真空带式干燥与喷雾干燥的灵芝皇粉体性质对比*

周代营，张欣，聂阳，刘卫海，丁立，李德灵

( 1.广东食品药品职业学院制药工程学院，广州 510520；2.无限极中国有限公司，江门 529100)

灵芝皇胶囊是以灵芝子实体为主要原料精制而成的保健品，主要成分有：赤灵芝、白术、黄精、枸杞子、薏苡仁、茯苓、麦冬、菟丝子、 五味子、甘草等[1]。本品具有调节免疫[2]、延缓衰老[3]和辅助抑制肿瘤[4]的保健作用。灵芝皇胶囊内容物浸膏粉是一个多成分的复杂体系，表观上可表现为含水量、粒径、松密度、流动性、以及吸湿性等物理特性。长期以来，吸湿性是制约中药固体制剂生产及质量稳定性的主要因素[5-8]。在吸湿过程中，提取物与水分、氧气的接触概率增大，药物发生水解反应和氧化反应及其他化学反应的概率也相应增大；同时也会发生一系列物理性质变化，吸湿后粉体含水量增大，流动性变差，黏性增大，这些物理性质变化直接影响中药提取物制剂的制粒、胶囊填充、压片、贮存等过程。

针对灵芝皇胶囊剂保健品在贮存过程中由吸湿性引起的胶囊变软、变色、内容物霉变问题，笔者在本实验中以灵芝皇带式干燥粉和喷雾干燥粉为研究对象，考察两种粉体的含水量、粒径、水溶性、黏性、表观形态、流动性、松密度等物理性质和吸湿性，通过系列指标来评价两种干燥工艺优劣势，根据研究结果制定干燥工艺优化方案。

1 材料与方法

1.1仪器 U-2910紫外可见分光光度计(日立高新技术公司)，DHG-9023A 型电热恒温鼓风干燥箱(上海捷呈实验仪器有限公司)，FA2204B电子天平(上海天美天平仪器有限公司，感量0.1 mg)，ER-1630多乐信除湿机(杭州多乐信电器有限公司)，KF-25GW/A1空调器(广东格兰仕电器有限公司)；TH101B室内外温湿度计( 广东美德时仪器仪表有限公司)；玻璃干燥器(400 mm，白色/棕色，江苏华鸥玻璃有限公司)；称量瓶(50×30 mm，扁形称量瓶，江苏华鸥玻璃有限公司)。BK-FL荧光显微镜，MA150型红外线快速水分测定仪(德国赛多利斯)；JJ200型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂，感量0.1 mg)；FT-104B休止角测定仪，NS-102松装密度测试仪，HYL-103自然堆积密度计(湖北南北医化装备有限公司)。

1.2材料与试剂 氯化铵、无水碳酸钾、碘化钾(天津市北联精细化学品开发有限公司)；硝酸镁、硝酸钾(山东西亚化学工业有限公司)；氯化镁、氯化钠、氯化钾(天津市永大化学试剂有限公司)；其他试剂分析纯。无限极(中国)有限公司提供的粉体样品，灵芝皇真空带式干燥粉体(批号：18F13DBC01，简称：带干粉)；灵芝皇喷雾干燥粉体(批号：20180828A，简称：喷干粉)，粉体处理：带干粉生产过60目(孔径250 μm)，喷干粉不过。

1.3样品物理特性测定方法

1.3.1休止角的测试 取样品适量，在一定振动频率下使其通过漏斗均匀流出，直到获得最高的圆锥体为止，测量圆锥体斜面与平面的夹角，重复3次，取其平均值[9]。

1.3.2堆密度的测定 取样品适量，在一定强度振动下使颗粒均匀由漏斗流入20 mL量筒中，计算颗粒的堆密度ρ，重复3次，取其平均值。

1.3.3含水量的测定 采用水分测定仪测定粉体的含水量[10]。

1.3.4溶解度的测定 2015年版《中华人民共和国药典》凡例溶解度测定，在一定温度下，计算粉体在100 g水中达到饱和状态时能溶解的克数。

1.3.5颗粒形貌特征 用扫描电镜FEIQuanta650(SEM)在同样放大倍数(1000～5000倍)下观察 并拍摄上述 2种方法制得的2种粉体形貌特征。取过筛孔内径150 μm(100目)颗粒测定。

1.3.6粒径 采用激光粒径测定仪中LA960干法检测仪测定粉末粒径D50。取整粒以后的过筛孔内径180～850 μm(20～80目)进行测定。

1.3.7临界相对湿度(critical relative humidity，CRH) 的测定 在25 ℃下将干燥并装有待测样品粉体(粉体高度为1 cm)的称量瓶(称量瓶直径为25 mm)，准确称质量后置于氯化镁、碳酸钾、硝酸镁、溴化钠、碘化钾、氯化钠、氯化钾、硝酸钾过饱和溶液控制相对湿度的干燥器中(称量瓶盖打开)，保持168 h，准确称定质量，计算吸湿百分率，以相对湿度为横坐标，吸湿百分率为纵坐标绘制吸湿曲线，在图中作曲线两端的切线，两切线交点对应的横坐标即为临界相对湿度。

2 结果

2.1不同干燥方式灵芝皇粉体物理特性比较 休止角是粉末堆积层的自由斜角与水平面所形成的夹角。休止角越小，说明摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤30 °时流动性好，θ≤40°时可以满足生产过程中对流动性的需求。由表1可见，带式干燥粉体休止角比喷雾干燥粉体小，所以从休止角考虑带式干燥粉体比喷雾干燥粉体流动性好，造成喷雾干燥粉体休止角大、流动性差可能与其含水量有关(平均含水量2.9%明显高于带式干燥粉体平均含水量2.3%)。从表1可以看出，喷雾干燥粉平均堆密度[(0.424 5±0.073) g·(cm3)-1]比带式干燥粉堆密度[(0.605 8±0.011)g·(cm3)-1]小，这可能主要是由喷雾干燥粉多为球形结构孔隙率大引起。

表1 两种干燥方式对灵芝皇休止角、含水量、堆密度和溶解性能的影响

灵芝皇喷雾干燥粉和带式干燥粉均能溶解，其中喷雾干燥粉溶液更加清澈透明，色泽浅，带式干燥粉的溶液颜色深，粘稠，可能与干燥时间长有关(图1)。

图1 两种干燥方式粉体溶解色泽比较

粒径考察，结果 d 0.1(10%颗粒的粒径) 分别为18.118，25.127 μm；平均粒径(d 0.5) 分别为56.284，61.931 μm；众位粒径(d 0.9) 分别为 154.246，158.106 μm。说明灵芝皇喷雾干燥粉的粒径比带式干燥粉大。灵芝皇喷雾干燥粉粒径大可能是由于其玻璃化温度(T g)低，致使其“软化点”低，喷雾干燥时，当进风口温度大于“软化点”时，粉体易软化、团结，致使最终的粉体粒径增大。见图2A、B。

图2 带式干燥粉与喷雾干燥粉粒径分布比较

2.2不同干燥方式灵芝皇粉体形貌特征比较 如图3所示，灵芝皇带干粉外形不规则，粒径3.2 ～72.1 μm；喷干粉外形多为囊泡状球形样品及部分粘连不规则样品，粒径4.5 ～46.0 μm。

图3 带式干燥粉与喷雾干燥粉颗粒结构扫描电镜图

2.3临界相对湿度结果分析 带式干燥粉和喷雾干燥粉在8种饱和盐溶液环境中吸湿率(表2)，以相对湿度(relative humidity，RH)为横坐标，吸湿率(%)为纵坐标，绘制不同湿度环境的吸湿性曲线(图4)。

图4 两种干燥工艺粉体的吸湿平衡曲线

表2 不同相对湿度下带式干燥与喷雾干燥供试品的吸湿百分率

将两种干燥工艺粉在8种饱和盐溶液环境中吸湿率第7天的吸湿数据，绘制吸湿平衡曲线，进一步分析两种干燥工艺粉的临界相对湿度(CRH)，带式干燥粉、喷雾干燥粉的CRH分别为67.34%，75.40%。

将两种干燥工艺粉在过饱和氯化铵溶液环境中吸湿率绘制吸湿性曲线。从图5中可以看出，25 ℃、RH80%时，带式干燥粉在36 h接近平衡，72 h达到平衡；喷雾干燥粉在72 h接近平衡，96 h达到平衡。

图5 两种干燥工艺粉体的吸湿性曲线

临界相对湿度实验结果显示，在不同湿度环境中，喷雾干燥粉的吸湿率均高于带式干燥粉，特别是在相对湿度68%以上，两种干粉的吸湿率差距增大。带式干燥粉和喷雾干燥粉的CRH分别为67.34%，75.40%，当环境相对湿度大于CRH时，灵芝皇粉吸湿性将迅速升高，干粉吸湿增重明显。

3 讨论

灵芝皇带式干燥粉的流动性、吸湿性优于喷雾干燥粉，这与常规粉体喷雾干燥流动性好，更利于粉剂、胶囊剂的充填结论相反，这可能与干燥过程中含水量的控制有关，因此在灵芝皇干燥过程中更应该关注含水量的控制，同时如果干燥工艺选择带式干燥应关注长时干燥引起的焦化对感官、风味、溶解性和功效成分的影响；喷雾干燥粉干燥时间短，受温度影响小，对色泽、风味保持较好，孔隙率较大，有助于复溶[11-12]。粉体结构为球状，粒径分布较均匀，有利于微球、微囊化工艺；实际生产中干燥工艺还应考虑成本的控制，优化可着眼于含水量、筛选更优辅料，增强包埋效果。进行粉体改性，改善中药粉体感官风味以及吸湿性、流动性等粉体性能。