茯苓健脾速溶茶原料及成品吸湿性比较研究

李 想，陈 洁，张惠萍，何 蝶，陈湘柳，周一苗，肖作为*

（1.湖南中医药大学药学院药食同源实验室，湖南 长沙 410208；2.湖南中医药大学药学重点学科，湖南 长沙 410208；3.湖南中医药大学食品药品工程系，湖南 长沙 410208）

茯苓健脾速溶茶处方来源于湖湘地区著名的药食同源中医药膳方，由茯苓、蒲公英、枸杞子、黄精、山楂组合而成，此方中所用原料均为药食两用原料，可以增强免疫力，具有益气健脾、补肾壮骨、强正补虚以及平衡阴阳的功效，此配方也可以减少或消除与癌症相关的疲劳[1-2]。 茯苓健脾速溶茶中的主要活性成分与多糖和人参皂苷R1、Rg1、Rb1有关，而这些活性物质能够达到抗肿瘤、加强免疫力的功能，并且多糖和人参皂苷R1、Rg1、Rb1 都能与水互溶[3-4]，在工艺流程中通常把水作为溶剂，经过一系列操作如提取、过滤、浓缩，低温喷雾干燥，最后干燥提取物粉末，所以茯苓健脾速溶茶原料含有大量多糖、淀粉等黏性成分，暴露在空气中药粉与空气接触面积大，易吸湿，必须加入防潮性好的辅料制成粉剂。 本实验对茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料及制剂进行吸湿性研究，求算吸湿速度及临界相对湿度（critical relative humidity, CRH）参数，目的是提供生产依据，确定茯苓健脾速溶茶原料及制剂成品在暴露的空气中进行制备操作时的相对湿度(relative humidity, RH）条件，并且求出在此条件下进行加工所需要的最长时间[5-6]。

1 仪器与试药

1.1 仪器

MA110 型电子分析天平（上海市第二天平厂）；ZK-82A 型真空干燥箱（上海市实验仪器总厂）；SHH-150L 型生化培养箱（重庆四达实验有限公司）；RHP-400 型高速多功能粉碎机（浙江永康市荣浩工业有限公司）。

1.2 试药

茯苓健脾速溶茶原料及成品（自制）；五氧化二磷（天津市科密欧化学试剂有限公司，批号：20130927）；溴化钠（国药集团化学试剂有限公司，批号：20150612）；氯化钾（广东光华科技股份有限公司，批号：20150825）；氯化钠（湖南汇虹试剂有限公司，批号：20140102）；硝酸钾（西陇化工股份有限公司，批号：140120）；浓硫酸（株洲石英化玻有限公司，批号：2013110506）。

2 方法与结果

2.1 不同湿度环境溶液的配制[7-10]

2.1.1 不同浓度硫酸溶液配制 分别于89.80、102.0、110.20 mL 蒸馏水中缓慢倒入量取好的98%浓硫酸110.20、97.96、89.80 mL，直至搅拌均匀，放置在干燥器中进行密闭保存，然后置于恒温干燥箱中在25 ℃下干燥，反复多次测得平均RH 分别为24.2%、28.6%、37.1%， 分别制得54.0%、48.0%、44.0%硫酸溶液。

2.1.2 溴化钠饱和溶液的配制 称取适量溴化钠倒入200 mL 蒸馏水中，搅匀，有少量溴化钠晶体未能完全溶解，在干燥器内将量取好的200 mL 饱和溶液（带少量未溶解晶体）进行密闭保存，然后放置到恒温干燥箱中在25 ℃下干燥，反复多次测得平均RH为66.0%。

2.1.3 氯化钠饱和溶液的配制 称取适量氯化钠倒入200 mL 蒸馏水中，搅匀，有少量氯化钠晶体未能完全溶解，在干燥器内将量取好的200 mL 饱和溶液（带少量未溶解晶体）进行密闭保存，然后放置到恒温干燥箱中在25 ℃下干燥，反复多次测得平均RH 为80.8%。

2.1.4 氯化钾饱和溶液的配制 称取适量氯化钾倒入200 mL 蒸馏水中，搅匀，有少量氯化钾晶体未能完全溶解，在干燥器内将量取好的200 mL 饱和溶液（带少量未溶解晶体）进行密闭保存，然后放置到恒温干燥箱中在25 ℃下干燥， 反复多次测得平均RH为88.2%。

2.1.5 硝酸钾饱和溶液的配制 称取适量硝酸钾倒入200 mL 蒸馏水中，搅匀，有少量硝酸钾晶体未能完全溶解，在干燥器内将量取好的200 mL 饱和溶液（带少量未溶解晶体）进行密闭保存，然后放置到恒温干燥箱中在25 ℃下干燥，反复多次测得平均RH为99.0%。

2.2 吸湿速度及RH 测定方法

2.2.1 吸湿速度的测定方法[5-6]将茯苓健脾速溶茶样品(粉剂)放置在五氧化二磷干燥器中，干燥72 h恒定重量。 含有不同湿度介质溶液的干燥器在25 ℃的培养箱中恒温24 h，确定含有不同湿度介质溶液的干燥器的相对湿度。 取适量茯苓健脾速溶茶(粉剂)在研钵中研成粉，称量1 g，平行称取7 份，置于称量瓶中，将样品置于已恒定湿度的干燥器内，在称量瓶底部放入厚度约2 mm 的样品，准确称重后置于干燥器内(称量瓶盖打开)置于25 ℃恒温培养箱内保存，不同时间称重，每份重复3 次，计算吸湿率平均值[吸湿率=(吸湿后重量-吸湿前重量)/吸湿前重量]，以吸湿率(%)为纵坐标，时间(h)为横坐标作图，建立数学模型，确定吸湿率参数，从而确定生产和储存过程中空气湿度的控制范围以及操作条件。

2.2.2 RH 测定方法[13-15]茯苓脾速溶茶(粉)烘干至恒重，准确称量后分别放置在封闭的含有7 种不同浓度的硫酸和盐过饱和溶液的干燥器内(称量瓶盖打开)，在25 ℃恒温培养箱中称量6.5 d，每个样品重复3 次，计算以RH 为横坐标，以干浸膏粉吸湿率为纵坐标绘制吸湿率平均值。

2.3 吸湿速度及RH 测定结果

2.3.1 吸湿速度测定结果 茯苓健脾速溶茶原料及制剂吸湿速度测定结果见表图1、图2。 可看出随着时间的增加，原料吸湿速度曲线在不断上升，在150 h 时吸湿百分率达到最大，相同时间下，吸湿率达到99.0%用时最长。 成品吸湿百分率随着时间的增长上升较慢，说明加入辅料后成品更易保存，不易吸湿受潮。

图1 茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料吸湿速度曲线图

图2 茯苓健脾速溶茶（粉剂）成品吸湿速度曲线图

2.3.2 建立茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料及制剂吸湿速度的动力学模型 用几种比较接近的数学模型对在不同湿度下测定的茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料及制剂吸湿百分率与时间的函数关系进行拟合(使用DPS 统计软件9.5 版处理)[11-12]，找出与其最接近的数学模型以及对应的数学表达式，见表1、表2。

2.3.3 吸湿百分率为5%所需要的时间及95%置信区间（误差范围） 固体粉末含水量＜5%，所以求95%置信区间（α=0.05，n=3，df=2），则需要在Y=5%时，计算动力学方程中的X，见表3。

表1 茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料吸湿速度的动力学模型

表2 茯苓健脾速溶茶（粉剂）成品吸湿速度的动力学模型

表3 不同湿度下各样品吸湿百分率为5%所需要的时间及95%置信区间

从表3 中的结果来看，茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料吸湿率为5%所需要的时间中RH=66.0%的95%置信区间与RH=77.0%的95%置信区间未重叠，可说明茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料吸湿性随环境湿度增大而明显增大，RH=88.2%、RH=99.0%的95%置信区间重叠，说明茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料吸湿性在RH=88.2%～RH=99.0%之间相差不大，也可能系实验误差所致；同理，茯苓健脾速溶茶（粉剂）制剂成品在吸水率为5%时所需要的时间都没有在95%置信区间内重叠，说明随环境的湿度增大茯苓健脾速溶茶（粉剂）制剂成品吸湿性也显著地增加。

将茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料与制剂成品的t5%（h）比较，t5%（h）在各湿度下95%置信区间都没有重叠，差异具有统计学意义，原料的吸湿性比成品大，成品中由于加入防潮性好的辅料使吸湿率达到5%所需要的时间延长，分别为原料的17.29 倍（RH=66.0%）、10.08 倍（RH=77.0%）、9.50 倍（RH=88.2%）、2.65倍（RH=88.2%）。 按统计学原则，吸湿率达到5%时所需要的时间应取下限， 因此，25 ℃时， 茯苓健脾速溶茶 （粉剂） 原料在RH=66.0%、77.0%、88.2%、99.0%的条件下，分别暴露空气中3.254、2.563、2.017、1.902 h，吸湿百分率可以达到5%；同理，25 ℃时，茯苓健脾速溶茶（粉剂）制剂成品RH=66.0%、77.0%、88.2%、99.0%的条件下，分别在空气中暴露56.26、25.84、19.17、5.03 h 吸湿百分率就会达到5%。

本实验结果可为工业化生产过程中茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品两道工序操作环境的湿度条件和操作的最长时间的确定提供依据和参考[10-13]。

2.3.4 RH 的测定结果茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品临界RH 测定结果见图3。 可以看出原料的吸湿率明显大于成品，说明原料在经过工艺加工后，成品产品性能得到较大提升。

图3 不同相对湿度条件下茯苓健脾速溶茶原料和成品的吸湿百分率

2.3.5 在吸湿百分率为5%的条件下 建立其时间与RH 变化的函数关系，计算不同RH 下吸湿百分率为5%时所需要的时间，详见表4。

表4 吸湿百分率为5%时对应的时间与RH 数据表

采用DPS 统计软件9.5 版找出最接近的数学表达式表达茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品在吸湿百分率为5%时对应的时间（Y）与RH（X）的关系，见式（1）（2）。

2.3.6 RH 的计算 以RH(%)为横坐标，吸湿率(%)为纵坐标。 见图3。RH CRH（%）为曲线两端切线交点对应的横坐标，即在茯苓共健脾速溶茶原料(粉剂)前3 点建立的第一个线性方程为为：Y1=0.002 204X-0.014 65（R2=0.993 7）；成品后3 点建立的第二条直线方程为：Y2=1.1X-48.54（R2=0.991 4）；Y1=Y2则：X=CRH=44.19%。

同理，茯苓健脾速溶茶（粉剂）成品前3 点建立的第一条直线方程为：Y1=0.011 36X-0.274 9（R2=0.995 3）；Y2=0.745 4X-49.69（R2=0.994 8）为成品后3 点建立的第二条直线方程；Y1=Y2则：X=CRH=67.33%。

为保证茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品吸水量低于5%。 将茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品的CRH=44.19%和CRH=67.33%代入式（1）和式（2）中计算出如果暴露在空气中那么操作进行的最长时间不超过4.038 h 和4.873 h。

3 讨论

水溶性药物吸湿性的一个特征参数是RH。 茯苓健脾速溶茶(粉)的原料和成品均为混合物，没有典型的RH。 即使RH 发生变化，吸湿率也没有明显的转折点[16-17]，解析几何得到的CRH 只是一个近似值。 固体原料粉末与粉剂质量标准中的含水量一般应控制在5%以下，所以为了防止固体原料粉末与粉剂吸湿，难以制成固体制剂，保证成品质量，生产中环境湿度的控制指标应取含水量在5%时对应的相对湿度及操作的最长时间下限。

本实验结果说明，通过参考文献选择加入防潮性好的辅料可以降低原料的吸湿性，提高CRH 值，茯苓健脾速溶茶成品的CRH 值比原料大1.524 倍，即CRH 从44.19%提高到67.33%，有效地降低了茯苓健脾速溶茶原料的吸湿性。 数学模型及数学表达式反映固体物料的吸湿机制，即固体物料吸湿随时间变化的规律，为了预测工艺操作中暴露在空气中的最长时间，需要通过建立数学模型及数学表达式求算吸湿速度和吸湿量参数。 受实验条件限制，未考察不同温度条件下茯苓健脾速溶茶（粉剂）原料和制剂成品的吸湿速度及RH，从而获得更加完整的吸湿性参数。