影響直壓乳糖的可壓性因素分析

韋經強*，黃玲，張旭光，何玉蓮

湯臣倍健股份有限公司（珠海 519040）

乳糖是一種來自于牛奶中的天然雙糖，共有2種形式，一種是單水乳糖，另一種是無水乳糖。乳糖通常是一種白色結晶，味甜，具備右旋光性和還原性[1]。其用途包括當作粉狀食品吸附色素的分散劑，可降低色素濃度，減少貯藏期間產生的變色現象；基于其吸水性較低與容易壓縮成型的特點，作為壓片的賦形劑來使用；基于其焦糖化溫度遠低于其他糖類的特點，用于一些烘焙食品，可在烘焙溫度較低的情況下使烘焙食品獲取深度的焦糖色澤；基于其增加香味、防止粘連、降低甜度及防止結晶等作用，將其用于人造奶油、糖果以及嬰兒食品中。其中，乳糖最為常見也是最為廣泛的一種用法就是用作壓片的賦形劑，作為一種藥用輔料使用。在各種藥用輔料中，乳糖的使用歷史悠久并且使用范圍廣泛，是一種重要的壓片輔料。

為了對乳糖壓片性能進行更好的應用研究，對直壓乳糖粉體的特性及其可壓性關系進行分析，相關學者取得多樣化的研究成果。侶國寧等[2]研究不同壓縮模型在4種粉體輔料壓縮中的應用，基于Heckel方程及Kawakita方程分別建立藥物粉體壓縮模型，得到2種模型的適用范圍，并分析模型密度誤差，得出最終適用范圍；楊秋霞等[3]提出直接壓片輔料無水磷酸氫鈣的粉體學性質評價，對6種直接壓片無水磷酸氫鈣性質進行評價，通過對比6組試樣壓縮度及粉體流動性、充填性，得出其不同的壓縮特性。

鑒于此，試驗探究影響直壓乳糖粉體可壓性的因素，以期在片劑壓片工藝研究開發及應用中，對填充劑直壓乳糖的篩選能更高效地作出判斷與選擇，從而提高壓片工藝研究的效率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乳糖種類與來源：一水乳糖（廠家A）、一水乳糖（廠家B）、無水乳糖（廠家C）、無水乳糖（廠家D），4種乳糖分別用A、B、C、D表示。

試劑：硬脂酸鎂（安徽山河藥用輔料股份有限公司）；二氧化硅（湖州展望藥業有限公司）。

1.2 儀器與設備

ZP-14旋轉式壓片機（北京新龍立科技有限公司）；YD-35智能片劑硬度儀（天津市鑫洲科技有限公司）；CJY-300C片劑脆碎度測定儀（上海黃海藥檢儀器有限公司）；PT-X細川綜合測粉儀（Hosokawa Micron Corporation）；AccuPyc 1340真密度儀（麥克默瑞提克（上海）儀器有限公司）；Regulus 8100掃描電子顯微鏡（Hitachi）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

采用ZP-14旋轉式壓片機，在額定壓力下分別對不同型號的直壓乳糖進行壓片，測定其脆碎度和平均硬度 。

1.3.2 粒子形態

采用掃描電子顯微鏡測定不同型號乳糖的粒子形態[4]。

1.3.3 松密度、振實密度和Carr指數

采用PT-X細川綜合測粉儀，分別測定不同型號直壓乳糖的松密度和振實密度。Carr指數按式（1）計算。

式中：ρz為振實密度，g/cm3；ρs為松密度，g/cm3。

1.3.4 真密度和孔隙率[5]

利用AccuPyc 1340真密度儀測定不同型號直壓乳糖的真密度。按式（2）計算。

式中：P為孔隙率，%；S為真密度，g/cm3；W為松密度，g/cm3。

1.3.5 抗張強度

采用ZP-14旋轉式壓片機，分別測定不同型號乳糖在不同壓力下的抗張強度[6]。具體方法是在壓片后24 h對直壓乳糖粉體的尺寸，包括厚度和直徑及硬度進行測定，從而對其抗張強度按式（3）進行計算[7]。

式中：T為抗張強度，MPa；fc為硬度，kg/cm2；h為直壓乳糖粉體的厚度，cm；d為直壓乳糖粉體的直徑，cm。

2 結果與分析

2.1 壓片結果

使用ZP-14旋轉式壓片機，在額定壓力下分別對不同型號的直壓乳糖進行壓片，壓片結果如表1所示。

表1 壓片結果

結果表明，同等壓力條件下，硬度最好的配方為A，最差的為B。從壓片的硬度結果可以看出4種直壓乳糖的可壓縮成形性的能力順序為A＞C＞D＞B。

2.2 抗張強度試驗結果

抗張強度能夠代表直壓乳糖粉體的成形性，越高的抗張強度代表其成形性越好，也就是可壓性越好。對4種不同型號的直壓乳糖進行抗張強度的試驗，獲得的4種直壓乳糖粉體在壓力不同情況下的抗張強度[8]試驗數據具體如圖1所示。

根據圖1的4種直壓乳糖粉體在壓力不同情況下的抗張強度試驗數據可知，一水乳糖（廠家A）與無水乳糖（廠家C）的抗張強度始終較高；無水乳糖（廠家D）與一水乳糖（廠家B）的抗張強度則始終較低。其中，一水乳糖（廠家A）的抗張強度最高；一水乳糖（廠家B）的抗張強度最低。

圖1 不同壓力情況下的抗張強度試驗結果

因此，4種直壓乳糖粉體的可壓性關系為A＞C＞D＞B。這與壓片后測定片子硬度的結果一致。

2.3 影響可壓性的因素分析

粉體的可壓性與其物理的特性有著密切關系[9]，對4種不同型號的直壓乳糖進行物理特性參數測定，從流動性、外觀形態、粒徑分布和孔隙率等方面分析其對可壓性的影響。

2.3.1 流動性對可壓性的影響分析

粉體流動性常用Carr指數體現[10]，Carr指數越大流動性越差，Carr指數越小流動性越好。對4種不同型號的直壓乳糖進行堆密度、振實密度的測定[11]，計算其Carr指數，測定結果與壓片硬度關系如表2所示。

結果表明，不同型號的直壓乳糖的Carr指數均小于25%，整體來說直壓乳糖的流動性較好[12]，在試驗中4種直壓乳糖Carr指數與壓片硬度值顯示，Carr指數越小，可壓性對應越好。

2.3.2 孔隙率對可壓性的影響分析

從粉體的壓縮成型原理分析，粉體在受到一定壓縮力的作用下，使顆粒間產生重排、形變，通過顆粒間的嵌合作用形成具有一定抗張強度的結構。而粉體的孔隙率與粉體的松密度相關，松密度小的粉體總孔隙率較大，壓片時有更多的形變空間，可壓縮的幅度越大，片劑的抗張強度大[13-14]。

對不同型號直壓乳糖進行測定松密度和真密度[15]，計算出對應的孔隙率，測定數據如表3所示。

根據表3的測定結果可以發現，樣品A的孔隙率最大，相應的壓片硬度值也最大，而樣品B的孔隙率最小，片子硬度最小。可見，4種不同型號直壓乳糖的可壓性與其孔隙率的大小呈正相關。

2.3.3 粒子形態對可壓性的影響分析

影響粉末可壓性的因素有粒子形態、粒徑大小、顆粒硬度、含水量、壓制速度等。粒子形態的不一樣，粒子在受壓制過程中產生的形變程度、嵌合能力也不一樣，導致其可壓縮性也不一樣。

對4種不同型號的直壓乳糖進行200 μm電鏡掃描，獲取相應的形態電鏡掃描圖像[16-18]，電鏡掃描影像如圖2所示。

圖2 200 μm形態電鏡掃描影像

結果表明，物料A、C、D的粒子表觀形態為多孔類圓形不規則塊狀或球形結構，其表面孔隙較多，比表面積較大，在壓制過程中多孔嵌合的力度較大，以致對應的可壓性相對較好。其中，物料A與C、D相比，粒徑分布較均勻，形狀不規則類圓形塊狀，孔隙較多，在壓制過程中體現出更高的可壓性。物料B的表觀形態為棱角鮮明的相對光滑的塊狀，孔隙較少，可壓性最差。

3 結論與討論

通過試驗對4種直壓乳糖進行壓片，結果表明，A可壓性最好，C、D可壓性其次，B可壓性最差。對直壓乳糖的粉體特征進行測定，分析發現其可壓性與粉體流動性存在一定的相關性，流動性越好，對應的可壓性越好；粉體的孔隙率越大，可壓性越好；同時，乳糖粉體的表觀形態為多孔隙不規則狀時，可壓性會更好。由于不同直壓乳糖粉體的特性對可壓性存在一定影響，在片劑配方設計過程中需要根據具體情況選擇合適的乳糖作為填充劑輔料，使其更好地發揮自身作用，更好地被應用于片劑壓片輔料中。但是，影響片劑可壓性的因素不僅局限于填充劑輔料，乳糖作為常用的填充劑輔料，在實際應用過程中，應結合配方原料及其他輔料進行篩選使用。