微波干燥滅菌在中藥生產領域中的應用

徐惠芳　黃雨威　曾敏

[摘要] 本文闡述了微波干燥滅菌技術在中藥制劑、中藥炮制等生產領域中的研究進展。微波干燥滅菌應用于中藥生產領域具有能量利用率高、干燥速度快、干燥效果均勻、滅菌能力強、自動化控制等突出優(yōu)點，值得在中藥生產領域中推廣應用。

[關鍵詞] 微波干燥滅菌；中藥制劑；中藥炮制

[中圖分類號] R283 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）05（c）-0050-04

[Abstract] This paper reviews the research progress of microwave drying sterilizing in the production field of traditional Chinese medicine preparation and processing. Microwave drying sterilization has the outstanding advantages of high energy utilization effect， fast drying speed， uniform drying effect， sterilization ability， automation control and so on， so it deserves to be widely used in the field of traditional Chinese medicine production.

[Key words] Microwave drying sterilization； Chinese drugs pharmaceutics； Chinese medicinal herbs preparation

微波是指波長極短（0.001～1.000 m）、頻率范圍在3.0×102～3.0×105 MHz的電磁波。它具有很強的穿透能力，并且能產生顯著的反射和直線傳播，在振蕩周期極短的微波高頻電場內與物質相互作用會產生特定效應[1]，作為一種新能源，在國防、科研、生產、藥品食品等衛(wèi)生領域中已被廣泛應用，并表現出較大的優(yōu)越性。

微波干燥技術起源于20世紀40年代，最初主要用于食品、化工等行業(yè)，隨著對微波技術的深入研究和微波工業(yè)設備的發(fā)展，到20世紀60年代末微波已能應用于加熱、干燥、殺蟲、醫(yī)療等工業(yè)項目。將微波技術與其他科學技術相互滲透，彼此結合又不斷產生新的應用領域是微波技術發(fā)展的一大特點。近年來又將微波的干燥和滅菌等技術引入到中藥的生產中并廣泛應用正是這種技術應用領域的又一擴展。本文就近幾年微波干燥滅菌技術在中藥生產領域中的應用做一個概述，以進一步推廣應用，擴大其應用范圍，發(fā)揮其更大的優(yōu)勢。

1 微波干燥與微波滅菌

1.1 微波干燥

微波干燥不同于熱風、蒸汽、電加熱等外部加熱方法，而是材料在電磁場中由介質損耗引起的一種內部加熱方法，即在微波干燥過程中，高頻電場以每秒幾億級的速度周期性改變外加電場的方向，物料中的極性分子迅速隨高頻交變電場方向交互變化而做高頻振動，分子間摩擦擠壓、碰撞使一部分微波能量轉化為分子運動能，并以熱量的形式表現出來，物料內部和表面溫度同時迅速升高，從而達到干燥的效果[1]。微波干燥系指由微波能轉變?yōu)闊崮苁節(jié)裎锪细稍锏姆椒ā?/p>

傳統(tǒng)的干燥是由于內外部的溫度差進行熱傳導，內部溫度低于外部，干燥效果比外部差，干燥慢且不均勻。微波干燥中物料內外的水分子一同氣化，其熱傳導方向與水分擴散方向相同，具有內外部溫度梯度負效應小、干燥速度快、干燥效果均勻、節(jié)能、與其他干燥法相容性好、易實現自動化控制和提高產品質量等優(yōu)點[2]，但是一次性投資和運行費用比普通干燥方法高，已應用于輕工業(yè)、化學工業(yè)及農產品加工、食品加工、中藥材、動植物標本等方面。

1.2 微波滅菌

微波滅菌是電磁場的熱力效應和生物效應的雙重殺菌功能。一方面，細菌和蛋白質在高頻交變電場中受熱，出現細胞核濃縮、溶解，細胞縮小、解體，蛋白質受熱凝固死亡，從而達到殺菌的目的；另一方面，在微波交變電磁場中，細菌出現電性質的強烈反應，細胞膜斷面的電位分布、細胞膜周圍的電子、離子濃度發(fā)生變化，電容性結構的細胞膜被擊穿破裂。同時，細菌賴以生存的離子通道出現調節(jié)功能障礙，細菌結構功能紊亂，生長發(fā)育受到抑制，從而造成細菌死亡，此即為微波滅菌的生物效應[3]。

微波滅菌優(yōu)于傳統(tǒng)的烘箱滅菌，微波用于中藥及其制劑的滅菌，均可在較低溫度和較短時間內完成，滅菌效果安全可靠，能源利用率高，適用性廣，生產成本低。在生產中，干燥和滅菌可同時進行易實現自動化操作，與熱力滅菌相比，不需要熱傳導過程，受熱均勻，滅菌后無有毒有害殘留物產生和存在，易滿足環(huán)保要求[4]。

2 微波干燥在中藥生產方面的應用

2.1 微波干燥技術在中藥制劑中的應用

2.1.1 微波干燥技術在中藥丸劑、散劑和膠囊劑中的應用 湯宗武[5]采用穩(wěn)定的工藝參數連續(xù)生產水蜜丸及水丸各10批，結果發(fā)現微波干燥后水蜜丸及水丸水分、外觀、溶散時限、微生物限度、含量測定均符合規(guī)定且耗時短、效果好。梁毅等[4]分別用微波和傳統(tǒng)方法干燥了白一丸，結果表明微波干燥較傳統(tǒng)的方法干燥時間短，溫度低，成品外觀色澤好，丸藥的收縮率小，且滅菌效果優(yōu)于烘箱干燥。余科夫[6]用微波干燥法干燥水丸、水蜜丸、濃縮水蜜丸，其成品丸劑的水分、外觀、溶散時限、微生物限度、含量等各項指標均達到國家標準，并且經多方實踐證實，微波干燥中藥丸劑干燥速度快、效果好、滅菌性能優(yōu)越，而且能源利用率高，值得在中藥丸劑的生產中廣泛推廣。徐曉彬等[7]采用正交實驗法優(yōu)選微波技術干燥胃舒散的最佳工藝條件，結果表明經優(yōu)選的工藝干燥時間短、效果好，微波法干燥試樣比傳統(tǒng)烘箱法迅速，且效率高、效果好，試驗符合要求。如果用微波法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法可大大提高工作效率，節(jié)省能源。王珂等[8]用微波干燥和真空廂式干燥兩種方法干燥香菊膠囊，并對其與質量相關的各項指標進行測定，結果所得到的實驗數據均達到內部質量標準的要求。且微波干燥技術具有干燥溫度低、速度快、有效成分損失少等優(yōu)點，說明微波干燥可用于香菊膠囊的生產過程中。微波干燥丸劑、散劑和膠囊劑時，具有滅菌效果好、干燥速度快等優(yōu)點。但物料內部的水分和溫度會隨著干燥時間的延長而發(fā)生變化，此時需要通過調整微波功率或者間歇式微波能量輸入的辦法來控制物料溫度和產品的水分。因此根據處理對象成分的特點，選用合適的微波干燥工藝條件對最終產品的質量具有重要影響。

2.1.2 微波干燥技術在中藥浸膏中的應用 浸膏干燥通常采用熱風烘箱、有的采用減壓干燥、噴霧干燥、真空干燥等。普通干燥方法一般干燥時間長，溫度較高，生產效率低，浸膏表面容易結殼，干燥過程很難控制，因而會影響干燥產品質量。微波真空干燥浸膏加熱均勻，干燥速度快，效率高，成品質量好，并且還具有滅菌的效果，已逐漸在中藥浸膏生產中推廣應用。劉順航等[9]采用微波技術對柴胡浸膏、黃芪浸膏、白芍浸膏等中藥浸膏的干燥失重進行測定，分別考察微波功率、干燥時間及試樣數量對干燥失重率的影響。結果表明，與烘箱法比較，微波干燥節(jié)省了能源，提高了工作效率，能夠適用于中藥浸膏干燥失重的常規(guī)分析。王瑩等[10]分析了不同微波功率、載樣量對失水速率及物料溫度的影響規(guī)律。在此基礎上，將試驗數據與常用的薄層干燥模型進行擬合檢驗，成功建立了赤芍浸膏微波真空干燥的水分比與干燥時間之間的動力學模型。運用此模型能夠較準確地預測微波干燥過程中赤芍浸膏含水率的變化，為微波真空干燥過程的優(yōu)化和控制提供了理論依據。同時王瑩等[10]也選用L9（34）正交試驗法和多指標綜合評分法對工藝參數進行優(yōu)化，確定地黃葉浸膏微波真空低溫干燥的最佳工藝條件，并與真空烘箱干燥、真空帶式干燥和冷凍干燥等方法進行比較研究。結果表明與其他干燥方法相比，微波真空干燥具有干燥產品含水率低、有效成分損失少、干燥時間短且操作簡便等優(yōu)點，工藝穩(wěn)定可靠，有較大的工業(yè)化應用價值。

2.2 微波干燥在中藥炮制中的應用

微波干燥中藥及炮制品，在高頻交流電場中，極性分子隨著高頻電場周期性的改變而發(fā)生旋轉運動，分子間互相磨擦、碰撞產生大量的熱量，物料借助水分汽化產生的壓力沖破細胞壁和細胞膜，形成微小的孔洞或裂縫，使物料質地酥脆而達到炮制的目的[11]，具有速度快、時間短、加熱均勻、產品質量好、熱效率高等優(yōu)點。微波炮制技術正在逐步應用于中藥炮制中，主要用于炒法、炙法、煅法等。

2.2.1 微波干燥技術在炒法中的應用 楊曉東等[12]采用微波加熱炮制王不留行和芥子，并與藥典傳統(tǒng)的清炒法比較，結果表明微波炮制品的外觀及薄層色譜鑒別均符合藥典的要求，且浸出物的含量和有效成分的含量均高于傳統(tǒng)的清炒法，說明微波炮制優(yōu)于傳統(tǒng)的清炒法，值得深入研究和大力推廣。王晨暉等[13]采用正交實驗設計優(yōu)選微波炮制芥子的最佳工藝并與傳統(tǒng)的炒黃法及生品比較，結果顯示微波炮制和傳統(tǒng)的炒法均能降低水分的含量，提高有效成分的含量，尤以微波炮制品效果最佳，且微波炮制品“殺酶保苷”的效果好，亦能使芥子質地酥脆便于粉粹和貯存。微波炮制芥子優(yōu)于傳統(tǒng)的炒法且工藝可控。朱衛(wèi)星[14]以“鼓起，卷曲，呈金黃色或棕黃色，質酥脆”為炮制品的性狀標準，探討微波炮制穿山甲的最佳工藝條件，經優(yōu)選后，微波法顯著優(yōu)于傳統(tǒng)砂燙法，其炮制品水溶性浸出物、蛋白質含量和成品率均較高，且方法簡便、安全、效率高、無污染，可為工業(yè)化生產提供理論依據。

2.2.2 微波干燥技術在炙法中的應用 陳方等[15]以外觀形狀，炙甘草的水分、總灰分、酸不溶性灰分以及甘草酸的含量為指標，考察微波干燥法對蜜炙甘草的影響，并與傳統(tǒng)的炙法比較，結果顯示微波炮制品不僅外觀形狀優(yōu)于傳統(tǒng)的蜜炙法，且甘草酸含量也高于傳統(tǒng)的蜜炙法，水分差異較顯著，總灰分、酸不溶性灰分均符合《中國藥典》的要求，微波干燥值得在中藥炮制中推廣。李愛光等[16]以甘草酸含量、性狀為指標，采用正交試驗法優(yōu)選微波干燥法蜜炙甘草的炮制工藝，結果優(yōu)選后的微波干燥法蜜炙甘草的炮制工藝操作簡便、合理可行。許志等[17]采用L9（34）正交試驗法以成品外觀質量和芍藥苷的含量為指標，優(yōu)選微波酒制白芍最佳工藝，并與傳統(tǒng)法和烘干法比較，結果表明微波炮制成品外觀質量優(yōu)于傳統(tǒng)法和烘干法，且節(jié)約能源。

2.2.3 微波干燥在煅法中的應用 張義生等[18]采用微波干燥法炮制白礬，其炮制品不僅水中溶解性好，溶液澄清透明，而且較其他炮制方法具有速度快、操作簡便、安全的特點。鄒節(jié)明等[19]通過正交實驗優(yōu)化微波炮制硼砂的條件，以水分為指標對煅硼砂的儲存條件進行研究。結果表明微波法可將30 g硼砂在30 min內煅制完畢，400℃恒溫烘干法可準確反映煅硼砂中的水分，微波法是一種較理想的實驗室炮制硼砂的方法，簡便快捷。

2.2.4 微波干燥技術在蒸、煮、燀法中的應用 包國林等[20]在苦杏仁炮制方法探究中表明，采用微波炮制時殺酶保苷的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的清炒法和燀法且用時短，苦杏仁苷的含量也較高，符合中國藥典的規(guī)定。微波炮制法為加工炮制中藥材提供了新技術，值得進一步研究。楊明等[21]比較生附子、白附片、香港炮附子、微波炮附子的毒性和藥效，為臨床選用附子提供科學依據。結果表明采用微波炮制后，不僅保持了原有藥效，且殺酶保苷和降低毒性的作用均優(yōu)于傳統(tǒng)的蒸煮燀法，還具有促進幼鼠腺體生長發(fā)育、抗心機缺血等作用。尉芹等[22]采用微波法、蒸法等不同的炮制法對中藥材杜仲進行炮制，考察其對杜仲葉品質的影響。結果表明，與其他方法相比，微波處理時間段，較好地保存了杜仲葉的綠色，并除去了葉子的草青味，并且保持了各種成分的含量，因此微波處理是一種較佳的炮制方法。微波干燥技術的利用為中藥炮制提供了新方法和新手段，與傳統(tǒng)炮制法比較，其操作更加簡便，微波炮制法的溫度、火候、時間易于掌握，易實現炮制工藝自動化，能較好地保留原藥材的色、香、味，成品色澤美觀，飲片潔凈度高，無環(huán)境污染，工藝指標可量化；還提高了中藥飲片的質量和臨床療效。因此，微波炮制是中藥飲片炮制較為理想的方法之一，值得在小包裝中藥飲片中推廣應用。

3 微波滅菌在中藥生產方面的應用

3.1 微波滅菌技術在中藥丸劑、散劑中的應用

微波滅菌技術用于中藥制劑，干燥速度快，能源利用率高，滅菌效果好，而且可以進行連續(xù)化、自動化生產，效率高、生產環(huán)境好，符合GMP要求，同時大大降低制劑生產成本[4]。朱新科等[23]采用微波法和流通蒸汽兩種方法對六味地黃丸進行滅菌，計算不同工藝滅菌前后丹皮酚損耗率，結果表明微波滅菌丹皮酚的損耗率小于流通蒸汽滅菌，主要原因是微波滅菌時間短、溫度低，微波滅菌工藝優(yōu)于流通蒸汽滅菌工藝。夏晨等[24]采用微波技術對消石利膽丸和婦寧丸進行干燥滅菌，與普通的烘房干燥滅菌相比較，微波干燥滅菌效果顯著且可以達到現代中藥制劑的質量標準，又比傳統(tǒng)的烘房干燥節(jié)省時間。物料的類型不同則微波滅菌效果也不同。對于含動物、油脂類成分的丸劑品種，微波對其溶散時限有較大影響。對于含水量高的物料，含水量越高，吸收微波能就越多，滅菌效果也越好[25]。

3.2 微波滅菌技術在口服液類藥品生產中的應用

口服液中通常含有糖、生物制劑和豐富的營養(yǎng)物質等，很容易被污染，在儲存過程中細菌易繁殖，除了添加防腐劑外，采用微波滅菌的方法也能有效解決上述問題。余濤等[26]采用微波技術對大黃附子口服液進行滅菌，并與高壓滅菌和煮沸滅菌比較，微波滅菌后溶液的顏色、澄明度、有效成分含量均與未滅菌時一致，而高壓滅菌和煮沸滅菌后藥液的顏色加深，澄明度降低，且有效成分的含量有不同程度的損失；藥效學方面均優(yōu)于或相當于煮沸滅菌和高壓滅菌，且省時省力，說明微波滅菌可用于口服液制備中的滅菌?？抵居⒌萚27]采用隧道式微波滅菌設備對抗病毒口服液、清肝利膽口服液、肌苷口服溶液進行微波滅菌，對該工藝和新設備進行了驗證，結果表明該工藝對各口服液產品均有良好的滅菌效果及重現性，微波干燥滅菌可用于口服液大生產應用中。

3.3 微波滅菌在中藥炮制中的應用

張詠梅等[28]考察了在相同的微波溫度及含水量下，不同微波滅菌時間對黃芩微生物限度的影響，結果顯示在一定范圍內，微波滅菌的時間越長，黃芩飲片中所含的細菌、霉菌、酵母菌逐漸減少，且微波滅菌時間、溫度以及飲片的含水量對黃芩微生物限度有影響。張振凌等[29]按藥典中微生物限度檢查項下方法測定茜草不同炮制飲片的微生物含量，結果發(fā)現微波滅菌后，茜草飲片霉菌和細菌數量顯著降低，建立茜草、茜草炭飲片微生物限度具有可行性。

4 小結

目前中藥生產中，原料及成品的干燥、滅菌通常依靠烘房來解決，由于蒸汽壓力的不穩(wěn)定，熱能穿透速度慢，因此干燥時間及干燥程度很難控制，不利于實現自動化生產。再就是烘房的干燥滅菌效果差，在中藥生產中也會帶來嚴重的細菌污染問題。隨著微波技術的深入研究和微波工業(yè)設備的發(fā)展，微波干燥、滅菌已廣泛應用于中藥制劑、中藥炮制等生產領域中，展現出了比較明顯的優(yōu)勢。

微波干燥滅菌技術具有能量利用率高、干燥時間短且均勻、滅菌能力強、自動化控制程度高等特點，在中藥生產中應用前景十分廣闊，值得推廣。近幾年，小包裝中藥飲片作為國家中醫(yī)藥管理局推廣使用的項目，成為中藥飲片生產企業(yè)的主要產品之一，由于其包裝材料的不透氣性，某些飲片因水分難以揮發(fā)更容易導致霉變等質量問題。因此，對飲片的質量有更加嚴格的要求。一些中藥飲片生產企業(yè)將微波干燥滅菌技術應用于小包裝中藥飲片的生產中，但是對不同質地中藥材所選波長、輻照時間、傳送帶的速度等，尚無供規(guī)范操作的技術參數，對微波處理前后中藥材的理化性質與衛(wèi)生狀況等也還缺乏比照性研究，也未見其相關的研究報道，值得進一步探討。

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（收稿日期：2015-02-06 本文編輯：張瑜杰）