创新组方肠内营养乳剂制备的工艺参数研究

侯丹平，温 敏，邢杨杨，尹肖寒，陶 萄，韩 军，王正平

(聊城大学生物制药研究院/聊城大学化学化工学院，山东聊城 252000)

脂肪乳是近年来快速发展的一种药物新剂型[1]，在临床营养应用中发挥巨大作用[2]。首选肠内营养的理念已经得到越来越多专家的共识[3]。早期，在临床中使用的脂肪乳主要靠大豆油供能，长期使用，由于不饱和脂肪酸的配比不合理，易导致炎症反应，患者免疫力低下，影响疾病的治愈[4]。本研究添加紫苏油提供一定量的ω-3不饱和脂肪酸，在保证供能比的前提下，根据肿瘤患者的代谢特点以及对营养素的需求，合理配置ω-6和ω-3的比例，改变单一靠大豆油供能的现状，从而开发出稳定性好的高质量的肠内营养乳剂产品。

高质量的脂肪乳剂应粒径合适、分布均匀，在保质期内存放稳定性好，并且有良好的临床耐受性[5-7]。脂肪乳的制备工艺的核心是乳化工艺[8]，本文以高剪切混合器为初乳制备设备，激光粒度仪为检测仪器，初步研究了剪切条件(包括剪切时间、剪切温度和剪切速度)在乳化过程中对初乳的粒径和粒度分布的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

主要材料：大豆油，新兴铁岭药业股份有限公司，批号：170601-1-01；中链甘油三酸酯(MCT)、紫苏油，河北家丰植物油有限公司，批号：16060972；大豆磷脂(PC-50)，北京美亚斯磷脂技术有限公司，批号：20170412；二次纯化水，实验室纯水系统制备。

主要仪器：万分之一天平，美国奥豪斯公司；Silverson L5 实验室高剪切混合器，深圳市利康工程设备贸易有限公司；Malvern 3000 激光粒度仪，美国马尔文公司；恒温油水浴锅，上海予华仪器设备有限公司。

1.2 试验方法

按配方量称取大豆油、MCT、紫苏油和PC-50。将磷脂搅拌分散在配方量的水相中，然后分别将水相和油相(大豆油、MCT和紫苏油)加热至所需温度，用实验室高剪切混合器进行剪切，制得初乳。

1.2.1初乳粒度分布的测定方法 在设定剪切条件下剪切完毕后，立即测定粒径。在清洗后的干净样品池中，加入纯化水(约100mL)，使水面达到样品池3/4左右的位置，然后进行光和背景的测试。随后用一次性滴管吸取适量待测初乳样品，直接滴入样品池中，样品加入过程中要一滴一滴加入，同时观察遮光度在合适的范围内停止加样。加样结束后，开始粒度测试并显示样品粒径和粒度分布。此方法测定准确、重复性好[9]。

1.2.2粒度分布的评价 用激光粒度仪测定粒径，分别得到D90、D50和D10，其中D90表示有90%的颗粒的粒径小于此值；D50也叫中值粒径或者中粒径，表示有50%的颗粒的粒径小于此值；D10表示有10%的颗粒的粒径小于此值。用式(1)计算粒径的跨距。用跨距和D50的平均值来评价乳剂粒度分布的好坏。

跨距=(D90-D10)/D50

(1)

1.2.3剪切条件 根据脂肪供能比确定油相，固定乳化剂用量，剪切转速、剪切时间、剪切温度为变量，依次设置为单因素变量，用高剪切混合器剪切制得初乳，测定其粒径和粒度分布。测定次数为3次，并求平均值。

2 结果与分析

2.1 剪切转速对粒度分布的影响

不同剪切条件及结果如表1所示。从图1可以看出，在剪切温度和剪切时间一定的情况下，随着剪切速度的增加，也即剪切力越来越大，D50的平均值变小，说明粒径越来越小；剪切转速在2 500～3 500r/min时，跨距的变化幅度小，说明在这个转速区间内，样品的粒度分布相对集中；但是综合考虑到D50和跨距可以看出，并不是剪切力越大越好，当剪切转速达到4 000r/min时，尽管粒径最小，但是跨距最大，说明尽管样品的粒径减小了，但是粒度分布不集中，可能因为剪切力过大，造成破乳，使得样品粒度分布变差。因此，根据表1的结果，综合考虑D50与跨距平均值的变化。选择剪切转速在2 500～3 500r/min比较合适。

表1 不同剪切速度条件下初乳的粒径

图1 D50和跨距平均值随剪切转速变化的变化

2.2 剪切时间对粒度分布的影响

不同剪切时间及结果如表2所示。从图2可以看出，在剪切温度和剪切转速一定的情况下，随着样品剪切时间的增加，D50呈现出先减小后变大的变化趋势，同时跨距的数值也表现了同样的趋势，跨距的变化说明样品的粒度分布先变集中然后又变得分散。剪切时间在10～20min时，样品的D50减小，但是D50减小的趋势不明显，并且跨距变化不明显，说明该样品的粒度分布集中程度接近；剪切时间在25～30min时，D50明显减小，并且这个区间内D50达到最小值，但是跨距却明显增加，达到最大值，说明在这个剪切区间内的样品的粒度分布最不集中；而当剪切时间达到35min时，D50又变大，跨距变小，说明剪切时间为35min时，样品的粒径变大，粒度分布集中度增加。因此，根据表2的结果，综合考虑D50与跨距平均值的变化，选择剪切时间在10～20min比较合适。

表2 不同剪切时间条件下初乳的粒径

图2 D50和跨距平均值随剪切时间变化的变化

2.3 剪切温度对粒度分布的影响

本研究中选择的温度跟注射乳相比是相对较低的，因为后续的工艺参数研究中，会根据全营养的需要添加其他的营养素，有些营养素不稳定，为了降低营养素的损耗，我们选择了室温左右的温度范围作为初乳制备的条件。剪切温度变化及结果如表3所示。

从图3可以看出，D50整体来看呈现一种增加的趋势，但是变化幅度不大，说明样品的粒径增加；跨距是先减小，随后增加。剪切温度在25～30℃时，D50增加缓慢，跨距呈缓慢减小的趋势，而且D50和跨距的变化趋势不明显，说明粒径和粒度分布变化不大；剪切温度在35～40℃时，D50增加而且跨距明显增加，说明在此区间内，粒径增加，而粒度分布集中度变差；当剪切温度达到45℃时，D50明显变大，跨距明显变小，说明此时粒径虽然变大，但是粒度分布相对集中；根据这三个区间的变化趋势可知，可能剪切温度对粒径大小和粒度分布的影响不能表现出一种很好的趋势，或者说剪切温度可能不是影响粒径和粒度分布的主要因素。因此，根据表3的结果，综合考虑D50与跨距平均值的变化，同时考虑到节能的问题，选择剪切温度在25～30℃比较合适。

表3 不同剪切温度条件下初乳的粒径

图3 D50和跨距平均值随剪切温度变化的变化

3 结论

在工艺摸索过程中，应该综合考察各因素的相互影响。通过以上数据，选择初乳乳化的条件为剪切转速在2 500～3 500r/min、剪切时间在10～20min、剪切温度在25～30℃，后续的工艺摸索实验可以在此范围的基础上，通过响应面法[10]设计试验，选择最佳的工艺参数。

4 讨论

在一定的范围内，剪切温度、剪切时间相同的条件下，增加剪切转速和剪切转速、剪切温度相同的条件下，增加剪切时间，可以使初乳的粒径变小，粒度分布集中，而且变化趋势明显；但是当剪切转速继续增加时，粒径虽然不断变小，但是跨距却增加，当剪切时间继续增加时，粒径和跨距都变大，这两种情况说明在乳化的初始阶段，剪切机械力可以促进乳液液滴的形成，继续增加力的作用，虽然增加了液滴之间的碰撞机会，但是粒径和粒度分布反而出现了逆转，初乳的品质下降。

脂肪乳剂的粒径大小与很多因素有关，初乳的制备、高压均质过程、灭菌方式和灭菌条件都能影响成品脂肪乳的品质[11]。初乳制备过程中，除了剪切的工艺条件外，制备工艺过程中设备的选择，乳化剂的种类和用量比例、处方的选择、原辅料的选择等都对脂肪乳初乳的品质有影响。本实验只作为肠内营养乳剂初乳制备工艺摸索的初探，后续将对于配方中乳化剂的种类和用量比例以及加入其他营养素的工艺参数进行深入的研究。◇