干燥工艺对大黄蒽醌稳定性的影响概述

2017-03-25刘一鑫刘翠哲

承德医学院学报 2017年4期

关键词：蒽醌冷冻干燥真空

李景，刘一鑫，刘翠哲

（承德医学院中药研究所/河北省中药研究与开发重点实验室，河北承德 067000）

干燥工艺对大黄蒽醌稳定性的影响概述

李景，刘一鑫，刘翠哲△

（承德医学院中药研究所/河北省中药研究与开发重点实验室，河北承德 067000）

干燥工艺；大黄蒽醌；稳定性；吸湿性；含量

大黄作为一种常用的中药，在中国用于医药历史悠久，它是蓼科多年生草本植物掌叶大黄（Rheum palmatum）、唐古特大黄（R.tanguticum）或药用大黄（R.officinale）的干燥根及根茎。研究发现，其化学成分主要为蒽醌类化合物，此外，还含有鞣质及少量的土大黄苷和苷元。现代药理研究证明，大黄中的蒽醌类成分有泻下、保肝利胆、抗菌和促进胰液分泌，抑制胰酶活性，保护胰岛的作用[1]；临床上可用于治疗胆石症、急性扁桃体炎和急性胰腺炎等[2]。大黄中的蒽醌类成分为其主要活性成分，干燥条件会影响蒽醌类成分的含量及样品的吸湿性，进而影响制剂的质量和临床应用。为此，本文针对干燥工艺这一因素对蒽醌类成分稳定性的影响进行综述。

1 大黄中蒽醌类成分的结构及其理化性质

大黄蒽醌母核为9,10-蒽醌，羟基分布在两侧的苯环上，另有羟基、羟甲基、甲氧基、甲基和羧基等取代基团，即为游离蒽醌（芦荟大黄素、大黄素、大黄酸、大黄酚和大黄素甲醚等）；羟基位与糖以β糖苷键连接成氧苷，或被还原成蒽酮，通过C10-C10’连接，得到二蒽酮二葡萄糖苷，即为结合蒽醌（芦荟大黄素葡萄糖苷、大黄素葡萄糖苷、大黄酸葡萄糖苷、大黄酚葡萄糖苷、大黄素甲醚葡萄糖苷和番泻苷A、B、C、D等）。蒽醌苷类极性较大，易溶于甲醇、乙醇和热水中。游离蒽醌极性较小，一般溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂，大多不溶于水，其中游离的大黄酚具有升华性，且有研究表明，温度和受热时间等因素均对大黄中的蒽醌类成分有较大的影响[3-4]。

2 干燥工艺

不同的干燥工艺会影响药物的吸湿性及有效成分的含量,在实际生产中，干燥工艺也会受到药物本身的性质或其它因素的影响和限制[5]。

2.1 喷雾干燥喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气流干燥雾滴而获得产品的方法[6]。李华等[7]对大黄水提物干燥方式的研究中，喷雾干燥得到的样品粉末细小，表面积大，相对临界湿度(CRH)最低，为53.2%-57.4%，易吸潮，对产品的稳定性会有影响。又由于温度过高会破坏有效成分，温度过低易粘壁，所以，温度要作为一个重要的考虑因素。研究发现，喷雾干燥工艺进/出风温不宜超过205-215℃/105-110℃[8]。李敏等[9]在大黄配方颗粒的干燥工艺研究中，以3种不同温度条件进行喷雾干燥，发现浸膏相对密度为1.06-1.10(60℃)、进风温度140-150℃、出风温度85-90℃时，可以改善粘壁现象，粉末性状较好，总蒽醌含量最高，达23.285mg/g。郑珊珊等[10]在大黄浸膏的喷雾干燥条件优化实验中，当浸膏相对密度为1.10-1.12(45℃)、蠕动泵转速为12%-16%时，粘壁较少，得到的干浸膏粉性状较好，收得率高，可达91%-92%。总体来说，该工艺干燥速度较快，效率高，得到的产品流动性和松散度均较好，且操作简便，适于工业化生产,缺点是干燥过程中易出现粘壁、黏结、粉末吸湿结块等现象[11]。

2.2 冷冻干燥冷冻干燥是指将物料冷冻至水的冰点以下，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到干燥目的一种干燥方法[12]。王强等[13]采用4种干燥方式对大黄水提物进行干燥，其中冷冻干燥对大黄水提物的有效成分保存较好，且工艺稳定。还有研究表明[14]，冷冻干燥得到的样品，总蒽醌和结合蒽醌的含量比喷雾干燥分别高出约15%和22%。总之，冷冻干燥是一种最为柔和的干燥方法，冻干样品大多呈疏松多孔状，可以使药物易于复水而恢复活性[15]；且可排除95%-99%以上的水分，使产品长期保存而不变质，适用于热敏性和易氧化的物质，但所需的仪器设备较昂贵，干燥时间长，耗能高，运行成本大，目前主要应用于生物制品（疫苗、抗毒素和抗菌素等）、生物标本和组织的保存，以及粉针剂、脂质体和其它制剂的制备等方面[16-17]。

2.3 微波干燥微波干燥是利用300-300000MHz的电磁波所在的磁场方向的高频转变，使极性分子产生运动和摩擦，从而产生热量，对物料进行干燥的方法[18]。在对大黄水提物进行微波干燥时，采用红外光谱比较冷冻干燥对照品和微波干燥样品，两者峰数和峰面积的图谱相似度分别约为89%和97%，说明样品中蒽醌类成分减少，且微波干燥功率应低于10Kw，否则对样品中的有效成分会有显著影响（相较于其它样品总蒽醌降低约13%）[8]。郭盛等[19]在干燥方法对何首乌中蒽醌成分的影响研究中发现，与阴干、晒干、烘干、冷冻干燥和远红外干燥相比，微波中低火干燥得到的样品游离蒽醌（大黄素和大黄素甲醚）的含量显著下降，可能是游离蒽醌的热稳定性较差，微波干燥的瞬间高温使其分解、破坏，从而含量降低。还有研究表明[20-22]，与喷雾干燥和真空干燥相比，微波干燥产物吸湿性较小，因此，对目标成分的稳定性影响较小。该工艺具有干燥时间短、加热均匀、能量利用率高、操作简便可控等优点，但其高温会破坏大黄中的蒽醌类成分，影响大黄制剂的质量。

2.4 真空干燥真空干燥又称减压干燥，是一种将物料置于负压条件下，通过适当加热，达到负压状态下的沸点，或通过降温使物料凝固，通过溶点来干燥物料的干燥方法。在真空干燥、微波真空干燥和喷雾干燥3种工艺对中药提取物粉体学性质的比较研究中发现，真空干燥产物流动性最好，吸湿性较小[23]。在番泻苷B的稳定性研究中发现，因番泻苷B含量会随干燥温度增加而下降，故选择干燥温度为60℃[24]。哈飞等[25]在大黄提取物浓缩干燥研究中，采用70℃减压干燥，测定产物中各成分的含量，发现干燥1h、2h、3h与干燥前样品中游离蒽醌的百分比分别为88.98%、79.28%、77.04%，结合蒽醌（大黄素葡萄糖苷、大黄酚葡萄糖苷、大黄酸葡萄糖苷及番泻苷A、B、C、D）为86.74%、79.79%、76.84%，因此，应注意将干燥时间控制在2h之内。决明子配方颗粒干燥方法筛选实验表明[14]，真空干燥、冷冻干燥和喷雾干燥3种方法中，前两者的蒽醌含量最接近，且在总量和结合型上都最高，真空干燥产物中总蒽醌和结合蒽醌的含量比喷雾干燥分别高出约14%和20%。该工艺有利于大黄中的蒽醌类成分的保留，但因干燥温度过低会使干燥时间延长，温度过高会破坏有效成分，因此，要注意干燥温度和干燥时间的设定。

2.5 常压干燥常压干燥是指在一个大气压条件下对物料进行加热干燥的方法，一般常压干燥相较于真空干燥所需温度较高。王强等[13]发现，常压干燥的温度越高，总蒽醌和结合蒽醌的含量越低。80℃以下常压干燥时，各成分稍有变化，当温度达到90℃，蒽醌含量变化明显，与80℃时相比，总蒽醌和结合蒽醌含量分别降低7.6%和22%。在研究不同干燥方法对大黄质量的影响研究中，60℃、70℃、80℃三种温度烘干得到的样品中，总蒽醌的含量分别为1.91%、1.84%、1.52%，表明常压干燥应注意控制温度，温度过高会破坏大黄中的蒽醌类成分[26]。采用真空、常压、喷雾、微波和冷冻干燥等5种不同干燥方式对大黄水提物进行干燥的研究表明，常压干燥的样品呈硬脆块状，各干燥工艺吸湿的难易顺序为：常压干燥＞微波干燥＞真空干燥＞冷冻干燥＞喷雾干燥[7]。该工艺操作设备简单，干燥产品不易吸湿，但干燥得到硬块，不利于制剂，且干燥温度较高，受热时间长，蒽醌类成分会有损失。

2.6 远红外干燥远红外干燥是利用红外线辐射器发出的远红外线被物料吸收，直接转变为热能，从而改变分子的振动和运动状态，分子由摩擦和运动而生热，产生自发热效应，使水分和其它溶剂分子蒸发，从而达到干燥的目的[27]。该工艺适合于含热不稳定性成分或一些贵重中药材的快速干燥[28]。郭盛等[19]在何首乌的干燥工艺研究中发现，采用远红外干燥得到的样品，其结合型蒽醌的含量最高。该工艺干燥速度较快，穿透性强，干燥质量好，且设备较小，成本低，节能环保，易于推广，可与其它干燥方法联用，以实现最优干燥，但一般多用于中药材和中药饮片的干燥[29]。

3 结语

总之，上述几种干燥方法均各有优点和不足之处。喷雾干燥法得到的样品会损失部分总蒽醌和结合蒽醌，吸湿性较大，但操作简单，干燥时间短，适用于大规模生产；冷冻干燥对蒽醌类成分保留效果最好，但成本高，适用于粉针剂等剂型；微波干燥设备简单，吸湿性较小，但会破坏蒽醌类成分；真空干燥样品吸湿性较小，蒽醌成分破坏较少，需注意温度的控制；常压干燥样品质地硬，有效成分破坏多，不建议采用该工艺；远红外干燥多用于原药材和饮片的干燥，干燥效果比较理想。因此，在实际工作中，应根据有效成分的稳定性、制剂类型和干燥成本等因素进行综合选择，从而保证制剂的质量和临床用药的疗效。

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