一种基于浓度校正的明胶胶液黏度检测方法

乐建军，吴永江

1(浙江大学药学院，浙江杭州，310058)2(普邦明胶(温州)有限公司，浙江温州，325401)

黏度是明胶的关键质量指标，影响明胶黏度的因素包括从原料储运、提取、过滤和离子交换［1］等各个工序的参数，最终表现为蛋白多肽链的长短和分子质量的大小［2］。勃氏黏度和恩氏黏度是2种有区别但可进行结果换算的常用检测方法［3］，原理均为在特定温度条件下，测试特定浓度的固定体积明胶胶液流经毛细管所需的时间，因此检测值与胶液浓度具有直接的关系。常用的样品配制浓度为66.7 mg/mL和125 mg/mL等。但上述方法实际应用中有其局限性，无法直接应用于各工序胶液黏度的监控，其原因在于明胶生产过程中和黏度特性相关的几个关键工艺节点，如过滤后稀胶、离子交换前后胶液、超滤胶液和半成品，胶液浓度均处于动态变化过程中，既不便于进行单一批次黏度数据的前后比较，也影响不同批次间数据的对比分析。因此，监测各个阶段胶液的黏度，需要以合适的方式将该浓度条件下的胶液黏度转换为成品检测浓度条件下(66.7 mg/mL)的黏度值，从而实现数据的可比性和产品质量数据的可追溯性。

本文选用足够的样本对前后工序基于浓度的黏度值分布以散点图的形式进行了分析，据此确定合适的范围以选取不同黏度品质的明胶参比样品，每一份明胶参比样品绘制同品质明胶黏度值随浓度变化的相关性曲线，涵盖工艺浓度黏度值范围的相关性曲线叠加即可用于指导不同浓度的黏度值的换算。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器:

明胶参比样品:不同勃氏黏度水平的明胶精制样品，普邦明胶(温州)有限公司。

HZ-10B糖量计，分度值1 mg/mL，测量范围0～100 mg/mL，广州市华智仪器仪表有限公司;ND-1勃氏黏度测试仪，天津市国铭医药设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 参比样品的制备和标定

选取质量均一的13批半成品明胶。相邻批次间勃氏黏度检测值间隔约0.4 mPa·s，其中最低黏度约2.0 mPa·s，最高黏度约8.0 mPa·s，实现分布范围涵盖不同品质明胶的黏度值。每一批参比样品分别切粒，过60目筛后混合，并按照GB6783-1994标定勃氏黏度值。

1.2.2 胶液黏度转换测试方法

胶液黏度转换测试需首先直接测得胶液黏度值和浓度值，然后依据黏度和浓度的函数关系或相关性曲线实现基于浓度的黏度值转换。

其中，黏度测试方法参照GB6783-1994食品添加剂明胶勃氏黏度测试方法，样品溶液为固体明胶配制成的66.7 mg/mL明胶水溶液;浓度测试方法采用经凯氏定氮法校准的糖量计直接读数法进行胶液浓度测量［4］，亦可考虑采用成熟的在线测量系统［5］。

1.2.3 黏度标准溶液的配制与相关性曲线的绘制

相关性曲线的范围依据各工序胶液的浓度分布图，根据该分布图确定黏度Y-浓度X相关性曲线的浓度X分布区间，每份参比样品都根据该浓度分布区间配制1.0 mg/mL等距浓度溶液，分别测试所有参比样品的所有不同浓度胶液黏度值，并基于每一份参比样品的黏度和浓度测试结果绘制独立的相关性曲线和求得函数关系。

1.2.4 样品分析

按照所得函数关系和相关性曲线，将不同工序明胶液检测勃氏黏度和浓度后，将该浓度下的黏度值转换为66.7 mg/mL(即固体明胶检测浓度)浓度的胶液黏度值。通过分析相关样品，可以帮助判断工艺过程中胶液黏度的变化规律。

2 结果与分析

2.1 参比样品精制条件的选择

参比样品应颗粒均匀，便于快速溶胀、溶解和测量胶液黏度。相较应用广泛的20目明胶粗颗粒而言，过60目筛的明胶细粉溶胀和溶解过程更快，黏度变化可以忽略不计。

2.2 黏度转换测试条件的选择

本研究发现，在2～8℃条件下50.0 mg/mL浓度下，5.0 mPa·s黏度胶液12 h内黏度下降值不超过0.1 mPa·s;在65℃检测条件下相同胶液1 h内黏度即可下降0.1 mPa·s，因此，样品溶液应现配现用。待测的胶液或凝胶应保存在冷藏温度下不超过12 h进行检测。

根据胶液黏度和浓度分布范围(见图1)，本研究确定合适的黏度值的浓度转换范围为30～120 mg/mL［6］，转换图浓度 X 分度值2 mg/mL，勃氏黏度 Y分度值0.2 mPa·s，适用于30 mg/mL以上浓度胶液的黏度值测量(其中，高于60 mg/mL浓度的胶液应先等体积稀释，然后测量)。

图1 胶液黏度和浓度分布范围Fig.1 Concentration and viscosity distribution of gelatin solution

2.3 胶液黏度与浓度相关性曲线

获得的胶液黏度与浓度相关性曲线见图2。在规定的黏度测试条件下，参比溶液黏度与浓度正相关，成弧线分布。不同参比样品在1.0～6.0 mg/mL内曲线无交叉，黏度与浓度成不同系数的二次函数(抛物线)关系［7］。R2均不小于0.999。

图2 胶液黏度相关性曲线Fig.2 Standard curves of gelatin viscosity

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度试验

选取1份黏度为4.5 mPa·s的明胶样品，配制成60 mg/mL浓度的水溶液6份，测试浓度和黏度后(其中90 mg/mL溶液再度稀释2倍后测试)进行黏度转换，数据见表1，精密度实验相对标准偏差(RSD)1.7%，表明该方法精密度良好。

表1 精密度试验Table 1 Precision of the measured result

2.4.2 重现性试验

选取一份黏度为4.5 mPa·s的明胶参比样品，配制成30，60，90 mg/mL浓度的水溶液9份，测试浓度和黏度后(其中90 mg/mL溶液再度稀释2倍后测试)进行黏度转换，方法重现性数据见表2，结果表明此方法重现性良好。

2.4.3 胶液黏度回收率试验

回收率试验的样品和溶液配制见重现性试验。考察不同胶液依据本方法的测试值相对于参比样品黏度标定值的回收率，其中参比样品标定报告值为4.5 mPa·s。数据见表3，回收率分布区间95%～105%，平均回收率100.4%，回收率相对标准偏差2.8%.均符合要求。

表2 重现性试验Table 2 Reproductivity of the measured result

表3 回收率试验Table 3 Recovery of the measured result

2.4.4 胶液稳定性实验

采用某生产批次首道胶液，分别在室温(23℃)和冷藏条件下(2～8℃)存放，间隔指定时间进行重复测量，结果见表4。

表4 胶液稳定性试验Table 4 Stability testing of gelatin solution

根据稀胶液稳定性数据，可见胶液在冷藏条件下24 h内黏度水平基本稳定，室温下4 h内黏度水平保持稳定［8］，提胶温度条件下放置时间越长，则黏度损失越严重［9］。

2.5 各工序明胶液黏度的分析

在依据黏度-浓度曲线对胶液黏度进行浓度换算的基础上，本文对持续批次明胶各工序胶液进行66.7 mg/mL浓度下黏度趋势分析，可见，每个单一批次生产过程中过滤后的稀胶液随着时间变化，黏度会持续下降，直至离子交换工序结束［10］。短时间的湿热灭菌和干燥未对明胶黏度特性产生明显影响。

图3 连续工序胶液黏度趋势Fig.3 Consecutive processes viscosity trend of gelatin solution

3 结论

本研究所得的基于浓度校正的胶液黏度测试方法采用0～100 mg/mL检测范围糖量计测试胶液浓度，采用勃氏黏度法测试胶液黏度，再依据明胶胶液黏度-浓度曲线图实现不同浓度的明胶胶液的黏度转换，适用的胶液浓度范围为30～120 mg/mL。本方法曲线相关性良好，方法精密度和回收率符合要求。方法的正确应用需注意糖量计的定期校准，胶液在不超过室温条件下存放以及及时检测。本方法快速简便，可以广泛应用于评估不同工艺工序对明胶黏度的影响和实现对明胶中间过程的监控。

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