(yīng)分析

為進(jìn)一步考察3個因素中交互作用對綜合評分的影響，運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件繪制三維曲線圖，其中BC之間的交互作用對綜合評分的影響顯著，與方差分析的結(jié)論相一致，結(jié)果見圖5。

圖5 交互效應(yīng)圖

2.2.5 最佳工藝條件的確定與驗證

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，得刺梨片的最佳制備工藝，即填充深度5.5 mm、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速16.5 r/min、原料粒度425 μm，在此條件下綜合評分為0.722 8。根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行3次平行試驗，對最佳制備工藝的可靠性進(jìn)行驗證。驗證試驗的綜合評分平均值為0.711 4，與預(yù)測值相接近，且各項質(zhì)量評價指標(biāo)檢測均符合要求。結(jié)果表明，通過響應(yīng)面法優(yōu)化得到的刺梨片制備工藝準(zhǔn)確可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3 結(jié)論

研究通過單因素考察和響應(yīng)面試驗，以填充深度、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、原料粒度為因素，以片重差異、硬度、脆碎度、崩解時間及維生素C含量為評價指標(biāo)，考察采用粉末直接壓片工藝因素和原料性質(zhì)對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，建立刺梨片的制備工藝量化控制方法，優(yōu)化得刺梨片的最佳制備工藝，即填充深度5.5 mm、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速16.5 r/min、原料粒度425 μm。市面上的刺梨相關(guān)片劑均采用濕法制粒壓片法進(jìn)行制備[13-14,31-32]，而試驗采用粉末直接壓片法進(jìn)行，工藝簡單且避開工藝過程的濕熱環(huán)節(jié)，最大程度保留維生素C含量。所建立的制備工藝量化控制方法，既可以避免在工藝條件選擇方面的盲目性，又可以預(yù)先對原料進(jìn)行有針對性的調(diào)節(jié)和預(yù)測，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和均一性。同時通過響應(yīng)面法優(yōu)化所得刺梨片制備工藝穩(wěn)定、可靠，可為刺梨產(chǎn)品開發(fā)提供重要參考。