基于QbD理念的保健食品祛斑顆粒成型工藝研究

夏裕發

(1.漳州片仔癀藥業股份有限公司,福建 漳州363000;2.福建省片仔癀天然醫藥研發企業重點實驗室,福建 漳州363000)

質量源于設計(Quality by design,QbD)是基于充分的科學知識和質量風險管理,強調“以終為始”的科研方法,其核心是以預定目標產品質量概況(Quality target product profile,QTPP)為研發起點,在辨識產品關鍵質量屬性(Critical quality attributes,CQAs)和關鍵工藝參數(Critical process parameters,CPPs)基礎上,建立能滿足產品性能且工藝穩定的設計空間[1-3]。QbD理念在制藥等多個行業已被廣泛應用,但少有基于QbD理念開發保健食品顆粒劑成型工藝的報道。本研究以QbD理念為指導,以具有袪黃褐斑保健功能的祛斑方(由丹參、當歸、白芷、丹皮、香附等原料組成)提取膏為模型,根據保健食品法規要求和配方特點建立目標產品(祛斑顆粒)質量概況和產品關鍵質量屬性,應用失效模型與影響分析法(the Failure mode and effects analysis,FMEA)辨識關鍵工藝參數,以成型率、溶化性、吸濕率、脆碎度、標志性成分含量等多指標[4-6]綜合評價祛斑顆粒成型工藝,旨在為保健食品顆粒劑的成型工藝設計提供參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

e2695型高效液相色譜儀(waters公司,美國);KQ-300E型超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司);電子分析天平(梅特勒-托利多儀器有限公司);HLSY-10B型快速攪拌制粒機(上海心意制藥技術裝備公司);YK60型搖擺式顆粒機(上海天祥健臺制藥機械有限公司);DHG-A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司)。

1.2 試藥

袪斑方提取膏(自制,漳州片仔癀藥業股份有限公司);丹酚酸B對照品(批號:111562-201514,中國食品藥品檢定研究院);甲醇、乙腈為色譜純;水為超純水;其余試劑為分析純。

2 方法與結果

2.1 建立祛斑顆粒QTPP和CQAs

根據GB 16740-2014《食品安全國家標準·保健食品》及保健食品相關法規,結合祛斑方特點、擬開發產品食用量、食用方法等信息,進行前瞻性總結,建立祛斑顆粒的QTPP,見表1。根據表1祛斑顆粒的QTPP,結合前期研究經驗和預實驗,建立本產品的CQAs,見表2。

表1 祛斑顆粒QTPP

表2 祛斑顆粒CQAs

2.2 風險評估

由兩位保健食品固體制劑研究員應用失效模型與影響分析(FMEA),從失效形式的嚴重度(S)、失效發生的概率(P)和可檢測性(D)3個方面對祛斑顆粒成型過程中的影響因素進行風險評估,確定S、P與D的評價標準,并分別以1、2、3為 衡 量 值,最 后 以S、P、N值 的 乘 積 代 表 風 險 度(RPN),RPN<6且S≠3為低風險,6≤RPN<18為中風險,RPN≥18為高風險[3,7-8]。結果顯示,輔料種類、用量以及干燥溫度等影響袪斑顆粒的成型性、有效性的風險最大,屬于高風險因素;而其他失效形式可以通過同一實驗條件或多次平行實驗控制風險,屬于低風險因素。因此,可以對輔料種類、用量以及干燥溫度進行研究和控制。評估結果見表3。

表3 顆粒成型過程風險評估

2.3 實驗研究

2.3.1 祛斑顆粒的制備 根據實驗設計,將祛斑方提取膏與輔料濕法混合制成軟材,軟材經搖擺式顆粒機(16目篩)制成濕顆粒,70℃干燥3 h,搖擺式顆粒機整粒(14目篩),混勻即得,待檢。

2.3.2 評價指標的選擇 制粒過程中,以顆粒成型率、吸濕率、溶化性、脆碎度等為指標,綜合制軟材、制粒情況以及顆粒沖泡后水液的口感、外觀優選輔料種類和用量;在優選干燥溫度時,增加標志性成分含量檢測指標。

(1)成型率。參照《中國藥典》0982粒度和粒度分布測定法[9],稱取整粒后的顆粒約100 g(m1),采用雙篩分法,使顆粒先后過1號篩、5號篩,取能過1號篩但不能過5號篩的顆粒,稱量(m2)。

成型率計算公式:成型率=m2/m1×100%。

(2)吸濕率。參照《中國藥典》9103藥物引濕性試驗指導原則[10],將干燥具塞玻璃稱量瓶開蓋,置于下部放有飽和氯化銨溶液的玻璃干燥器24 h,稱定質量(m3),取袪斑顆粒平鋪于稱量瓶內,稱定質量(m4)后置于干燥器內,于第24 h蓋好稱量瓶蓋子,稱定其質量(m5),計算吸濕率。

吸濕率計算公式:吸濕率=(m5-m4)/(m4-m3)×100%。

(3)溶化性。稱取顆粒9g,加入70~75℃熱水150 m L,使用磁力攪拌器勻速攪拌,記錄顆粒全部溶化所需時間,允許溶液有輕微渾濁[5]。

(4)脆碎度。稱取顆粒約25 g(m6),放入脆碎度測定儀轉鼓內,設置轉速為25 r/min,持續轉動4 min,取出,過5號篩,稱定通過5號篩顆粒重量(m7)[6]。

脆碎度計算公式:脆碎度=m7/m6×100%。

(5)標志性成分轉移率的測定。色譜條件:填充劑為十八烷基硅烷鍵合硅膠;流動相為乙腈-0.1%磷酸(22∶78);柱溫為25℃;流速為1 m L/min;檢測波長為286 nm。對照品溶液、供試品溶液及陰性對照色譜,見圖1、圖2、圖3。

圖1 丹酚酸B對照品HPLC色譜

圖2 供試品HPLC色譜

圖3 缺丹參陰性樣品HPLC色譜

對照品溶液的制備:取丹酚酸B對照品適量,精密稱定,加80%甲醇溶液制成每1 m L含0.1 mg的溶液,即得。

供試品溶液的制備:取本品研細,取約1 g,精密稱定,置具塞錐形瓶中,加入80%甲醇溶液25 m L,密塞,稱定重量,超聲處理(功率300 W,頻率40 k Hz)30 min,放冷,用80%甲醇溶液補足減失的重量,搖勻,濾過,取續濾液,即得。

測定法:精密吸取對照品溶液與供試品溶液各10μL,注入液相色譜儀,測定。

2.4 結果與分析

2.4.1 輔料種類選擇 顆粒劑常用輔料有蔗糖、糊精、可溶性淀粉、乳糖等,蔗糖口感佳,經濟易得,早期開發的中藥顆粒多以蔗糖搭配適量糊精作為輔料,但蔗糖具有較強的引濕性,且不太適合當前保健食品提倡的少糖、無糖理念;糊精、可溶性淀粉均是淀粉水解的產品,有很好的吸膏能力,但糊精、可溶性淀粉溶于熱水后,水液透明度欠佳;可溶性淀粉的顆粒成型率高于糊精,而引濕性低于糊精[11];乳糖是常用的代糖輔料,性質穩定,無引濕性,有一定的甜度,溶化后的水液透明,中藥無糖顆粒產品和中藥配方顆粒多以乳糖為輔料,但單用乳糖作為輔料,顆粒成型率不足。因此本實驗針對中藥材提取膏量多質黏、易引濕的特點,和盡量保證袪斑顆粒沖泡后水液透明度,綜合可溶性淀粉的吸膏能力和乳糖水溶液的透明性,選擇可溶性淀粉與乳糖的混合物作為輔料。

2.4.2 輔料用量考察 按以下表4中輔料用量進行實驗安排,按“2.3.1”項下方法進行制粒,觀察不同輔料比例、用量對制軟材、制粒情況、成型率、溶化性、吸濕率、脆碎度等的影響,結果見表4。結果顯示,提取膏∶乳糖∶可溶性淀粉(2∶4∶2)時,軟材適中,易制粒,且平衡了其他實驗組顆粒成型率和溶解液外觀,屬于各實驗組中工藝最優者。

表4 輔料用量考察實驗結果

2.4.3 干燥溫度考察 按上述優選的輔料配比制成濕顆粒,平均分成4份,分別置于溫度為50℃、60℃、70℃、80℃的鼓風干燥箱中干燥,考察干燥溫度對成型率、溶化性、吸濕率、脆碎度和丹酚酸B含量的影響,結果見表5。結果顯示,干燥溫度對顆粒的成型率、溶化性、吸濕性以及脆碎度影響不明顯,高溫會影響丹酚酸B的穩定性,因此干燥溫度不宜高于70℃。

表5 干燥溫度考察試驗結果

2.4.4 成型工藝驗證 取同一批次提取膏3份,按提取膏∶乳糖∶可溶性淀粉(2∶4∶2)稱取乳糖、可溶性淀粉。將祛斑方提取膏與乳糖、可溶性淀粉濕法混合制成軟材,軟材經搖擺式顆粒機(16目篩)制成濕顆粒,70℃干燥水分低于3%,搖擺式顆粒機整粒(14目篩),混勻即得,待檢。結果3批制粒過程順利,成型率、溶化性等指標均符合預定要求,且批間沒有顯著差異,表明優選的配方工藝穩定、可行性較高。

3 討論

祛斑方是由丹參、當歸、白芷、丹皮、香附等組成,具有活血通經、疏肝理氣、補血養血功效,主要針對胞宮失常、肝氣郁結導致的黃褐斑設計。祛斑方提取膏是經70%乙醇提取、濃縮得到的提取膏,前期的大鼠、小鼠急性經口毒性試驗結果顯示安全無毒。本實驗采用QbD理念,通過分析保健食品法規和祛斑方特點,以保健食品顆粒劑為預設的目標產品,在建立目標產品QTPP和CQAs的基礎上,采用FMEA法對關鍵工藝變量進行風險評估,結合單因素考察,系統研究袪斑顆粒的成型工藝,并完成工藝驗證。但顆粒成型不是本研究的重點,應用QbD理念有效開發目標產品才是本研究的目標,因此本研究并未使用復雜的星點設計等方法設計空間,而是通過直觀的單因素考察,使顆粒滿足目標產品要求,在一定程度上達到工藝最優。在篩選輔料時,考慮消費者的依從性,將顆粒的溶化性、外觀、滋、氣味、成型性等作為考察的主要指標;同時參考片劑“脆碎度”檢查方法,模仿顆粒混合、分裝、運輸過程中的碰撞過程,保證上架產品粒度符合要求。祛斑方提取膏氣味香,味淡,選用乳糖既能改善口感,又不需另添甜味劑,添加適量可溶性淀粉輔助乳糖提高祛斑顆粒成型率,兩者聯用能有效互補顆粒溶化性和成型性。本研究3批成型工藝驗證結果顯示,所用工藝制得的顆粒符合預設的目標產品,成型工藝穩定可行,為保健食品顆粒劑的成型工藝設計提供了參考依據。