黑果枸杞超微粉全粉壓片工藝優(yōu)化

鄧 楷 丁晨旭 索有瑞

(1. 中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049;3. 青海省藏藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008；4. 中國(guó)科學(xué)院藏藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008)

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.) 是一種多年生灌木，屬于茄科枸杞屬，主要生長(zhǎng)于中國(guó)西北部地區(qū)，如中國(guó)新疆及青海。相關(guān)研究表明，黑果枸杞具有抗氧化[1-2]、抗動(dòng)脈粥樣硬化[3]、提高免疫力[4]、抗衰老[5]等功效。

不通過(guò)制粒程序，直接將原材料壓制成粉末，使輔料與藥物混合，這種方式就是直接粉末壓片法[6-7]。通過(guò)造粒工藝制片可以得到口服片、口含片、咀嚼片以及泡騰片等[8-10]。粉末直壓與傳統(tǒng)制粒相比，具有操作簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)勢(shì)，近幾年這種方法使用非常廣泛[11]。但是這種方式對(duì)于輔料以及原材料有著比較嚴(yán)格的要求，如流動(dòng)性、可壓性、粒度等[12]。因?yàn)槌⒎鄣莫?dú)特性質(zhì)能夠讓黑果枸杞中的生物活性物質(zhì)以小分子形式進(jìn)入人體[13]，使各種體質(zhì)的人群更易吸收其中的營(yíng)養(yǎng)成分；然而黑果枸杞粉末含糖量高、極易吸濕，導(dǎo)致粉末可壓性差、流動(dòng)性差，直接壓片出來(lái)的片劑難以達(dá)到運(yùn)輸保存的標(biāo)準(zhǔn)。

葉英等[14]曾以黑果枸杞有效提取物為原材料進(jìn)行片劑優(yōu)化，其提取物的制備過(guò)程要求較高。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于黑果枸杞超微粉直接壓片研究還未有相關(guān)報(bào)道。本研究擬采用黑果枸杞超微粉直接壓片，利用超微粉良好的溶解度等特性，在不減少有效成分流失的情況下大大縮減了制粒前所必需的提取步驟；并通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化和控制儀器工作環(huán)境以彌補(bǔ)前人研究中片劑運(yùn)輸和貯存的不便之處，使其更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

黑果枸杞干果：青海青藏生物資源開發(fā)有限公司，黑果枸杞干果60 ℃烘干至恒重后用中草藥粉碎機(jī)進(jìn)行粗粉碎，將粗粉過(guò)篩(60目)后放在自封袋里進(jìn)行保存；

麥芽糊精DE20、一水乳糖、無(wú)水乳糖、微晶纖維素SH101型、微粉硅膠、硬脂酸鎂、微晶纖維素SH102型、滑石粉：藥用級(jí)，西安悅來(lái)醫(yī)藥科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)：ZPSX10型，上海祥順制藥機(jī)械有限公司；

片劑四用測(cè)定儀：SY-6D型，上海黃海藥檢儀器有限公司；

中草藥粉碎機(jī)：FW135型，天津泰斯特儀器有限公司；

快速水分測(cè)定儀：MB25型，上海鷗好斯儀器有限公司；

電子天平：AL204型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101型，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；

流化床氣流粉碎機(jī)：TC-10型，廊坊新龍立機(jī)械制造公司；

激光粒度分布儀：BT-9300LD型，丹東百特儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原、輔料的測(cè)定 通過(guò)氣流超微粉碎黑果枸杞得到超微粉，測(cè)定原料及輔料的性質(zhì)，測(cè)定超微粉粒度的時(shí)候選取激光粒度分布儀，采用漏斗法測(cè)定輔料以及原料的休止角，選取量筒法測(cè)定超微粉的卡爾系數(shù)、豪森比值、振實(shí)密度以及松堆密度等[15]。

1.2.2 壓片機(jī)環(huán)境和參數(shù)設(shè)置 將壓片機(jī)參數(shù)設(shè)置為充填量8.4 mm，預(yù)壓量3.1 mm，片厚量3.4 mm，壓片機(jī)所處環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至0～5 ℃，環(huán)境濕度處于25%～35%。

1.2.3 片劑硬度、崩解時(shí)間及脆碎度的測(cè)定

(1) 硬度測(cè)定：將片劑平置于片劑四用測(cè)定儀的2個(gè)壓板之間，沿直徑方向徐徐加壓，剛剛破碎時(shí)記錄機(jī)器顯示壓力值，即為該片劑的硬度。

(2) 崩解時(shí)間測(cè)定：隨機(jī)取同批試品中6片置于片劑四用測(cè)定儀的篩網(wǎng)中，水浴37 ℃中以規(guī)定方法檢查全部崩解溶散或成散粒并通過(guò)篩網(wǎng)所需的時(shí)間限度。

(3) 脆碎度測(cè)定：每次取供試品若干片使其總重量約為6.5 g；平均片重大于0.65 g的供試品，取樣品10片進(jìn)行試驗(yàn)。用吹風(fēng)機(jī)吹去脫落的粉末，精密稱重，置于片劑四用測(cè)定儀的圓筒中，轉(zhuǎn)動(dòng)100次。取出，同法去除粉末，精密稱重。

1.2.4 單因素考察 以壓片的硬度、脆碎度、崩解時(shí)間作為片劑的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別探究微晶纖維素SH102型、無(wú)水乳糖、微粉硅膠添加量對(duì)片劑質(zhì)量的影響。

(1) 微晶纖維素SH102型添加量的影響：調(diào)整微晶纖維素SH102型添加量為10%，15%，20%，25%，30%共5個(gè)水平，將無(wú)水乳糖和微粉硅膠的添加量分別調(diào)整為20%，6%。采用片劑四用測(cè)定儀測(cè)定片劑硬度、崩解時(shí)間及脆碎度。

(2) 無(wú)水乳糖添加量的影響：調(diào)整無(wú)水乳糖添加量為15%，20%，25%，30%，35%共5個(gè)水平，將微晶纖維素和微粉硅膠的添加量分別調(diào)整為25%，6%。采用片劑四用測(cè)定儀測(cè)定片劑硬度、崩解時(shí)間及脆碎度。

與評(píng)估對(duì)象相關(guān)的權(quán)屬證明、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)信息和其他資料是評(píng)估的基礎(chǔ)性資料，沒(méi)有這些資料，評(píng)估將無(wú)法進(jìn)行。因此，委托人應(yīng)當(dāng)及時(shí)向評(píng)估專業(yè)人員提供這些材料，評(píng)估專業(yè)人員也有權(quán)要求委托人提供這些材料。根據(jù)本法第十八條的規(guī)定，委托人拒絕提供或者不如實(shí)提供執(zhí)行評(píng)估業(yè)務(wù)所需的權(quán)屬證明、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)信息和其他資料的，評(píng)估機(jī)構(gòu)有權(quán)依法拒絕其履行合同的要求。同時(shí)，評(píng)估專業(yè)人員也有權(quán)要求委托人提供為執(zhí)行公允的評(píng)估程序所需的必要協(xié)助。例如根據(jù)本法第二十五條的規(guī)定，評(píng)估專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)評(píng)估業(yè)務(wù)具體情況，對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。為完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，評(píng)估專業(yè)人員有權(quán)要求委托人提供必要協(xié)助。

(3) 微粉硅膠添加量的影響：調(diào)整微粉硅膠添加量為2%，4%，6%，8%，10%共5個(gè)水平，將微晶纖維素和無(wú)水乳糖的添加量分別調(diào)整為25%，25%。采用片劑四用測(cè)定儀測(cè)定片劑硬度、崩解時(shí)間及脆碎度。

1.2.5 響應(yīng)面數(shù)據(jù)分析與處理 評(píng)價(jià)時(shí)選取多指標(biāo)加權(quán)綜合法，將硬度(Y1)、脆碎度(Y2)、崩解時(shí)間(Y3)進(jìn)行規(guī)格化處理，分別記作硬度Y1′，脆碎度Y2′，崩解時(shí)間Y3′。 因?yàn)橄胍玫接捕容^大值，所以選取的規(guī)格化方程式為[16]：

Y′=(Yi-Ymin)÷(Ymax-Ymin)；

(1)

對(duì)于傾向于獲得較小值的指標(biāo)，如崩解時(shí)間、脆碎度，則規(guī)格化方程為：

Y′=(Ymax-Yi)÷(Ymax-Ymin)，

(2)

式中：

Y′——指標(biāo)加權(quán)指數(shù)；

Yi——指標(biāo)實(shí)際值；

Ymax——指標(biāo)可接受最大值；

Ymin——指標(biāo)可接受最小值。

由于中國(guó)藥典中并沒(méi)有規(guī)定硬度的范圍，所以結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，選取硬度的Ymax值為50 N，Ymin值為10 N，即對(duì)于硬度不足10 N的組，則Y1′記為0，硬度超過(guò)50 N的組，則Y1′記為1；片劑的崩解時(shí)間Ymax設(shè)置為30 min；脆碎度的Ymax設(shè)置為10%。將規(guī)格化后各指標(biāo)賦以相同的加權(quán)系數(shù)，綜合評(píng)分公式為:

Y=(Y′1+Y′2+Y′3)÷3，

(3)

式中：

Y——片劑綜合評(píng)分；

Y′1——片劑硬度的加權(quán)指數(shù)，N；

Y′2——片劑脆碎度的加權(quán)指數(shù)，%；

Y′3——崩解時(shí)間的加權(quán)指數(shù)，min。

2 結(jié)果分析

2.1 原料基本性質(zhì)

2.1.1 黑果枸杞粉體性質(zhì)及粒徑 由表1可知，黑果枸杞粉體粉體流動(dòng)性差，可壓性及填充性一般。

表1 黑果枸杞超微粉粉體性質(zhì)Table 1 Micron powder properties of Lycium ruthenicum Murr.

2.1.2 輔料性質(zhì)及篩選 由于超微粉不具有很好的可壓性，而且纖維添加量很高，所以假如在加片過(guò)程中不添加輔料，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂片、松片現(xiàn)象。想要改善黑果枸杞超微粉的可壓性以及流動(dòng)性，就需要加入適當(dāng)?shù)妮o料，利用通常使用的直壓輔助材料，測(cè)定超微粉的填充性指標(biāo)以及流動(dòng)性指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表2。選取5種不同輔料進(jìn)行粉體學(xué)性質(zhì)比較。其中休止角是粉體流動(dòng)性的重要指標(biāo)[17]，Hausner比值反映粉體的流動(dòng)性與填充性，Carr’s指數(shù)反映粉末的可壓性和填充性[18-19]。微晶纖維素SH102型休止角為32.5°，無(wú)水乳糖休止角為31.1°，一水乳糖休止角為34.8°，該3種輔料流動(dòng)性良好。微晶纖維素SH102型的Hausner指數(shù)為1.24，無(wú)水乳糖和一水乳糖的Hausner指數(shù)分別為1.09和1.17，證明這3種輔料的填充性較好；從Carr’s指數(shù)可以反映微晶纖維素SH102型、麥芽糊精DE20和無(wú)水乳糖的可壓性較好。經(jīng)過(guò)全面分析后，選擇無(wú)水乳糖以及微晶纖維素SH102型作為超微粉末的填充劑，后者能夠很好地改善其可壓性以及流動(dòng)性，而且還能起到粘合劑的效果。前者同樣具有改善流動(dòng)性的效果，同時(shí)也有著一定的粘合效果。選取3份超微粉末，使其分別和5%滑石粉，5%硬酯酸鎂以及5%的微粉硅膠充分混合，然后對(duì)混合物的休止角進(jìn)行測(cè)定，其休止角分別為(57.1±0.4)°，(55.8±0.2)°，(52.2±0.3)°。由于微粉硅膠與黑果枸杞超微粉混合之后測(cè)量出的休止角最低，因此其改善超微粉的流動(dòng)性作用最強(qiáng)，所以選微粉硅膠作為壓片制作過(guò)程中的輔料。

表2 輔料的粉體學(xué)性質(zhì)Table 2 Powder properties of excipients

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 微晶纖維素SH102型添加量對(duì)片劑質(zhì)量指標(biāo)的影響

本試驗(yàn)所得片劑單片片重在0.65 g以下。由圖1(a)可知，隨著微晶纖維素添加量增大，粉體流動(dòng)性提高，片劑硬度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在微晶纖維素添加量由10%增加到30%時(shí)，片劑硬度由8.36 N提升到22.03 N。由圖1(b)可知，隨著微晶纖維素的添加量從10%增加到20%，脆碎度降至最低值(1.1%)。圖1(c)說(shuō)明崩解時(shí)間也隨微晶纖維素添加量的增長(zhǎng)而降低。綜上，選取25%的微晶纖維素添加量用作響應(yīng)面優(yōu)化的0水平。

2.2.2 無(wú)水乳糖添加量對(duì)片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響 在直接壓片過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用到無(wú)水乳糖作為輔助材料，它可以起到粘合劑以及填充劑的作用，如圖2(a)、(b)所示，當(dāng)無(wú)水乳糖使添加量不斷增加后，片劑硬度呈上升趨勢(shì)，脆碎度總體呈下降趨勢(shì)。圖2(c)顯示，如果添加15%的無(wú)水乳糖，需要24.28 min片劑才會(huì)完全崩解；如果添加30%的無(wú)水乳糖，只需要16.4 min片劑就可以完全崩解；繼續(xù)增加無(wú)水乳糖所占的比例，崩解時(shí)間反而會(huì)不斷增加，原因是當(dāng)只添加10%的無(wú)水乳糖時(shí)，黑果枸杞粉所占的比例最大，由于超微粉很難崩解，就會(huì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間才可以完全崩解；如果添加30%的無(wú)水乳糖，由于其發(fā)揮了填充劑的作用，會(huì)大大降低崩解時(shí)間；如果無(wú)水乳糖添加量>30%，那么由于無(wú)水乳糖會(huì)將空氣里的水分吸收，其發(fā)揮出的粘合效果就會(huì)提升，因此想要崩解就會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間[20]。綜上，根據(jù)輔料添加最少原則，選用20%無(wú)水乳糖作為響應(yīng)面優(yōu)化的0水平。

圖1 微晶纖維素SH102型添加量對(duì)片劑質(zhì)量指標(biāo)的影響

Figure 1 Effects of microcrystalline cellulose SH102 dosage on
Tablet quality evaluation indexs

2.2.3 微粉硅膠添加量對(duì)片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響 從圖3(a)可以得到，添加量2%的微粉硅膠硬度為9.6 N，當(dāng)添加量為6%時(shí)硬度最大(30.08 N)，之后開始降低。從圖3(b)可知，隨著潤(rùn)滑劑微粉硅膠添加量的增加，粉體流動(dòng)性提高，脆碎度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，從84.2%下降到0.3%。根據(jù)圖3(c)可知，當(dāng)添加6%的微粉硅膠時(shí)，崩解時(shí)間從26.7 min下降到19.5 min，當(dāng)微粉硅膠添加量>6%時(shí)，粘合劑導(dǎo)致粘合力增大，崩解時(shí)間增加。綜上，選用6%的微粉硅膠添加量用作響應(yīng)面優(yōu)化的0水平。

2.3 響應(yīng)面結(jié)果分析

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)三水平三因素響應(yīng)面時(shí)，選取Design Expert軟件確定中心點(diǎn)數(shù)量3個(gè)，見(jiàn)表3。

圖2 無(wú)水乳糖添加量對(duì)片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

Figure 2 Effects of anhydrous lactose dosage on
Tablet quality evaluation indexs

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 3 Response surface design of Box-Benhnken

2.3.2 響應(yīng)面結(jié)果分析 表4為片劑的綜合評(píng)分以及質(zhì)量指標(biāo)規(guī)格化情況，通過(guò)回歸分析研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建出相應(yīng)的模型，確定綜合評(píng)分，獲得Y與A、B、C的回歸方程：

Y=0.71+0.22A+0.14B+0.023C-0.043AB-0.002 771AC+0.044BC-0.11A2-0.15B2-0.16C2。

(4)

表5為模型方差分析結(jié)果。模型P<0.01，說(shuō)明模型極顯著；失擬項(xiàng)P>0.05，說(shuō)明方程擬合性比較好。關(guān)系數(shù)R2為0.972 8，判定系數(shù)為0.937 8，說(shuō)明方程有著很高的可信度，能夠在預(yù)測(cè)、分析綜合評(píng)分的過(guò)程中選取這一數(shù)據(jù)模型。方差分析表明，A、B、A2、B2、C2對(duì)綜合評(píng)分的影響極顯著。通過(guò)分析回歸方程的一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值可知：微粉硅膠添加量對(duì)片劑的影響最小，其次是無(wú)水乳糖添加量，微晶纖維素添加量對(duì)片劑的影響最為顯著。

圖3 微粉硅膠添加量對(duì)片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

Figure 3 Effects of colloidal silicon dioxide dosage on
Tablet quality evaluation indexs

取方程的1階偏導(dǎo)數(shù)，設(shè)其等于0，能夠得到最大綜合評(píng)分，A的取值是29.56%，B的取值是26.91%，C的取值是6.24%，Ymax為0.817；即微晶纖維素添加量29.56%，無(wú)水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，片劑綜合質(zhì)量最優(yōu)。

2.3.3 工藝驗(yàn)證 基于響應(yīng)面工藝的優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行 3 批混合工藝驗(yàn)證，采用1.2.5的方法對(duì)各批片劑進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)分，評(píng)分結(jié)果依次為0.798 0(0.78)，0.811 2(0.83)，0.807 3(0.81)，括號(hào)內(nèi)為RSD值。可見(jiàn)，片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)與優(yōu)化最佳配方相符，未發(fā)生顯著變化，符合實(shí)際生產(chǎn)要求。

2.3.4 環(huán)境溫度和濕度的影響 將壓片機(jī)環(huán)境室內(nèi)溫度調(diào)整到0～5 ℃，濕度控制到25%～35%；選取最佳工藝條件即微晶纖維素添加量29.56%，無(wú)水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，制得黑果枸杞超微粉片劑為A1組，在相同環(huán)境下，將黑果枸杞粗粉以及黑果枸杞超微粉在不添加輔料的情況下進(jìn)行壓片，得到片劑分別為B1和C1組。將壓片機(jī)環(huán)境溫度和濕度調(diào)整到正常狀態(tài)，即室內(nèi)溫度22 ℃，室內(nèi)濕度55%～65%，采用響應(yīng)面所得最佳配方得到黑果枸杞超微粉片劑為A2組，調(diào)整進(jìn)樣原料分別為純黑果枸杞粗粉以及純黑果枸杞超微粉，得到片劑分別為B2和C2組。每組片劑隨機(jī)取20片，分別對(duì)6組片劑進(jìn)行硬度、脆碎度、崩解時(shí)間的檢測(cè)(圖4)，片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)見(jiàn)圖5。

表4 響應(yīng)面指標(biāo)規(guī)格化及綜合評(píng)分結(jié)果Table 4 The result of normalized indexs and comprehensive score

表5 模型方差分析結(jié)果Table 5 Variance analysis for established regression model

由圖4(a)、(b)可以看出，經(jīng)過(guò)最佳工藝條件優(yōu)化的片劑硬度明顯大于其他組，脆碎度明顯小于其他組；從圖4(c)可以看出，黑果枸杞超微粉全粉片劑C1、C2組的崩解時(shí)間相較其他4組要良好，崩解時(shí)間分別為12.16，13.79 min，可能是超微粉在水中溶出度相比普通粉更好，A1和A2組由于加入了輔料提高了粉體間的聚合力，崩解時(shí)間較之有所上升；由圖5可知，低溫低濕度下壓制的片劑質(zhì)量評(píng)分明顯高于常溫常濕下的片劑，A1組質(zhì)量評(píng)分最高，較之于A2組有一定優(yōu)勢(shì)，可能是壓片處于低溫環(huán)境下減小了分子間相互擠壓所產(chǎn)生的內(nèi)能，能夠使分子間結(jié)合與常溫相比更加緊密；而在低濕度的環(huán)境下大大降低了黑果枸杞粉末的吸濕性，賦予了粉體更好的流動(dòng)性。綜上所述，低溫低濕度能夠有效提高片劑質(zhì)量。

圖4 環(huán)境因素對(duì)片劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響Figure 4 Effects of environment factors onTablet quality evaluation indexs

圖5 不同片劑在低溫低濕和常溫常濕下的片劑評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

Figure 5 Effects of air temperature and humidity on
Tablet quality evaluation indexs

3 結(jié)論

(1) 通過(guò)單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面優(yōu)化法，得出最佳的片劑配方參數(shù)：微晶纖維素添加量29.56%，無(wú)水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，所得片劑表面光潔、完整美觀，質(zhì)量評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，脆碎度、崩解時(shí)間、硬度均符合藥典要求。通過(guò)探究環(huán)境濕度對(duì)片劑質(zhì)量的影響得出低溫低濕度下壓制的片劑質(zhì)量評(píng)分為0.806，明顯高于常溫常濕下的片劑，原因可能為低溫環(huán)境減小了分子間相互擠壓所產(chǎn)生的內(nèi)能，能夠使分子間結(jié)合更加緊密。

(2) 對(duì)黑果枸杞壓片技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，采用黑果枸杞超微粉進(jìn)行全粉壓片，縮短了制粒過(guò)程中的提取步驟；表明了黑果枸杞超微粉直接壓片工藝的技術(shù)可行性，同時(shí)證實(shí)了黑果枸杞片劑加工更適合在低溫低濕的環(huán)境下進(jìn)行。

(3) 探究黑果枸杞超微粉直接壓片的技術(shù)方法，可以從輔料、儀器參數(shù)、配方等方面進(jìn)行探索。本方法立足于輔料性質(zhì)、配方，對(duì)壓片機(jī)參數(shù)如壓力、出片速度并未有相應(yīng)的研究；同時(shí)為了達(dá)到較好的貯藏運(yùn)輸要求，使用輔料占比較高，尋找適合黑果枸杞超微粉的輔料以及對(duì)儀器參數(shù)的控制是下一步研究的方向。