非淀粉型结晶果糖注射液高温高压灭菌前后5－羟甲基糠醛及pH的变化

梁美婷，贝家欣，王可欣，杨亚军，吴 铁

（广东医科大学药学院，广东 湛江 524023）

果糖注射液是以结晶果糖为主要成分配制的一种可作为静脉营养输液，临床用于烧创伤、术后及感染等胰岛素抵抗状态下或不适宜使用葡萄糖时需补充水分或能源的患者的补液，还可作为注射剂的稀释剂。果糖注射液的代谢不依赖胰岛素，进入血液后即使在无胰岛素情况下也能迅速转化为肝糖原，参与代谢，可有效降低血糖波动，适用于糖尿病患者。果糖与葡萄糖相比代谢快、供能迅速、更易被机体吸收利用，故果糖注射液起效快，作用迅速。果糖注射液还能用于产生应激性高血糖手术患者的术后恢复及各类严重创伤的外科手术[1－5]。果糖在高温或酸性条件下可脱水生成5－羟甲基糠醛（5 －HMF）[6－8]，其对眼睛、黏膜、皮肤均有刺激性，过量食用会引起中毒，造成动物横纹肌麻痹和内脏损害[9－10]。2015年版《中国药典（二部）》规定果糖原料药溶液（50 g ／L）在 284 nm波长处吸光度不得超过 0.32[11]。原国家食品药品监督管理总局药品标准制订件[12]（简称《标准订制件》）规定5%果糖注射液在284 nm波长处吸光度不得超过0.25，以限定杂质5－HMF的含量。目前，市售果糖注射液主要是由淀粉经过酶解、分离、转化、结晶得到的果糖（淀粉型结晶果糖）配制而来，其分离工序复杂、杂质多、生产效率低、价格偏高[5]。现研发出的非淀粉型结晶果糖是直接由蔗糖原料经过非酶水解后，再通过分离提纯、结晶等一系列工艺而得，具有杂质少、稳定性强、生产效率高、价格低廉等优点。本试验中以不同来源的结晶果糖为原料配制5%果糖注射液，按常规灭菌方法，设定3种不同的灭菌方案，比较国内外不同厂家生产的果糖原料制成5%果糖注射液中5－HMF的含量水平和pH变化，探讨用非淀粉型结晶果糖所配制的果糖注射液与淀粉型结晶果糖所配制的果糖注射液在pH和5－HMF的质量控制方面的差异，为新型非淀粉型结晶果糖的开发与利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试药

仪器：UY－2250型紫外分光光度计（江苏岛津仪器有限公司）；数显式pH计（上海三信仪表厂）；LDZF－50KB型立式高温高压灭菌器 （上海申安医疗器械厂）；WZZ－2S型数字式自动旋光仪（上海仪电物光学仪器有限公司）；真空干燥器。

试药：非淀粉型结晶果糖（广东永青生物科技有限公司，批号分别为 1605201，16101801，17050801）；格素姆结晶果糖（以色列，GALAM）；Sigma果糖对照品（Sigma标准品，批号为 BCBT2460，质量浓度为99%）、国产华旭结晶果糖原料药（河北华旭药业有限责任公司，批号为1610003）；国产正大结晶果糖原料药（江苏正大丰海制药有限公司，批号为H1607009）；国产丰原结晶果糖原料药（蚌埠丰原涂山制药有限公司，批号为170219 －1）。

1.2 方法

5%果糖注射液配制：先取果糖样品及果糖对照品各50 g，于真空干燥箱内70℃干燥4 h，密封后保存，再精密称取干燥后的各厂家果糖原料20.0 g，置烧杯中，灭菌注射用水溶解，定容至400 mL，即得5%果糖注射液。

5%果糖注射液高压灭菌方案：分别取上述5%果糖注射液100 mL，置洁净玻璃瓶内，牛皮纸封口，置立式高温高压灭菌器中，分别在方案1（灭菌温度 115℃灭菌时间30 min）、方案2（灭菌温度120℃灭菌时间20 min）、方案3（灭菌温度 120℃灭菌时间30 min）的灭菌条件下进行灭菌。

不同来源结晶果糖原料药真空干燥后含量比较：根据2015年版《中国药典（二部）》果糖原料含量测定指导准则测定果糖原料药含量。取果糖样品10 g，精密称定，置烧杯中，加灭菌注射用水适量，后加0.2 mL氨试液，溶解后转移至100 mL容量瓶中，定容，摇匀，静置30 min后，在室温25℃时用自动旋光仪依法测定旋光度（《中国药典（二部》通则 0621），所得旋光度值与 1.124相乘，即得供试品中果糖的质量（g），多次平行测定，取平均值[11]。

5%果糖注射液灭菌前后pH检测：取高温高压灭菌前后的5%果糖注射液10 mL，加入饱和氯化钾溶液0.03 mL，摇匀，采用数显式pH计测定pH，多次平行测定，取其平均值[12]。

5%果糖注射液灭菌前后5－HMF紫外分光光度法检测：取高温高压灭菌前后的5%果糖注射液，用移液管精密量取1 mL，定容至25 mL，即得质量浓度为2 g／L的果糖溶液，取适量置石英比色皿中，用紫外分光光度计检测于284 nm波长处的吸光度，多次平行测定，取平均值[12]。

2 结果

永青非淀粉型结晶果糖与其他淀粉型结晶果糖含量比较见表1。可见，非淀粉型结晶果糖与淀粉型结晶果糖的含量差异不大，均接近99%。

表1 永青非淀粉型结晶果糖与不同来源结晶型果糖的含量（±s，%）

表1 永青非淀粉型结晶果糖与不同来源结晶型果糖的含量（±s，%）

来源丰原永青（批号为1605201）永青（批号为16101801）永青（批号为17050801）含量99.38 ± 0.921 98.70 ± 1.68 98.71 ± 0.134 100.05 ± 0.084

5%果糖注射液在3种不同条件高温高压灭菌前后pH及变化值（ΔpH）见表2。可见，灭菌前，除永青（批号为16101801）所配制的5%果糖注射液pH为3.0～5.5外，其余均不符合《标准制订件》对5%果糖注射液pH的限定。但经不同条件的高温、高压灭菌后，不同厂家来源果糖配制的5%果糖注射液pH均符合标准（3.0～5.5）；永青生产的非淀粉型结晶果糖所配制的5%果糖注射液灭菌前后ΔpH均比其他厂家的淀粉型结晶果糖低。

表2 灭菌前后各厂家果糖原料配制的5%果糖注射液pH及变化值

5%果糖注射液在3种不同条件高温高压灭菌前后284 nm波长处的紫外吸光度及升幅结果见表3。可见，在灭菌前，各厂家果糖原料所配制的果糖注射液中5－HMF在284 nm波长处的吸光度均符合《标准制订件》的限度要求 0.25。经 115℃ 30 min灭菌后，各厂家果糖原料所配制的果糖注射液中5－HMF的含量仍符合标准，120℃ 30 min灭菌后，各果糖注射液中5－HMF含量均超出了标准，尝试减少灭菌时间，经过120℃20 min灭菌后，各厂家果糖原料所配置的果糖注射液中5－HMF含量仍符合标准，但华旭、正大、丰原、格素姆组的果糖注射液中5－HMF含量均接近最大限度0.25，永青各批次果糖所配制的5%果糖注射液稍低。经过3种不同条件的高温高压灭菌，各厂家果糖原料配制的果糖注射液中5－HMF含量均呈倍数增长，当灭菌温度超过120℃后均呈大幅增长趋势。其中，永青非淀粉型结晶果糖原料所配制的5%果糖注射液的5－HMF增长倍数均比国内外淀粉型结晶果糖所配制的5%果糖注射液低许多。

表3 各厂家果糖原料配制的5%果糖注射液灭菌前后284 nm波长处的紫外吸光度及其增长倍数

3 讨论

由表1可见，非淀粉型结晶果糖与淀粉型结晶果糖的含量无太大差异，表明非淀粉结晶果糖的生产工艺所生产的结晶果糖纯度可达到结晶型果糖的高纯度。由表2可见，各厂家果糖原料配制的果糖注射液经不同条件的高温高压灭菌后pH都有不同程度下降，但永青生产的非淀粉型结晶果糖所配置的5%果糖注射液的pH均比其他厂家低，可能是由于该企业生产的非淀粉型结晶果糖用非酶法的工艺条件，使其结晶果糖受热后降解产生的酸性产物比其他用酶发酵生产的结晶果糖更少。由表3可见，在灭菌方案1、灭菌方案2条件下，各厂家果糖原料配制的果糖注射液中5－HMF含量均符合标准，在灭菌方案3条件下，所有样品中5－HMF含量均超过标准上限，但以永青生产的非淀粉型结晶果糖所配制的5%果糖注射液经过3种不同条件的灭菌方法后其受热降解产生的5－HMF的含量增长倍数始终低于华旭、正大、丰原及格素姆，这也可能是该企业用非酶法的工艺条件生产的结晶果糖受热后化学稳定性较淀粉型结晶果糖强，因此更不容易被高温降解。

有报道称，果糖在103℃以上即开始分解成5－HMF，与温度、压力成正相关递增关系，温度的变化比pH的变化对果糖分解的影响更大，若同时处于酸性条件则分解更迅速[13－16]，此物可进一步分解为乙酰丙酸和甲酸或聚合有色物等，这是导致果糖注射液加热变黄，产生混浊或细微絮状物沉淀及pH下降的主要原因[17]。本研究发现，永青非淀粉型结晶果糖的纯度高，在3种灭菌条件下，永青非淀粉型结晶果糖所配的5%果糖注射液的ΔpH与5－HMF增长倍数均比国内外其他厂家的淀粉型结晶果糖所配制5%果糖注射液低，而ΔpH上升大者5－HMF的升幅也相应较大，ΔpH下降幅度大者其5－HMF含量增长也大，故pH与5－HMF产生之间的联系有待进一步深究。果糖的热稳定性不如葡萄糖，灭菌后，5－HMF含量增加幅度较大，在运输、贮存过程中容易超标，稳定性较差。临床使用的5%果糖注射液均由淀粉型结晶果糖配制而来，本研究结果表明，永青非淀粉型结晶果糖所配制的5%果糖注射液的化学稳定性或热稳定性比淀粉型结晶果糖更好，故采用非淀粉型结晶果糖配制5%果糖注射液在生产、贮存、运输过程中可能较淀粉型结晶果糖更不易产生变化，性质更稳定，更有利于果糖注射液的质量控制。