中藥提取物吸濕特性表征方法再研究

付小菊， 馮 怡*， 徐德生，2， 趙立杰， 李姝琦， 謝亞林， 阮克鋒

(1.上海中醫藥大學中藥現代制劑技術教育部工程研究中心，上海201203;2.上海中醫藥大學附屬曙光醫院，上海200021)

中藥提取物粉末大多具有吸濕性，吸濕后影響制劑的制粒、膠囊填充、壓片、貯存等過程，從而影響制劑質量。目前常見表征中藥提取物吸濕性的指標有吸濕量［1］、臨界相對濕度［2］、吸濕曲線［3］，該類參數測定周期長，操作繁瑣，不利于快速、簡便掌握提取物吸濕特性，這也造成在描述提取物吸濕性時通常根據其吸濕量、吸濕曲線主觀描述為“非常吸濕”、“較易吸濕”等，缺乏簡單易測、量化等級的指標來表征不同提取物的吸濕特性。

在吸濕特性表征方法研究中曾采用v-表征提取物吸濕行為［4］。該值能直接反映提取物吸濕能力大小，但是其認為影響物料吸濕性最主要的參數是單分子層吸附飽和值這一理論基礎是否適合中藥提取物粉末還有待考證;另外，計算值需要繪制物料吸濕等溫線、吸濕曲線、擬合計算吸濕二項式方程與GAB吸濕模型，計算量大，費時長。本實驗通過吸濕性與中藥提取物物理性質相關性研究，找到與吸濕性相關性大的物理性質，以此類物理性質間接表征吸濕性，建立簡單易測、科學可靠的吸濕特性表征方法，解決吸濕性強弱表征缺乏量化、等級化指標問題;同時也可簡便快速預測提取物吸濕性強弱，直接指導后續防潮技術使用。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 ZJ型應變控制式直剪儀(南京土壤儀器有限公司);MS 2000激光粒徑分析儀(馬爾文儀器公司);Morphologi G3干法粒度和粒形分析儀(馬爾文儀器公司);DZF-6050型真空干燥烘箱(上海精宏實驗設備有限公司);LHS-150HC型恒溫恒濕箱(上海一恒科學儀器有限公司)。

1.2 試藥 調經益母方提取物(中藥部頒標準第十四冊，自制，批號:090216);熱炎寧方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090225);甘草提取物(中國藥典2005版，自制，批號:081029);清淋方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090216);藍芩方提取物(中藥部頒標準第三十九冊，自制，批號:080915);雙黃連方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:080321);膽寧方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090310);清喉咽方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090302);女金方提取物(中藥部頒標準第十五冊，自制，批號:0807015);山菊降壓方提取物(中國藥典 2005版，自制，批號:090318);玄麥甘桔方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090319);樂脈方提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090331);康心寧方提取物(醫院制劑，自制，批號:090511);野菊花提取物(中國藥典2005版，自制，批號:090428);安神養心方提取物(中藥部頒標準第十冊，自制，批號:090430);川參方提取物(醫院制劑，自制，批號:090502)。

2 實驗方法

本研究將采用平衡吸濕量、吸濕初速度、吸濕加速度三個吸濕特性參數全面量化表征提取物吸濕行為［4］，采取因子分析法和多元線性回歸法建立中藥提取物吸濕特性與其物理性質相關關系，找到與吸濕性相關性較大且測定方法簡單的物理性質。分別以吸濕綜合參數為指標、以簡單易測且與吸濕特性相關性大的物理性質為指標對樣品進行聚類分析。比較兩者聚類分析結果，分析該吸濕特性表征方法特點。

2.1 中藥提取物粉末物理性質測定方法

2.1.1 吸濕特性參數測定 取樣品約200 mg，精密稱量，平攤于稱量瓶中，開蓋置于干燥器中48 h脫濕平衡。精密稱重后置于25℃，相對濕度75%的恒溫恒濕箱中，每隔一定時間測定，計算吸濕增重，平衡吸濕量即為提取物粉末達到吸濕平衡時的吸濕增重。

在測定吸濕增重過程中可得到吸濕-時間曲線圖，對中藥提取物吸濕時間曲線進行擬合可得到吸濕方程，對吸濕方程進行一階求導可得吸濕初速度和吸濕加速度計算公式［4］。

2.1.2 含水量 含水量測定按照《中國藥典》2005

版附錄水分測定法第一法(烘干法)測定。

2.1.3 粒徑 采用Mastersize 2000型激光粒度儀激光衍射法測定粉末粒徑D50。

2.1.4 粒形 本實驗粒形選擇粒徑D50球形度和凸起度兩個參數，球形度用于衡量粒子與正圓的接近程度，凸起度用于衡量顆粒的表面粗糙程度，采用Morphologi G3干法粒度和粒形分析儀測定。

2.1.5 黏性 黏性表征粉體的黏結和聚合的能力，應用應變控制式直剪儀得到的粉體的剪切力可在一定程度上表征中藥提取物的黏性［5］。

2.1.6 水溶特性 以浸膏粉在水溶液中的溶解性能表征中藥提取物水溶特性，即1 mL水中能溶解多少毫克中藥浸膏粉。測定方法為精密稱取一定體積的中藥提取物平衡溶液(以水為溶劑)，水浴揮干后干燥至恒重，以干燥物重量與溶劑體積比計算浸膏粉溶解性能來表征水溶特性。

2.2 統計方法 采用SPSS13.0統計分析軟件(SPSS.Inc.)分析處理。

2.2.1 因子分析法 因子分析法是采取一種降維的方法，找出幾個綜合因子來代表原來眾多的變量，使這些綜合因子盡可能地反映原來變量的信息，而且彼此之間互不相關，從而達到簡化變量的目的的一種統計方法。本研究利用因子分析法統計處理平衡吸濕量、吸濕加速度、吸濕初速度三個吸濕特性參數，得到綜合因子得分值，具體計算方法見文獻［6-7］，我們將此因子得分值命名為吸濕綜合參數。

2.2.2 多元線性回歸分析 采用多元線性回歸法將吸濕綜合參數與含水量、粒徑等物理性質進行統計分析，分析與吸濕綜合參數相關的物理性質。多元回歸分析采取后退法選擇自變量，檢驗水準α入≤0.01，α出≥0.05。

2.2.3 聚類分析法 聚類分析是一種分類方法，它將一批樣品或變量按照它們在性質上的親疏程度進行分類［4］。本研究選擇相關性較大且測定方法簡單的物理性質，通過多元線性回歸方程計算各物理性質與復相關系數乘積后的總和，將此值命名為吸濕影響因子。以吸濕影響因子為指標，將樣品進行聚類分析，同時，以吸濕綜合參數(主因子)值為指標將樣品進行聚類分析。

3 結果

3.1 中藥提取物物理性質測定 (結果見表1～2)。

表1 中藥提取物粉末吸濕特性測定結果(n=3)

3.2 吸濕性與中藥提取物物理性質相關性建立

通過SPSS因子分析法可以得出主因子f1，其方差累計貢獻率為77.98%，表明了該因子基本包含了中藥提取物吸濕特性參數各項因素信息;同時可以得到主因子的因子得分系數矩陣表，根據主因子方差累計貢獻率和因子得分系數矩陣表可計算各個提取物吸濕特性參數標準化后綜合因子得分值(見表3第三項)，具體計算公式如下(各原始變量標準化值表不在此列出):

因子得分=(0.322×平衡吸濕量標準化值+0.405×吸濕初速度標準化值+0.400×吸濕加速度標準化值)×0.779 87

我們將此中藥提取物吸濕特性參數因子得分值命名為吸濕綜合參數值，并將此值作為新的變量與其他物理性質進行多元線性回歸統計分析。

多元線性回歸統計經方差分析得:R=0.906，P＜0.01，故該回歸方程具有高度顯著意義。令:吸濕綜合參數為y，含水量為x1，粒徑為x2，球形度為x3，凸起度為x4，水溶特性為x5，黏性為x6，可得多元線性回歸方程(非標準化):

表2 中藥提取物其他物理性質測定結果(n=3)

在消除不同單位量綱影響之后標準化多元回歸方程:

從標準化多元回歸方程系數分析各物理性質與吸濕綜合參數相關性大小依次為:

正相關:黏性＞水溶特性＞球形度

負相關:含水量＞粒徑＞凸起度

3.3 聚類分析結果

3.3.1 聚類分析法不同變量指標確定 根據多元線性回歸統計結果，含水量、粒徑、水溶特性、黏性與吸濕性相關性較大，則在一定程度上可用這四種物理性質間接表征提取物的吸濕性。選用含水量、粒徑、水溶特性和黏性四個物理性質，代入多元線性回歸方程，可得到各樣品Y值，將此Y值命名為吸濕影響因子。以此Y值為指標采用Q型聚類法將中藥提取物分類，使提取物按吸濕強弱分為不同吸濕類別。

分別代入各樣本的含水量值、粒徑值、水溶特性值、黏性值、粒形球形度值、粒形凸起度值，可得到各吸濕類別提取物吸濕影響因子Y′值。以Y′值為指標采用Q型聚類法將中藥提取物吸濕性分類，考察粒形對吸濕特性分類結果影響。

為了驗證采用吸濕影響因子為指標進行聚類分析方法是否可靠，可將聚類結果與采用吸濕綜合因子為指標進行的聚類分析結果比較，見表3。

表3 中藥提取物吸濕影響因子值與吸濕綜合參數值

3.3.2 聚類分析樹狀圖 見圖1～3。

圖1 中藥提取物吸濕性系統聚類樹圖(吸濕影響因子Y為分類指標)

4 討論

圖2 中藥提取物吸濕性系統聚類樹圖(吸濕影響因子Y＇為分類指標)

圖3 中藥提取物吸濕性系統聚類樹圖(吸濕綜合參數為分類指標)

4.1 聚類分析結果分析及意義 對比圖1、圖2與圖3分類結果，圖1與圖3、圖2與圖3分類結果高度吻合，而由提取物實際吸濕特性參數(表1)又可知以吸濕影響因子為分類指標得到的分類結果符合提取物實際吸濕性大小和吸濕強弱，分類結果可靠，分類方法可取。對比圖1和圖2，可以看出以Y值和Y′值為分類指標得到的聚類分析結果均分為兩大類，且分類結果高度一致，這也進一步驗證了粒形、流動性對吸濕特性影響較小這一結論。因此，可選用含水量、粒徑、水溶特性和黏性4個物理性質得到的Y值為指標，采取Q型聚類分析法將中藥提取物按吸濕性強弱分類，以該方法表征中藥提取物吸濕特性。

根據中藥提取物實際吸濕情況，我們將聚類分析第Ⅰ類命名為“易吸濕提取物”第二類命名為“極易吸濕提取物”。由分類結果可知，在得知某一提取物的含水量、粒徑、水溶特性和黏性4個物理性質后，可據吸濕影響因子Y值大小及其所在區間初步判定某一未知提取物吸濕性。

4.2 Q型聚類法的特點及應用 Q型聚類分析利用多個變量的信息對樣本進行分類，克服了單一指標分類的弊端，采用聚類圖直觀地表現其分類結果及類與類之間聯系。該分類方法客觀，克服了主觀因素，比傳統分類方法更客觀、細致、全面和合理［9-10］。本研究以與吸濕特性相關性較大的物理性質為變量得到的吸濕因子值為聚類指標，采取聚類分析法對中藥提取物吸濕性強弱分類，并與直接用吸濕綜合參數為指標聚類分析結果進行了比較。結果表明聚類結果符合中藥提取物吸濕性實際測定結果，采用的聚類指標、Q型聚類法表征中藥提取物吸濕強弱這一方法科學可靠。在此結論基礎上建立以Y值為指標表征中藥提取物吸濕特性的表征方法，該表征方法可取。

4.3 以吸濕影響因子Y值表征中藥提取物吸濕特性的意義及應用前景 本研究最終確定以吸濕影響因子Y值表征吸濕特性，決定Y值的物理性質(含水量、粒徑、黏性、水溶特性)能在較短時間內測定，且測定方法簡單。該吸濕特性表征方法的建立，解決了目前常用的“吸濕量”“吸濕曲線”等吸濕性表征方法測定繁瑣費時的問題，為在工業化生產中迅速預測提取物吸濕性提供了實驗依據。同時使吸濕性表述達到直觀、量化、分級的目的，為表述中藥提取物“極易吸濕”、“易吸濕”提供了量化參考范圍，也為針對中藥提取物吸濕性強弱選擇不同防潮方法，建立中藥提取物防潮技術體系提供實驗依據和理論支持。

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