創(chuàng)新組方腸內營養(yǎng)乳劑制備的工藝參數(shù)研究

侯丹平，溫 敏，邢楊楊，尹肖寒，陶 萄，韓 軍，王正平

(聊城大學生物制藥研究院/聊城大學化學化工學院，山東聊城 252000)

脂肪乳是近年來快速發(fā)展的一種藥物新劑型[1]，在臨床營養(yǎng)應用中發(fā)揮巨大作用[2]。首選腸內營養(yǎng)的理念已經得到越來越多專家的共識[3]。早期，在臨床中使用的脂肪乳主要靠大豆油供能，長期使用，由于不飽和脂肪酸的配比不合理，易導致炎癥反應，患者免疫力低下，影響疾病的治愈[4]。本研究添加紫蘇油提供一定量的ω-3不飽和脂肪酸，在保證供能比的前提下，根據(jù)腫瘤患者的代謝特點以及對營養(yǎng)素的需求，合理配置ω-6和ω-3的比例，改變單一靠大豆油供能的現(xiàn)狀，從而開發(fā)出穩(wěn)定性好的高質量的腸內營養(yǎng)乳劑產品。

高質量的脂肪乳劑應粒徑合適、分布均勻，在保質期內存放穩(wěn)定性好，并且有良好的臨床耐受性[5-7]。脂肪乳的制備工藝的核心是乳化工藝[8]，本文以高剪切混合器為初乳制備設備，激光粒度儀為檢測儀器，初步研究了剪切條件(包括剪切時間、剪切溫度和剪切速度)在乳化過程中對初乳的粒徑和粒度分布的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

主要材料：大豆油，新興鐵嶺藥業(yè)股份有限公司，批號：170601-1-01；中鏈甘油三酸酯(MCT)、紫蘇油，河北家豐植物油有限公司，批號：16060972；大豆磷脂(PC-50)，北京美亞斯磷脂技術有限公司，批號：20170412；二次純化水，實驗室純水系統(tǒng)制備。

主要儀器：萬分之一天平，美國奧豪斯公司；Silverson L5 實驗室高剪切混合器，深圳市利康工程設備貿易有限公司；Malvern 3000 激光粒度儀，美國馬爾文公司；恒溫油水浴鍋，上海予華儀器設備有限公司。

1.2 試驗方法

按配方量稱取大豆油、MCT、紫蘇油和PC-50。將磷脂攪拌分散在配方量的水相中，然后分別將水相和油相(大豆油、MCT和紫蘇油)加熱至所需溫度，用實驗室高剪切混合器進行剪切，制得初乳。

1.2.1初乳粒度分布的測定方法 在設定剪切條件下剪切完畢后，立即測定粒徑。在清洗后的干凈樣品池中，加入純化水(約100mL)，使水面達到樣品池3/4左右的位置，然后進行光和背景的測試。隨后用一次性滴管吸取適量待測初乳樣品，直接滴入樣品池中，樣品加入過程中要一滴一滴加入，同時觀察遮光度在合適的范圍內停止加樣。加樣結束后，開始粒度測試并顯示樣品粒徑和粒度分布。此方法測定準確、重復性好[9]。

1.2.2粒度分布的評價 用激光粒度儀測定粒徑，分別得到D90、D50和D10，其中D90表示有90%的顆粒的粒徑小于此值；D50也叫中值粒徑或者中粒徑，表示有50%的顆粒的粒徑小于此值；D10表示有10%的顆粒的粒徑小于此值。用式(1)計算粒徑的跨距。用跨距和D50的平均值來評價乳劑粒度分布的好壞。

跨距=(D90-D10)/D50

(1)

1.2.3剪切條件 根據(jù)脂肪供能比確定油相，固定乳化劑用量，剪切轉速、剪切時間、剪切溫度為變量，依次設置為單因素變量，用高剪切混合器剪切制得初乳，測定其粒徑和粒度分布。測定次數(shù)為3次，并求平均值。

2 結果與分析

2.1 剪切轉速對粒度分布的影響

不同剪切條件及結果如表1所示。從圖1可以看出，在剪切溫度和剪切時間一定的情況下，隨著剪切速度的增加，也即剪切力越來越大，D50的平均值變小，說明粒徑越來越小；剪切轉速在2 500～3 500r/min時，跨距的變化幅度小，說明在這個轉速區(qū)間內，樣品的粒度分布相對集中；但是綜合考慮到D50和跨距可以看出，并不是剪切力越大越好，當剪切轉速達到4 000r/min時，盡管粒徑最小，但是跨距最大，說明盡管樣品的粒徑減小了，但是粒度分布不集中，可能因為剪切力過大，造成破乳，使得樣品粒度分布變差。因此，根據(jù)表1的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化。選擇剪切轉速在2 500～3 500r/min比較合適。

表1 不同剪切速度條件下初乳的粒徑

圖1 D50和跨距平均值隨剪切轉速變化的變化

2.2 剪切時間對粒度分布的影響

不同剪切時間及結果如表2所示。從圖2可以看出，在剪切溫度和剪切轉速一定的情況下，隨著樣品剪切時間的增加，D50呈現(xiàn)出先減小后變大的變化趨勢，同時跨距的數(shù)值也表現(xiàn)了同樣的趨勢，跨距的變化說明樣品的粒度分布先變集中然后又變得分散。剪切時間在10～20min時，樣品的D50減小，但是D50減小的趨勢不明顯，并且跨距變化不明顯，說明該樣品的粒度分布集中程度接近；剪切時間在25～30min時，D50明顯減小，并且這個區(qū)間內D50達到最小值，但是跨距卻明顯增加，達到最大值，說明在這個剪切區(qū)間內的樣品的粒度分布最不集中；而當剪切時間達到35min時，D50又變大，跨距變小，說明剪切時間為35min時，樣品的粒徑變大，粒度分布集中度增加。因此，根據(jù)表2的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化，選擇剪切時間在10～20min比較合適。

表2 不同剪切時間條件下初乳的粒徑

圖2 D50和跨距平均值隨剪切時間變化的變化

2.3 剪切溫度對粒度分布的影響

本研究中選擇的溫度跟注射乳相比是相對較低的，因為后續(xù)的工藝參數(shù)研究中，會根據(jù)全營養(yǎng)的需要添加其他的營養(yǎng)素，有些營養(yǎng)素不穩(wěn)定，為了降低營養(yǎng)素的損耗，我們選擇了室溫左右的溫度范圍作為初乳制備的條件。剪切溫度變化及結果如表3所示。

從圖3可以看出，D50整體來看呈現(xiàn)一種增加的趨勢，但是變化幅度不大，說明樣品的粒徑增加；跨距是先減小，隨后增加。剪切溫度在25～30℃時，D50增加緩慢，跨距呈緩慢減小的趨勢，而且D50和跨距的變化趨勢不明顯，說明粒徑和粒度分布變化不大；剪切溫度在35～40℃時，D50增加而且跨距明顯增加，說明在此區(qū)間內，粒徑增加，而粒度分布集中度變差；當剪切溫度達到45℃時，D50明顯變大，跨距明顯變小，說明此時粒徑雖然變大，但是粒度分布相對集中；根據(jù)這三個區(qū)間的變化趨勢可知，可能剪切溫度對粒徑大小和粒度分布的影響不能表現(xiàn)出一種很好的趨勢，或者說剪切溫度可能不是影響粒徑和粒度分布的主要因素。因此，根據(jù)表3的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化，同時考慮到節(jié)能的問題，選擇剪切溫度在25～30℃比較合適。

表3 不同剪切溫度條件下初乳的粒徑

圖3 D50和跨距平均值隨剪切溫度變化的變化

3 結論

在工藝摸索過程中，應該綜合考察各因素的相互影響。通過以上數(shù)據(jù)，選擇初乳乳化的條件為剪切轉速在2 500～3 500r/min、剪切時間在10～20min、剪切溫度在25～30℃，后續(xù)的工藝摸索實驗可以在此范圍的基礎上，通過響應面法[10]設計試驗，選擇最佳的工藝參數(shù)。

4 討論

在一定的范圍內，剪切溫度、剪切時間相同的條件下，增加剪切轉速和剪切轉速、剪切溫度相同的條件下，增加剪切時間，可以使初乳的粒徑變小，粒度分布集中，而且變化趨勢明顯；但是當剪切轉速繼續(xù)增加時，粒徑雖然不斷變小，但是跨距卻增加，當剪切時間繼續(xù)增加時，粒徑和跨距都變大，這兩種情況說明在乳化的初始階段，剪切機械力可以促進乳液液滴的形成，繼續(xù)增加力的作用，雖然增加了液滴之間的碰撞機會，但是粒徑和粒度分布反而出現(xiàn)了逆轉，初乳的品質下降。

脂肪乳劑的粒徑大小與很多因素有關，初乳的制備、高壓均質過程、滅菌方式和滅菌條件都能影響成品脂肪乳的品質[11]。初乳制備過程中，除了剪切的工藝條件外，制備工藝過程中設備的選擇，乳化劑的種類和用量比例、處方的選擇、原輔料的選擇等都對脂肪乳初乳的品質有影響。本實驗只作為腸內營養(yǎng)乳劑初乳制備工藝摸索的初探，后續(xù)將對于配方中乳化劑的種類和用量比例以及加入其他營養(yǎng)素的工藝參數(shù)進行深入的研究。◇