烏梅浸膏真空帶式干燥工藝的優(yōu)化

王仁杰，王凱玉，何昕煒，過科家，劉新宇，陳盛君，王正兵

（江陰天江藥業(yè)有限公司，江蘇省中藥配方顆粒制備與質量控制關鍵技術重點實驗室，江蘇省中藥配方顆粒工程技術中心，江蘇省中藥配方顆粒工程研究中心，江蘇江陰 214434）

烏梅為薔薇科植物梅Prunus mume（Sieb.）Sieb.et Zucc.的干燥近成熟果實，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，性平，味酸澀，具有斂肺澀腸、生津安蛔的功效［1］。該藥材主要化學成分為有機酸、萜類、甾醇、氨基酸、糖類、揮發(fā)性成分、脂類，如檸檬酸、熊果酸、β-谷甾醇、天冬氨酸、蔗糖、戊酸等［2-5］。

干燥是制劑過程中不可缺少的一道工序。由于中藥浸膏黏性大、易結團、熱敏性的特點，采用箱式干燥、噴霧干燥等方法時會產(chǎn)生時間長、效率低、損耗大、清潔困難等問題［6］；真空低溫干燥是一項新興技術，具有溫度低、易粉碎、自動化的特點，適用于黏度高、熱敏性或者是不適合使用噴霧干燥或箱式干燥的產(chǎn)品［7-9］。因此，本實驗采用真空帶式干燥處理烏梅浸膏，并通過正交試驗結合信息熵［10-13］優(yōu)化工藝，以期為該藥材產(chǎn)業(yè)化提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料

BT-1000 粉體綜合特性測試儀（丹東市百特儀器有限公司）；H-class 超高效液相色譜儀（美國沃特世公司）；XP6 電子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）；RO Lab Plus-L純水系統(tǒng)（德國賽多利斯公司）；QWJ125D 往復式調(diào)速切片切段機（江陰市香山中藥機械有限公司）；1 噸多功能提取罐、500 L 單效外循環(huán)濃縮器（江蘇沙家浜化工設備有限公司）；轉轂濃縮器（江陰吉瑞機械制造有限公司）；MJY12-3 真空低溫液體連續(xù)干燥機（自動出料模塊配備粉碎機的篩網(wǎng)為60 目，上海敏杰制藥機械有限公司）；DMA35 便攜式電子密度計（奧地利安東帕有限公司）；JSB3-01 電子計重天平（上海蒲春計量儀器有限公司）。

烏梅（批號121808001，產(chǎn)地四川西嶺鎮(zhèn)）經(jīng)江陰天江藥業(yè)有限公司唐波執(zhí)業(yè)藥師鑒定，為薔薇科植物梅Prunus mume（Sieb.）Sieb.et Zucc.的干燥近成熟果實。枸櫞酸對照品（批號100396-201603，純度100.0%）購于中國食品藥品檢定研究院。乙腈為色譜純［賽默飛世爾科技（中國）有限公司］；磷酸二氫銨、磷酸為色譜純（阿拉丁生化科技股份有限公司）；水為超純水。

2 方法與結果

2.1 浸膏制備 稱取100 kg 飲片，加水煎煮2 次，第1 次加8 倍量水，加熱至沸，保持微沸2.0 h 后抽濾（200 目）；第2 次加6 倍量水，加熱至沸，保持微沸1.0 h 后抽濾（200 目），合并濾液，減壓濃縮至相對密度為1.30（50 ℃），即得。

2.2 枸櫞酸含量測定

2.2.1 色譜條件與系統(tǒng)適用性試驗 Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm）；流動相乙腈-0.5%磷酸二氫銨（3︰97）（磷酸調(diào)pH 至3.0）；體積流量0.3 mL／min；柱溫30 ℃；檢測波長210 nm；進樣量1 μL。理論塔板數(shù)按枸櫞酸峰計，應不低于7 000。

2.2.2 對照品溶液制備 精密稱取枸櫞酸對照品適量，制備成每1 mL 含1 mg 該成分的溶液，即得。

2.2.3 供試品溶液制備 精密稱取干燥后浸膏粉末約0.5 g，置于具塞錐形瓶中，精密加入50 mL 水，密塞，稱定質量，超聲（250 W、40 kHz）處理至溶解，放冷，水補足減失的質量，搖勻，濾過，取續(xù)濾液，即得。

2.2.4 線性關系考察 精密量取對照品溶液0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、4.0、10.0 mL，置于100 mL 量瓶中，加水定容，搖勻，在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定。以峰面積為縱坐標（Y），枸櫞酸質量濃度為橫坐標（X）進行回歸，得方程為Y＝428.7X+128.0（r ＝0.999 9），在1～100 μg／mL 范圍內(nèi)線性關系良好。

2.2.5 精密度試驗 精密吸取對照品溶液，在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定6 次，每次1 μL，測得枸櫞酸峰面積RSD 為0.37%，表明儀器精密度良好。

2.2.6 穩(wěn)定性試驗 取同一份供試品溶液，于0、2、4、6、8、12、24 h 在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定，每次1 μL，測得枸櫞酸峰面積RSD 為1.56%，表明溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.2.7 重復性試驗 取干燥后浸膏粉末適量，按“2.2.3”項下方法平行制備6 份供試品溶液，在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定，每次1 μL，測得枸櫞酸含量RSD 為0.98%，表明該方法重復性良好。

2.2.8 加樣回收率試驗 取枸櫞酸含量已知的干燥后浸膏粉末6 份，精密加入對照品溶液適量，按“2.2.3”項下方法制備供試品溶液，在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定，每次1 μL，計算回收率。結果，枸櫞酸平均加樣回收率為99.01%，RSD 為1.62%。

2.3 水分測定 精密稱取干燥后浸膏粉末約3.0 g，按2015 年版《中國藥典》 四部水分測定法（通則0832 第二法）進行測定，計算含水量。

2.4 休止角測定 取干燥后浸膏粉末，采用固定漏斗法，通過BT-1000 型粉體綜合特性測試儀進行測定。

2.5 壓縮度測定 通過BT-1000 型粉體綜合特性測試儀測定松密度、振實密度，計算壓縮度，公式為壓縮度＝ ［（振實密度-松密度）／振實密度］×100%。

2.6 單因素試驗 一般來說，真空度高，有利于水分在短時間內(nèi)從初始值大幅度下降，而且有利于干燥后期的水分遷移；真空度低，雖然可提高熱傳遞效率，但不利于干燥后期傳質過程，并易影響物料品質［14］。因此，本實驗將真空度定為設備所能達到的最高值1.0 kPa，并考察其他主要影響因素，具體如下。

2.6.1 浸膏相對密度 當浸膏相對密度高于1.30（50 ℃）時，濃縮時間較長，粘壁損失較多，而且?guī)礁稍镞M料時布料不連續(xù)、不均勻，易堵塞布料器；浸膏相對密度過低時，含水量較高，會延長干燥時間，同時物料易溢出履帶或四處飛濺而造成損失。因此，正交試驗中選擇浸膏相對密度為1.30（50 ℃）。

2.6.2 加熱溫度 加熱第3 區(qū)為降速干燥階段，由加熱板提供的熱量只有少部分用于水分蒸發(fā)，會使履帶上物料顯著升溫，有效成分損失較大，故本實驗設定該區(qū)加熱溫度為30 ℃。取浸膏5 kg，均分為5 份，分別設置3 區(qū)加熱溫度為115、80、30 ℃，120、85、30 ℃，125、90、30 ℃，130、95、30 ℃，135、100、30 ℃，調(diào)整進料頻率為10 Hz，履帶頻率為10 Hz，進行帶式干燥，干膏鍘料后經(jīng)出料螺桿送至粉碎機（60 目篩網(wǎng)）粉碎，于真空吸料桶收集干燥后浸膏粉末，測定含水量。結果，含水量隨著加熱溫度增加而逐漸降低，一區(qū)溫度為125～135 ℃時水分差異不大，但在135 ℃時進料端浸膏易爆沸飛濺而造成損失。因此，正交試驗中選擇加熱溫度分別為120、85、30 ℃，125、90、30 ℃，130、95、30 ℃。

2.6.3 進料頻率 取浸膏5 kg，均分為5 份，分別設置3區(qū)加熱溫度為130、95、30 ℃，調(diào)整履帶頻率為10 Hz，進料頻率為8、10、12、14、16 Hz，進行帶式干燥，干膏鍘料后經(jīng)出料螺桿送至粉碎機（60 目篩網(wǎng)）粉碎，于真空吸料桶收集干燥后浸膏粉末，測定含水量。結果，含水量隨著進料頻率增加而逐漸升高，但大于14 Hz 時浸膏來不及涂布均勻，導致其厚度較高，內(nèi)部水分蒸發(fā)不徹底，從而水分偏高。因此，正交試驗中選擇進料頻率為10、12、14 Hz。

2.6.4 履帶頻率 取浸膏5 kg，均分為5 份，分別設置3區(qū)加熱溫度為130、95、30 ℃，調(diào)整進料頻率為10 Hz，履帶頻率為8、10、12、14、16 Hz，進行帶式干燥，干膏鍘料后經(jīng)出料螺桿送至粉碎機（60 目篩網(wǎng)）粉碎，于真空吸料桶收集干燥后浸膏粉末，測定含水量。結果，含水量隨著履帶頻率增加而逐漸升高，但大于14 Hz 時，由于干燥時間過短導致水分偏高，而履帶頻率越低，物料干燥時間越長，物料過熱會導致成分轉移率下降。因此，正交試驗中選擇履帶頻率為10、12、14 Hz。

2.7 正交試驗 在單因素試驗基礎上，選擇加熱溫度（A）、進料頻率（B）、履帶頻率（C）作為影響因素，水分、休止角、壓縮度、枸櫞酸轉移率作為評價指標，因素水平見表1。取浸膏9 kg，均分為9 份，采用熵權法對上述評價指標進行權重系數(shù)分配，計算綜合評分，結果見表2。

表1 因素水平

根據(jù)文獻［10-13］報道，先建立原始評價指標矩陣X，再計算Pij，將原始矩陣轉換為“概率“矩陣P，接著計算各指標信息熵Hi，最后計算第i 項指標的系數(shù)Wi，具體如下。結果，水分、休止角、壓縮度、枸櫞酸轉移率權重系數(shù)分別為0.962 0、0.006 6、0.030 0、0.001 4。

表2 試驗設計與結果

對于1 個n 行m 列的概率矩陣，綜合評分Mm＝P1m×W1+P2m×W2+…+Pnm×Wn。對于干燥結果而言，水分、休止角、壓縮度越低越好，而枸櫞酸轉移率越高越好，故規(guī)定綜合評分M 越低越好時，枸櫞酸轉移率在其中應體現(xiàn)為負貢獻。方差分析見表3。

表3 方差分析

由此可知，各因素影響程度依次為加熱溫度＞進料頻率＞履帶頻率，均有顯著性意義（P＜0.05，P＜0.01）。由于綜合評分越低，干燥效果越優(yōu)，故最優(yōu)工藝為A3B1C2，即一、二、三區(qū)加熱溫度130、95、30 ℃，進料頻率10 Hz，履帶頻率12 Hz。

2.8 驗證試驗 根據(jù)優(yōu)化工藝進行3 批驗證試驗（每批投料量為40 kg），結果見表4，可知該工藝穩(wěn)定可行。

表4 驗證試驗結果（n＝3）

3 討論

真空帶式干燥是適合于中藥浸膏干燥的一項新興技術，帶式干燥物料在整個干燥過程中都處于真空封閉的環(huán)境，過程溫和，可最大限度保持提取物的物性，從而得到高質量的產(chǎn)品，相較于其他干燥方式其適用范圍廣，對絕大多數(shù)的提取物，尤其是黏性高、熱塑性、熱敏性的物料都是最佳選擇［15-16］。雖然該方法具有干燥溫度低、自動化程度高、操作環(huán)境封閉、連續(xù)性好的特點，產(chǎn)業(yè)前景廣闊，但由于中藥成分復雜，設備參數(shù)多，調(diào)試方法不成熟，很難得到優(yōu)化的工藝參數(shù)［17］，故針對不同中藥品種研究工藝參數(shù)和干燥產(chǎn)品質量之間的關系，建立標準化干燥工藝，有助于獲得穩(wěn)定的高質量產(chǎn)品。

本實驗在正交試驗的基礎上引入信息熵，探索不同干燥條件下各評價指標的客觀變化規(guī)律，在一定程度上可減少主觀因素的影響，從而使結果更客觀準確［13］。本實驗所得最優(yōu)烏梅浸膏真空帶式干燥工藝為一、二、三區(qū)加熱溫度130、95、30 ℃，進料頻率10 Hz，履帶頻率12 Hz，經(jīng)驗證試驗發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定可行，可為該藥材的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。