均匀试验设计优选干姜超临界萃取物微囊制备工艺△

熊晶晶，张玉琼，周昌妮，王佳乐，冯青云，田效志，贾永艳

(河南中医学院 药学院，河南 郑州 450046)

·中药工业·

均匀试验设计优选干姜超临界萃取物微囊制备工艺△

熊晶晶，张玉琼，周昌妮，王佳乐，冯青云，田效志，贾永艳*

(河南中医学院 药学院，河南 郑州 450046)

目的：探索喷雾干燥法制备干姜超临界提取物微囊的制备工艺及其对微囊成型性的影响。方法：以阿拉伯胶为囊材，吐温-80为助乳化剂，采用喷雾干燥法制备干姜超临界提取物微囊。以载药量、包封率等为指标，采用均匀设计对囊芯与囊材比例、进风温度、进液速度进行考察，并进行综合评分，优选喷雾干燥制备微囊的最佳工艺参数。结果：最佳制备工艺条件是药物与囊材比为1∶1.1，进风温度为160 ℃，进样速度为8 mL·min-1。制得的微囊平均包封率达66.44%，载药量为34.44%。结论：本试验所选用的喷雾干燥法优化条件合理，制得的微囊有较高的载药量和包封率，为制备成最终剂型奠定了良好的基础，且操作简单，利于扩大生产。

干姜超临界萃取；微囊；喷雾干燥；均匀设计

干姜味辛，性热。具有温中散寒，燥湿消痰，回阳通脉之功能，主要用于脘腹冷痛，呕吐泻泄，肢冷脉微，痰饮喘咳等症的治疗[1]。当代药理学研究发现，干姜具有镇痛抗炎、保肝利胆、抗病原体、抗胃溃疡等作用[2]。干姜主要含姜辣素类化合物及少量的挥发油，其中姜辣素主要为6-姜酚[3-4](6-gin-gerol)及其分解产物姜烯酚(shogaol)、姜酮(zingerone)和姜萜酮(zingiberone)等。药理学研究表明，该类成分具有抗氧化、抑制胃粘膜损伤、增加胆汁分泌等作用，但其稳定性差，易氧化、聚合，降低疗效。微囊化[5-7]技术是应用于制剂的一种新技术，是利用天然或合成的高分子材料(通称囊材)，将药粉微粒或药液微滴(通称囊心物)包裹成微小囊状物。其特点是可将一些易氧化、易分解、口味不佳的常规口服制剂的药物加工成质量稳定、耐贮存且口服无异味的药物，隔离易起变化的物质以便长期保存，调节、控制释放速度并控制挥发等。药物微囊化后，可以制备成散剂、颗粒剂、分散片等剂型，方便临床用药。笔者采用微囊化技术制备干姜超临界萃取物微囊，一方面可以将液态的干姜超临界提取物转变成为固态微囊；另一方面可以通过对所制微囊质量的初步评价，为后续质量评价及稳定、缓释、高效的干姜超临界萃取物新制剂的开发奠定基础。

1 仪器与试药

1.1 仪器

B-290型气压式喷雾干燥机(瑞士Buchi公司)；SUNNY XS-A5型光学显微镜(宁波舜宇仪器有限公司)；85-2恒温磁力搅拌器(江苏恒大仪器厂)；HA221-50-06超临界萃取装置(江苏南通华安超临界萃取有限公司)；FW-200高速万能粉碎机(北京中兴伟业仪器有限公司)；SARTORIUS BP210S电子分析天平(北京赛多利斯天平有限公司)。

1.2 试药

二氧化碳(CO2≥99.5%，河南源正科技发展有限公司)；干姜(产地四川，购自河南中原正信药材有限责任公司，批号：20110210)经河南中医学院陈随清教授鉴定，符合《中华人民共和国药典》要求；阿拉伯胶(郑州亿中化工原料有限公司，批号：20090823)；吐温-80(Tween-80，天津市凯通化学试剂有限公司，批号：20120922)；聚氧乙烯蓖麻油(EL，德国BASF，批号：95615775L0)；无水乙醇(天津市风船化学试剂科技有限公司，批号：20110808)；石油醚(天津欧博凯化工有限公司，批号：20120719)。

2 方法与结果

2.1 干姜超临界萃取物的制备

称取干姜饮片500 g，用万能粉碎机粉碎成粗粉，调节超临界萃取装置，萃取压力为27 Mpa，萃取温度为35 ℃，萃取时间为3 h，收集干姜超临界萃取物，萃取率为5.3%。

2.2 微囊的制备

称取阿伯胶15 g，加水100 mL溶解，制得阿拉伯胶胶浆；称取干姜超临界萃取物10 g，T-80 2 g，用磁力搅拌器充分混合均匀后，进行喷雾干燥。

2.3 载药量的测定

取干姜超临界萃取物微囊1.0 g，精密称定，置于具塞锥形瓶中，加10 mL蒸馏水，搅拌，溶解，加入无水乙醇15 mL，振摇均匀。取上清液置分液漏斗中，加石油醚萃取2次，每次15 mL。分取石油醚液置已知重量的干燥蒸发皿中，水浴(50 ℃)蒸干，精密称定，得微囊总药量，计算微囊平均载药量为34.44%(n=3)。载药量计算公式：

载药量=(微囊含药量/微囊总量)×100%

2.4 包封率的测定

取干姜超临界萃取物微囊1 g，精密称定，置于具塞锥形瓶中，加入10 mL石油醚，浸渍30 min，倾去上层石油醚，沉淀，水浴干燥，加10 mL蒸馏水，搅拌，溶解，迅速加入无水乙醇15 mL，振摇均匀。取上清液置分液漏斗中，加石油醚萃取2次，每次10 mL，分取石油醚液置于已知重量的干燥蒸发皿中，水浴(50 ℃)蒸干，精密称定重量，得到微囊中包封的药量。包封率计算公式：

包封率=(微囊中包封药量/微囊含药量)×100%。

2.5 干姜超临界萃取物微囊收率计算

分别称量按优化条件制备的3批微囊，计算其占投料量的质量比。计算公式：

收率=(得到的微囊质量/投入干姜混合油总量)×100%。

2.6 影响因素的考察

微囊制备过程中，囊材与囊心物的比例，喷雾干燥过程中的进样速度、进风温度等均会影响微囊的质量。为此，笔者以载药量、包封率为综合评价指标，对影响干姜超临界萃取物微囊的因素进行考察。

综合评分(Z)=Xi×100/Xmax×权重0.8+Yi×100/Ymax×权重0.2。

其中，Xi为载药量；Xmax为最大载药量；Yi为包封率；Ymax为最大包封率。

2.6.1 均匀设计优化微囊处方及工艺参数 结合干姜超临界萃取物成囊因素初步试验考察结果，采用均匀设计法，以综合评分(Z)为评价指标，以囊芯物和囊材比例(X1)、进风温度(X2)、进样速度(X3)为考察因素，利用DPS均匀统计软件，按照U5(54)表安排试验，进行3因素5水平的均匀设计试验，设计方案见表1。根据均匀设计方案，进行试验，结果见表2。

表1 均匀设计方案

表2 均匀设计试验结果

用DPS 7.05版软件对试验结果进行分析，得回归方程：Z=73.990 5-7.588 2X1+0.193 0X2-1.3263X12(P=0.024 8，r=0.999 2)，结果可信。在Z值取最大时，X1=1∶1.1、X2=159.5、X3=7.5。综合生产情况，选择囊芯物和囊材比例为1∶1.1，进风温度为160 ℃，进液速度为8 mL·min-1。

2.6.2 验证试验 按上述优选条件制备3批干姜超临界萃取物微囊，对优化处方进行验证，结果见表3。表明该方程预测性良好，结果真实可信。

表3 优化处方的验证结果(n=3)

2.7 微囊粒径的测定

将制备的干姜超临界萃取物微囊分散于聚氧乙烯蓖麻油中，滴加于载玻片上，盖上盖玻片，放于光学显微镜下，观察微囊的外观形态，见图1。在显微镜下测量500个微囊的粒径，计算其平均值。用一定粒径范围内微囊数目除以总数500，得其频率，用频率对相应粒径作直方图，见图2。结果显示：制备的微囊外观较圆整，表面较光滑。干姜超临界萃取物微囊的平均粒径为12.51 μm，其中65.2%集中在5～15 μm范围内。

注：A.×1000倍；B.×400倍。图1 微囊光学显微照片

图2 微囊粒径分布图

2.8 微囊的薄层鉴别

取干姜超临界萃取物微囊1 g，置于具塞锥形瓶中，加入10 mL石油醚，浸渍30 min，倾去上层石油醚液，沉淀，水浴干燥，加10 mL蒸馏水，搅拌，溶解。加乙酸乙酯30 mL，超声处理10 min，分取乙酸乙酯液至蒸发皿中，室温挥干，残渣加乙酸乙酯1 mL，使其溶解，作为供试品溶液。取空白微囊1 g，同供试品溶液制备方法制成阴性对照品溶液。另取干姜对照药材0.3 g，加乙酸乙酯5 mL，超声处理10 min，滤过，滤液作为对照药材溶液。照薄层色谱法(《中华人民共和国药典》2010版一部附录Ⅵ B)试验，吸取阴性对照品溶液、供试品溶液各5 μL，对照药材溶液3 μL，分别点于同一硅胶G薄层板上，以石油醚-乙酸乙酯-甲醇-冰醋酸(20∶3∶1∶0.4)为展开剂，展开，取出，晾干，置紫外光灯(365 nm)下观察。供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显示相同的蓝色荧光斑点，而阴性样品无此斑点，见图3。

注：1.阴性对照品；2～4.供试品；5.干姜对照药材。图3 干姜超临界萃取物微囊的薄层鉴别

3 讨论

3.1干姜超临界萃取物包裹技术中，报道较多的是β-环糊精包合技术，本试验尝试微囊化技术，选择喷雾干燥法制备干姜超临界提取物微囊[8-9]。喷雾干燥法制备微囊，不使用有机溶剂，制作过程方便易操作，工艺参数容易控制，产品质量稳定，重现性好，更适用于工业化生产。操作时雾滴在热气流中瞬间干燥，药物受热时间短，适用于热敏性药物，可避免干姜超临界提取物中的成分受热破坏。本试验制备的干姜超临界提取物微囊载药量为34.4%，微囊粒子大小均匀，达到试验要求。

3.2本试验在测定载药量和包封率时，曾尝试以水破囊，继而加热破乳的方法测定，也曾尝试以超声法、离心后加热回流法、80%醇沉淀法等破乳方法，但均因破乳不完全而无法准确测出载药量和包封率。最终选择以石油醚萃取未包封的药物，然后用水破乳，再用石油醚萃取的方法，此法操作简单，重现性好。

3.3在许多文献报道中，微囊包封率=(微囊中药物量/投药量)×100%。由于在喷雾干燥过程中会产生药物吸附于喷雾干燥塔内壁的现象，而此部分药物并没有真正被囊材所包封，不能算为系统中包封的药量；另外，由于仪器及试验操作等因素，投料的干姜超临界萃取物会有一定量的损失，并不包括在微囊中；且《中国人民共和国药典》2010版二部附录中，微囊包封率=(系统中包封的药量/系统中包封与未包封的总药量)×100%。本课题采用公式包封率=(微囊中实际药物量/载药量)×100%[10]，笔者认为以此公式计算包封率更为科学可靠。

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010.

[2] 沈映君.中药药理学[M].北京：人民卫生出版社，2008.

[3] 郭振德，张相年，张镜澄.超临界CO2萃取姜油的组成研究[J].色谱，1995，13(3)：156-160.

[4] 钮翠然，陆娟，宋丽丽，等.RP-HPLC法测定干姜中3种姜酚的含量[J].药物分析杂志，2008，28(12)：2008-2010.

[5] 蔡翠芳，曾雪萍，何海冰，等.复凝聚法制备桃金娘油肠溶微囊[J].沈阳药科大学学报，2008，28(7)：505-511.

[6] 吕漫，尹寿玉.杜香油微囊的制备及其质量评价[J].中药材，2014，37(4)：675-678.

[7] 李琼，李溯，杨帆，等.姜黄素微囊的制备和体外评价[J].中药材，2014，37(6)：1073-1077.

[8] 胡荣，罗先钦，秦伟瀚，等.喷雾干燥法制备丹酚酸壳聚糖微囊[J].中国海洋药物杂志，2012，31(5)：27-31.

[9] 朱军敏，钱俊青.喷雾干燥法制备红曲色素微囊[J].浙江工业大学学报，2012，40(5)：502-506.

[10] 冯怡，张瑛，杨胤，等.影响陈皮挥发油微囊成囊因素的考察[ J].中成药，2007，29(2)：202-206.

OptimizationofGingerSupercriticalExtractMicrocapsulesPreparationProcessbyUniformDesign

XIONGJingjing，ZHANGYuqiong，ZHOUChangni，WANGJiale，FENGQingyun，TIANXiaozhi，JIAYongyan*

(HenanUniversityofTraditionalChineseMedicine，CollegeofPharmacy，HenanZhengzhou，450046，china)

Objective：To explore the spray drying method of supercritical ginger extract microcapsules process and its impact on the microcapsules formability.Methods：Gum arabic was used as a capsule material，Twen-80 as emulsifier.Microcapsules were prepared by spray drying with supercritical ginger extract.Drug loading and encapsulation efficiency were set as indicators，the uniform design was used to access the ratio of capsule core，the capsule material，inlet air temperature，inlet velocity to inspect，and conduct comprehensive score，and the optimal process parameters of preparing spray-dried microcapsules was chosen accordingly.Result：The selected optimal preparation conditions was for the drug and capsule material gum arabic ratio 1∶1.1，inlet air temperature 160 ℃，the injection rate 8 mL·min-1，the average rate of encapsulation of the closing microcapsules was 66.44%，drug loading was 34.44.%.Conclusion：In this study，the selected optimal spray drying conditions are relatively reasonable，prepared microcapsules have higher drug loading and encapsulation efficiency.The result has laid a good basis for further study in order to prepare a final dosage form，the experimental operation is simple，which will help to expand production.

Supercritical ginger；microcapsules；spray drying；uniform design

2014-07-24)

郑州市科技攻关项目(0910 SGYS33390-2)

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贾永艳，教授，硕士研究生导师，研究方向：药物制剂新技术与新剂型；Tel：(0371)65962746，E-mail：hnzyjyy@126.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.4.021