桔梗方提取液喷雾干燥工艺优选

李喜凤，安 硕，张伟晓，王优湑，贾永艳

河南中医学院，郑州 450046

桔梗方是由桔梗，配伍西青果、罗汉果等辅佐药制备而成的中药新药，主要用于急、慢性咽炎、慢性扁桃体炎、咽喉肿痛干燥、声音嘶哑等症。其主要制备工艺为中药材经适宜溶媒提取，浓缩，喷雾干燥得干粉后，再添加适宜的辅料，乙醇作为润湿剂，制成颗粒后压片。桔梗作为方中君药，主要药理活性成分为桔梗皂苷［1］，具有化痰止咳、利咽开音、宣畅肺气、排脓消痈的功效［2］。在桔梗方的制备工艺研究中，发现桔梗方浸膏采用鼓风干燥、真空干燥时，生产周期较长;且烘箱温度过高，导致药粉颜色变深，不同批次干燥粉末颜色差异较大，结块严重，需进行下一道粉碎工艺;同时皂苷类等有效成分出现不同程度的损失，而制备工艺过程中桔梗总皂苷的质量对该药的成型和质量起关键作用。

目前，在工业化生产中中药提取液的干燥采用喷雾干燥工艺的较多，喷雾干燥因其干燥时间短、干燥面积大、有效成分破坏少等优点，正逐渐成为中药液态物料干燥的一种较为理想的方法［3］。本文对桔梗方喷雾干燥工艺进行研究和优化，为喷雾干燥在桔梗方提取液工业化生产使用中提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 仪器

SY-6000 小型喷雾干燥机(上海世远生物设备工程有限公司)，UV-1800PC 紫外-可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)，N-1100 旋转蒸发仪(上海爱郎仪器有限公司)，SB-1100 旋转蒸发仪水浴锅(上海爱朗仪器有限公司)，SXHW 型电热套(巩义市英峪予华仪器厂)，SHZ-D 循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司)，KQ-100E 型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，YUPINGFA2004b 型电子天平(上海越平科学仪器有限公司)。

1.1.2 材料

桔梗饮片(湖北金贵中药饮片有限公司，生产批号131101)，西青果(河北楚风中药饮片有限公司，生产批号:130601)，罗汉果(毫州市永刚饮片厂有限公司)，桔梗皂苷D 对照品(成都曼斯特生物科技有限公司，经高效液相色谱法测定含量达99.6%以上，批号:MUST-12082211)，香草醛(天津市科密欧化学试剂有限公司，生产批号130329)，无水乙醇(天津市北方天医化学试剂厂)，高氯酸、正丁醇(天津富宇化工)等试剂均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 桔梗方的工艺流程

采用正交设计筛选出的最佳提取方法进行提取，即取适量桔梗饮片，加8 倍量70%乙醇提取2次，每次3 h，合并滤液，真空浓缩;称取适量罗汉果、西青果饮片，加10 倍量水回流提取3 次，每次2 h，合并滤液，真空浓缩。合并浓缩液，对浓缩液进行喷雾干燥，即得桔梗方喷雾干燥粉末。

1.2.2 桔梗总皂苷含量测定

参照杨壮［4］比色法测定桔梗中桔梗总皂苷的含量，略作修改。

1.2.2.1 对照品溶液的制备

精密称取桔梗皂苷D 对照品3.87 mg 置于10 mL 量瓶中，加甲醇溶解，并稀释至刻度，摇匀，备用。

1.2.2.2 最大吸收波长的确定

精密移取0.4 mL 对照品及0.2 mL 供试品溶液于具塞试管中，于70 ℃水浴蒸发至干，加入5%香草醛-冰醋酸0.2 mL(现配现用)，高氯酸0.8 mL，于60 ℃水浴保温显色15 min，冰水浴中冷却5 min。加冰醋酸5 mL，摇匀，立即于分光光度计400～800 nm 波长下扫描，同时空白溶液作参比。对照品及供试品的最大吸收波长均在478 nm，故以478 nm 为检测波长。

1.2.2.3 线性关系考察

分别精密吸取对照品溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL，置具塞试管中，于70 ℃水浴挥干，加入5%香草醛-冰醋酸(现配现用)0.2 mL，高氯酸0.8 mL，于60 ℃水浴显色15 min，冰水浴中冷却5 min。加冰醋酸5 mL，摇匀，以同法平行处理的空白溶剂为空白，在478 nm 处测定吸光度。以对照品浓度X(mg/L)为横坐标，吸光度值A 为纵坐标，绘制标准曲线，回归方程为:Y=0.0093x+0.0301(r2=0.9997)。

1.2.2.4 供试品溶液制备

准确称取桔梗方喷雾干燥粉末0.5 g，用20 mL蒸馏水溶解，用水饱和的正丁醇萃取(4 ×20 mL)，合并萃取液，回收正丁醇至干，残渣用甲醇溶解转移至50 mL 量瓶中，定容，摇匀，即得。按1.2.2.3 项下测定方法测定吸光度值，结合回归方程计算得到桔梗总皂苷含量。

1.2.3 水分测定方法［5］

按照《中华人民共和国药典》2010 年版(一部)附录XAh 水分法(烘干法)。

1.2.4 出粉率测定方法

取一定桔梗方浓缩液，置干燥至恒重的蒸发皿中，水浴至完全挥干，在105 ℃下干燥3 h，冷却，称重，即出膏重量。再取相同体积的浓缩液进行喷雾干燥，将得到的喷雾干燥粉末精密称重，即粉末重量。

1.2.5 喷雾干燥条件优化单因素实验［6-9］

本实验选取桔梗方提取液的相对密度，进料量，进风口温度作为影响桔梗方喷雾干燥工艺的考察因素。

1.2.5.1 提取液相对密度

将相对密度分别为1.04、1.06、1.08、1.10(25℃)的桔梗方提取液进行喷雾干燥(进料量25%，进风口温度:180 ℃，空气流量:700 H/L)，以物料干燥情况、出粉率为指标，研究不同提取液密度对喷雾干燥效果的影响。

1.2.5.2 进料量

将桔梗方提取液(相对密度1.06)分别以不同进料量喷入干燥塔内进行喷雾干燥(进风口温度:180 ℃，空气流量:700 H/L)，以物料干燥情况、出粉率和含水率为指标，研究进料量对喷雾干燥效果的影响。

1.2.5.3 进风口温度

将桔梗方提取液(相对密度1.06)分别在不同的进风口温度下喷入干燥塔内进行喷雾干燥(进料量25%，空气流量:700 H/L)，以物料干燥情况，出粉率，总皂苷含量，含水率为指标，观察进风温度对喷雾干燥效果的影响。

1.2.6 喷雾干燥正交实验设计

在单因素考察的基础上，选取进料量、进风口温度、空气流量、药液相对密度为考察因素，每个因素设3 个水平，以喷干粉出粉率、总皂苷含量和喷干粉的含水率为指标，按L9(34)正交表安排试验。取桔梗方提取液，等分成9 份，每次进样100 mL 进行喷雾干燥。因素水平见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 结果与分析

2.1 喷雾干燥单因素试验结果

2.1.1 提取液相对密度

提取液相对密度低，雾化形成的粒子细，被尾气带走的粉多，物料虽然干燥，但是出粉率低;提取液相对密度过高，浸膏黏度大，易堵塞管道，雾化困难，且雾化形成的颗粒大，含水率高，物料易粘结。因此，当浸膏相对密度选择在1.04～1.08(25 ℃)进行喷雾干燥时可得质量较好的喷雾干燥粉末(表2)。

表2 提取液密度的考察Table 2 Investigation of relative density of extract

2.1.2 进料量

由表3 可知，在喷雾干燥过程中，进料量不同，对物料干燥情况，出粉率，含水率都有明显的影响。在进料量为25%时，出粉率最高。进料量大时物料容易出现粘结的现象，含水率高，出粉率也较低，不利于进行喷雾干燥。

表3 进料量的筛选Table 3 Screening of feeding amount

2.1.3 进风口温度

在喷雾干燥过程中，进风口温度不同，物料干燥情况有明显的变化，温度小于160 ℃时，物料粘结比较明显，此温度不适宜进行桔梗方的喷雾干燥。总皂苷含量有细微的变化，而对含水率和出粉率的变化影响大一些。在180 ℃时，出粉率最高，含水率相对也较低。具体结果见表4。

表4 进风口温度的考察Table 4 Investigation of inlet air temperature

2.2 喷雾干燥正交试验结果

采用综合评分法［10］，将出粉率、总皂苷含量最高的分别定为10 分，其他各项依次与之对比评分，将含水率最低的同样计为10 分，其他各项依次与之对比评分。桔梗为方中主药，故桔梗总皂苷含量(a)和出粉率(b)的权重系数各为0.4，含水率(c)的权重系数为0.2，综合评分为0.4a +0.4b +0.2c。正交试验结果和方差分析结果见表5、表6。

表5 正交试验结果Table 5 Results of orthogonal experiments

表6 方差分析表Table 6 Variance analysis table

由直观分析可知，各因素对喷雾干燥过程的影响顺序为D 药液相对密度＞C 空气流量＞A 进料量＞B 进风口温度。以极值最小的B 因素为误差项进行方差分析，结果表明，因素A、C、D 对喷雾干燥工艺影响有统计学意义(P＜0.05)，B 对喷雾干燥的影响不显著，结合单因素试验，以及工艺生产的经济效益，确定桔梗方提取液的喷雾干燥最佳工艺为A2B2C2D2。即进料量为25%，进风口温度为180℃，空气流量为700 H/L，浸膏相对密度为1.07。

2.3 最佳工艺验证实验

取同一批桔梗方提取液，等分为3 份，每份100 mL，按优选的喷雾干燥工艺进行3 次验证试验，结果见表7，表明优选的工艺稳定可行。

表7 喷雾干燥验证实验Table 7 Verification of optimized spray-drying conditions

3 结论与讨论

采用SY-6000 小型喷雾干燥机进行喷雾干燥，确定桔梗方喷雾干燥工艺为:进料量25%，进风口温度180 ℃，空气流量700 H/L，提取液相对密度1.07(25 ℃)。喷雾干燥后，提取液直接变成粉末，该法具有速度快、物料受热时间短、生产工序简单、产品质量可控性强、适合大工业生产等特点，故值得推广。

根据桔梗方提取工艺的研究，确定了以70%乙醇溶液作为桔梗的提取溶媒。因中药醇提液黏性大，其所含成分熔点较低，喷雾干燥时易粘壁，所以桔梗提取液减压浓缩回收乙醇后再与其他两味中药的浓缩提取液合并。在单因素实验中发现，桔梗方提取液在相对密度为1.06 到1.08 时比较合适，当提取液密度较大时，药液黏稠，容易堵塞管路，且粘壁现象比较严重，出粉率较低;若密度较低，雾化形成的粒子又太细，被尾气带走的粉增多，损失较大。

从正交试验结果中发现，桔梗方提取液喷雾干燥时进风口温度影响因素不大，结合单因素结果，进风温度为180 ℃，出粉率最高，含水率相对较低，温度适中，既可提高干燥效率，又可保证节约能源。以喷雾干燥方法直接制得药粉，外观均匀，有效成分含量损失少，操作过程简单，且喷雾干燥过程快，有效地减少了工序造成的损失。在设备投资与操作运行费方面更为经济，适合于大生产。

1 Guo L(郭丽)，Zhang C(张村)，Li L(李丽)，et al.Advances in studies on Platycodon grandiflorum.Chin J Chin Mater Med(中国中药杂志)，2007，32:181-185.

2 Song Y(宋杨)，Qi Y(齐云).Progress in pharmacological research of Platycodon grandiflorum.Chin Pharm (中国药房)，2006，17:140-141.

3 Yao SJ(姚淑娟)，Liu LX(刘落宪).The spray drying technology in the production of traditional Chinese medicine advantage.Chin Trad Chin Med Mod Dist Edu (中国中医药现代远程教育)，2010，8:192-193.

4 Yang Z(杨壮)，Tian JK(田景奎)，Zhang L(张琳).Determination of total saponins content in Radix Platycodonis by Colorimetric Method.Chin J Mod Appl Pharm (中国现代应用药学杂志)，2008，25:58-61.

5 Chinese Pharmacopoeia Commission (国家药典委员会).Pharmacopoeia of the People＇s Republic of China (中华人民共和国药典).Beijing:China Medical Science Press，2010.52.

6 Lv Y(吕翼)，Liu YN(刘亚妮)，Chen HT(陈华庭)，et al.Orthogonal experiments for selecting spraying granulation technique of Guyanning granules.Chin Hosp Pharm J(中国医院药学杂志)，2008，28:1460-1462.

7 Guo ZJ(郭智军)，Chen YT(陈元涛)，Zhang W(张炜)，et al.Study on spray-drying microencapsulation of high-purity α-linolenic acid.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2012，24:1279-1283.

8 Wu RN(乌日娜)，Na SS(那生桑)，Ba L-CL(包勒朝鲁).Optimization of spray drying process for compound Shaji granules.Chin J Exp Tradit Med Form(中国实验方剂学杂志)，2013，19(4):56-58.

9 He WJ(何文江)，Chen XD(陈向东)，Bo NN(柏宁宁)，et al.Improvement of spray drying process of extraction of TCMformula granule myrrh.J Chin Med Mater(中药材)，2013，36:486-488.

10 Chen DZ(陈大中)，Zhang Y(张洋)，Yan GL(闫广利).Optimization of extraction procedure of Lixuekang soft capsule in weighted mark method.Chin J Exp Tradit Med Form(中国实验方剂学杂志)，2008，14(10):20-22.