粉碎助劑在中藥超微粉碎中的應用

[摘要] 目的 探討粉碎助劑在中藥超微粉碎中的應用，為中藥材在超微粉碎過程中降低能量消耗、提高粉碎效果提供思路。 方法 本資料概述了超微粉碎在中藥現代化中的作用，并重點探討了粉碎機制、粉碎助劑在超微粉碎中的應用和助磨劑的作用機制。 結果 粉碎助劑可提高中藥粉碎效果，降低能耗，防止結塊。 結論 粉碎助劑在中藥超微粉碎中具有潛在的應用前景。

[關鍵詞] 中藥；超微粉碎；粉碎助劑

[中圖分類號] TQ461 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2013）01-55-03

超微粉碎技術是近30年迅速發展起來的一項跨學科高新技術，主要設備包括氣流粉碎機、高速機械沖擊磨、球磨機、膠體磨及均質機。中藥超微粉碎即是利用上述技術將中藥材加工成顆粒直徑10～20 μm以下的中藥微粉化技術。超微粉碎技術提高了中藥細胞破壁率、比表面積、有效成分溶出度、生物利用度等，可有力地促進中藥劑型改革和中藥現代化。超微粉體技術在中藥制藥工業中的應用雖處于起步階段，但中藥超微制劑已引起中醫藥行業的廣泛關注。值得注意的是，超微粉碎技術在中藥微粉化加工方面仍然存在一些問題，特別是粉碎效果仍有待提高。本資料在概述超微粉碎在中藥中的應用的基礎上，重點介紹了粉碎的機理、粉碎助劑在超微粉碎上的應用，試圖探討處方和工藝因素在提高中藥粉碎效果上的應用。

1 超微粉碎在中藥中的應用

超微粉碎在中藥中的相關研究比較多，主要包括如下優點：（1）提高藥物生物利用度或藥效，如魚腥草經超微粉碎后金絲桃苷和槲皮苷的溶出量可提高30%～40%[1]，雄黃經超微粉碎后對大腸桿菌最低抑菌濃度甚至可降低為原來的1/4[2]，穿心蓮超微粉碎后穿心蓮內酯及脫水穿心蓮內酯的生物利用度分別提高60%和120%[3]。（2）利于中藥劑型現代化。超微粉碎后，中藥與化學藥一樣少而精，方便服用及攜帶，加之超微粉碎后其顆粒度低于口腔顆粒感閾值，

味覺和口感得到改善[4]。（3）利于表面改性。中藥超微粉碎后，具有極大的比表面，且新生表面具有化學反應活性，為原位表面修飾提供了便利。（4）促進傳統提取工藝的改進。一般而言，超微粉碎后增大的比表面積可提高有效成分轉移率，既可縮短提取時間又可提高提取率[5-9]。

當然，中藥超微粉碎也可能會導致一些問題，比如粉碎過細阿魏酸溶出反而減低[10]。超微粉體在提取溶媒中的分散及在提取過程中的糊化也可能會對提取產生不利影響，甚至造成有效成分的損失[11]。

2 粉碎機制

Griffith于1920年提出了微裂紋理論，主要研究材料斷裂過程中的理論能量平衡，表達式為σ=（4Eγ/L）1/2。式中σ-抗拉強度，E-楊氏彈性模量，γ-比表面能，L-裂紋的長度。此式說明粉碎過程中，脆性斷裂所需的最小應力和物料的比表面能的平方根成正比，與裂紋的長度L的平方根成反比。顯然，降低顆粒的表面能，加大裂縫就可以降低其斷裂所需的應力。Griffith認為，一切實際材料總存在著許多的裂紋。在外力的作用下，這些裂紋附近產生應力集中，當應力達到一定程度時裂紋就開始擴展而導致斷裂。

由于物料中Griffith裂紋等薄弱結合部的存在，使材料在到達理論強度之前就已產生破壞。一般情況下，實測強度約為理論強度的1/100～1/1 000；而且粒徑越小，其強度測定值越大，強度的尺寸效應是因為Griffith裂紋長度隨著粒徑降低而減小。Bond定律給出了粉碎所需功與粉碎程度的關系，即E=C（X2-1/2–X1-1/2）=C'（S2-1/2–S1-1/2），式中，X1、X2-粉碎前后的粒徑；S1、S2-粉碎前后的比表面積，C、C'-常數。

粉碎過程中，一方面是大顆粒碎解成小顆粒，另一方面是粉碎后的小顆粒聚結成大顆粒。小顆粒之間可通過范德華力、毛細管理等物理作用團聚在一起成為松軟的大顆粒（即聚集，aggregation），也可通過新生表面的剩余化學鍵或游離基的作用結合牢固的大顆粒（即聚結，agglomeration）。因此，除了關注如何破碎顆粒之外，有效防止小顆粒的再聚集/聚結也至關重要。

3 粉碎助劑在超微粉碎中的應用

3.1 助磨劑的應用

助磨劑是一種表面活性較高的化學物質，將其加入粉磨物料中有利于粉碎的進行。在藥材粉碎中液體助磨劑應用較早，藥料借助液相分子的輔助作用更易粉碎、粉體也更細膩，如傳統的“水飛法”。雖然助磨劑在中藥超微粉碎中應用還很少，但在水泥加工中已被廣泛應用，顯示了良好的粉碎促進效果[12-14]。PEG-400作為分散介質能明顯改善接骨七厘散處方中的藥材濕法超微粉碎后的粒徑，療效相當的情況下可降低1/3用藥劑量[15]。在超微粉碎中的某些液體助磨劑，同時又可作為某些藥用成分的溶劑，防止揮發性成分丟失。邢鐵良等[16]以桂花和脫醛乙醇按1︰2的比例進行超微粉碎，香精中主要成分收率顯著提高。

Hasegawa M等[17]認為，粉磨物料最大比表面積與助磨劑質量分數呈正比關系，亦即助磨劑的用量越大，粉碎的程度也越大。但是實際應用中應酌情調整，因為助磨劑的用量和加入方式（一次加入或分次加入）對研磨效果均有影響[18]。如在三七的超微粉碎中，以水作為助磨劑，料液比為5.5%的三七超微粉體粒徑較料液比為5.0%和4.5%的三七超微粉體粒徑小，標明料液比對粒徑有一定的影響，因此在超微粉碎中應該控制適宜的料液比[19]。許雅周等[18]認為，物料表面形成單分子吸附膜時的加入量應為助磨劑最合理的摻量，鑒于粉碎過程中物料的比表面積發生著動態變化，因此助磨劑的加入量也應動態調節。

助磨劑除了促進粉碎效果外，還能提高粉碎效率，降低能耗。通常，粉碎有效能量的利用率大約僅為0.3%～0.6%。Rossi M等[20]認為在添加助磨劑的情況下，粉磨電耗可以減少10%左右。曾冬銘等[21]研究了用無機礦物作載體的AS復合助磨劑，單位電耗降低20%左右。Heekyu Choi等[22]的研究表明，超微粉碎中加入助磨劑可將粉碎系數K提高16%～34%，從而大大降低單位能耗。Yanmin Wang[23]等綜述了超微粉碎中提高粉碎效果、降低能耗的各種措施，其中就包括使用丙烯酸共聚物鈉、聚羧酸鈉、賣澤52、油酸等各種粉碎助劑。

3.2 其他共粉碎輔料

含油脂類中藥材在超微粉碎過程中由于細胞壁破裂，油脂溢出，造成顆粒黏結成塊，粉碎難以順利進行。將微粉硅膠、淀粉和糊精與藥材共粉碎，很好地解決了結塊問題[24]。范毅強等[25]在葡萄皮超微粉碎中加入微晶纖維素改善葡萄皮超微粉的流動性，減少了葡萄皮超微粉中的結片現象。

消炎痛、呋塞米、萘普生等難溶性藥物與環糊精共同粉碎可將藥物制成納米粒并增溶藥物[26-27]。將難溶性藥物非諾貝特與乳糖、PVP、SLS混合后氣流粉碎后考察30 min內的溶出程度，結果發現未經粉碎的原料藥僅溶出1.3%，單獨粉碎后為8.2%，共粉碎后進一步提高到20%，溶出速度分別提高了6倍和15倍[28]。中藥超微粉碎當可借鑒西藥共粉碎經驗，以達到提高粉碎效率、改善粉體流動性、提高藥物穩定性和增加有效成分溶出等目的。

4 結論

中藥超微粉碎后具有前述的諸多優點，但也可能引出問題，比如有效成分充分暴露于空氣中導致穩定性降低，細胞破壁后中藥材原有的顯微特征可能消失導致鑒別難度增大，有效成分溶出增加及新成分的釋放導致藥效、藥理等可能需要重新評價。粉碎助劑可大幅提高粉碎效果，降低能耗，但粉碎助劑在中藥超微粉碎中的應用還太少，還需要大量的研究去證實其效果。

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（收稿日期：2012-10-30）