壯骨膠囊干燥工藝改進研究*

肖晏嬰,黃德紅△,岳國超,崔瑾瑾,胡夢云,何藝輝

1.湖北省中醫藥大學附屬襄陽市中醫醫院(襄陽 441000)；2.湖北省襄陽市中醫藥研究所(襄陽 441000)

壯骨膠囊為我院自制制劑，全方由補骨脂、骨碎補、酒大黃、黃芪、丹參、桃仁、續斷、刺五加和葛根九味藥組成，功效為補腎健脾，強筋健骨，主要用于治療骨質疏松、骨質增生導致的疼痛及骨折。該制劑在臨床應用多年，療效確切[1]。根據各個藥物的理化性質以及制劑成型的要求，將處方中丹參和酒大黃粉碎入藥，其他藥物水煎煮后入藥。壯骨膠囊的傳統干燥工藝為熱風循環烘房干燥，干燥時間長，對有效成分的保留不足，對產品質量和臨床療效均有較大影響。針對傳統干燥工藝缺陷的問題，本文以處方中君藥補骨脂中的有效成分補骨脂素和異補骨脂素[2]的轉移率為考察指標，同時結合生產實際，選取干燥溫度、浸膏相對密度和干燥時間為考察因素，采用真空微波法運用星點設計—響應面法優化干燥工藝，以期進一步提高該制劑的產品質量和療效。

儀器與藥品

1 儀 器 HWZ-20B型微波真空干燥箱(甘肅天水華圓制藥設備有限公司)；Agilent 1260 Infinity型高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司)；AL204電子天平(METTLER TOLED GROUP)；WCSJ-20A型粗粉碎機(江陰市宏達粉體設備有限公司)；30BVI型吸塵粉碎機組(江陰市宏達粉體設備有限公司)；JT84SHX-150 智能生化培養箱(北京中西遠大科技有限公司)；XY-102MW型快速水分測定儀(常州幸運電子設備有限公司)；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋(上海申安醫療器械廠)。

2 藥 品 補骨脂素和異補骨脂素對照品(中國藥品生物制品檢驗所，批號：164122-201710，85312-201711)；營養瓊脂培養基、玫瑰紅鈉瓊脂培養基(國藥集團化學試劑有限公司)；中藥飲片均購于湖北天濟中藥飲片有限公司，由襄陽中醫院藥學部藥檢室萬宏主任藥師鑒定和檢驗為合格。

方法與結果

1 浸膏制備 按照處方量稱取藥材核對后，取煎煮部分的藥材加入10倍量水提取2次，第一次2 h,第二次2 h，合并2次濾液，靜置過夜后取上清液，濃縮成一定相對密度的浸膏即得。

2 干燥過程

2.1 傳統工藝：將處方中剩余藥物經過粗粉后與浸膏混合，放入80 ℃熱風循環烘房干燥，以快速水分測定儀定時檢測水分，水分達到5%即為干燥完成。

2.2 改進工藝：將處方中粗粉過后的飲片與浸膏混合均勻，放置2 h左右使浸膏潤透飲片粗粉，再將物料平鋪于料盤中并分成同等重量后，依次放入真空微波干燥機中，按照設定的工藝參數進行操作，以物料水分達到5%為干燥終點[2]。

3 有效成分轉移率的測定

3.1 色譜條件：流動相為，甲醇-0.05 %甲酸水(55∶45)；柱溫：25℃；C18色譜柱；檢測波長：246 nm；流速：1.0 ml·min-1；進樣量：20 μl。

3.2 標準曲線繪制： 精密稱取補骨脂素對照品5.4 mg和異補骨脂素對照品5.2 mg，置100 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，作為對照品儲備液。精密吸取儲備液2 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，制成每1 ml含補骨脂素10.8 μg和異補骨脂素10.4 μg的溶液，作為對照品溶液。精密吸取該對照品溶液1、2、4、6、8 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，按上述色譜條件測定，以峰面積為縱坐標(y)，以進樣濃度為橫坐標(x)，繪制標準曲線，得到補骨脂素線性方程為y=3652.7x+864.12(r=0.9997，n=6)；異補骨脂素線性方程為y=4536.7x-883.62(r=0.9998，n=6)，結果表明補骨脂素和異補骨脂素對照品溶液在各自濃度范圍內線性關系良好。

3.3 供試品溶液制備：精密稱取干燥后的樣品粉末0.4 g，置于25 ml容量瓶中加入70%甲醇20 ml，超聲處理(功率250 可kW,頻率33 kHz)30 min，取出，放冷，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，溶液經微孔濾膜(0.45 μm)濾過，濾液備用。

3.4 陰性樣品溶液制備：按處方稱取不含補骨脂藥材的陰性樣品，同供試品溶液制備方法制成缺補骨脂的陰性樣品溶液。按照上述色譜條件進行測定，結果顯示其余藥材對補骨脂素和異補骨脂素的含量測定無干擾。

3.5 精密度試驗：取對照品溶液連續進樣6次，每次進樣20 μl，補骨脂峰面積RSD=0.68%，異補骨脂素峰面積RSD=0.76%(n=6)，結果表明精密度良好。

3.6 重復性試驗:取同批號樣品6份，制備供試品溶液，計算每次補骨脂和異補骨脂素的峰面積，RSD均小于1%(n=6)，結果表明重復性良好。

3.7 穩定性試驗:取壯骨膠囊樣品1份，制備供試品溶液，分別于0、2、4、6、8、12 h，測定樣品中補骨脂和異補骨脂素峰面積RSD均小于2%(n=6)，表明樣品在12 h內穩定。

3.8 加樣回收率試驗:取已知補骨脂素和異補骨脂素含量的樣品加入相當樣品補骨脂素和異補骨脂素含量100%的對照品溶液。按照供試品溶液制備方法制備，按上述色譜條件測定，計算回收率。結果補骨脂素平均回收率為97.54%，RSD=1.32，(n=6)，異補骨脂素平均回收率為98.61%，RSD=1.05,(n=6)。結果表明回收率試驗結果良好。

3.9 有效成分轉移率:將樣品溶液按照上述色譜條件測定，將所測得的吸光度峰面積(y)代入標準曲線，即可換算出樣品中補骨脂素與異補骨脂素的含量[2-3]。以補骨脂素與異補骨脂素作為該制劑的有效成分，按照下式計算有效成分轉移率。有效成分轉移率=干燥后有效成分含量/干燥前有效成分含量×100%。

4 星點-響應面實驗

4.1 多元二次回歸模型的建立:實驗采用的真空微波設備不能將物料水分蒸發形成的冷凝水直接排出，以致在干燥過程中需要中途停機排水進行間歇式操作，且微波干燥速率迅速，干燥終點不易把握，使得干燥時間難于精確控制，故不將干燥時間作為考察因素[4]。同時由于水蒸氣存在于密封腔體不能排除，使得干燥過程中腔體內真空度處于不斷降低的狀態，且真空度低于0.07 MPa時，設備設定會自動關閉磁控管停止微波工作，因此不將真空度作為考察因素。該型設備的微波發射系統由20個1 kW的磁控管陣列組成，由干燥溫度通過微電腦程序自動調節微波功率，故微波功率不作為考察因素。結合日常實際生產情況以及參考相關文獻[5-6]，確定選取干燥溫度、相對密度和鋪料厚度作為考察因素，進行星點設計-響應面法優化實驗[7]，并采用Design-Expert實驗設計軟件輔助設計，每個因數設置5個水平，因素水平見表1，星點設計結果見表2。

表1 真空微波干燥工藝星點設計實驗因素水平表

表2 真空微波干燥工藝響應分析方案及實驗結果

4.2 擬合回歸分析及回歸方程：利用Design-Expert實驗設計軟件對表2中的數據進行多元二次回歸擬合，得到回歸方程：Y=90.29+2.98A+2.80B+2.77C+1.55AB+0.26AC+0.98BC-5.46A2-5.99B2-5.78C2。式中Y為有效成分轉移率評分，A為干燥溫度(℃)，B為相對密度，C為鋪料厚度(mm)。回歸分析結果見表3。

表3 真空微波干燥工藝回歸分析結果

注： *P<0.01

由表3可知，總模型的P<0.01，顯示本實驗所獲得的二次多項式模型有高度的顯著性；同時R2=0.9067說明該模型的試驗誤差較小，擬合程度較高，可以用該模型進行試驗結果的預測。由表3可知，因素A、B、C、A2、B2和C2對Y值有極顯著的影響(P<0.01)。同時各因素對有效成分轉移率影響大小為A>B>C，即干燥溫度>相對密度>鋪料厚度。響應面優化法對比正交實驗法優勢在于可連續對實驗的各個水平進行分析，可以得到一個相對精確的水平。從響應面上可以直觀的看到因素A、B和C對響應值Y(有效成分轉移率)的影響。可以看出干燥溫度、相對密度和鋪料厚度對有效成分轉移率均有顯著性影響(P<0.01)，表現為響應值隨著因素水平的變化曲線較陡。干燥溫度過低和浸膏相對密度過低會導致微波加熱時間過長而造成有效成分損失，由于該設備初始加熱功率為20 kW，鋪料厚度過低會造成物料迅速升溫而導致部分焦化。干燥溫度過高會導致物料中熱敏成分的損失，相對密度和鋪料厚度過高會造成物料混合不均以及鋪料不均導致干燥過程中出現“陰陽面”降低有效成分轉移率[8]。

4.3 驗證試驗：結合二次回歸方程通過模型運算得到的最優工藝為干燥溫度為61.90 ℃，相對密度為1.24，鋪料厚度為37.41 mm，在此條件下，有效成分轉移率理論上可以達到91.56%。結合生產設備參數設置以及便于實際生產操作，將工藝參數修正為干燥溫度62 ℃，相對密度為1.24，鋪料厚度為37 mm。在優化后的參數條件下進行3次平行實驗，有效成分轉移率為90.56%(n=3，RSD=1.09 %)，與理論預測值相符，而且重復性較好，說明優化后的結果可靠。

5 吸濕率的測定 將底部放有氯化鈉飽和溶液的玻璃干燥器于25 ℃放置2 d(相對濕度為75 %)，取兩種干燥工藝的精密稱重的粉末平鋪于已恒重的稱量瓶內，厚度約為2 mm，開蓋置于玻璃干燥器并定時稱重，計算吸濕率：吸濕率=(吸濕后的質量-吸濕前的質量)/吸濕前的質量×100%。

6 臨界相對濕度的測定 分別精密稱取以上兩種工藝所得粉末0.2 g，平鋪于干燥至恒重的扁形稱量瓶中(厚度約2 mm)，干燥至恒重，然后分別放入盛有CH3COOK、MgCl2、K2CO3、NaBr、KI、NaCl、KCl、KNO3的過飽和溶液的玻璃干燥器中，在25℃恒溫培養箱中放置7d(相應鹽的過飽和溶液相對濕度值分別為22.45 %、33.00 %、42.76 %、57.70 %、68.86 %、75.28 %、84.26 %、92.48 %)，再精密稱取樣品。按照下式計算吸濕百分率：吸濕百分率=(吸濕后的質量-吸濕前的質量)/吸濕前的質量×100%。以吸濕百分率為縱坐標，相對濕度為橫坐標作圖，得到吸濕平衡線，在曲線兩端做切線，兩切線的交點的橫坐標即為臨界相對濕度。測定傳統工藝臨界相對濕度約為62 %，真空微波工藝臨界相對濕度約為58 %[9-10]。

7 微生物限度檢查 取干燥前混合均勻的濕物料及兩種工藝干燥后的物料各10 g，按照中國藥典2015版四部采用微生物計數法做非無菌產品微生物限度檢查[11]。結果見表4。

表4 不同干燥方式微生物限度檢查結果表(cfu/g)

討 論

微波真空干燥結合了微波干燥和真空干燥兩種技術的優點，在真空和微波的環境中，充分利用真空降低沸點的優點，使物料水分在較低的溫度下氣化，同時微波加熱有效避免真空環境中熱傳導慢的缺點，發揮了各自的優勢，有效保存了物料中熱敏成分及易氧化的成分，達到了生產效率高又節能[12]。

由于微波加熱升溫比較迅速，在干燥過程中較難把握干燥終點，經驗性質的物料表面觀察法不夠準確，傳統的稱量法測定水分耗時較長，均不符合生產中適時檢測物料水分含量，本文采用快速水分測定儀監測水分能較好滿足生產實際需要。在干燥進行到4 h時，每10 min測定一次物料含水量，含水量達到5%左右即為干燥終點。

由于水煎煮提取的中藥復方浸膏中成分復雜，且含有多糖和蛋白質等易吸濕的大分子成分，同時在真空環境下干燥較好地保留了這些大分子物質，因此在吸濕率測定和臨界相對濕度測定的實驗中表明真空微波工藝處理的干燥粉末吸濕性較強，需要進行密封存貨或者及時進入制粒工序。微生物限度檢查表明真空微波工藝有一定的滅菌效果[13]。通過主要參數比較發現的傳統工藝的總耗電量是真空微波工藝的18倍；真空微波工藝比傳統工藝的干燥溫度降低了18 ℃，有效成分轉移率提高了28.73 %；真空微波工藝的干燥周期是傳統工藝的九分之一。說明真空微波干燥高效節能。

加熱均勻是真空微波干燥的關鍵[14]，加熱均勻主要包括設備微波發射均勻及物料的混合均勻(即相同的介電常數)，設備微波發射均勻涉及到設備性能無法改變，為保證物料能夠混合均勻，本實驗將飲片粗粉后再與合適相對密度的浸膏混合以使物料達到相同的介電常數。

微波干燥是使物料內部的水分向外部擴散，產生膨化，收縮的過程，中藥浸膏中含有易發泡的成分(如皂苷類)會迅速膨大溢出料盤導致物料大量損失，故本實驗將浸膏與粗粉后的飲片混合后改變了物料易發泡的性質，很好地解決了這個生產中的實際問題[15]。

補骨脂素和異補骨脂素的含量是該制劑質量控制體系中含量測定內容，本文僅對補骨脂素和異補骨脂素的含量進行了測定，對于壯骨膠囊經過真空微波干燥后其他成分的含量變化需要進一步的研究。 經過優化后的真空微波工藝貼近于實際生產，便于操作，高效節能，穩定可靠，可以用于壯骨膠囊的生產。