动态加压速热灭菌对中药粉及最终成品有效成分影响

罗琨炽 李钊文 谭婷心 刘玉清

动态加压速热灭菌对中药粉及最终成品有效成分影响

罗琨炽 李钊文 谭婷心 刘玉清

（广西梧州制药（集团）股份有限公司，广西 梧州 543000）

目的：试验确定动态加压速热灭菌对中药粉及最终产品的最优工艺条件并对其有效成分进行对比。方法：对3种常见灭菌方式进行对比，将有效成分、微生物限度值为指标，评价优化的动态加压速热灭菌工艺，以及湿热灭菌法及干热灭菌法对当归、黄芪、三七三种中药粉灭菌前后品质的影响。结果：动态加压速热灭菌工艺条件为170℃、灭菌时间为6 s，灭菌率达100%。3种不同灭菌方式的微生物限度值对比为，动态加压速热灭菌法＞湿热灭菌法＞干热灭菌法；结论：动态加压速热灭菌工艺能保证黄芪、三七等原生粉微生物限度符合要求，并且效果较常规灭菌方法优，有望替代中药粉的常规灭菌技术。

动态加压；速热灭菌；中药粉；有效成分

引言

根据2020年版《中国药典》要求，中成药中的大多数剂型有灭菌或者无菌要求，从而保证微生物限度符合标准[1]。在中成药的实际生产中，很多片剂、胶囊剂和丸剂等部分剂型[2]需要对粉碎过筛后的药材粉末进行灭菌。而大多数中药剂型需要在制剂后进行最终灭菌，灭菌工艺决定了中成药的疗效与安全性。目前，制药行业常用的灭菌技术是干热灭菌、湿热灭菌、乙醇灭菌和气体灭菌等，部分的灭菌方法极容易对有效成分破坏，特别是含挥发性的有效成分，并难以杀灭微生物芽孢，灭菌不彻底，甚至残留着有害毒物如黄曲霉毒素等。

当归为伞形科植物当归 Angelica sinensis(Oliv.) Diels 的根，入肝、心、脾经，药性甘、辛、温，具有补气活血、调经止痛、抗老防老、润肠通便的功效[3]。黄芪为豆科草本植物蒙古黄芪Radix Astragali或荚膜黄芪的根，味甘性微温，归脾、肺经，具有补气升阳、益卫固表、利水消肿、托疮生肌的功效。三七为五加科植物三七Panaxnotoginseng(Burk.) F.H.Chen的干燥根[4]，具有化瘀止血、活血定痛的功效[5]。主治出血症、跌打损伤、瘀血肿痛[6]。以上中药材是妇科调经片、补中益气丸、三七养血胶囊等众多组方中的常用组成药，其中药原生粉具有易挥发、受热易分解和易转化的特性，而且中药材打粉入药往往携带大量微生物，需要进行灭菌处理以保证制剂微生物含量在《中国药典》2020年版所限定的范围之内。

目前，很多剂型多采用湿热灭菌和干热灭菌的方式在实际生产中对生粉入药的中药原料进行灭菌，湿热灭菌法在121℃带压的条件和干热灭菌法80℃以上长时间的操作均容易导致药材中的有效成分破坏和分解，大大影响了中药品质，降低了产品功能疗效。动态加压速热灭菌法原理是采用过热蒸汽瞬时压差灭菌法对粉料进行杀菌处理，将原料从加料器经密封管道进入灭菌器，灭菌器在灭菌仓中进行灭菌作业，灭菌仓作为粉状原料灭菌的主要地方，使经过的过热蒸气在灭菌仓内通过搅拌桨与物料接触，在加热、增压、泄压的过程中应用过热蒸汽同时处理原料灭菌后的粉状原料通过灭菌器内部的分离器，把粉状原料从蒸汽中分离出来，分离出来的粉状原料从阀再进入分离器。一方面把少量残存的过热蒸气进一步的分离，另一方面更重要的是在分离器内把原料进行急骤冷却，目的是保持粉状原料有效成分，特别是易挥发成分不致破坏。通过动态加压速热灭菌，不仅能短时间达到控制微生物限度目的，而且中药粉灭菌后外观性状颜色无发生根本性变化。据有关报道，采用动态加压速热方法灭菌方法可以显著减少中药饮片中微生物的数量，由于灭菌温度较低能最大限度地保全中药饮片中的热敏性成分和易挥发性成分，不仅能控制中药粉需氧菌、霉菌、大肠杆菌限度的要求，还能更好地保持中药粉完整性和稳定性，从而进一步保证了药效。但是目前使用动态加压速热灭菌法对中药原生粉灭菌研究与试验与研究文献不多，故本研究以当归、黄芪、三七等常用中药粉作为研究对象，与常规灭菌技术进行对比研究，对动态加压速热灭菌技术的优势进行探讨，为动态加压速热灭菌法用于中药粉和最终成品灭菌提供参考。

1　材料与仪器

1.1　仪器

按照《中国药典》 2020版四部高效液相色谱法测定，Waters高效液相色谱仪（e2695/UV2998 waters公司），Antech2000 蒸发光散射检测器，空气压缩机（天津市津分分析仪器制造有限公司），可见分光光度计（UV2310II）；Agilent色谱仪；AL204电子天平。

1.2　试验原料

广西梧州制药（集团）股份有限公司企业提供相对应的中药材和最终成品：当归A021a2012010，妇科调经片（批号：SZ20201201、SZ20201202、SZ20201203）；黄芪A016a2005010，补中益气丸（批号：SZ20201201、SZ20201202、SZ20201203）；三七A019c2005010，三七养血胶囊（批号：SZ20201201、SZ20201202、SZ20201203）。

1.3　试验方法

1.3.1干热灭菌

根据《中国药典》2020年版四部干热灭菌条件为（160℃～170℃）×120 min以上、（170℃～180℃）×60 min以上或250℃×45 min，但考虑到受试样品有效成分易破坏和分解，故干热灭菌前将中药材按照药典炮制方法进行净选、水洗干燥后，粉碎，将中药粉或者最终成品均匀地铺于不锈钢托中，粉厚度不超过2 cm，按自上而下顺序放到干热灭菌柜干燥架上，于60℃～80℃灭菌12 h，保证灭菌后的物品SAL≤10-6。

1.3.2湿热灭菌

将中药粉或者最终成品均匀地铺于灭菌柜不锈钢托中，粉厚度不超过4.5 cm，放上灭菌车，推入灭菌柜，灭菌15 min，灭菌设定为蒸汽压力0.11 MPa，灭菌温度121℃。

1.3.3动态加压速热灭菌

将中药粉或者最终成品从加料器经密封管道进入灭菌器，灭菌器在灭菌仓中进行灭菌作业，使经过的过热蒸气在灭菌仓内通过搅拌桨与物料接触，在灭菌仓悬浮于高速流动中的过热蒸气中受到加热，加热时间在6 s内加热至170℃，加热同时将灭菌仓的压力增加至0.11 MPa以上，然后短时间将灭菌仓的压力在0.6 s～0.8 s内泄压至4 kPa～6 kPa，灭菌操作完成。

1.4　阿魏酸、黄芪甲苷、三七各组分含量测定

阿魏酸、黄芪甲苷、三七各组分含量测定中色谱条件与系统适用性试验、对照品溶液、供试品溶液的制备按照当归、黄芪、三七（《中国药典》2020年版一部）的标准测定。

1.5　最终成品的含量测定

按照高效液相色谱法（《中国药典》2020年版四部通则0512）测定（避光操作）。色谱条件与系统适用性试验与对照品溶液、供试品溶液的制备按照妇科调经片、补中益气丸（《中国药典》2020年版一部）的标准测定。

1.6　三七养血胶囊含量测定

按照高效液相色谱法（《中国药典》2020年版四部通则0512）测定。色谱条件与系统适用性试验用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以流动相A：乙腈，流动相B：水，采用梯度洗脱方式，流动相梯度程序如表1所示。

表1 流动相梯度程序

对照品溶液、供试品溶液的制备照三七养血胶囊（国家中成药标准汇编内科气血津液分册）测定。

2　结果与讨论

当归细粉和妇科调经片、黄芪细粉和补中益气丸、三七细粉和三七养血胶囊检验结果如表2、表3、表4所示。

表2 当归细粉和妇科调经片各类灭菌样品检验结果

表3 黄芪细粉和补中益气丸各类灭菌样品检验结果

表4 三七细粉和三七养血胶囊各类灭菌样品检验结果

通过分析发现，使用动态加压速热灭菌方法与湿热灭菌、干热灭菌方法对比，有效成分含量有明显区别。阿魏酸经过长时间处理，有效成分损失或分解达到90%以上。黄芪甲苷经过长时间处理，有效成分的损失和分解达到25%以上，三七各组分总含量经过长时间处理，有效成分的损失和分解达到50%以上。

通过分析发现，与干热灭菌的微生物含量作对比，采用动态加压速热灭菌与湿热灭菌方法，需氧菌总数和控制菌的微生物控制得更为稳定彻底，两种灭菌方法均符合最终产品微生物限度要求。相对于湿热灭菌，动态加压速热灭菌灭菌时间更短，其灭菌原理为过热蒸汽加压后短时间内将灭菌空间压力在泄压至常压，致使药粉和最终产品的微生物细胞壁瞬间挤压破坏，达到消灭微生物的目的。

通过分析发现，试验的三种灭菌方式的微生物限度值对比为，动态加压速热灭菌法＞湿热灭菌法＞干热灭菌法，并且动态加压速热灭菌工艺能保证以当归、黄芪、三七等为实例原生粉的微生物限度符合要求，以此验证动态加压速热灭菌对具有易挥发成份和有效成份要求的药材灭菌有积极意义。

通过分析发现，灭菌时间越短，且在一定压力的灭菌过程中对原料进行速热，加热时间6 s～10 s再进行急骤冷却，能有效保证粉状原料有效成分，特别是易挥发成分不易破坏，因有效成分和易挥发成分的损失降解不是一个瞬时过程，当加热升温相对时间极短，不会对大多数有效成分造成损失，其灭菌原理对最终成品的灭菌工艺有指导意义。

总的来说，药粉的灭菌结果对成品能否符合质量要求关系极大，故中药粉入药前，对微生物限度超标的中药粉一定要采用合适的灭菌方式进行灭菌。采用动态加压速热灭菌法对粉料进行杀菌处理，不仅能快速有效的达到杀菌的目的，而且粉料品质劣化值最小，能解决传统灭菌设备的弊端，既能杀灭中药原生药粉需氧菌、霉菌、大肠杆菌等，达到无菌要求，还能更好地保持中药粉完整性和稳定性。通过实验数据和查阅文献证明，微生物的热致死率是加热温度、受热时间和受热压力的函数，当微生物在高于其耐受温度的热环境中，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着时间的延长而加剧，直到死亡。依据微生物热致死原理以及如何最大限度地保持原生药粉的完整性原理，是解决核心技术的难点。生产企业应根据企业每个产品的主要特性，可建立产品微生物的热致死率是加热温度、受热时间和受热压力的函数关系基础数据库，采用过热蒸汽瞬时压差灭菌法对粉料进行杀菌处理，不仅能快速有效的达到杀菌的目的，而且原料品质劣化值最小。

3 结束语

中药有效成分和挥发油由于易降解和被破坏，其含量高低会直接影响患者安全健康。动态加压速热灭菌能基本实现了中药有效成分和挥发油质量稳定均一，且对比湿热灭菌和干热灭菌是采用动态方式进行操作，更能实现自动化连续式生产，对半成品生产能力提高有积极的作用。随着灭菌方法的改进与完善，更能加快建立产品微生物的热致死率的加热温度、受热时间和受热压力函数关系基础数据库，提速制造企业生产过程执行管理系统建设。相信在不久将来，中药有效成分和挥发油及其中成药将更能得到有效控制。

[1]陈少平. 常用中药灭菌技术比较及其新技术介绍[J]. 中国民族民间医药，2013，22(6): 104.

[2]迟玉明. 中药原粉灭菌新技术研发及产业化应用研究[J]. 创新世界周刊，2021(1): 86-93.

[3]冯少俊，伍振峰，王雅琪，等. 中药灭菌工艺研究现状及问题分析[J]. 中草药，2015，48(18):2667-2673.

[4]陈晓平，王建中. 不同灭菌方法对三七粉质量的影响[J].现代应用药学，1996(5):22-24.

[5]王影，张德柱. 高压蒸汽灭菌法对三七细粉中3种成分含量的影响[J]. 中国药业，2014，23(7): 4-5.

[6]孙昱. 中药灭菌方法探讨[J]. 中国临床药理学杂志，2018(19): 2380-2382.

Effect of Dynamic Pressure Rapid Thermal Sterilization on Effective Components of Traditional Chinese Medicine Powder and Final Product

Objective: To determine the optimal process conditions of dynamic pressure rapid thermal sterilization for traditional Chinese medicine powder and final products, and compare its effective components. Methods: Three common sterilization methods were compared, and the effective components and microbial limit values were used as indicators to evaluate the optimized dynamic pressure rapid heat sterilization process, as well as the effects of damp heat sterilization and dry heat sterilization on the quality of Angelica sinensis, Astragalus membranaceus and Panax notoginseng before and after sterilization. Results: The process condition of dynamic pressure rapid heat sterilization was 170 ℃, the sterilization time was 6 s, and the sterilization rate was 100%. The microbial limit values of three different sterilization methods were compared as follows: dynamic pressure rapid heat sterilization > damp heat sterilization > dry heat sterilization. Conclusion: The dynamic pressure rapid thermal sterilization process can ensure that the microbial limit of Astragalus membranaceus, Panax notoginseng and other raw powders meet the requirements, and the effect is better than the conventional sterilization method. It is expected to replace the conventional sterilization technology of traditional Chinese medicine powder.

dynamic pressure; rapid thermal sterilization; traditional chinese medicine powder; active ingredient

R285; TQ46

A

1008-1151(2022)05-0045-04

2022-02-08

罗琨炽（1985－），男，广西梧州制药（集团）股份有限公司工程师，从事药品技术研究工作。