人参皂苷提取物喷雾干燥工艺的优化

王欣宇，林花，金龙哲，车成来，金美玉，吴民奎

(延边朝鲜族自治州农业科学院(延边特产研究所)，吉林 延吉 133000)

人参皂苷是人参的主要活性成分，应用广泛且具有较好的药理作用，其中，人参皂苷Rb1能抗肝脏热缺血再灌注损伤[1-2]；人参皂苷Rb2能够在内皮衰老和动脉粥样硬化中发挥潜在的治疗作用[3-4]；人参皂苷Rg1可保护大脑皮质神经细胞, 防止细胞凋亡的发生, 对多巴胺能神经元也有保护作用[5-6]；人参皂苷Rg2能改善心功能不全免的血流动力学状况, 具有强心作用；人参皂苷Rg3可以抑制肿瘤细胞增殖、影响肿瘤细胞信号传导相关基因的表达和增强免疫能力[7-8]。

喷雾干燥技术可以将提取液的浓缩、干燥、粉碎等操作一步完成[9]，很大程度上简化了提取液到半成品或者成品的生产工艺，不但缩短了干燥所需要的时间，还提高了的生产效率和产品的质量，与其他的干燥产品相比，喷雾干燥得到的颗粒或粉末其外观形状大小均匀，含水量也较低方便直接压片，填充胶囊以及干法制粒，也不需要额外加入大量的辅料，从总体上减少了的服用剂量[10]。较传统的干燥工艺相比在中药制剂上具有明显的优势，具有干燥速度快、时间短、工艺简单、控制方便、粉末均一性好等优势，达到最理想的干燥效果，不易造成能源和时间的浪费[11-12]。因此，实验以喷雾干燥进口温度、喷雾干燥流速、压力和转速为单因素实验，优化喷雾干燥工艺参数对人参皂苷提取物的干燥颗粒的关键质量进行评价，对人参皂苷提取物的干燥颗粒的产量，人参皂苷含量来进行表征，最终优化喷雾干燥工艺的研究，可提高生产效率、产品质量和药效，降低生产成本和能源消耗，以期为该制剂成型工艺及质量标准的研究奠定基础。

1 材料

1.1 仪器

独立超纯水系统(Omni-G型厦门锐思捷纯水技术有限公司)；涡旋振荡器(Vortex-Genie2型美国Scientific Industries公司)；电子防潮柜(CMT-730LA型上海合恒仪器设备有限公司)；全温摇床(GHA-E型常州中捷实验仪器制造有限公司)；循环水真空泵(SHZ-DIII型巩义市予华仪器有限公司)；超声波清洗机(JPS-40型深圳市洁泰超声洗净设备有限公司)；喷雾干燥机(SD-1000型东京理化器械株式会社)；十万分之一电子天平(DV215CD型美国OHAUS公司)。

1.2 试剂

人参皂苷Rg1批号110703-202034、人参皂苷Rb1批号110704-202129、人参皂苷Re批号110754-202028均购于中国食品药品检定研究院，人参(5年生园参干燥品)购于吉林省安图生态园有限公司，其他试剂均为分析纯，购于天津大茂试剂厂；水为纯化水。

2 方法与结果

2.1 人参皂苷提取物的制备

以人参为原料，以蒸馏水为溶剂，以人参质量的8倍量蒸馏水进行蒸馏水回流提取，提取3次，每次提取时间为1 h，合并浓缩得人参皂苷提取物，定容于250 mL量瓶中，放置4 ℃保存。

2.2 人参皂苷含量测定方法的建立

2.2.1 标准品配制。分别精密称取对照品标准品人参皂苷Rg1、Re和Rb1各3 mg，分别加入甲醇3 mL，得到1 mg/mL的单标准品溶液，用于人参皂苷的定性分析，确定各个单体的出峰时间；分别从三种单标准品溶液各取1 mL 混合均匀，作为混合对照标准品溶液。

2.2.2 色谱条件。色谱柱 Agilent ZORBAX SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)，检测波长为203 nm，流动相选择乙腈和水，进样量为10 μL，流速为1.000 mL/min，柱温为30 ℃，梯度洗脱，如下表：

表1 梯度洗脱条件

图1 人参皂苷混合对照品配制标准品色谱图

图2 人参皂苷混合对照品配制标准品色谱图

2.2.3 标准曲线绘制。混合对照标准品溶液加入甲醇溶液稀释成9个浓度，按2.2.2色谱条件进行HPLC检测，根据已知人参皂苷Rg1、Re和Rb1的出峰时间和出峰的顺序分别记录各个人参皂苷单体的峰面积，以峰面积为纵坐标、浓度为横坐标绘制线性回归方程。

得到人参皂苷Rg1线性回归方程为:Y=35040X-99263。相关系数R2=0.9994。根据结果得知人参皂苷Rg1在5～100 μg/mL内有良好的线性关系。

图3 人参皂苷Rg1标准曲线

得到人参皂苷Re线性回归方程为:Y=36569X-62816。相关系数R2=0.9994。根据结果得知人参皂苷Re在5～100 μg/mL内有良好的线性关系。

图4 人参皂苷Re标准曲线

得到人参皂苷Rb1线性回归方程：Y=30931X-174467。相关系数R2=0.9990。根据结果得知人参皂苷Rb1在10～100 μg/mL内有良好的线性关系。

图5 人参皂苷Rb1标准曲线

2.2.4 精密度实验。精密吸取一定量的混合对照标准品溶液，在2.2.2色谱条件下进行HPLC检测分析，连续进样6次，以人参皂苷Rg1、Re和Rb1的峰面积为指标，计算RSD值。

表2 精密度实验结果

人参皂苷Rg1、Re和Rb1的峰面积的RSD为Rg1为1.68%、Re 为0.79%和Rb1 为0.24%，表明仪器精密度良好。

2.2.5 重复性的考察。同一样品称取6份，按2.2.2色谱条件下进行HPLC检测分析，每份样品测定1次，以人参皂苷Rg1、Re和Rb1的峰面积为指标，计算RSD值。

表3 重复性实验结果

人参皂苷Rg1、Re和Rb1的RSD为Rg11.96%、Re 1.84%和Rb1 1.49%，说明重复性良好。

2.2.6 溶液稳定性实验。精密吸取一定量混合对照标准品溶液，分别在0、2、4、6、8、12 h进行测定，在2.2.2色谱条件下进行HPLC检测分析，以人参皂苷Rg1、Re和Rb1的峰面积为指标，测定以人参皂苷Rg1、Re和Rb1的稳定性，计算RSD值。

由表4可知3种人参皂苷Rg1、Re和Rb1测定稳定性实验RSD值均小于2%，因此说明3种人参皂苷在甲醇溶液中，室温条件里放置12 h稳定性良好。

表4 稳定性实验结果

2.2.7 加样回收率实验。吸取0.1 mg/mL的混合对照标准品溶液0.4 mL，为空白样品溶液。再分别吸取浓度为0.1 mg/mL的人参皂苷Rg1、Re和Rb1单标准品溶液0.48 mL放进空白溶液中。在2.2.2色谱条件下进行HPLC检测分析，平行6次试验，得到的各个人参皂苷单体的峰面积，通过标准曲线的线性回归方程计算各个皂苷单体的浓度，从而计算人参皂苷Rg1、Re和Rb1单体的加样回收率。

表5 加样回收率实验结果

人参皂苷Rg1、Re和Rb1加样回收率的RSD为Rg11.01%、Re 0.46%和Rb10.63%，表明此法准确可行。

2.3 人参皂苷提取物干燥颗粒的表征

2.3.1 干燥颗粒的产量及干燥效率。使用SD-100喷雾干燥机对人参皂苷提取液的喷雾干燥工艺进行探讨研究，以进口温度、流速、压力和转速为单因素进行实验。

每组以150 mL人参皂苷提取液进行喷雾干燥后得到淡黄色的人参皂苷提取物的干燥颗粒，对其干燥颗粒的产量、人参皂苷含量进行表征，来筛选最优的喷雾干燥工艺条件。根据喷雾干燥的因素条件进行制备，并按照公式计算其干燥效率，以单位时间内干燥颗粒的产量为标准进行计算。干燥效率(mg/h)=干燥颗粒产量/干燥时间。

表6 各单因素影响水平干燥颗粒产量及干燥效率

2.3.2 干燥颗粒的含药量。分别称取各组人参皂苷提取物的干燥颗粒适量，加入甲醇配制成1 mg/mL溶液，超声10 min使其完全溶解后，滤液用0.45 μm过滤，按照2.2色谱条件进高效液相检测，分别测得每组1 mg干燥颗粒中Rg1、Re和Rb1的含量。

测得每组1 mg干燥颗粒中Rg1、Re和Rb1的含量结果如表7。

表7 各组干燥颗粒的含药量

3 讨论

实验分析方法可以达到很好的分离效果，本实验方法通过测得的精密度，重现性和稳定性率的RSD值均小于2.0%，以及加样回收在95%到105%之间，证明该方法准确可行，是一种符合标准的多种人参皂苷分析方法。

实验通过制备人参皂苷提取物的干燥颗粒对SD-100 喷雾干燥机进行最优工艺考察，对各组人参皂苷提取物的干燥颗粒的产量、人参皂苷含量进行表征评价，最终确定了喷雾干燥的最优工艺条件为：进口温度140 ℃，流速为139.3 mL/h, 转速为60 r/min，压力为1.5×104Pa。

通过探讨喷雾干燥过程中的规律，发现当温度低于110 ℃和压力低于8.0×103Pa时，制备的干燥颗粒出现粘连；当流速过高时，制备的干燥颗粒呈液体无法成型；当转速过大时，进口处的提取液会向外飞溅；当料液浓度过高时，提取液会变得粘稠，无法顺利从进口管进入机器，因此对喷雾干燥机进口温度、压力、流速、转速进行优化，从而能够有效的提高生产效率和产品质量，并且此方法能够保持人参皂苷提取物的品质。喷雾干燥能使提取液的浓缩和干燥一步完成，大幅度的缩短了制备所需要的时间，并且与其他的干燥方式的人参皂苷提取物相比，喷雾干燥得到的干燥颗粒，其外观呈淡黄色，形状大小更均匀。