壮骨胶囊干燥工艺改进研究*

肖晏婴,黄德红△,岳国超,崔瑾瑾,胡梦云,何艺辉

1.湖北省中医药大学附属襄阳市中医医院(襄阳 441000)；2.湖北省襄阳市中医药研究所(襄阳 441000)

壮骨胶囊为我院自制制剂，全方由补骨脂、骨碎补、酒大黄、黄芪、丹参、桃仁、续断、刺五加和葛根九味药组成，功效为补肾健脾，强筋健骨，主要用于治疗骨质疏松、骨质增生导致的疼痛及骨折。该制剂在临床应用多年，疗效确切[1]。根据各个药物的理化性质以及制剂成型的要求，将处方中丹参和酒大黄粉碎入药，其他药物水煎煮后入药。壮骨胶囊的传统干燥工艺为热风循环烘房干燥，干燥时间长，对有效成分的保留不足，对产品质量和临床疗效均有较大影响。针对传统干燥工艺缺陷的问题，本文以处方中君药补骨脂中的有效成分补骨脂素和异补骨脂素[2]的转移率为考察指标，同时结合生产实际，选取干燥温度、浸膏相对密度和干燥时间为考察因素，采用真空微波法运用星点设计—响应面法优化干燥工艺，以期进一步提高该制剂的产品质量和疗效。

仪器与药品

1 仪 器 HWZ-20B型微波真空干燥箱(甘肃天水华圆制药设备有限公司)；Agilent 1260 Infinity型高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司)；AL204电子天平(METTLER TOLED GROUP)；WCSJ-20A型粗粉碎机(江阴市宏达粉体设备有限公司)；30BVI型吸尘粉碎机组(江阴市宏达粉体设备有限公司)；JT84SHX-150 智能生化培养箱(北京中西远大科技有限公司)；XY-102MW型快速水分测定仪(常州幸运电子设备有限公司)；LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅(上海申安医疗器械厂)。

2 药 品 补骨脂素和异补骨脂素对照品(中国药品生物制品检验所，批号：164122-201710，85312-201711)；营养琼脂培养基、玫瑰红钠琼脂培养基(国药集团化学试剂有限公司)；中药饮片均购于湖北天济中药饮片有限公司，由襄阳中医院药学部药检室万宏主任药师鉴定和检验为合格。

方法与结果

1 浸膏制备 按照处方量称取药材核对后，取煎煮部分的药材加入10倍量水提取2次，第一次2 h,第二次2 h，合并2次滤液，静置过夜后取上清液，浓缩成一定相对密度的浸膏即得。

2 干燥过程

2.1 传统工艺：将处方中剩余药物经过粗粉后与浸膏混合，放入80 ℃热风循环烘房干燥，以快速水分测定仪定时检测水分，水分达到5%即为干燥完成。

2.2 改进工艺：将处方中粗粉过后的饮片与浸膏混合均匀，放置2 h左右使浸膏润透饮片粗粉，再将物料平铺于料盘中并分成同等重量后，依次放入真空微波干燥机中，按照设定的工艺参数进行操作，以物料水分达到5%为干燥终点[2]。

3 有效成分转移率的测定

3.1 色谱条件：流动相为，甲醇-0.05 %甲酸水(55∶45)；柱温：25℃；C18色谱柱；检测波长：246 nm；流速：1.0 ml·min-1；进样量：20 μl。

3.2 标准曲线绘制： 精密称取补骨脂素对照品5.4 mg和异补骨脂素对照品5.2 mg，置100 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，作为对照品储备液。精密吸取储备液2 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，制成每1 ml含补骨脂素10.8 μg和异补骨脂素10.4 μg的溶液，作为对照品溶液。精密吸取该对照品溶液1、2、4、6、8 ml至10 ml量瓶中，加甲醇定容至刻度，按上述色谱条件测定，以峰面积为纵坐标(y)，以进样浓度为横坐标(x)，绘制标准曲线，得到补骨脂素线性方程为y=3652.7x+864.12(r=0.9997，n=6)；异补骨脂素线性方程为y=4536.7x-883.62(r=0.9998，n=6)，结果表明补骨脂素和异补骨脂素对照品溶液在各自浓度范围内线性关系良好。

3.3 供试品溶液制备：精密称取干燥后的样品粉末0.4 g，置于25 ml容量瓶中加入70%甲醇20 ml，超声处理(功率250 可kW,频率33 kHz)30 min，取出，放冷，加甲醇稀释至刻度，摇匀，溶液经微孔滤膜(0.45 μm)滤过，滤液备用。

3.4 阴性样品溶液制备：按处方称取不含补骨脂药材的阴性样品，同供试品溶液制备方法制成缺补骨脂的阴性样品溶液。按照上述色谱条件进行测定，结果显示其余药材对补骨脂素和异补骨脂素的含量测定无干扰。

3.5 精密度试验：取对照品溶液连续进样6次，每次进样20 μl，补骨脂峰面积RSD=0.68%，异补骨脂素峰面积RSD=0.76%(n=6)，结果表明精密度良好。

3.6 重复性试验:取同批号样品6份，制备供试品溶液，计算每次补骨脂和异补骨脂素的峰面积，RSD均小于1%(n=6)，结果表明重复性良好。

3.7 稳定性试验:取壮骨胶囊样品1份，制备供试品溶液，分别于0、2、4、6、8、12 h，测定样品中补骨脂和异补骨脂素峰面积RSD均小于2%(n=6)，表明样品在12 h内稳定。

3.8 加样回收率试验:取已知补骨脂素和异补骨脂素含量的样品加入相当样品补骨脂素和异补骨脂素含量100%的对照品溶液。按照供试品溶液制备方法制备，按上述色谱条件测定，计算回收率。结果补骨脂素平均回收率为97.54%，RSD=1.32，(n=6)，异补骨脂素平均回收率为98.61%，RSD=1.05,(n=6)。结果表明回收率试验结果良好。

3.9 有效成分转移率:将样品溶液按照上述色谱条件测定，将所测得的吸光度峰面积(y)代入标准曲线，即可换算出样品中补骨脂素与异补骨脂素的含量[2-3]。以补骨脂素与异补骨脂素作为该制剂的有效成分，按照下式计算有效成分转移率。有效成分转移率=干燥后有效成分含量/干燥前有效成分含量×100%。

4 星点-响应面实验

4.1 多元二次回归模型的建立:实验采用的真空微波设备不能将物料水分蒸发形成的冷凝水直接排出，以致在干燥过程中需要中途停机排水进行间歇式操作，且微波干燥速率迅速，干燥终点不易把握，使得干燥时间难于精确控制，故不将干燥时间作为考察因素[4]。同时由于水蒸气存在于密封腔体不能排除，使得干燥过程中腔体内真空度处于不断降低的状态，且真空度低于0.07 MPa时，设备设定会自动关闭磁控管停止微波工作，因此不将真空度作为考察因素。该型设备的微波发射系统由20个1 kW的磁控管阵列组成，由干燥温度通过微电脑程序自动调节微波功率，故微波功率不作为考察因素。结合日常实际生产情况以及参考相关文献[5-6]，确定选取干燥温度、相对密度和铺料厚度作为考察因素，进行星点设计-响应面法优化实验[7]，并采用Design-Expert实验设计软件辅助设计，每个因数设置5个水平，因素水平见表1，星点设计结果见表2。

表1 真空微波干燥工艺星点设计实验因素水平表

表2 真空微波干燥工艺响应分析方案及实验结果

4.2 拟合回归分析及回归方程：利用Design-Expert实验设计软件对表2中的数据进行多元二次回归拟合，得到回归方程：Y=90.29+2.98A+2.80B+2.77C+1.55AB+0.26AC+0.98BC-5.46A2-5.99B2-5.78C2。式中Y为有效成分转移率评分，A为干燥温度(℃)，B为相对密度，C为铺料厚度(mm)。回归分析结果见表3。

表3 真空微波干燥工艺回归分析结果

注： *P<0.01

由表3可知，总模型的P<0.01，显示本实验所获得的二次多项式模型有高度的显著性；同时R2=0.9067说明该模型的试验误差较小，拟合程度较高，可以用该模型进行试验结果的预测。由表3可知，因素A、B、C、A2、B2和C2对Y值有极显著的影响(P<0.01)。同时各因素对有效成分转移率影响大小为A>B>C，即干燥温度>相对密度>铺料厚度。响应面优化法对比正交实验法优势在于可连续对实验的各个水平进行分析，可以得到一个相对精确的水平。从响应面上可以直观的看到因素A、B和C对响应值Y(有效成分转移率)的影响。可以看出干燥温度、相对密度和铺料厚度对有效成分转移率均有显著性影响(P<0.01)，表现为响应值随着因素水平的变化曲线较陡。干燥温度过低和浸膏相对密度过低会导致微波加热时间过长而造成有效成分损失，由于该设备初始加热功率为20 kW，铺料厚度过低会造成物料迅速升温而导致部分焦化。干燥温度过高会导致物料中热敏成分的损失，相对密度和铺料厚度过高会造成物料混合不均以及铺料不均导致干燥过程中出现“阴阳面”降低有效成分转移率[8]。

4.3 验证试验：结合二次回归方程通过模型运算得到的最优工艺为干燥温度为61.90 ℃，相对密度为1.24，铺料厚度为37.41 mm，在此条件下，有效成分转移率理论上可以达到91.56%。结合生产设备参数设置以及便于实际生产操作，将工艺参数修正为干燥温度62 ℃，相对密度为1.24，铺料厚度为37 mm。在优化后的参数条件下进行3次平行实验，有效成分转移率为90.56%(n=3，RSD=1.09 %)，与理论预测值相符，而且重复性较好，说明优化后的结果可靠。

5 吸湿率的测定 将底部放有氯化钠饱和溶液的玻璃干燥器于25 ℃放置2 d(相对湿度为75 %)，取两种干燥工艺的精密称重的粉末平铺于已恒重的称量瓶内，厚度约为2 mm，开盖置于玻璃干燥器并定时称重，计算吸湿率：吸湿率=(吸湿后的质量-吸湿前的质量)/吸湿前的质量×100%。

6 临界相对湿度的测定 分别精密称取以上两种工艺所得粉末0.2 g，平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶中(厚度约2 mm)，干燥至恒重，然后分别放入盛有CH3COOK、MgCl2、K2CO3、NaBr、KI、NaCl、KCl、KNO3的过饱和溶液的玻璃干燥器中，在25℃恒温培养箱中放置7d(相应盐的过饱和溶液相对湿度值分别为22.45 %、33.00 %、42.76 %、57.70 %、68.86 %、75.28 %、84.26 %、92.48 %)，再精密称取样品。按照下式计算吸湿百分率：吸湿百分率=(吸湿后的质量-吸湿前的质量)/吸湿前的质量×100%。以吸湿百分率为纵坐标，相对湿度为横坐标作图，得到吸湿平衡线，在曲线两端做切线，两切线的交点的横坐标即为临界相对湿度。测定传统工艺临界相对湿度约为62 %，真空微波工艺临界相对湿度约为58 %[9-10]。

7 微生物限度检查 取干燥前混合均匀的湿物料及两种工艺干燥后的物料各10 g，按照中国药典2015版四部采用微生物计数法做非无菌产品微生物限度检查[11]。结果见表4。

表4 不同干燥方式微生物限度检查结果表(cfu/g)

讨 论

微波真空干燥结合了微波干燥和真空干燥两种技术的优点，在真空和微波的环境中，充分利用真空降低沸点的优点，使物料水分在较低的温度下气化，同时微波加热有效避免真空环境中热传导慢的缺点，发挥了各自的优势，有效保存了物料中热敏成分及易氧化的成分，达到了生产效率高又节能[12]。

由于微波加热升温比较迅速，在干燥过程中较难把握干燥终点，经验性质的物料表面观察法不够准确，传统的称量法测定水分耗时较长，均不符合生产中适时检测物料水分含量，本文采用快速水分测定仪监测水分能较好满足生产实际需要。在干燥进行到4 h时，每10 min测定一次物料含水量，含水量达到5%左右即为干燥终点。

由于水煎煮提取的中药复方浸膏中成分复杂，且含有多糖和蛋白质等易吸湿的大分子成分，同时在真空环境下干燥较好地保留了这些大分子物质，因此在吸湿率测定和临界相对湿度测定的实验中表明真空微波工艺处理的干燥粉末吸湿性较强，需要进行密封存货或者及时进入制粒工序。微生物限度检查表明真空微波工艺有一定的灭菌效果[13]。通过主要参数比较发现的传统工艺的总耗电量是真空微波工艺的18倍；真空微波工艺比传统工艺的干燥温度降低了18 ℃，有效成分转移率提高了28.73 %；真空微波工艺的干燥周期是传统工艺的九分之一。说明真空微波干燥高效节能。

加热均匀是真空微波干燥的关键[14]，加热均匀主要包括设备微波发射均匀及物料的混合均匀(即相同的介电常数)，设备微波发射均匀涉及到设备性能无法改变，为保证物料能够混合均匀，本实验将饮片粗粉后再与合适相对密度的浸膏混合以使物料达到相同的介电常数。

微波干燥是使物料内部的水分向外部扩散，产生膨化，收缩的过程，中药浸膏中含有易发泡的成分(如皂苷类)会迅速膨大溢出料盘导致物料大量损失，故本实验将浸膏与粗粉后的饮片混合后改变了物料易发泡的性质，很好地解决了这个生产中的实际问题[15]。

补骨脂素和异补骨脂素的含量是该制剂质量控制体系中含量测定内容，本文仅对补骨脂素和异补骨脂素的含量进行了测定，对于壮骨胶囊经过真空微波干燥后其他成分的含量变化需要进一步的研究。 经过优化后的真空微波工艺贴近于实际生产，便于操作，高效节能，稳定可靠，可以用于壮骨胶囊的生产。