板藍根超微粉粉體特性及水溶性成分溶出研究

侯耀杰，于文會*，姜曉文，王 麗，王海彬，黃 慧，李叔洪，郝敬友,2

(1 東北農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院，哈爾濱150030；2 哈爾濱綠達生動物藥業(yè)有限公司，哈爾濱150030)

10.11751/ISSN.1002-1280.2017.10.08

板藍根超微粉粉體特性及水溶性成分溶出研究

侯耀杰1，于文會1*，姜曉文1，王 麗1，王海彬1，黃 慧1，李叔洪1，郝敬友1,2

(1 東北農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院，哈爾濱150030；2 哈爾濱綠達生動物藥業(yè)有限公司，哈爾濱150030)

通過對板藍根超微粉碎粉體特性研究，為中藥超微粉推廣應用提供依據(jù)。試驗通過掃描電鏡、激光粒度分析儀及高效液相色譜對板藍根超微粉、板藍根普通粉的粒度及水溶性活性成分溶出進行檢測,探討超微粉碎對中藥粉碎粒度、活性成分溶出影響。試驗結果顯示板藍根超微粉和普通粉D50分別為5.6、171.058 μm；比表面積分別為1.551、0.225 cm2/g；休止角分別為47.43°、42.95°；松密度分別為0.39、0.48 g/cm3。電鏡觀察超微粉看不到完整細胞結構，多為細胞碎片，而普通粉可以看到完整的細胞。板藍根超微粉和普通粉水溶性浸出物的溶出量大約為50%和42%。板藍根超微粉和普通粉多糖提取率分別為9.34%和8.36%。板藍根超微粉和普通粉中(R,S)-告依春的含量分別為1.068、0.784 mg/g。板藍根經(jīng)過超微粉碎后，中直粒徑可達5.6 μm，細胞破壁率可達100%，而普通粉破壁率僅為31.74%；板藍根經(jīng)超微粉碎對多糖的溶出顯示為超微粉大于普通粉，板藍根超微粉水溶性活性成分告依春溶出率優(yōu)于普通粉。

板藍根；超微粉碎；粉體特性；活性成分

超微粉碎是一項融合了機械力學、化學反應動力學，膠體化學，表面界面化學跨學科交叉的高新技術[1]。超微粉碎技術是指利用機器或流體動力與物料產(chǎn)生摩擦、沖擊、碰撞和剪切等作用力，將毫米級顆粒粉碎成平均粒徑小于10 μm顆粒的過程，其原理是在外力作用下破壞顆粒分子間內聚力，使顆粒微細化，同時產(chǎn)生量到質的變化[2]。中草藥活性成分主要存在于細胞內，其釋放需透過細胞壁和細胞膜，而超微粉碎技術是一項細胞破壁技術，中草藥經(jīng)過超微粉碎后大大提高其活性成分的利用率[3-4]。板藍根具有清熱解毒，涼血利咽功效[5]。同時具有抗菌、抗腫瘤、抗病毒、抗內毒素、提高免疫力等藥理活性，已被廣泛應用于臨床治療[6]。本試驗以板藍根為研究對象，板藍根經(jīng)過超微粉碎后，通過對其粉碎粒徑、休止角、比表面積、松密度、破壁率及其活性成分(R,S)-告依春含量變化，評價超微粉碎技術加工天然植物的優(yōu)越性。

1 材 料

1.1 試驗藥物及主要試劑 板藍根購于哈爾濱市藥材市場，板藍根超微粉粒度可達500目以上，板藍根普通粉粒度可達80目篩；甲醇(色譜純)和磷酸(色譜純)，均購自美國阿拉丁工業(yè)公司；D-無水葡萄糖對照品(批號：110833)和(R,S)-告依春對照品(批號：111753-201103)，均購自中國食品藥品檢定研究所。

1.2 主要儀器 S-3400N掃描電子顯微鏡(日本日立公司生產(chǎn))；Mastersizer 2000激光粒度分析儀(英國馬爾文儀器有限公司生產(chǎn))；JYNU75-75型超微粉碎機(青島捷怡納機械科技有限公司生產(chǎn))；高效液相色譜(美國Waters公司生產(chǎn))。

2 方 法

2.1 掃描電鏡觀察 取板藍根粉末鋪于掃描電鏡樣品臺上，噴金鍍膜(厚度約為10 nm)，在20 KV加速電壓下觀察樣品破壁情況。

2.2 粒徑及比表面積的測定 分別取板藍根超微粉末和普通粉末，超聲2 min，搖勻后加入無水乙醇使樣品分散，使用激光粒徑分析儀檢測D10、D50、D90及比表面積。粉體的均勻度參數(shù)用Span表示，Span=(D90-D50)/D10。板藍根細胞直徑50 μm，D90為板藍根粉末粒徑，計算細胞破壁率，破壁率為η[7]：n>1時，η=1-(1-1/n)3×100%，n≤1時，η=100% (n為粉末直徑比細胞直徑)

2.3 粉體松密度的測定 將容積約為50 cm3板藍根超微粉和普通粉分別裝入100 mL的量筒內，每隔2 s將量筒從2.5 cm高處重擊一塊硬木板表面，至粉體體積不再變化為止，稱量量筒內粉末重量(W)并記錄量筒中樣品的最后容積(Vb)，按公式ρ=W/Vb計算樣品松密度。

2.4 粉末流動性的考察 采用固定漏斗法測定休止角來考察粉末的流動性。將漏斗固定在鐵架臺上，測出漏斗下口與坐標紙的高度(H)，樣品緩緩倒入漏斗，至漏斗下口接觸到樣品粉末堆積形成的圓錐體尖端，停止傾倒，測定堆積的圓錐底部半徑(R)，反復3次，按公式tan α=H/R計算休止角[8]。

2.5 水溶性浸出物的測定 溶出速度的測定：稱取板藍根超微粉和普通粉各4 g，加藥材總量的15倍水，密塞，冷浸，不斷震蕩，分別于冷浸2 h，4 h，6 h，12 h后取濾液20 mL，用0.45 μm干燥濾器過濾，干燥稱重，計算水溶性浸出物的含量(%)。

溶出率的測定：稱取3份板藍根超微粉和普通粉各4 g，分別加藥材總量的10倍、15倍、20倍水，密塞，冷浸。前6 h時時震蕩，再靜置18 h，用0.45 μm干燥濾器濾過，取濾液20 mL，干燥稱重，計算水溶性浸出物的含量(%)。

2.6 板藍根多糖的測定 板藍根超微粉板藍根和普通粉水煎煮取上清液，Sevage試劑脫蛋白，再加入95%的乙醇，靜置過夜，離心去上清，干燥，加蒸餾水定容得供試品溶液。

以葡萄糖作為標準溶液，利用紫外分光光度計在490 nm下測定吸光度值，繪制標準曲線。在490 nm下測定板藍根超微粉和普通粉的吸光度值，計算板藍根超微粉和普通粉中多糖提取率[9-10]。

2.7 (R,S)-告依春的含量測定 以(R,S)-告依春對照品制備標準曲線，濃度為24 μg/mL。高效液相色譜檢測，以對照品濃度X(μg/mL)為橫坐標，峰面積Y為縱坐標繪制標準曲線。稱取板藍根超微粉和普通粉各5.0 g，加水250 mL稱重，煎煮2 h后用蒸餾水補足失重，0.22 μm微孔濾膜過濾，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩９┰嚻啡芤簼舛葹?.02 g/mL。

按照上述色譜條件進行測定，記錄峰面積，計算板藍根超微粉和普通粉中(R,S)-告依春含量[11-12]。

3 結 果

3.1 板藍根粉末掃描電鏡觀察結果 由圖1可見，在相同的放大倍數(shù)下觀察，板藍根普通粉的顆粒較大且形狀不規(guī)則，粒徑大小不均勻，可見完整的組織結構及細胞壁完整的細胞群，少數(shù)細胞的細胞壁被破壞；而板藍根超微粉以粉末狀存在，粒徑分布均勻，粒徑大小明顯小于普通粉，在電鏡下難以觀察到完整的細胞，僅有個別完整的細胞存在，多為細胞碎片。

3.2 板藍根超微粉粒度檢測結果 由圖2可知，分布在0～64 μm間的超微粉顆粒可達99%以上，大于100 μm基本不存在，而普通粉顆粒大部分分布在100～2000 μm間。通過理想破壁率計算公式得出超微粉板藍根的破壁率近100%，而普通粉破壁率遠小于超微粉僅為31.74%。

3.3 板藍根超微粉松流動性、比表面積測定結果

如表1可知，超微粉板藍根的休止角大于普通粉而松密度小于普通粉；板藍根超微粉的Span值較普通粉小，說明均勻度優(yōu)于普通粉；比表面積分別為1.551和0.225 cm2/g；

3.4 水溶性浸出物測定結果 由表2、3可知，板藍根超微粉水溶性浸出物的溶出量大約為50%，普通粉的溶出量大約為42%。但隨加水量和浸提時間的延長，板藍根超微粉和普通粉溶出的量差異均不顯著。

3.5 多糖含量的測定結果 測定制備好的供試品溶液吸光度值，計算得板藍根超微粉和普通粉提取率分別為9.34%和8.36%。

3.6 (R,S)-告依春含量測定結果 如圖3(R,S)-告依春的色譜分析圖，板藍根超微粉和普通粉的出峰時間分別為10.952、10.947min。積分面積分別為2862088、2428376。測得板藍根超微粉供試品中 (R,S)-告依春的含量1.068 mg/g，板藍根普通粉供試品中 (R,S)-告依春含量為0.784 mg/g。

4 討 論

超微粉碎技術是對傳統(tǒng)制備中藥散劑的一種技術突破。中藥經(jīng)過超微粉碎后，粉體粒徑變小，破壁率高，活性成分的溶出量多，溶出速度快。但超微粉碎技術并不是適合所有的中藥，特別是對一些有毒的中藥經(jīng)過超微粉碎后，毒性變得更強[13]。中藥超微粉碎后粉體粒徑小使粉體間的靜電摩擦力增大，流動性差；粉體間吸附作用強，易發(fā)生黏附和團聚現(xiàn)象[14]；細胞破壁程度大，細胞內水分和油脂性成分易暴露，使粉末呈半濕潤狀態(tài)的粉體間形成粒子團，以上因素均可降低超微粉體流動性；而且普通粉粒子分布范圍廣，較小粒子可以穿過大粒子間隙落到底層，所以普通粉粉體流動性優(yōu)于超微粉粉體[15]。本實驗對板藍根超微粉與普通粉粉體特征進行評價比較，測得超微粉粒徑遠小于普通粉，超微粉粒徑大小幾乎均小于100 μm，這與石秋梅等[16]觀察板藍根超細粉的粒徑D50為8.726 μm結果基本一致。而比表面積大于普通粉，使板藍根有效成分能夠溶出的更充分，有利于在機體內的吸收；超微粉的休止角大于普通粉，說明流動性較差，在制劑過程中需要加入適當?shù)闹鲃?/p>

板藍根的有效成分存在細胞內，常規(guī)粉碎技術細胞破壁率低，大部分細胞不能被破壞扔保持完整結構，有效成分需經(jīng)過提取的過程才能透過細胞壁、細胞膜發(fā)揮藥效，而且扔有部分成分不能穿過細胞壁溶出發(fā)揮藥理作用，造成了有效成分的損失，造成資源的浪費[17-18]。超微粉碎技術對板藍根的破壁率高，有效成分不受細胞壁的阻力而直接快速溢出，粉體粒徑小，表面積大，孔隙率增大，具有良好的溶解性和分散性，使溶出量和溶出速度均有提高，且化學結構不發(fā)生改變保持原有的生物活性[19]。這與蔡璐等[20]比較了人參超微粉與普通粉中人參皂苷類成分的體外溶出度結果相一致。本實驗研究結果可知，板藍根超微粉不僅溶出的量較普通粉多，且溶出的速度快，15倍加水量時溶出量最多，超微粉溶出量提高了17.43%；多糖含量較普通粉提高了11.72%。經(jīng)HPLC檢測(R,S)-告依春可知，板藍根超微粉中告依春溶出的量較普通粉多，且溶出的速度快。我國板藍根資源豐富，但是傳統(tǒng)中藥加工技術仍存在問題，在工業(yè)技術與醫(yī)藥科學迅速發(fā)展的今天，解決中藥服用量大、煎煮麻煩、質量不穩(wěn)定、機體吸收率低、藥效發(fā)揮不充分等問題是推動中藥行業(yè)發(fā)展的關鍵。而采用超微粉碎技術對中藥進行加工，既保留了中草藥原有的天然活性成分，又可加快有效成分的吸收，提高了中藥的生物利用度，節(jié)約寶貴的中藥資源，所以中藥加工領域引進超微粉碎技術，為超微粉碎技術在中藥加工方面的推廣應用提供參考，對中藥的可持續(xù)利用具有重要意義。

[1] 郭武漢,關二旗,卞 科. 超微粉碎技術應用研究進展[J]. 糧食與飼料工業(yè),2015,(05):38-40.

Guo W H, Guan E Q, Bian K. Review on application of superfine grinding technol-ogy[J]. Cereal&Feed Industry, 2015, (05): 38-40.

[2] De D H, Wei Q W, Zhi Q Z,etal. Preparation of ultra-fine powder using supercritical fluids: a review[J]. Applied Mechanics and Materials,2012,1603(148).

[3] Liang Z C, Chu H B, Lin X,etal. Physicochemical properties andinvitrodissolution behavior of active ingredients in ultrafine powder of Eucommia ulm-oides[J]. Chinese Traditional&Herbal Drugs, 2015, 46(11):1609-1614.

[4] 張紅剛,汪 妮，李順祥，等. 超微粉碎技術對中藥有效成分提取效果影響研究[J]. 廣州化工,2013,(16):63-65.

Zhang H G, Wang N, Li S X,etal. Research on superfine grinding technology's influence on the effect of Chinese medicine effective components extraction[J].Guangzhou Chemical Industry, 2013, (16): 63-65.

[5] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典(二部)2015年版[S].

National Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People's Republic of China, 2015 edition[S].

[6] 許雪燕,周 鵬. 板藍根的藥理作用及臨床應用[J]. 海峽藥學,2014,(08):33-35.

Xu X Y, Zhou P. Pharmacological action and clinical application of Radix Isatidis[J]. Strait Pharmaceutical Journal,2014,(08):33-35.

[7] Liu Y M, Han X D, Wang W L,etal. Determination of wall-broken rate of pol-lens by spectrophotometry[J]. Science & Technology of Food Industry, 2011, 32(7):400-402.

[8] 溫東妹,楊姍姍. 粉末直接壓片制備格列美脲片[J]. 中國醫(yī)藥科學,2013,(22):46-48.

Wen D M, Yang S S. Preparation of glim epiride tablets by direct powder compre-ssion[J]. China Medicine And Pharmacy, 2013, (22): 46-48.

[9] 李成義,楊苗苗,張櫻山,等. 甘肅不同產(chǎn)地板藍根中多糖含量分析[J]．西部中醫(yī)藥，2015，02：5-7.

Li C Y, Yang M M, Zhang Y S,etal. Determination of polysaccharides in Banlangen from different habitats of gansu province[J]. Western Journal of Tradition-al Chinese Medicine，2015，02：5-7.

[10] Shuai Y U, Ming-Juan L I, Zhou N,etal. Extraetion rates of flavonoids from ultrafine powder vs. fine powder of plantain[J]. Guangzhou Chemical Industry, 2015, 08：74-76

[11] Nie L, Wang G, Dai Z,etal. Determination of epigoitrin and goitrin in is-atidis radix by chiral high performance liquid chromatography[J]. Chinese Jour-nal of Chromatography, 2010, 28(10):1001-1004.

[12] 吳 敏,范春林,何 鵬,等.HPLC法測定板藍根提取物中(R,S)-告依春的含量[J]．海峽藥學，2014，08：55-57.

Wu M, Fan C L, He P,etal. Determination of (R,S)-goitrin contents in isatis extract by HPLC[J]．Strait Pharmaceutical Journal, 2014, 08：55-57.

[13] 范凌云,王振恒,余 琰,等. 不同粒徑三黃粉粉體學性質及體外溶出度比較[J]. 中國中醫(yī)藥信息雜志,2015,(09):91-94.

Fan L Y, Wang Z H, Yu Y,etal. Comparison of micromeritics properties and external dissolution rates of sanhuang powder with different particle sizes[J]. Chinese Journal of information on TCM, 2015, (09): 91-94.

[14] Jie C L,Zhong G J,Xin H L,etal. Effect of ult-rafine pulverization on properties of apple pomace powder[J].Advanced Materials Research,2011,1267(236).

[15] Jürgen T, Guido K. Micro- and macromechanics of hopper discharge of ultrafine cohesive powder[J]. International Journal of Chemical Reactor Engineering,2012,10(1):1656-1656.

[16] Qiumei S,Xinhua S,Xiumin W,etal. Particle sizes and antibacterial activity ofRadixastragalusandRadixisatidisultrafine powders[J]. Agricultural Biotechnology,2016,(04):42-45,50.

[17] 吳文博, 董占軍. 中藥制劑中細胞破壁技術探討[J]. 中國藥房, 2011, 22(3):285-287.

Wu W B,Dong Z J. Exploration of cell wall broken technology of traditional Chinese medicine preparation[J]. China pharmacy, 2011,22(3):285-287.

[18] Wang D, Fan Z M, Deng L R,etal. Review on classification and application prospect of ultrafine powder material[C]. Materials Science Forum. 2014:272-277.

[19] Etzler F M, Uddin M N. Powder technology and pharmaceutical

development: particle size and particle adhesion[J]. Kona, 2013, 30(30):125-143.

[20] 蔡 璐,梁少瑜,戴開金,等. 人參超微粉與細粉的體外溶出度比較[J]. 南方醫(yī)科大學學報,2013,(10):1547-1550.

Cai L,Liang S Y,Dai K J,etal. Comparison of dissolution properties between Ginseng micropowder and common powder[J]. J South Med Univ, 2013,(10):1547-1550

StudyonCharacteristicsandWater-solubleComponentsofUltrafineRadixisatidis

HOU Yao-jie1，YU Wen-hui1*，JIANG Xiao-wen1，WANG Li1，WANG Hai-bin1， HUANG Hui1，LI Shu-hong1，HAO Jun-you1,2

(1.NortheastagriculturaluniversityCollegeofVeterinaryMedicine,Harbin,China; 2.HarbinLvdashengAnimalPharmaceuticalCo.,LtdHarbin,China)

YUWen-hui,E-mail:yuwenhui@neau.edu.cn

The purpose of this experiment is to detect the particle size and water-soluble active components of ultrafineRadixisatidisand ordinaryRadixisatidisby using the scanning electron microscopy, laser particle size analyzer and high performance liquid chromatography. The results showed that the D50of ultrafineRadixisatidisand ordinaryRadixisatidiswere 5.6 μm and 171.058 μm respectively. The specific surface areas were 1.551 and 0.225 cm2/g respectively. The angle of reposes were 47.43°、42.95° respectively. The bulk density were 0.39 and 0.48 g/cm3respectively. The complete cell structure of ultrafineRadixisatidiscould not be observed and mostly were cell debris through the electron microscopy observation of the ultrafineRadixisatidis, while the complete cell structure could be observed through the electron microscopy observation of the ordinaryRadixisatidis.The dissolution rate of the ultrafineRadixisatidisand ordinaryRadixisatidiswater-soluble extract were about 50% and 42%. The extraction rates of ultrafine and ordinary powder polysaccharides were 9.34% and 8.36% respectively. The content of (R,S)-epigoitrin in ultrafineRadixisatidisand ordinaryRadixisatidiswere 1.068 and 0.784 mg/g. After the ultra-fine pulverization ofRadixIsatidis, its medium diameter is up to 5.6μm, the cell wall-broken rate is up to 100%, while the cell wall-broken rate of ordinaryRadixisatidisis only 31.74%, and for the dissolution of the polysaccharide, ultrafineRadixisatidisis more than the ordinaryRadixisatidis. For the dissolution rate of water soluble active ingredient epigoitrin ofRadixIsatidis, ultrafine powder is better than that of ordinary powder.

Radixisatidis; ultrafine grinding; powder characterization; bioactivity

2017-04-26

A

1002-1280 (2017) 10-0056-07

S853.7

侯耀杰，碩士研究生，從事中獸藥方面研究。

于文會。E-mail:yuwenhui@neau.edu.cn

(編輯：陳希)