海螵蛸氣流粉碎工藝優化及粉碎前后相關指標對比

張愛麗， 徐忠坤， 張慶芬， 徐連明

（1.江蘇聯合職業技術學院連云港中醫藥分院，江蘇連云港222007；2.江蘇康緣藥業股份有限公司，江蘇連云港222001；3.中藥制藥過程新技術國家重點實驗室，江蘇連云港222001）

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海螵蛸氣流粉碎工藝優化及粉碎前后相關指標對比

張愛麗1， 徐忠坤2，3， 張慶芬2，3， 徐連明2，3

（1.江蘇聯合職業技術學院連云港中醫藥分院，江蘇連云港222007；2.江蘇康緣藥業股份有限公司，江蘇連云港222001；3.中藥制藥過程新技術國家重點實驗室，江蘇連云港222001）

摘要：目的 對海螵蛸（金烏賊Sepia esculenta Hoy1e）氣流超微粉碎和普通粉碎的相關指標進行對比和工藝優化。方法 以超微粉的粒徑D50為中心復合法的指標，對粉碎壓力、進料壓力、螺旋進料速度進行多元線性回歸和二項式擬合，并用響應優化器優化實驗結果。采用酸堿滴定法，對兩種粉體的制酸性能進行比較。結果 最佳粉碎工藝為粉碎壓力0.77 MPa，進料壓力0.62 MPa，螺旋進料速度227.0 r/min；超微粉的D506.60 μm，明顯小于普通粉，超微粉的S/V 12 231.490 m2/cm3，明顯大于普通粉。1.0 g超微粉能中和人工胃酸62.50 mL，與普通粉差別不大，但反應時間縮短。結論 用Minitab優化方案制得的超微粉與模型預測值基本一致，而且其制酸效果優于普通粉體。

關鍵詞：海螵蛸；氣流粉碎；中心復合法；粒徑；制酸性能

海螵蛸為烏賊科動物無針烏賊Sepiella main- droni de Rochebrune或金烏賊Sepia esculenta Hoy1e的干燥內殼，有收斂止血、澀精止帶、制酸、斂瘡的作用，用于潰瘍病、胃酸過多等癥狀，它主要含有碳酸鈣，還有殼角質、黏液質等成分。藥理實驗證明，碳酸鈣中和胃酸是海螵蛸抑制胃酸過多的作用機理［1-2］，臨床上多將海螵蛸與其他藥物共同水煎服用，但碳酸鈣在水中的溶解度很小，水煎會浪費藥材，降低療效［3］；也有將海螵蛸研末內服或外用［4］，但普通粉碎后的海螵蛸因粒度粗，內服或外用時腸胃及皮膚的吸收率低，也影響藥效。

J-50型氣流粉碎機是目前最新流行的一種先進超微粉碎設備，其工作原理是在壓縮空氣或氮氣的作用下，粉末以亞音速的速度通過噴射管沿切線方向進入研磨腔后，被管周圍螺旋氣流加速到超音速（300 m/s），粒子間相互激烈碰撞、摩擦而被粉碎。在氣流的作用下，粉碎粒子在旋流場中運動產生離心力，當其大于氣流作用力時，顆粒在研磨腔內繼續粉碎；當小于氣流作用力時，顆粒被氣流帶出研磨腔成為產品［5］。通過氣流粉碎技術，可增大粉體的比表面積，促進藥物有效成分溶出，提高生物利用度。本實驗利用Minitab軟件，針對影響產品粒度的主要因素，優化海螵蛸氣流式超微粉碎工藝參數，并將超微粉與常規粉碎所得普通粉的相關指標進行對比研究［6］，為海螵蛸以后的臨床使用提供技術參考。

1 儀器與材料

J-50型氣流粉碎機（意大利Tecno1ogia Meccanica SRL公司）；HK-04A型中藥粉碎機（廣州旭朗機械設備廠）；BX53型正立顯微鏡（日本O1ympus公司）；Winner-2308型激光粒度分析儀（濟南微納顆粒儀器股份有限公司）；WSJB-03型恒溫磁力攪拌器（河南中良科學儀器有限公司）；PHSJ-4F型pH計（上海雷磁儀器廠）；酸式、堿式滴定管。

海螵蛸購自安徽亳州藥材市場，經江蘇康緣藥業股份有限公司吳舟執業藥師鑒定為烏賊科動物金烏賊Sepia esculenta Hoy1e的干燥內殼。氫氧化鈉為分析純（天津市大茂化學試劑廠）；鹽酸為分析純（上海申翔化學試劑有限公司）；其他試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 海螵蛸氣流粉碎 海螵蛸用清水洗凈，65℃鼓風干燥24 h，置機動沖缽內破碎，剔除其外部硬皮，破碎至碎片，再置粉碎機中粉碎，過100目篩，得普通粉。然后取1 kg，按Minitab軟件設計的不同實驗條件，調節粉碎壓力、進料壓力和螺旋進料速度等工藝參數，置氣流粉碎機中進行超微粉碎，即得超微粉。

2.2 粒徑測定 取海螵蛸超微粉適量，用羧甲基纖維素鈉溶液作分散劑，置于粒度測定儀內，測定其粒徑。

2.3 海螵蛸超微粉碎工藝優化

2.3.1 實驗設計 根據Minitab軟件中的中心復合實驗設計原理，結合單因素預試驗條件，選取粉碎壓力（X1）、進料壓力（X2）、螺旋進料速度（X3）這3個對超微粉質量影響較顯著的考察因素作為自變量［7］，每個自變量的試驗分別以-1.682、-1、0、1、1.682這5個水平進行編碼，試驗因素及水平設計見表1，結果見表2。每個試驗號重復3次，結果取平均值。

表1　中心復合設計的因素及水平Tab.1 Factors and levels of central composite design

表2　中心復合設計結果（n=3）Tab.2 Results of central composite design（n=3）

2.3.2 模型擬合 實驗數據由Minitab軟件進行分析，回歸方程系數顯著性檢驗、方差分析結果分別見表3、表4。二項式擬合方程為

Y=246.12 -148.66X1-141.67X2-1.22X3+ 101.92X21+118.30X21+0.002X23-14.42X1X2+ 0.006X1X3+0.03X2X3

其標準偏差為0.593 6，回歸方程的系數R2為0.980 8，預測R2為0.896 8，調整后R2為0.963 4，說明方程可靠性較高。

由表3可以看出，模型方程中常數項P值為0，表明該模型是顯著的。同時，模型中的參數X1、X2、X3、X21、X22、X23的P值均為0，小于0.05，表明這些參數也是顯著的。由表4可知，失擬項P值為0.246，大于0.05，表明失擬項相對于絕對誤差是不顯著的，說明該回歸方程對實驗擬合情況較好。

表3　回歸方程系數顯著性檢驗Tab.3 Significance tests for coefficients of regression equation

表4　回歸方程的方差分析Tab.4 ANOVA of regression equation

2.3.3 工藝優化 試驗中，每個因素對提高產品的質量都很重要，但考慮其參數設置在不影響產品質量的同時，還要兼顧降低成本，提高效率。運用Minitab軟件特有的響應優化器，不但能實現多目標響應值的優化，還能很方便直觀地通過調整圖中的輸入變量參數設置，尋求更理想的方法［8］。由圖1可知，當設定粒徑D50為6.20 μm時，相對應的實驗條件為粉碎壓力0.767 7 MPa，進料壓力0.618 2 MPa，螺旋進料速度227.474 7 r/min。考慮到實際操作的方便，修正為粉碎壓力0.77 MPa，進料壓力0.62 MPa，螺旋進料速度227.0 r/min。

圖1　響應優化器尋優結果Fig.1 Result of response optim izer

2.3.4 工藝驗證試驗 稱取海螵蛸普通粉1 kg，根據響應優化器優選出的工藝條件，進行工藝驗證，結果見表5。由表可知，其超微粉粒徑的實驗值與預測值相當，優化結果可信。

表5　實際值和預測值的比較Tab.5 Com parison of actual value and predictive value

2.4 海螵蛸超微粉與普通粉相關指標的對比

2.4.1 光學顯微觀察 分別取海螵蛸超微粉與普通粉適量，為防止出現團聚現象，滴加1～2滴羧甲基纖維素鈉溶液作為分散劑，置顯微鏡下（10×40）觀察，結果見圖2。由圖可知，在同樣放大倍數下，海螵蛸普通粉顆粒粒徑呈不規則碎塊、棱角突出、大小不一，超微粉顆粒粒徑細小、均勻，明顯小于普通粉粒徑。

圖2　海螵蛸普通粉和超微粉的顯微形態Fig.2 M icroscopic images of cuttlebone normal ground powder and m icronized powder

2.4.2 粉體表征 將海螵蛸普通粉和超微粉置于激光粒度分析儀內，測定其粒徑及粒徑分布。其中，D10累積量為10％所對應的粒徑，D50表示累積量為50％對應的粒徑，D90表示累積量為90％所對應的粒徑，結果見圖3、表6。實驗表明，與普通粉相比，超微粉碎不但起到細化粉體的作用，也有著勻化作用，使大部分粉體達到了7 μm以下。另外，超微粉的D50、D90明顯小于普通粉，而且其表面積/體積明顯大于普通粉。

圖3　海螵蛸普通粉與超微粉的粒徑分布Fig.3 Particle size distributions of cuttlebone normal ground powder and m icronized powder

表6　兩種海螵蛸粉末粒徑的比較（n=3）Tab.6 Com parison of particle sizes of cuttlebone norm al ground powder and m icronized powder（n=3）

2.4.3 制酸量測定 制酸力是抗酸藥等消化系統藥物的主要質量指標，《國家藥品標準工作手冊》規定，制酸力在指定的實驗條件下，以每1 g供試品消耗鹽酸滴定液（0.1 mo1/L）的毫升數表示［9］。2.4.3.1 溶液的制備 NaOH滴定液按《中國藥典》2010年版二部附錄制備［10］，標定其濃度為0.101 5 mo1/L；鹽酸溶液（人工胃酸酸度）按《中國藥典》2010年版二部附錄制備［10］，標定其濃度為0.108 5 mo1/L；酚酞指示液制法為取酚酞1 g，加乙醇100 mL溶解，即得。

表7　兩種海螵蛸粉體制酸量的比較（n=3）Tab.7 Comparison of acid amount neutralized by cuttlebone normal ground powder and m icronized powder（n=3）

3 討論

根據實際生產經驗，粉碎壓力一般要稍大于進料壓力，這樣粉碎效果會更好些。考慮到與氣流粉碎機配套使用的是小型空壓機，結合預實驗結果，設定粉碎壓力、進料壓力及螺旋進料速度這3個工藝參數的限度范圍，來對海螵蛸進行超微粉碎。

根據文獻報道［9］，制酸藥的檢測標準應以到達pH 3.5的時間作為評價抗酸藥的關鍵指標。為保證酸堿反應能滿足pH大于3.5的條件，通過預實驗，確定海螵蛸粉體樣品的取樣量為0.75 g。本實驗參照文獻［11］報道的方法，將鹽酸加入海螵蛸粉體時，溶液迅速由堿性變酸性，酸度計的pH值數據跳動幅度過大，反應中生成的CO2因為攪拌器的攪拌，又溶于水中，使pH值數據往復無規律跳動，影響結果判斷。為保證酸度計測試有規律，故改進實驗方法，將海螵蛸粉體用適量純化水分散后，全部轉移至定量鹽酸溶液中，精確計時，不攪拌，測試溶液pH值由1.0升至3.5所需的時間，以此判斷兩種粉體的反應速度。另外，因兩種粉體與酸反應的時間都不超過8 min，故沒有對海螵蛸粉體作溶出度考察。

本實驗采用Minitab軟件對海螵蛸的氣流超微粉碎工藝進行優化，其優點是不僅具有中心復合設計、響應面分析等其他軟件常用的實驗設計程序，還可以不用編程和復雜計算就能快速有效地找出影響指標結果的主要因素和交互作用，由軟件自動生成的數學模型可以直觀分析各因素間的關系，最后由響應優化器得到各影響因素的最佳組合［8］，以上操作展現了Minitab為實驗者提供的強大功能，對藥學工作者來說，是一個非常適用的軟件。

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Optim ization of fluid jet pulverizing process for cuttlebone and com parison of related indices before and after pulverization

ZHANG Ai-1i1， XU Zhong-kun2，3， ZHANG Qing-fen2，3， XU Lian-ming2，3
（1.Lianyungang TCM Branch，Jiangsu Union Technical Institute，Lianyungang 222OO7，China；2.Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co.，Ltd.，Lianyungang 222OO1，China；3.State Key Laboratory for New-tech Pharmaceutical Process of Chinese Medicine，Lianyungang 222OO1，China）

ABSTRACT：AIM To optimize the f1uid jet pu1verizing process for cutt1ebone（Sepia esculenta Hoy1e）and compare the re1ated indices of norma1 ground powder and micronized powder before and after pu1verization.METHODS Centra1composite design was emp1oyed.With the partic1e diameter ofmicronized powder D50as an index，crushing pressure，feed pressure and feed speed were used for fitting the mu1tip1e 1inear regression and binomia1 equation.The experimenta1 resu1twas screened by response optimizer.The abi1ity of neutra1izing gastric acid of the norma1ground powder and micronized powder was then assessed by acid-base titration method.RESULTS The good parameters were determined to be 0.77 MPa for crushing pressure，0.62 MPa for feed pressure and 227.0 r/min for feed speed.Themicronized powder，at a partic1e diameter of6.60 μm，was significant1y sma11er than thatof norma1ground powder.S/V with a va1ue of12 231.490 m2/cm3was significant1y bigger than thatof the norma1ground powder.1.0 gmicronized cutt1ebone powder neutra1ized 62.11 mL gastric acid，demonstrating no much difference with norma1groud powder，but a shorter reaction time.CONCLUSION Under the conditions optimized by Minitab，the obtained micronized powder is basica11y identica1 to the predictivemode1，and it is superior to that of the norma1ground powder in terms of its neutra1izing effect on gastric acid.

KEY WORDS：cutt1ebone；f1uid jet pu1verization；centra1 composite design；partic1e diameter；neutra1ization of gastric acid

作者簡介：張愛麗（1972—），女，碩士，副教授，研究方向為中藥制劑。Te1：13851274690，E-mai1：251866513@qq.com

基金項目：國家“重大新藥創制”科技重大專項（2013ZX09402203）

收稿日期：2014-11-13

doi：10.3969/j.issn.1001-1528.2016.01.012

中圖分類號：R284

文獻標志碼：A

文章編號：1001-1528（2016）01-0058-05