星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選歸芪扶正顆粒最佳成型工藝研究

胡月月 聶繼紅 薛兆坤 劉藝

【摘 要】目的：采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選歸芪扶正顆粒最佳成型工藝。方法：以成型率、吸濕率、休止角為考察指標(biāo)，在明確輔料種類后，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選輔料用量、乙醇濃度等成型工藝參數(shù)，并對(duì)顆粒的包裝濕度進(jìn)行考察。結(jié)果：最佳成型工藝為：浸膏粉∶甘露醇∶炒六神曲=6∶2∶1比例混合，以87%乙醇為粘合劑制粒，包裝濕度應(yīng)控制在65%以下。結(jié)論：采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法選歸芪扶正顆粒最佳成型工藝穩(wěn)定可靠，可為后期生產(chǎn)提供相關(guān)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】歸芪扶正顆粒；成型工藝；星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法；吸濕曲線

【中圖分類號(hào)】R282.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A【文章編號(hào)】1007-8517（2023）16-0036-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2023.16.zgmzmjyyzz202316008

Research on the Molding Process of Gui Qi Fu Zheng Granules by Central Composite Design Response Surface Methodology

HU Yueyue1 NIE Jihong2 XUE Zhaokun1 LIU Yi1*

1.Urumqi Hospital of Traditional Chinese Medicine，Urumqi 830000，China;

2.Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital of Xinjiang Medical University，Urumqi 830000，China

Abstract： Objective Central composite design response surface methodology was used to optimize the molding process of Gui qi fu zheng granules.Methods Taking forming rate，moisture absorption rate and angle of repose as the index，after clarifying the type of excipient，central composite design response surface methodology was used to optimize the molding process parameters such as excipients dosage，ethanol concentration，and the packaging humidity of granule was investigated.Results The optimum molding process was determined as follows： the ratio of extract powder to mannitol to divinity powder was 6∶2∶1，and 87% ethanol was used as binder for granulation，the packaging humidity should be lower than 65%.Conclusion The optimal molding process of Gui qi Fu zheng granules is stable and reliable by using central composite design response surface methodology，which can provide relevant basis for later production.

Key words： Guiqi Fuzheng Granules; Molding Process;Central Composite Design Response Surface Methodology; Moisture Absorption Curve

“歸芪扶正方”源于新疆醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院的臨床應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)方，主要用于提高機(jī)體免疫力。該方由太子參、黃芪、麥冬、炒六神曲等十五味藥組成，具有益氣養(yǎng)陰、補(bǔ)肺益腎的功效，用于氣陰兩虛、肺腎不足所致的低熱、五心煩熱、夜間潮熱，盜汗，自汗，乏力氣短，干咳少痰，獲得性免疫缺陷綜合征見(jiàn)上述證候者。本方中太子參具有心肌保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)等藥理作用［1］，黃芪具有保肝、利尿、降脂、降糖等藥理作用［2］，麥冬具有抗氧化、抗衰老等藥理作用［3］，歸芪扶正顆粒是在中醫(yī)理論指導(dǎo)下使用的臨床經(jīng)驗(yàn)方，原方為湯劑，其服用體積大、易發(fā)霉、攜帶不便，因顆粒無(wú)需煎煮、服用及攜帶方便、可保持原劑型的特點(diǎn)和處方要求，故將劑型改為顆粒劑。本實(shí)驗(yàn)在輔料類型和乙醇濃度考察的基礎(chǔ)上，以甘露醇用量、乙醇濃度為影響因素，以成型率、休止角及吸濕率的綜合評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選歸芪扶正顆粒的最佳成型工藝，并對(duì)顆粒的包裝濕度進(jìn)行考察，為后期的相關(guān)研究打下基礎(chǔ)［4］。

1 儀器與材料

1.1 儀器 AL204萬(wàn)分之一電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；DHG-9245A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；干燥器，恒重稱量瓶。

1.2 材料 歸芪扶正浸膏（由新疆醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院提供）；神曲粉（批號(hào)：20180111，湖北孟氏中藥飲片有限公司）；乳糖（批號(hào)：20170906，西安天茂化工有限公司）；微晶纖維素（批號(hào)：20180302，天津市祥瑞鑫化工科技有限公司）；甘露醇（批號(hào)：20180913，上海源葉生物科技有限公司）；淀粉（批號(hào)：20180713，天津化學(xué)試劑有限公司）；蔗糖（批號(hào)：20170525，天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠）；糊精（批號(hào)：20180120，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；氯化鈉（批號(hào)：20180503，廣州友聯(lián)化學(xué)試劑廠）；氯化鉀（批號(hào)：20170822，廣州市結(jié)盈化工科技有限公司）；氯化鎂（批號(hào)：20171109，天津市鼎盛鑫化工有限公司）；硝酸鉀（批號(hào)：20170104，廣州市錦源化學(xué)有限公司）；碳酸鉀（批號(hào)：20180315，天津渤化化學(xué)試劑有限公司）；溴化鈉（批號(hào)：20171023，天津化學(xué)試劑有限公司）；醋酸鉀（批號(hào)：20180509，西安天茂化工有限公司）均為分析純；水為蒸餾水。

2 方法與結(jié)果

炒六神曲為歸芪扶正方中佐藥，其所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，適宜充當(dāng)輔料，故將其粉碎作為部分輔料。中藥顆粒成型工藝優(yōu)選時(shí)需綜合考慮顆粒的成型性、流動(dòng)性以及穩(wěn)定性等相關(guān)因素。在本實(shí)驗(yàn)中選擇顆粒的成型率、吸濕率、休止角為指標(biāo)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)（權(quán)重系數(shù)分別為0.5、0.3、0.2），綜合評(píng)分滿分為100分，優(yōu)選顆粒成型的合適輔料與配比。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定適宜的乙醇用量，獲得最佳顆粒成型工藝。

2.1 樣品的制備 按處方比例取藥材適量，以前期考察的最佳工藝制備樣品，濃縮干燥成干浸膏，粉碎后與炒六神曲一起過(guò)4號(hào)篩，等比例逐級(jí)遞增混勻，備用。

2.2 輔料類型篩選 制備顆粒劑的常用輔料為甘露醇、乳糖、微晶纖維素、淀粉、蔗糖、糊精，本實(shí)驗(yàn)結(jié)合相關(guān)需求進(jìn)行選用。取前期制備好的樣品，濃縮得干浸膏，備用。按照表1加入相應(yīng)的輔料混合，過(guò)篩，制粒，烘干，整粒，即得。按干浸膏∶輔料∶炒六神曲=6∶2∶1的比例，分別稱取干浸膏與不同輔料進(jìn)行混合，混合均勻后，制粒，并記錄相應(yīng)的軟材性狀、過(guò)篩情況、顆粒性狀以及成型率，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，3，結(jié)果表明，以干浸膏/甘露醇/炒六神曲（6∶2∶1）比例時(shí)軟材效果最好。

2.3 乙醇濃度單因素考察 取前期制備好的樣品，濃縮得干浸膏，備用。按干浸膏∶甘露醇∶炒六神曲=6∶2∶1的比例混合，分別加不同濃度的乙醇進(jìn)行混合，混合均勻后，制粒，并計(jì)算顆粒的成型率、休止角和吸濕率，計(jì)算綜合評(píng)分優(yōu)選最佳的乙醇濃度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，結(jié)果表明，以85%乙醇為粘合劑制備的顆粒效果最好。

2.4 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選最佳成型工藝

2.4.1 因素水平的確定 根據(jù)輔料類型和乙醇濃度的考察結(jié)果，確定以甘露醇用量、乙醇濃度為影響因素，以成型率、吸濕率、休止角為考察指標(biāo)［5］，進(jìn)行2因素5水平星點(diǎn)設(shè)計(jì)，依然設(shè)定綜合評(píng)分滿分為100分。各因素水平見(jiàn)表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

2.4.2 成型率的測(cè)定 按《中國(guó)藥典》2020年版（四部），照“粒度和粒度分布測(cè)定法”進(jìn)行測(cè)定［6］，計(jì)算成型率。

2.4.3 吸濕率的測(cè)定 精密量取合格顆粒適量，置于恒定濕度（RH）為75%（25 ℃）的干燥器中定時(shí)稱重，計(jì)算吸濕率［7］。

吸濕率（%）=（吸濕后顆粒的質(zhì)量-吸濕前顆粒的質(zhì)量）/ 吸濕前顆粒的質(zhì)量×100%。

2.4.4 休止角的測(cè)定 上下串聯(lián)3個(gè)漏斗，將顆粒從最上端倒入，直到所產(chǎn)生的顆粒堆頂部與下端的漏斗口接觸為止，按公式tan α=H/R 計(jì)算出休止角。式中：H為顆粒高度 （cm），R為顆粒底部半徑（cm）［8］。

2.4.5 數(shù)據(jù)處理 通過(guò)響應(yīng)曲面軟件進(jìn)行擬合，并以擬合優(yōu)度（R2）及置信度（P）當(dāng)做評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。得回歸方程：Y=91.98+0.35A+0.43B+0.025AB-0.65A2-0.53B2，從表4的方差分析表可以看出A、B、A2、B2具有顯著性影響，影響程度為A＞B＞B2＞A2；失擬項(xiàng)為0.8931＞0.05，表明失擬不顯著；相關(guān)系數(shù)R2為0.8697，表明該模型擬合較好，試驗(yàn)誤差小，可用該模型對(duì)不同條件下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制三維曲面圖。如圖1所示和見(jiàn)表7。

2.4.6 讀圖與取值 由軟件分析所得最佳工藝條件，輔料理論最佳比例23.84%，理論最佳乙醇濃度87.06%，結(jié)合效應(yīng)面圖和等高線圖 （圖1），并考慮實(shí)際情況，確定最佳成型工藝為輔料比例為24%，乙醇濃度為87%。

2.4.7 驗(yàn)證試驗(yàn) 按處方比例取當(dāng)相應(yīng)的藥材，并按照最佳提取工藝提取制備相應(yīng)干浸膏，按照最佳成型工藝制作顆粒，平行做3份。經(jīng)測(cè)算得綜合評(píng)分分別為93.5、91.9、92.8（RSD為0.86%）。結(jié)果表明其預(yù)測(cè)值與實(shí)際值是基本一致的，實(shí)驗(yàn)表明方程可預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，該工藝重復(fù)性好，穩(wěn)定可靠。

2.5 臨界相對(duì)濕度的測(cè)定 為了保證顆粒能夠在適宜的濕度下包裝，需要測(cè)定其臨界相對(duì)濕度。按照表7配制出不同鹽的過(guò)飽和溶液，精密稱定顆粒數(shù)份，每個(gè)實(shí)驗(yàn)平行三份樣品，分別置于相應(yīng)干燥器中，放置48 h，形成相應(yīng)的濕度環(huán)境，將顆粒放入相應(yīng)干燥器中，每個(gè)器皿中放置7 d后，精密稱定，計(jì)算吸濕率，測(cè)定臨界相對(duì)濕度（CRH）［9］，實(shí)驗(yàn)安排與結(jié)果見(jiàn)表8和圖2。由圖2看出，本顆粒在包裝時(shí)，環(huán)境濕度應(yīng)控制在65%以下。

3 討論

處方中炒六神曲所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，適宜充當(dāng)輔料，故將其粉碎作為部分輔料，可以減少?gòu)S家生產(chǎn)成本，還可以充分提高組方中藥的利用率。

臨界相對(duì)濕度是衡量中藥固體制劑吸潮難易程度的一個(gè)重要指標(biāo)。采用不同鹽的過(guò)飽和溶液可形成不同的濕度環(huán)境，在臨界相對(duì)濕度的測(cè)定時(shí)，可在這些不同濕度環(huán)境下測(cè)定顆粒的吸濕率，并以吸濕率－相對(duì)濕度繪制臨界相對(duì)濕度曲線明確其臨界相對(duì)濕度，可保證顆粒能夠在適宜的濕度下進(jìn)行包裝。經(jīng)過(guò)“2.5 臨界相對(duì)濕度的測(cè)定”明確了制備好的歸芪扶正顆粒在進(jìn)行包裝時(shí)，環(huán)境濕度應(yīng)控制在65%以下，確保不影響其整個(gè)生產(chǎn)流程。

根據(jù)前期研究結(jié)果分析得出用吸水率、成型率、休止角為指標(biāo)用綜合評(píng)分得出用，再用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選最合適添加的乙醇濃度、甘露醇使用量及干浸膏、輔料和炒六神曲的最優(yōu)比例，采取響應(yīng)曲面中心設(shè)計(jì)是因?yàn)槠溥B續(xù)的序列、完整的設(shè)計(jì)、階段的優(yōu)選、精準(zhǔn)的結(jié)果。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)輔料類型篩選確定了輔料的種類，并結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)化歸芪扶正顆粒的成型工藝，確定了輔料用量和乙醇濃度，并明確其包裝濕度范圍。通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)可知，星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)選得到的歸芪扶正顆粒成型工藝穩(wěn)定可行，制備的顆粒具有成型率高、流動(dòng)性好、抗吸濕性強(qiáng)的特征，為該制劑之后的大生產(chǎn)提供參考。

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