HPMCE3对改善大枣提取液喷雾干燥热熔型粘壁现象的作用

杜中梅

[摘要] 目的 研究羟丙甲基纤维素（HPMC E3）对解决大枣提取液喷雾干燥热熔型粘壁的效果。 方法 在大枣提取液中加入一定比例的HPMC E3进行喷雾干燥，观察HPMC E3对决定喷雾干燥粘壁效果的作用，同时喷雾干燥的工艺进行优化，并通过对喷雾干燥粉体关键物理性质的表征评价优化效果。 结果 大枣提取液中添加占干膏量8%的HPMC E3，在工艺为进风温度120 ℃，雾化压力1.05 bar，进液体积流量4.5 mL/min的条件下进行喷雾干燥，可有效改善热熔型粘壁问题。 结论 HPMC E3对改善大枣提取液喷雾干燥热熔型粘壁非常有效。

[关键词] HPMC E3；喷雾干燥；热熔型粘壁；大枣提取物

[中图分类号] TQ461 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）01（a）-0042-04

[Abstract] Objective To study the effect of hypromellose E3 （HPMC E3） on the melting wall sticking of Fructus Jujubae Extractum during spray drying. Methods A certain percentage of HPMC E3 were added to the total Fructus Jujubae Extractum to conduct the spray drying. The effect of HPMC E3 against the wall sticking effect of the spray drying was studied. Moreover， the spray drying parameters were investigated. The optimized effect was evaluated by the characterization of the critical physical attributes of the spray drying powder. Results The best formula consisted of 8% HPMC E3， and the optimal spray-drying parameters were composed of inlet air temperature of 120℃，1.05 bar atomization pressure， and 4.5 mL/min pump speed， respectively. Conclusion HPMC E3 is a vital role in improving the melting wall sticking of Fructus Jujubae Extractum.

[Key words] HPMC E3； Spray drying； Melting wall sticking； Fructus Jujubae Extractum

在中藥制剂生产整个流程中，干燥工艺是关键工序之一。在众多干燥工艺中，喷雾干燥工艺具有干燥效率高、干燥时间短的优点，避免了减压干燥工艺加热时间长、干燥效率低的缺点，显著提高了生产效率[1-2]。

中药提取液在喷雾干燥过程中常出现粘壁问题，即物料黏附于干燥塔或旋风分离器内壁的现象[3-5]。粘壁往往导致喷雾干燥粉末得率降低，同时粘壁的物料由于长时间滞留在热的干燥塔内壁上，有可能被烧焦或变质而影响产品质量。根据粘壁产生的原因，大致可将料液在喷雾干燥过程出现的粘壁分为3种类型[6]，半湿物料粘壁、热熔型粘壁和干粉表面附着，其中热熔型粘壁是三类中最常见也是最难解决的粘壁类型。一般在生产中往往通过添加淀粉、糊精等辅料改善粘壁现象，但是用量往往占中药提取物的50%以上[7]。因此寻找用量低、改善粘壁效果显著的辅料是解决中药喷雾干燥粘壁的重要手段。HPMC（羟丙基甲基纤维素）是一种高分子聚合物聚合物，可用作增稠剂、黏结剂、赋形剂等。本研究选择热熔型粘壁现象严重的大枣提取液作为研究对象，采用在提取液中加入一定比例HPMC E3的方法，解决大枣提取液喷雾干燥热熔型粘壁问题。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 药品与试剂 大枣水提取液（自制），HPMC E3（3E 150124L1，Dow公司）

1.1.2 仪器设备 喷雾干燥仪（BUCHI公司B-290型）；筛振仪（德国FRISCH公司Analysette 3 pro型）；电子天平（上海天平仪器厂FA-1004型）。

1.2 方法

1.2.1 喷雾干燥粉末物理性质评价指标的建立 ①粉末得率评价。粉末得率指喷雾干燥所得粉末占提取液固含量的百分比，由于热熔型粘壁会显著降低喷雾干燥的粉末得率，所以粉末得率是评价热熔型粘壁改善效果的关键评价指标[8]。粉末得率计算方法：粉末得率=（m0-m1）/m0×100%（式1），其中m0为提取液固含量与所加入的HPMC质量之和，m1为喷雾干燥后收集的粉末质量。②分散性评价。取适量粉末m0置筛振仪上，振动条件下让粉末通过355 μm孔径筛网，收集不能通过筛网的粉末，称重m1。平行测定2次，求其平均值作为最终分散性。按公式2计算粉末分散性。分散性=（m0-m1）/m0×100%（式2）。

1.2.2 HPMC E3用量对粉末得率、分散性的影响 分别按占干膏量的2%、4%、6%、8%称取HPMC E3，加入到提取液中，搅拌溶解，制成均匀溶液后喷雾干燥。喷雾干燥工艺参数设定：进风温度120℃，雾化压力1.05 bar，进液体积流量4.5 mL/min，进风风量100%。收集粉末并计算得率，测定粉末的分散性。endprint

1.3 正交实验优化喷雾干燥工艺参数

根据经验，选定进风温度、雾化压力、进液速度作为考察因素，每个因素设定3个水平，以粉末得率、分散性为考察指标，按L93（4）正交实验表设计实验，对喷雾干燥的工艺参数进行优化。正交实验结果方差分析 权重系数的确定 由于实验中测定的粉末得率和分散性均为无量纲数据，且都为正向指标，因而无需对数据进行标准化处理。本实验中根据文献[10]中客观权重系数确定法中的标准离差法，计算各指标的权重系数。计算方法如下：

式中， 为第j个指标测定数值的标准差，粉末得率和分散性的权重系数分别为0.565、0.435。计算所得各实验号指标的综合评分如下：综合评分=粉末得率0.565+分散性0.435（式4）。

2 结果

2.1 HPMC E3用量考察

不加HPMC E3时，得率和分散性均较低，分别为20.3%和35.7%，大部分的粉体均黏附于喷雾干燥器内壁上。HPMC E3用量为2%能明显改善粘壁，随着HPMC E3用量增大，粉末得率并无明显区别，但粉末的分散性出现显著改善。当用量为8%时，粉末的分散性可达92.9%。因此，在选择HPMC E3用量时应进行综合考察。在本模型研究中，最终确定HPMC E3的用量为8%。见表1。

2.2正交实验安排与结果

按照正交实验表2中各实验号所确定的工艺参数进行实验，分别计算各实验号下粉末的得率和分散性。

2.3 方差分析结果

对综合评分结果进行方差分析，由方差结果可知，雾化压力具有显著影响。结合直观分析各指标的极值，各因素对综合评分的影响大小顺序：雾化压力>进风温度>进液速度。因此，最佳喷雾干燥工艺参数组合：进风温度120 ℃，雾化压力1.05 bar，进液速度4.5 mL/min。见表3。

3 讨论

喷雾干燥技术具有制備过程相对简单、可操作性强、易于工业化大生产、生产效率高等优点，被广泛应用于制药行业[11]。目前喷雾干燥技术广泛用于改善难溶性药物的溶出，增加药物的稳定性等[12-13]。在中药行业主要是用于中药提取液的干燥、喷雾制粒、包衣及制备微囊等[14]。与广泛应用相对的是，目前喷雾干燥用于中药提取液的干燥出现种种问题，其中因多数中药含糖类成分较高，其提取液黏度过大，喷雾干燥时易出现喷雾塔内粘壁现象，不仅导致粉体收率的降低，同时还影响粉体质量，不利于对喷雾干燥的精确控制[15]。

目前对粘壁现象的研究多通过条件工艺参数、加入大量稀释性辅料及优化工艺设备等方法改善喷雾过程粘壁的发生。如对低熔点物料采用相对较低的进风温度，使喷雾塔内温度控制在物料熔点以下[16]；采用稀释性辅料如加入50%环糊精等稀释药液浓度降低粘壁的发生[17]，或采用增加气扫装置避免物料碰到塔壁上等降低物料的粘壁发生。上述方法均能一定程度改善中药提取液在喷雾过程中粘壁的发生，但改善效果较差，同时操作过程繁琐复杂。

本研究在提取液中加入少量的HPMC E3即能显著降低大枣提取液喷雾过程中的粘壁现象发生，提高了产品质量，降低了生产成本。因HPMC E3具有低吸湿性和高玻璃化转变温度等，同时喷雾干燥过程中能够迁移到粉体粒子表面[18]，阻隔了大枣提取物中多糖类成分的相互接触，从而提高了其收率及分散性。随着HPMC E3的增加对大枣提取液喷雾干燥收率和分散性具有促进作用，根据实验数据可知，当HPMC E3含量超过6%以后对大枣提取物收率和分散性的影响呈逐渐降低趋势，这可能是因为在含量较高时易出现HPMC E3粒子的自身聚集现象。此外，增加HPMC E3的用量将会增加生产成本，因此，在本研究中采用8%HPMC E3作为抗粘壁的分散剂。

文献报道喷雾过程参数如物料加入速度、雾化温度等是影响粉体性质的主要因素，合理优化及控制制备过程参数对干燥产物性质具有重要影响[19-22]。本研究中通过正交试验考察了大枣提取液喷雾干燥过程参数进风温度、雾化压力及进料速度对粉末收率及其分散性的影响。结果表明过程参数对粉体性质的影响大小：雾化压力>进风温度>进液速度，且雾化压力有显著性影响。进风温度与进料速度对喷雾干燥产物影响较小，可能原因为由于考察的这3个因素不全是影响喷雾干燥产物的显著因素，导致制备的喷雾干燥产物的粉体性质差异较小，无法拟合出精确模型[23]。雾化压力对喷雾干燥产物的收率和分散性具有显著性影响，增大雾化压力能够降低其综合评分。可能原因为雾化压力增大能够降低雾化液滴的粒径[24]，进一步降低制备粉体的粒径，从而使细粒径粉体未能经旋风分离器沉降到样品收集器中，而从尾气吹走，降低其收率。

综上所述，在大枣提取物喷雾干燥中，本研究采用少量加入一种新型辅料HPMC E3即能显著改善易粘壁的中药提取液粘壁现象，增加其喷雾产物的收率和分散性。同时本研究采用统计分析方法研究了喷雾过程参数对喷雾产物的影响，构建了其工艺化模型，具有较强的理论和实践意义。接下来我们将进一步研究HPMC E3抗粘壁的机制并进行其对不同性质的中药提取液抗粘壁的普适性研究。

[参考文献]

[1] 耿炤，陶建生.喷雾干燥技术及其在中药制药中的应用[J].中成药，2004，26（1）：66-68.

[2] 吕子明，于向红，陈凯，等.正交试验法优选黄连浸膏的喷雾干燥工艺[J].中国实验方剂学杂志，2013，19（1）：10-12.

[3] 严红梅，贾晓斌，张振海，等.大豆多糖辅助淫羊藿总黄酮喷雾干燥及其对粉体学性质的影响[J].中国中药杂志，2015，40（15）：2994-2998.

[4] 何雁，谢茵，郑龙金，等.空气湿度对中药浸膏喷雾干燥过程的影响及浸膏粉的稳定性预测[J].中国中药杂志，2015，40（3）：424-429.endprint

[5] 王优杰，冯怡，杨胤，等.辅料对改善强力宁提取液喷雾干燥粘壁现象的作用研究[J].中成药，2012，34（1）：34-38.

[6] 于才渊，王宝和，王喜忠.喷雾干燥技术[M].北京：化学工业出版社，2013：122.

[7] 肖丹，边燕红.白芷配方颗粒的喷雾干燥工艺研究[J].中草药，2006，37（6）：874-876.

[8] 包汝泼，赵浩如，张志宇.清香片的喷雾干燥工艺研究[J].中成药，2006，28（12）：1731-1734.

[9] 王晖，陈丽，陈垦，等.多指标综合评价方法及权重系数的选择.广东药学院学报，2007，23（5）：583-589.

[10] 丁冬梅，张振海，蒋艳荣，等.丹参酮ⅡA喷雾干燥粉体药剂学性质的研究[J].中草药，2014，45（10）：1398-1401.

[11] 李杰，柳文洁，程泽能.喷雾干燥固体分散技术增加药物溶解性的主要影响因素研究[J].中国药房，2017，28（22）：3139-3142.

[12] 儲茂泉，古宏晨，刘国杰.喷雾干燥法制备丹参酮前体脂质体的研究[J].中国药学杂志，2002，37（1）：32-35.

[13] 蔡薇，韩静，李智.喷雾干燥技术在中药领域中的应用及进展[J].沈阳药科大学学报，2006，23（9）：613-616.

[14] 韩飞，曾鸿鹄，张洁，等.安神补眠颗粒喷雾干燥工艺[J].医药导报，2015，（10）：1332-1335.

[15] 王元清，严建业，杨红艳.喷雾干燥技术及其在中药制剂中的应用[J].时珍国医国药，2005，16（2）：161-162.

[16] 李智，韩静，岑琴，等.喷雾干燥法改善中药浸膏吸湿性的研究[J].中国药房，2007，18（27）：2114-2116.

[17] 李金枝.基于HPMC和喷雾干燥的粉末直接压片共处理辅料研究[D].上海中医药大学，2016.

[18] 徐忠瑞，张露蓉.正交试验法优选阳虚肺癌协定方的喷雾干燥工艺[J].中国医药导报，2016，13（4）：11-15.

[19] 吕子明，陈凯，雷波，等.正交试验法优选延胡索浸膏的喷雾干燥工艺[J].中国医药导报，2013，10（2）：109-111.

[20] 李喜凤，安硕，张伟晓，等.桔梗方提取液喷雾干燥工艺优选[J].天然产物研究与开发，2015，27（7）：1151-1155.

[21] 周扬，刘力，徐德生，等.纳米喷雾干燥技术用于生地黄低聚糖微粉的制备工艺研究[J].中草药，2016，47（1）：65-71.

[22] 李金枝，王优杰，林晓，等.星点设计-效应面法优化共处理辅料甘露醇-HPMC的喷雾干燥工艺参数[J].中国医药工业杂志，2015，46（11）：1202-1207.

[23] 于才渊，王宝和，王喜忠.喷雾干燥技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

（收稿日期：2017-09-12 本文编辑：董 雪）endprint