HPMCE3對改善大棗提取液噴霧干燥熱熔型粘壁現象的作用

杜中梅

[摘要] 目的 研究羥丙甲基纖維素（HPMC E3）對解決大棗提取液噴霧干燥熱熔型粘壁的效果。 方法 在大棗提取液中加入一定比例的HPMC E3進行噴霧干燥，觀察HPMC E3對決定噴霧干燥粘壁效果的作用，同時噴霧干燥的工藝進行優化，并通過對噴霧干燥粉體關鍵物理性質的表征評價優化效果。 結果 大棗提取液中添加占干膏量8%的HPMC E3，在工藝為進風溫度120 ℃，霧化壓力1.05 bar，進液體積流量4.5 mL/min的條件下進行噴霧干燥，可有效改善熱熔型粘壁問題。 結論 HPMC E3對改善大棗提取液噴霧干燥熱熔型粘壁非常有效。

[關鍵詞] HPMC E3；噴霧干燥；熱熔型粘壁；大棗提取物

[中圖分類號] TQ461 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）01（a）-0042-04

[Abstract] Objective To study the effect of hypromellose E3 （HPMC E3） on the melting wall sticking of Fructus Jujubae Extractum during spray drying. Methods A certain percentage of HPMC E3 were added to the total Fructus Jujubae Extractum to conduct the spray drying. The effect of HPMC E3 against the wall sticking effect of the spray drying was studied. Moreover， the spray drying parameters were investigated. The optimized effect was evaluated by the characterization of the critical physical attributes of the spray drying powder. Results The best formula consisted of 8% HPMC E3， and the optimal spray-drying parameters were composed of inlet air temperature of 120℃，1.05 bar atomization pressure， and 4.5 mL/min pump speed， respectively. Conclusion HPMC E3 is a vital role in improving the melting wall sticking of Fructus Jujubae Extractum.

[Key words] HPMC E3； Spray drying； Melting wall sticking； Fructus Jujubae Extractum

在中藥制劑生產整個流程中，干燥工藝是關鍵工序之一。在眾多干燥工藝中，噴霧干燥工藝具有干燥效率高、干燥時間短的優點，避免了減壓干燥工藝加熱時間長、干燥效率低的缺點，顯著提高了生產效率[1-2]。

中藥提取液在噴霧干燥過程中常出現粘壁問題，即物料黏附于干燥塔或旋風分離器內壁的現象[3-5]。粘壁往往導致噴霧干燥粉末得率降低，同時粘壁的物料由于長時間滯留在熱的干燥塔內壁上，有可能被燒焦或變質而影響產品質量。根據粘壁產生的原因，大致可將料液在噴霧干燥過程出現的粘壁分為3種類型[6]，半濕物料粘壁、熱熔型粘壁和干粉表面附著，其中熱熔型粘壁是三類中最常見也是最難解決的粘壁類型。一般在生產中往往通過添加淀粉、糊精等輔料改善粘壁現象，但是用量往往占中藥提取物的50%以上[7]。因此尋找用量低、改善粘壁效果顯著的輔料是解決中藥噴霧干燥粘壁的重要手段。HPMC（羥丙基甲基纖維素）是一種高分子聚合物聚合物，可用作增稠劑、黏結劑、賦形劑等。本研究選擇熱熔型粘壁現象嚴重的大棗提取液作為研究對象，采用在提取液中加入一定比例HPMC E3的方法，解決大棗提取液噴霧干燥熱熔型粘壁問題。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 藥品與試劑 大棗水提取液（自制），HPMC E3（3E 150124L1，Dow公司）

1.1.2 儀器設備 噴霧干燥儀（BUCHI公司B-290型）；篩振儀（德國FRISCH公司Analysette 3 pro型）；電子天平（上海天平儀器廠FA-1004型）。

1.2 方法

1.2.1 噴霧干燥粉末物理性質評價指標的建立 ①粉末得率評價。粉末得率指噴霧干燥所得粉末占提取液固含量的百分比，由于熱熔型粘壁會顯著降低噴霧干燥的粉末得率，所以粉末得率是評價熱熔型粘壁改善效果的關鍵評價指標[8]。粉末得率計算方法：粉末得率=（m0-m1）/m0×100%（式1），其中m0為提取液固含量與所加入的HPMC質量之和，m1為噴霧干燥后收集的粉末質量。②分散性評價。取適量粉末m0置篩振儀上，振動條件下讓粉末通過355 μm孔徑篩網，收集不能通過篩網的粉末，稱重m1。平行測定2次，求其平均值作為最終分散性。按公式2計算粉末分散性。分散性=（m0-m1）/m0×100%（式2）。

1.2.2 HPMC E3用量對粉末得率、分散性的影響 分別按占干膏量的2%、4%、6%、8%稱取HPMC E3，加入到提取液中，攪拌溶解，制成均勻溶液后噴霧干燥。噴霧干燥工藝參數設定：進風溫度120℃，霧化壓力1.05 bar，進液體積流量4.5 mL/min，進風風量100%。收集粉末并計算得率，測定粉末的分散性。endprint

1.3 正交實驗優化噴霧干燥工藝參數

根據經驗，選定進風溫度、霧化壓力、進液速度作為考察因素，每個因素設定3個水平，以粉末得率、分散性為考察指標，按L93（4）正交實驗表設計實驗，對噴霧干燥的工藝參數進行優化。正交實驗結果方差分析 權重系數的確定 由于實驗中測定的粉末得率和分散性均為無量綱數據，且都為正向指標，因而無需對數據進行標準化處理。本實驗中根據文獻[10]中客觀權重系數確定法中的標準離差法，計算各指標的權重系數。計算方法如下：

式中， 為第j個指標測定數值的標準差，粉末得率和分散性的權重系數分別為0.565、0.435。計算所得各實驗號指標的綜合評分如下：綜合評分=粉末得率0.565+分散性0.435（式4）。

2 結果

2.1 HPMC E3用量考察

不加HPMC E3時，得率和分散性均較低，分別為20.3%和35.7%，大部分的粉體均黏附于噴霧干燥器內壁上。HPMC E3用量為2%能明顯改善粘壁，隨著HPMC E3用量增大，粉末得率并無明顯區別，但粉末的分散性出現顯著改善。當用量為8%時，粉末的分散性可達92.9%。因此，在選擇HPMC E3用量時應進行綜合考察。在本模型研究中，最終確定HPMC E3的用量為8%。見表1。

2.2正交實驗安排與結果

按照正交實驗表2中各實驗號所確定的工藝參數進行實驗，分別計算各實驗號下粉末的得率和分散性。

2.3 方差分析結果

對綜合評分結果進行方差分析，由方差結果可知，霧化壓力具有顯著影響。結合直觀分析各指標的極值，各因素對綜合評分的影響大小順序：霧化壓力>進風溫度>進液速度。因此，最佳噴霧干燥工藝參數組合：進風溫度120 ℃，霧化壓力1.05 bar，進液速度4.5 mL/min。見表3。

3 討論

噴霧干燥技術具有制備過程相對簡單、可操作性強、易于工業化大生產、生產效率高等優點，被廣泛應用于制藥行業[11]。目前噴霧干燥技術廣泛用于改善難溶性藥物的溶出，增加藥物的穩定性等[12-13]。在中藥行業主要是用于中藥提取液的干燥、噴霧制粒、包衣及制備微囊等[14]。與廣泛應用相對的是，目前噴霧干燥用于中藥提取液的干燥出現種種問題，其中因多數中藥含糖類成分較高，其提取液黏度過大，噴霧干燥時易出現噴霧塔內粘壁現象，不僅導致粉體收率的降低，同時還影響粉體質量，不利于對噴霧干燥的精確控制[15]。

目前對粘壁現象的研究多通過條件工藝參數、加入大量稀釋性輔料及優化工藝設備等方法改善噴霧過程粘壁的發生。如對低熔點物料采用相對較低的進風溫度，使噴霧塔內溫度控制在物料熔點以下[16]；采用稀釋性輔料如加入50%環糊精等稀釋藥液濃度降低粘壁的發生[17]，或采用增加氣掃裝置避免物料碰到塔壁上等降低物料的粘壁發生。上述方法均能一定程度改善中藥提取液在噴霧過程中粘壁的發生，但改善效果較差，同時操作過程繁瑣復雜。

本研究在提取液中加入少量的HPMC E3即能顯著降低大棗提取液噴霧過程中的粘壁現象發生，提高了產品質量，降低了生產成本。因HPMC E3具有低吸濕性和高玻璃化轉變溫度等，同時噴霧干燥過程中能夠遷移到粉體粒子表面[18]，阻隔了大棗提取物中多糖類成分的相互接觸，從而提高了其收率及分散性。隨著HPMC E3的增加對大棗提取液噴霧干燥收率和分散性具有促進作用，根據實驗數據可知，當HPMC E3含量超過6%以后對大棗提取物收率和分散性的影響呈逐漸降低趨勢，這可能是因為在含量較高時易出現HPMC E3粒子的自身聚集現象。此外，增加HPMC E3的用量將會增加生產成本，因此，在本研究中采用8%HPMC E3作為抗粘壁的分散劑。

文獻報道噴霧過程參數如物料加入速度、霧化溫度等是影響粉體性質的主要因素，合理優化及控制制備過程參數對干燥產物性質具有重要影響[19-22]。本研究中通過正交試驗考察了大棗提取液噴霧干燥過程參數進風溫度、霧化壓力及進料速度對粉末收率及其分散性的影響。結果表明過程參數對粉體性質的影響大小：霧化壓力>進風溫度>進液速度，且霧化壓力有顯著性影響。進風溫度與進料速度對噴霧干燥產物影響較小，可能原因為由于考察的這3個因素不全是影響噴霧干燥產物的顯著因素，導致制備的噴霧干燥產物的粉體性質差異較小，無法擬合出精確模型[23]。霧化壓力對噴霧干燥產物的收率和分散性具有顯著性影響，增大霧化壓力能夠降低其綜合評分。可能原因為霧化壓力增大能夠降低霧化液滴的粒徑[24]，進一步降低制備粉體的粒徑，從而使細粒徑粉體未能經旋風分離器沉降到樣品收集器中，而從尾氣吹走，降低其收率。

綜上所述，在大棗提取物噴霧干燥中，本研究采用少量加入一種新型輔料HPMC E3即能顯著改善易粘壁的中藥提取液粘壁現象，增加其噴霧產物的收率和分散性。同時本研究采用統計分析方法研究了噴霧過程參數對噴霧產物的影響，構建了其工藝化模型，具有較強的理論和實踐意義。接下來我們將進一步研究HPMC E3抗粘壁的機制并進行其對不同性質的中藥提取液抗粘壁的普適性研究。

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（收稿日期：2017-09-12 本文編輯：董 雪）endprint