复方紫海胆黄油软胶囊制备工艺的研究

潘 南，邓玉凤，徐清云，段义凡，周逢芳，郑昇阳，刘智禹*

(1.福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013；2.宁德师范学院生命科学学院，福建 宁德 352100；3.厦门软件职业技术学院软件工程系，福建 厦门 361024)

紫海胆(Heliocidariscrassispina)属棘皮动物门、海胆纲、拱齿目、长海胆科，广泛分布于中国东海、南海以及日本沿海海域[1]。其性腺，又称紫海胆黄，富含脂质、游离脂肪酸及脂溶性微量活性物质等，有益于维持人类肌体健康稳态[2-3]。然而由于富含共轭、非共轭不饱和键，在高温、高湿、光照、酶、金属、微生物等催化条件下，紫海胆黄脂质容易发生氧化、降解、异构等反应，导致其品质恶化及生物活性物质的损失等[4-5]。因此，紫海胆黄脂质的加工、保藏以及产品研发成为生产企业和科研人员亟待解决的难题。

胶囊剂是一种将药物(或加辅料)填充于空心硬质胶囊或密封于软质囊壳中的固体制剂，具有提高药物稳定性、掩盖药物不良气味、延缓或靶向释放、携带方便以及服用安全等特点[6]。在油脂产品开发中，通过胶囊剂包裹油滴，阻止油脂与光、热、氧气等接触，以保持油脂品质、营养价值和功能。目前，软胶囊剂型的商业化海洋膳食脂质，如鱼油、鳕鱼鱼肝油、三文鱼油、金枪鱼油、海豹油等，分别在份额与价值方面引领功能性膳食营养补充剂市场[7]，世界经济合作与发展组织/联合国粮农组织(OECD-FAO)预期该比例仍将持续增长[8]。

为促进海洋膳食脂质的研发，本研究以水酶法提取、脱胶、碱炼、减压蒸馏的福建紫海胆黄油为原料，小麦胚芽油为分散剂，天然维生素E为抗氧化剂，以流动性、均匀性、沉降系数和成本系数为指标，优化复方紫海胆黄油软胶囊内容物配方；以甘油为增塑剂、PEG400为稀释剂、尼泊金乙酯为防腐剂，采用单因素法和正交试验设计法，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，确定囊壁优化配方；按上述配方，采用旋转压制法等工艺制备复方紫海胆黄油软胶囊，以水分、装量差异、崩解时限和微生物限度规定为指标，对复方紫海胆黄油软胶囊进行质量评价，以期提供一种符合《中华人民共和国药典2015年版》通则0103“胶囊剂”规定的海洋膳食脂质软胶囊优化配方及其制备工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫海胆黄粉：鲜活紫海胆采集于福建省泉州市永宁镇近海海域，保活运输至福建省水产研究所，开壳取其性腺，漂洗、沥干水分，-20℃保存。然后经真空冷冻干燥，粉碎、过40目筛、真空密封，-20℃保藏。

明胶(药用辅料级别、冻力180)，购于罗赛洛(广东)明胶有限公司；甘油(药用辅料级别)，购于印尼春金集团；尼泊金乙酯(药用辅料级别)，购于国药集团化学试剂有限公司；液状石蜡(药用辅料级别)，购于成都华邑药用辅料制造有限责任公司。以上药用辅料均符合《中华人民共和国药典2015年版二部》标准。

中性蛋白酶(5×104U/g)，购于南宁庞博生物工程有限公司；天然维生素E，购于浙江绿州生物技术有限公司；小麦胚芽油，购于河北家丰植物油有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、正己烷、氯化钠、乙醇、氢氧化钠、盐酸等(均为分析纯)，购于国药集团化学试剂有限公司；聚山梨酯80，购于国药集团化学试剂有限公司；胃蛋白酶(5 000 U/g)、聚乙二醇400(PEG400)，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；无菌氯化钠-蛋白胨缓冲液(pH 7.0)，购于青岛科技工业园海博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

JLR系列50型软胶囊机、真空溶胶罐及空压机，北京中天精蓝科技有限公司；冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂有限公司；BSA8201电子天平，赛多利斯(上海)贸易有限公司；FE28-Standard pH计，瑞士梅特勒-托利多国际有限公司；HH-6型数显电子恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；SHZ-Ⅲ型循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂；R-1001VN旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司；5810R冷冻型台式大容量高速离心机，德国艾本德(中国)有限公司；JKI-BJ-II型崩解时限仪，上海精学科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 紫海胆黄油制备

称取紫海胆黄粉，料液比1∶20(m/V，g/mL)、酶添加量7 500 U/g、50℃和pH 7.0的条件下酶解5 h。沸水浴灭酶10 min，按终浓度比例，分别加入25%氯化钠(m/V)、65%无水乙醇(V/V)，加入0.1倍体积的正己烷，静置过夜[9]。收集正己烷油相，35℃减压浓缩，获得紫海胆黄粗油。加入85%磷酸(V/V)使其在紫海胆黄粗油的终浓度达到1%(V/V)、60℃水浴20 min，离心后收集上层清油。加入1 mol/L NaOH、65℃水浴20 min，加入0.1倍体积的去离子水，离心后收集上层清油[10]。将其100℃减压蒸馏1 h，获得紫海胆黄精炼油。

1.3.2 内容物配方筛选

以小麦胚芽油为分散剂、天然维生素E为抗氧化剂，设计不同质量比例的复方紫海胆黄油软胶囊内容物配方(表1)。分别称取紫海胆黄油与小麦胚芽油，40℃水浴10 min。根据表1制备不同处方的内容物，搅拌均匀，室温冷却。以流动性(25%)、均匀性(25%)、沉降系数(25%)和成本系数(25%)为指标，同一样本各指标比分值乘以换算系数的总和为该样本的综合评分，筛选最优内容物配方[11]。各指标的测定和计算如下：

1)流动性。使用药匙移取适量内容物，与水平面成45°角，观察内容物从药匙滴落的情况，以10分制计，分值越高，流动性越好。

2)均匀性。依据有无结块或气泡判断内容物的分散均匀性，以10分制计，分值越高，均匀性越好。

3)沉降系数。移取适量内容物至具塞离心管，测量内容物的初始高度H0；将具塞离心管置于25℃水浴、静置24 h，测量内容物沉降面的高度H1；根据公式计算沉降系数F，F值越接近1，内容物越稳定。

(1)

4)成本系数。设定紫海胆黄精炼油、小麦胚芽油、天然维生素E的成本价格分别为3 000元/500 g、200元/500 g和100元/500 g，计算不同配方内容物的成本V0，以仅含紫海胆黄精炼油为内容物配方的成本为V1，根据公式计算成本系数V，V值越小，成本越少。

(2)

表 1 不同质量比例的内容物配方设计

1.3.3 囊壁配方筛选

1)囊壁制备工艺，称取适量明胶，按一定比例加水浸泡膨胀，依次加入增塑剂甘油、稀释剂PEG400和2.5‰防腐剂尼泊金乙酯，75℃水浴、搅拌1 h，超声10 min排气。将胶液均匀倒入培养皿，制备厚度2 mm的胶皮，室温冷却，划成2 cm×2 cm的小块胶皮[12]。

2)崩解时限测定，参照《中华人民共和国药典2015年版三部》通则“崩解时限检查法”[13]，采用升降式崩解仪检查胶皮的崩解时限。分别取6块2 cm×2 cm胶皮置于吊篮不锈钢管中，将不锈钢管固定于支架上，浸入盛有人工胃液、温度为(37±1)℃的烧杯中，开启机子，测定胶皮全部崩解并通过筛网的时间。

3)单因素试验，明胶∶甘油∶PEG400∶尼泊金乙酯=1∶0.3∶0.05∶0.002 5，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，测定不同质量比例水(0.8、0.9、1.0、1.1、1.2)对囊壁的影响。

明胶∶水∶PEG400∶尼泊金乙酯=1∶1∶0.05∶

0.002 5，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，测定不同质量比例甘油(0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8)对囊壁的影响。

明胶∶水∶甘油∶尼泊金乙酯=1∶1∶0.3∶

0.002 5，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，测定不同质量比例PEG400(0、0.025、0.050、0.075、0.100)对囊壁的影响。

4)正交试验设计，基于单因素试验结果，选取水、甘油与PEG400进行正交优化试验设计，各因素水平见表2。以胶皮崩解时限为指标进行评分，评分标准：2.31～3.00 min为100～91分，3.01～3.30 min为90～81分，3.31～4.00 min为80～71分，4.01～4.30 min为70～61分[14]。

表2 正交试验因素水平表

1.3.4 软胶囊制备工艺

1)生产工艺流程图

2)灭菌。生产前检查仪器、设备是否齐全，对生产车间、溶胶罐、输胶管、进出料管口、胶盒、喷体与转笼等设备进行灭菌。

3)内容物配制。根据“1.3.2”筛选的最优处方及工艺，配制复方紫海胆黄油内容物，临生产前将内容物倒入料斗中待用。

4)胶液配制。根据“1.3.3”筛选的最优处方及工艺，称取水、甘油、PEG400和2.5‰尼泊金乙酯加入化胶桶，缓慢升温至85℃，加入明胶，搅拌1 h，60℃保温过夜备用。

5)旋转压制法制丸。环境温度16～18℃、相对湿度≤50%，分别预热胶盒温度至50℃、喷体温度至40℃，开启空压机，将保温桶中胶液通过输胶管压至胶盒内；开启鼓风机，通过调节油轴和滚轮之间间隙，调整胶皮厚度至0.9 mm，在滚轮上展布制成连续的胶带；内容物通过供料系统流经灌装泵，喷头注料填充入胶带，经滚模旋转压制成软胶囊，调节灌装泵使装量符合规定。

6)定型。开启转笼与鼓风机，将制备好的软胶囊转移至转笼，温度35℃、相对湿度30%，旋转干燥4 h。

7)选丸与洗丸。将定型后的软胶囊进行灯检，去除异形、黏连、漏油等不合格软胶囊，使用医用纱布擦拭软胶囊。

8)二级干燥。将软胶囊平铺至晾干盘中，环境温度(30±2)℃、相对湿度35%，干燥18～24 h。

1.3.5 软胶囊质量评价

1)水分。参照《中华人民共和国药典2015年版三部》通则0832“水分测定法 第二法(烘干法)”测定[13]。

2)装量差异。参照《中华人民共和国药典2015年版三部》通则0103“胶囊剂 装量差异(检查法)”测定[13]。

3)崩解时限。参照《中华人民共和国药典2015年版三部》通则0921“崩解时限检查法”测定[13]。

4)微生物限度。参照《中华人民共和国药典2015年版三部》通则1105“非无菌产品微生物限度检查：微生物计数法”测定[13]。

1.4 数据处理

试验数据以平均值±标准差(¯x±SD)表示，采用SPSS 22.0统计分析软件对数据进行处理，使用Duncan法进行单因素多重比较分析，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 内容物优化配方

小麦胚芽油是一种营养健康的膳食油脂，其不饱和脂肪酸含量约80%、亚油酸含量≥50%、维生素E含量远高于其他植物油[15]，因此，研究选取小麦胚芽油作为紫海胆黄油的分散剂。油类混合液中常添加油溶性抗氧化剂，如叔丁基羟基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基对甲苯酚(BHT)、乙氧基喹啉、没食子酸酯、特丁基对苯二酚(TBHQ)和培酸丙酯等[4]。研究选取天然维生素E作为抗氧化剂，以抑制富含不饱和脂肪酸的紫海胆黄油的氧化和聚合。

以水酶法提取、脱胶、碱炼、减压蒸馏的福建紫海胆黄精炼油为原料，小麦胚芽油为分散剂，天然维生素E为抗氧化剂，分别以流动性、均匀性、沉降系数与成本为指标，探讨了不同复方紫海胆黄油配方对内容物的影响。由表3可知，配方1～3的综合评分呈递增趋势，配方4～7呈递减趋势，其中，配方3(紫海胆黄油∶小麦胚芽油∶天然维生素E=3∶6∶1)的综合评分最高，因此，选取配方3作为复方紫海胆黄油软胶囊内容物的最优配方。

表 3 不同配方对软胶囊内容物的影响

2.2 胶皮优化的配方

2.2.1 单因素试验

1)水含量对胶皮的影响，明胶∶甘油∶

PEG400∶尼泊金乙酯=1∶0.3∶0.05∶0.002 5，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，测定不同质量比例水(0.8、0.9、1.0、1.1、1.2)对囊壁的影响(表4)。随着水的比例增大，胶液黏稠度下降、胶皮由硬变软、崩解时限减少。经方差分析，当水的质量比≥1.1时，胶皮崩解时限无显著性变化。

表 4 水含量对囊壁的影响

2)甘油含量对胶皮的影响，明胶∶水∶

PEG400∶尼泊金乙酯=1∶1∶0.05∶0.002 5，以胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限为指标，测定不同质量比例甘油(0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8)对囊壁的影响，结果见表5。由表5可知，随着甘油比例的增大，胶液黏稠度随之增大、胶皮硬度随之增大、胶皮崩解时限随之减少。经方差分析，不同甘油质量比对胶皮崩解时限组间的影响具有显著性差异。其中，当甘油质量比例为0.5和0.6时，胶液黏稠度适中、胶皮硬度适中、崩解时限在3.16～3.33 min之间，具有较好的工艺操作性。

表 5 甘油含量对囊壁的影响

3)PEG400含量对胶皮的影响，明胶∶水∶甘油∶尼泊金乙酯=1∶1∶0.3∶0.002 5，表6为不同质量比例PEG400(0、0.025、0.050、0.075、0.100)对胶液黏稠度、胶皮软硬程度和崩解时限的影响。由表6可知，随着PEG400含量的增多，胶液黏稠度减少、胶皮变硬、崩解时限减少。经方差分析，当PEG400的质量比为0.050～0.075时，胶皮崩解时限没有显著性差异。

表 6 PEG400含量对囊壁的影响

2.2.2 正交优化试验

基于单因素试验结果，分别选取水、甘油和PEG400为试验因素，设计L9(34)正交水平表(表2)，以胶皮崩解时限为指标，筛选囊壁最优配方，正交试验设计结果见表7、正交试验方差分析见表8。

由表7可知，不同因素对胶皮崩解时限的影响程度依次为甘油(B)>水(A)>PEG400(C)。通过极差分析可知，当明胶质量比为1、尼泊金乙酯质量比为0.002 5时，囊壁配方的优化组合为B3A3C1，即明胶∶水∶甘油∶PEG400∶尼泊金乙酯=1∶1.1∶0.6∶0.05∶0.002 5，在此条件下胶皮崩解时限为(2.44±0.07)min。如表8的方差分析所示，甘油含量对胶皮崩解时限的影响极显著，水含量对胶皮崩解时限的影响显著。

表 7 正交试验设计及结果

续表7

表 8 正交试验方差分析

2.3 复方紫海胆黄油软胶囊的生产

根据“1.3.4”工艺流程进行复方紫海胆黄油软胶囊的制备，采用“2.1”筛选的内容物最优配方紫海胆黄油∶小麦胚芽油∶天然维生素E=3∶6∶1，以及“2.2”筛选的胶皮最优配方明胶∶水∶甘油∶PEG400∶尼泊金乙酯=1∶1.1∶0.6∶0.05∶0.002 5，经化胶、制胶，压丸、定型、选丸、洗丸、干燥、检验、包装等工序，获得复方紫海胆黄油软胶囊(图2)，该产品质量稳定，其工艺操作简单、安全高效，为进一步中试生产放大提供了技术参考。

2.4 复方紫海胆黄油的质量评价

2.4.1 水分

测得复方紫海胆黄油软胶囊水分含量为(0.20±0.02)%，符合《中华人民共和国药典2015年版》0103“胶囊剂 水分”的规定(不得超过9.0%)。

2.4.2 装量差异

随机抽取复方紫海胆黄油软胶囊，测得样品软胶囊的重量、囊壳重量和内容物重量，计算获得装量差异。由表9可知，所测软胶囊的装量差异均符合《中华人民共和国药典2015年版》规定(平均装量或标示装量在 0.30 g以下的装量差异限度为±10%)。

表9 复方紫海胆黄油软胶囊装量差异

表10 复方紫海胆黄油软胶囊微生物限度

2.4.3 崩解时限

测得复方紫海胆黄油软胶囊崩解时限为(11.31±0.25) min，符合《中华人民共和国药典2015年版》规定(1 h内全部崩解)。

2.4.4 微生物限度

测得复方紫海胆黄油软胶囊的微生物限度，如表10所示，均符合《中华人民共和国药典2015年版》规定。

3 结论

油脂中长链不饱和脂肪酸、脂溶性成分等功能活性因子极易在高温、高湿、光照、酶、金属、微生物等催化条件下被氧化。软胶囊制剂具有提高油脂稳定性、掩盖不良气味、使液态脂质固体化和定点定位缓释等其他剂型难以比拟的优点，因此，研究以紫海胆黄油为对象，开展了复方紫海胆黄油软胶囊制备工艺优化，获得软胶囊内容物优化处方为紫海胆黄油∶小麦胚芽油∶天然维生素E=3∶6∶1、 囊壁优化处方为明胶∶水∶甘油∶PEG400： 尼泊金乙酯=1∶1.1∶0.6∶0.05∶0.002 5。进一步采用软胶囊机经旋转压制，获得复方紫海胆黄油软胶囊产品，其水分、装量差异、崩解时限和微生物限度均符合《中华人民共和国药典2015年版》相关规定。本研究提供了一种复方紫海胆黄油软胶囊优化配方及其制备工艺，为进一步开展中试放大生产提供了数据支持，为我国膳食脂质的功能活性应用及产业健康发展提供了技术参考。