星点设计-效应面法优选陈皮健脾颗粒的成型工艺

陈卫卫，覃 营，唐雨菲，黄金成，李雨洋，刘相岑

（1.广西中医药大学 药学院，广西 南宁 530200；2.广西中医药大学 广西高校中药制剂共性技术研发重点实验室，广西 南宁 530001）

陈皮为芸香科植物橘Citeus reticulateBlanco 及其栽培变种的干燥成熟果皮，具有理气健脾、燥湿化痰等功效，临床上用于治疗院腹胀满、食少吐泻、咳嗽痰多等症[1]，为君药。莲子为睡莲科植物莲Nelumbo nuciferaGaertn.的干燥成熟种子，其性平、味甘、涩，归脾、肾、心经，具有补脾止泻、养心安神等功效[1]，为臣药。两药相配，共凑补脾益气、理气调中、养心安神之功效。陈皮健脾颗粒剂是在中医理论指导下使用的临床经验方，原方为汤剂，其服用体积大、易发霉、携带不便[2]，因颗粒剂无需煎煮、服用及携带方便、溶解快、吸收好、可保持原剂型的特点和处方要求[3-4]，故将剂型改为颗粒剂。本实验在单因素试验的基础上，以稀释剂配比（糊精∶甘露醇）、稀释剂总用量为考察因素，以成型率、休止角及水分含量的总评“归一值”为评价指标，运用星点设计-效应面法优选陈皮健脾颗粒的成型工艺。

1 仪器与试药

1.1 仪器

JM-A5002 型电子天平（诸暨市超泽衡器设备有限公司）；TYPE WBZ-10 型微波真空干燥机（贵阳新奇微波工业有限责任公司）；DFY-C-1000 型高速粉碎机（温岭市林大机械有限公司）。

1.2 试药

陈皮（批号：20180211）、莲子（批号：20181006）均购自广西仙茱中药科技有限公司，由广西中医药大学高级实验师宁小清鉴定，均符合2020 年版《中国药典》规定。可溶性淀粉（批号：170102，安徽山河药用辅料股份有限公司）；乳糖（批号：20170405，镇江市康富生物工程有限公司）；糊精（批号：20170727，辽宁东源药业有限公司）；微晶纤维素（批号：20161201，江西益智生药业有限公司）；甘露醇（批号：361610004，青岛明月海藻集团有限公司）。

2 方法与结果

2.1 干膏粉的制备方法

称取处方量药材，加16 倍量水，提取两次，每次2 h，合并水提液并过滤，浓缩，将浓缩液真空微波干燥至干膏状（真空度：－0.09，温度：50℃），打粉，置于干燥器中备用。

2.2 颗粒的制备方法

干膏粉与稀释剂混合均匀，加入一定体积分数的润湿剂，制成“手捏成团、轻按即散”的软材，过12 目筛制粒，放入烘箱干燥一定的时间，过12 目筛整粒，即得。

2.3 评价指标的测定

2.3.1 成型率的测定 按2020 年版《中国药典》（四部）通则0982“粒度和粒度分布测定法”项下第二法（双筛分法）进行测定[5]。

2.3.2 休止角的测定 采用固定漏斗法，将3 只大小一样的漏斗串联并固定于水平放置的坐标纸上1 cm（H）的高度处，将颗粒沿漏斗壁倒入最上的漏斗中直到坐标纸上形成的颗粒圆锥体尖端接触到漏斗口为止，由坐标纸测出圆锥底部的直径（2R），计算出休止角，重复做3次，计算平均值。休止角tanα =H/R。

2.3.3 水分的测定 按2020 年版《中国药典》（四部）通则0832“水分测定法”项下第二法（烘干法）[5]进行测定。

2.3.4 吸湿率的测定 按2020 年版 《中国药典》（四部）通则9103“药物吸湿率试验指导原则”[5]项下方法进行测定。

2.3.5 溶化性的测定 按2020 年版《中国药典》（四部）通则0104“可溶颗粒检查法”[5]项下方法进行测定。

2.4 单因素试验法考察陈皮健脾颗粒成型工艺的影响因素

2.4.1 稀释剂的考察 分别称取可溶性淀粉、糊精、乳糖、微晶纤维素、甘露醇[6]与干膏粉（质量比为1 ∶1）混匀、制粒。结果发现单种类稀释剂难以满足成型工艺各项要求，于是将两种稀释剂搭配制粒。可溶性淀粉与微晶纤维素制得的颗粒，在溶解后易沉淀分层，因此选择糊精、乳糖和甘露醇三种稀释剂两两组合进行考察。固定干膏粉∶稀释剂为1∶1，分别称取糊精+甘露醇（1 ∶1）、糊精+乳糖（1 ∶1）、甘露醇+乳糖（1 ∶1）与干膏粉混匀、制粒，结果见表1。综合考虑，选择糊精+甘露醇组合为稀释剂。

表1 两种稀释剂组合的考察结果Tab.1 Investigation results of the combination of two diluents

2.4.2 稀释剂配比的考察 固定干膏粉∶稀释剂总用量为1 ∶1，糊精∶甘露醇配比，见表2。按“2.2”项下方法制备颗粒。结果发现各比例的稀释剂制粒情况不相上下，当甘露醇比例越大时，黏性好，制粒容易，成型性好，水分含量较低，而糊精比例越大时，黏性小，制粒容易，颗粒流动性相对较好，但相对成型率偏低，易吸湿。综合考虑，选择糊精与甘露醇的配比在1 ∶6 ～ 6 ∶1 作为考察范围。

表2 稀释剂配比的考察结果Tab.2 Investigation results of diluent ratio

2.4.3 稀释剂总用量的考察 稀释剂用量考察范围见表3。按“2.2”项下方法制备颗粒，当干膏粉∶稀释剂为1 ∶0.5 时，软材黏且粘筛，制粒较困难；超过1 ∶1.25 时，制粒时粉头较多，颗粒松散。随着辅料的增加，成型率、休止角、水分含量及吸湿率均呈先增加后下降趋势。综合考察，选择混合稀释剂总用量在干膏粉∶稀释剂为1 ∶0.5 ～ 1 ∶1.25 作为考察范围。

表3 稀释剂用量的考察结果Tab.3 Investigation results of diluent dosage

2.5 星点设计-效应面法试验优选陈皮健脾颗粒的成型工艺

2.5.1 试验设计 在单因素试验基础上，根据参考文献[7]，以稀释剂配比X1（糊精∶甘露醇）、稀释剂总用量X2为考察因素，各因素设定5 个水平，采用二因素五水平进行实验，因素水平编码见表4。

表4 陈皮健脾颗粒成型工艺星点试验因素水平Tab.4 Factors level of star point test of forming process ofChenpi Jianpi granules

2.5.2 星点设计及实验安排结果 称取干膏粉13份，按“2.2”项下方法制备颗粒，以稀释剂配比X1（糊精∶甘露醇）、稀释剂总用量X2为考察因素，以成型率、休止角及水分含量的总评“归一值”（Overall desirability，OD）为评价指标，将每个指标分别采用Hassan 法转化为 0 ～1 间的“归一值”，各指标均标准化为0 ～1 间的“归一值”（di），对于越大越好的指标，公式为：di=（Yi－Ymin）/（Ymax－Ymin），如成型率；对于越小越好的指标，公式为di=（Ymax－Yi）/（Ymax－Ymin），如：水分含量、休止角和吸湿率；各指标的“归一值”再求算几何平均数，得总评“归一值”，即OD =（d1×d2…dn）1 /n（n为指标数）[8]。试验安排及结果见表5。

表5 陈皮健脾颗粒成型工艺星点设计试验及结果Tab.5 Star point design test and results of the forming process of Chenpi Jianpi granules

2.5.3 模拟拟合和方差分析 将所得数据用Design-Expert 8.0.6 软件对进行效应面试验分析，以各评价指标的总评OD 值为效应值，对混合稀释剂配比和稀释剂总用量两个因素进行多元线性回归和多元非线性回归拟合，通过相关系数和方差分析对拟合模型进行评价。多元线性回归拟合方Y= −0.152 99 +0.663 94X1+ 0.411 12X2（r= 0.363 1，P＞0.05），二次项回归拟合方程：Y= −1.784 99 + 0.503 31X1+2.454 60X2− 0.010 092X1X2− 0.068 769X12− 0.804 94X22（r＝0.942 1，P＜0.01），从拟合方程的相关系数可知，多元线性回归拟合度较差，自变量与因变量之间线性相关性差，且模拟项各项P值均大于0.05，失拟项P值小于0.05，可信度低。而二次项回归方程相关系数较高，回归拟合度显著，模型能较好地、误差小地反映效应面的变化，预测性较好，能准确预测实际数值，可用于水平预测和优化提取工艺。

根据各项系数可信度P值，二次项回归方程失拟项检验P= 0.187 9 ＞0.05，说明未知因素对试验结果干扰很小，模拟项P= 0.000 3 ＜ 0.001，检验显著，说明该模型能较好且误差小地反映效应面的变化，在实际情况中方程拟合情况很好，预测性高。除了X1X2回归系数不显著外，其它均达到显著水平，见表6。

表6 方差分析及回归模型各项系数显著性检验结果Tab.6 Analysis of variance and the results of the significance test of the coefficients of the regression model

2.5.4 效应面优化和预测 运用Design-Expert 8.0.6 软件，得到混合稀释剂配比（X1）、稀释剂总用量（X2）各因素交互对OD 值的效应面图和等高线图，见图1。在X1（6 ∶1 ～1 ∶6）、X2（1 ∶0.5 ～1 ∶2）范围内，通过Design Expert 8.0.6 软件得到陈皮健脾颗粒成型工艺：混合稀释剂配比为糊精∶甘露醇=1∶3.55，稀释剂用量为干膏粉∶混合辅料= 1∶1.5。鉴于实验操作的可行性，并结合实际生产合理性考虑，确定最佳成型工艺为稀释剂配比（糊精∶甘露醇）为1 ∶3.5，稀释剂总用量（干膏∶稀释剂）为1 ∶1.5，总评OD 值为0.952 2。

图1 稀释剂配比和稀释剂总用量对OD 值的效应面图和等高线图Fig.1 The effect surface and contour map of the ratio of diluent and the total amount of diluent on the OD value

2.5.5 验证试验 按最佳成型工艺条件制备3 批颗粒，分别测定成型率、休止角、水分含量和OD 值，结果见表7。

总评OD 取平均值与二项式方程预测值相比较，偏差率为6.67%，说明实际值与预测值的偏差在合理范围内，表明该模型优化的工艺具有可行性。

3 讨论

3.1 润湿剂的考察

固定干膏粉与混合稀释剂为1 ∶1，混合稀释剂配比为糊精∶甘露醇 = 1 ∶1，按“2.2”项下方法制备颗粒。结果发现，75%乙醇制粒情况最好，软材较好，成型率最高；低于75%时，润湿剂含水量太高，黏性大，较难制粒，成型率较低；高于75%时，润湿剂含水量较低，黏性不够，颗粒成型率较低。

3.2 干燥时间和温度的考察

固定干膏粉与混合稀释剂为1 ∶1，混合稀释剂配比为糊精∶甘露醇= 1 ∶1，按“2.2”项下方法制备颗粒。结果发现，干燥时间及温度分别为2 h、65℃时，干燥情况较好，低于2 h、65℃时颗粒较潮湿、易结块，高于2 h、65℃时，细粉较多，成型率较低。

4 结论

在单因素试验的基础上，运用星点设计-效应面法优选陈皮健脾颗粒的最佳成型工艺。制备的颗粒指标符合2020 年版《中国药典》标准，且成型简单、操作方便，具有很大的发展前景，为该制剂的开发和使用提供参考依据。陈皮健脾颗粒原方为汤剂，剂型的变化是否会影响药效，在现有的研究基础上，下一步将对药效进一步考察。