氨糖軟骨素維生素D鈣奶粉工藝研究

◎ 王 剛，宮建輝，夏新月，吳建松，劉 靖，馬雪艷

（北京姿美堂生物技術(shù)有限公司，北京 100144）

隨著我國人口老齡化日益嚴(yán)重，老年人骨質(zhì)疏松癥已成為嚴(yán)重影響中老年人健康的慢病之一。骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少、骨組織微結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病。骨質(zhì)疏松癥是一種與增齡相關(guān)的骨骼疾病，隨著年齡增長，發(fā)病率增高。研究表明，2016年中國60歲以上的老年人骨質(zhì)疏松癥患者患病率為36%，其中男性為23%，女性為49%，這說明骨質(zhì)疏松癥已成為我國面臨的重要公共衛(wèi)生問題。老年性骨質(zhì)疏松的病理特征為骨礦含量下降，骨微細(xì)結(jié)構(gòu)破壞，表現(xiàn)為骨小梁變細(xì)、骨小梁數(shù)量減少、間隙增寬等。骨質(zhì)疏松還會引起骨關(guān)節(jié)的病變，導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎，在我國50歲以上的中老年人群中，骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率為5%，膝關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率為9.56%；60歲以上的人群中，其發(fā)病率為60%，膝關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率高達(dá)78.5%[1]。隨著年齡的增加，關(guān)節(jié)的磨損和運(yùn)動，機(jī)體被氧化程度也相應(yīng)地增加，導(dǎo)致軟骨損傷的蛋白聚糖酶含量升高，抑制體內(nèi)蛋白多糖和膠原的合成，產(chǎn)生骨關(guān)節(jié)炎，骨關(guān)節(jié)炎患者會出現(xiàn)關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬等不適癥狀，嚴(yán)重者會導(dǎo)致日常生活行動不便，嚴(yán)重降低生活質(zhì)量[2]。

因此，及時(shí)補(bǔ)充中老年人體內(nèi)丟失的骨鈣、維持骨微結(jié)構(gòu)、抑制骨小梁數(shù)量減少，可以降低發(fā)生骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)。本文以氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、硫酸軟骨素、膠原蛋白肽和維生素D3為原料，探究氨糖軟骨素維生素D鈣奶粉工藝的影響因素，優(yōu)選適合氨糖軟骨素維生素D鈣奶粉的生產(chǎn)工藝，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的規(guī)模生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 原輔料

D-氨基葡萄糖鹽酸鹽，嘉興恒杰生物制藥股份有限公司；硫酸軟骨素鈉，嘉興恒杰生物制藥股份有限公司；碳酸鈣，鄭州瑞普生物工程有限公司；維生素D3，新昌新和成維生素有限公司；膠原蛋白肽，山東隆貝生物科技有限公司；三氯蔗糖，山東三和維信生物科技有限公司；脫脂奶粉，F(xiàn)onterra Dairy for life。

1.2 試劑及對照品

維生素D3，中國食品藥品檢定研究院；維生素D2，中國食品藥品檢定研究院；硫酸軟骨素，上海源葉生物科技有限公司；D-鹽酸氨基葡萄糖，中國食品藥品檢定研究院；無水乙醇、甲醇、氫氧化鉀、石油醚（30～60 ℃）、無水硫酸鈉和正己烷，均為天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；甲醇（批號：A20T1230），AST00N；正己烷，SIMARK；環(huán)己烷（批號：A20T628），AST00N；異丙醇、戊烷磺酸鈉、乙腈，MREDA；乙酰丙酮，麥克林；碳酸鈉，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；對二甲氨基苯甲醛，麥克林；鹽酸，北京化工廠。

1.3 儀器

高效液相色譜儀，株式會社島津制作所日本京都；半制備高效液相色譜儀，大連依利特分析儀器有限公司；T6型可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司；電子天平，株式會社島津制作所日本京都；電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；藥物穩(wěn)定性檢查儀，天津市精拓儀器科技有限公司；休止角測定儀，瑞柯儀器；標(biāo)準(zhǔn)篩，北京恒信佳美實(shí)驗(yàn)儀器公司；V型混合機(jī)，北京錕捷玉誠設(shè)備有限公司；電子水分測定儀，上海越平科學(xué)儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，滬南電爐烘箱廠。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 物料物理性質(zhì)考察

（1）相對臨界濕度。①參考中藥藥劑學(xué)（中國中醫(yī)藥出版社，2012），依次準(zhǔn)確量取46.59 mL、61.51 mL、73.06 mL、83.16 mL、92.67 mL、102.12 mL和112.26 mL濃硫酸，配制200 mL濃度依次為22.83%、30.14%、35.80%、40.75%、45.41%、50.04%和55.01%的硫酸溶液，對應(yīng)的RH為85%、75%、65%、55%、45%、35%和25%，將硫酸溶液依次倒入干燥器中，放入25 ℃的恒溫箱內(nèi)平衡24 h。②將干燥恒重的稱量瓶編號，分別置于上述濕度梯度的干燥器內(nèi)平衡12 h以上。③稱取物料，平鋪于已平衡的稱量瓶中（厚度約為2 mm），吸濕至恒重后（7 d）取出稱重，并記錄外觀變化，計(jì)算吸濕百分率，平行實(shí)驗(yàn)3次。以吸濕率為縱坐標(biāo)，相對濕度為橫坐標(biāo)，繪制相對濕度曲線。曲線拐點(diǎn)處的切線與X坐標(biāo)軸的交點(diǎn)對應(yīng)的相對濕度即為物料臨界相對濕度。吸濕百分率計(jì)算為吸濕百分率=（吸濕后重量-吸濕前重量）/吸濕前重量×100%。

（2）吸濕率。參考《中華人民共和國藥典》（2020年版）四部“藥物引濕性試驗(yàn)指導(dǎo)原則”進(jìn)行測定。

（3）休止角的測定。采用固定圓錐底法[3-4]。底盤半徑（r）為5.5 cm的培養(yǎng)皿，將物料放在固定于培養(yǎng)皿中心點(diǎn)上面的漏斗中，物料從漏斗中流出，直至物料堆積至從培養(yǎng)皿上緣流出、圓錐體高度不再增加為止，測出圓錐體的頂點(diǎn)到平皿上緣的高（H），重復(fù)測定3次，休止角計(jì)算公式如下：

（4）物料密度與壓縮度的測定。①松密度（堆密度）。將適量物料（質(zhì)量為Mb）通過短頸漏斗緩慢沿漏斗壁倒入l00 mL量筒中，使量筒中物料表面鋪平，不得振蕩，讀出其體積（Vb），則堆密度（ρb）計(jì)算為②振實(shí)密度。將上述裝有物料的量筒，以一定振幅振動300次，記錄振實(shí)后的體積，計(jì)算振實(shí)密度 (ρbt)為③壓縮度計(jì)算公式為

1.4.2 凈含量及允許負(fù)偏差

按照《定量包裝商品凈含量計(jì)量檢驗(yàn)規(guī)則》（JJF 1070—2005）的方法測定。

1.4.3 維生素D3的測定

按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中維生素A、D、E 的測定》（GB 5009.82—2016）方法中的第四法 食品中維生素D的測定--高效液相色譜法進(jìn)行測定。

1.4.4 D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的測定

按照WS1-XG-028-2001 國家藥品監(jiān)督管理局 國家藥品標(biāo)準(zhǔn) 鹽酸氨基葡萄 糖中的含量測定方法進(jìn)行測定。

1.4.5 硫酸軟骨素的測定

參考《硫酸軟骨素和鹽酸氨基葡萄糖含量測定 液相色譜法》（GB/T 20365—2006）規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

1.4.6 鈣的測定

按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鈣的測定》（GB 5009.92—2016）中的第一法 火焰原子吸收光譜法進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 原輔料過篩考察

根據(jù)原料過篩難易程度，分別對氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、硫酸軟骨素、維生素D3、膠原蛋白肽、脫脂奶粉和三氯蔗糖進(jìn)行過篩考察，結(jié)果見表1。

由表1可知，氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、硫酸軟骨素鈉、膠原蛋白肽、維生素D3和三氯蔗糖易通過80目篩，脫脂奶粉易過60目篩；本產(chǎn)品設(shè)計(jì)劑型為粉劑，狀態(tài)為均勻粉末，過40目篩時(shí)原料粒度較大，綜合考慮各原料的粒度及過篩率，故擬定氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、硫酸軟骨素、維生素D3和三氯蔗糖選擇過80目篩；脫脂牛奶粉過60目篩。

表1 配方原輔料過篩考察表

2.2 混合方式及混合時(shí)間考察

按照1/5配方量稱量過篩后的原輔料，維生素D3、三氯蔗糖混合均勻，得混合粉1；混合粉1與硫酸軟骨素鈉等量遞增法混合，每次混合3 min，直至硫酸軟骨素鈉完全混合，得混合粉2；將混合粉2與氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、膠原蛋白肽和脫脂奶粉投入V型混合機(jī)中以16 r·min-1的轉(zhuǎn)速混合，在混合20 min、30 min、40 min時(shí)停止混合，按照五點(diǎn)取樣法取樣，測定維生素D3含量，以維生素D3含量的RSD值優(yōu)選混合時(shí)間，結(jié)果見表2。

由表2可知，將維生素D3、三氯蔗糖混合后與硫酸軟骨素鈉按照等量遞增的方式混合后得混合粉2，混合粉2與其他原輔料混合30 min、40 min時(shí)，維生素D3含量的RSD＜5%，綜合考慮生產(chǎn)效率及成本，故擬定混合粉2與其他原輔料混合時(shí)間為30 min。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

2.3 混合粉臨界相對濕度

取總混粉，按“1.4.1（1）”項(xiàng)方法，進(jìn)行總混粉相對臨界濕度考察，結(jié)果見表3、圖1。由表3、圖1可知，該總混合粉的相對臨界濕度為63.26%RH，故生產(chǎn)時(shí)應(yīng)控制車間相對濕度在63%RH以下。

圖1 混合粉吸濕曲線圖

表3 混合粉相對臨界濕度考察表

2.4 總混粉物理性質(zhì)考察

取混合均勻的混合原料，按“1.4.1（3）、（4）”項(xiàng)下方法對其流動性進(jìn)行考察，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，總混粉流動性良好。這是由于休止角小于40°，壓縮度小于20%，物料流動性較好，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)，壓縮度增大時(shí)，流動性下降，當(dāng)壓縮度值達(dá)到40%~50%時(shí)，粉體很難從容器中自動流出[5]。

表4 混合粉流動性檢查結(jié)果表

2.5 分裝實(shí)驗(yàn)

取總混合粉，使用全自動粉末包裝機(jī)分裝，25 g/袋，考察分裝情況，袋裝產(chǎn)品情況，按照《定量包裝商品凈含量計(jì)量檢驗(yàn)規(guī)則》（JJF 1070—2005）的方法測定裝量。由表5可知，混合粉分裝順利，裝量符合規(guī)定，可以滿足生產(chǎn)要求。

表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

3 小試驗(yàn)證

按產(chǎn)品配方及以上工藝進(jìn)行1批小試驗(yàn)證，批量5 kg，結(jié)果見表6。

表6 小試工藝驗(yàn)證結(jié)果表

4 結(jié)論

結(jié)果表明，氨糖軟骨素維生素D鈣奶粉的生產(chǎn)最佳工藝如下。①氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、硫酸軟骨素、維生素D3、膠原蛋白肽和三氯蔗糖分別過80目篩，脫脂奶粉過60目篩。②維生素D3與三氯蔗糖混合均勻，得混合粉1，混合粉1與硫酸軟骨素鈉等量遞增法混合，每次混合3 min，直至硫酸軟骨素鈉完全混合，得混合粉2；混合粉2與氨基葡萄糖鹽酸鹽、碳酸鈣、膠原蛋白肽、脫脂奶粉混合30 min（轉(zhuǎn)速為16 r·min-1），得總混合粉。③生產(chǎn)過程中車間濕度控制在63%RH以下。按此工藝生產(chǎn)的氨糖軟骨素膠原蛋白維生素D鈣奶粉穩(wěn)定，水分、灰分、硫酸軟骨素、D-氨基葡萄糖鹽酸鹽、維生素D3和鈣含量穩(wěn)定，可作為氨糖軟骨素維生素D鈣奶粉成熟的小試生產(chǎn)工藝，為后續(xù)大生產(chǎn)提供依據(jù)。