真空帶式干燥與噴霧干燥的靈芝皇粉體性質(zhì)對比*

周代營，張欣，聶陽，劉衛(wèi)海，丁立，李德靈

( 1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院制藥工程學(xué)院，廣州 510520；2.無限極中國有限公司，江門 529100)

靈芝皇膠囊是以靈芝子實(shí)體為主要原料精制而成的保健品，主要成分有：赤靈芝、白術(shù)、黃精、枸杞子、薏苡仁、茯苓、麥冬、菟絲子、 五味子、甘草等[1]。本品具有調(diào)節(jié)免疫[2]、延緩衰老[3]和輔助抑制腫瘤[4]的保健作用。靈芝皇膠囊內(nèi)容物浸膏粉是一個(gè)多成分的復(fù)雜體系，表觀上可表現(xiàn)為含水量、粒徑、松密度、流動性、以及吸濕性等物理特性。長期以來，吸濕性是制約中藥固體制劑生產(chǎn)及質(zhì)量穩(wěn)定性的主要因素[5-8]。在吸濕過程中，提取物與水分、氧氣的接觸概率增大，藥物發(fā)生水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)及其他化學(xué)反應(yīng)的概率也相應(yīng)增大；同時(shí)也會發(fā)生一系列物理性質(zhì)變化，吸濕后粉體含水量增大，流動性變差，黏性增大，這些物理性質(zhì)變化直接影響中藥提取物制劑的制粒、膠囊填充、壓片、貯存等過程。

針對靈芝皇膠囊劑保健品在貯存過程中由吸濕性引起的膠囊變軟、變色、內(nèi)容物霉變問題，筆者在本實(shí)驗(yàn)中以靈芝皇帶式干燥粉和噴霧干燥粉為研究對象，考察兩種粉體的含水量、粒徑、水溶性、黏性、表觀形態(tài)、流動性、松密度等物理性質(zhì)和吸濕性，通過系列指標(biāo)來評價(jià)兩種干燥工藝優(yōu)劣勢，根據(jù)研究結(jié)果制定干燥工藝優(yōu)化方案。

1 材料與方法

1.1儀器 U-2910紫外可見分光光度計(jì)(日立高新技術(shù)公司)，DHG-9023A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海捷呈實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，F(xiàn)A2204B電子天平(上海天美天平儀器有限公司，感量0.1 mg)，ER-1630多樂信除濕機(jī)(杭州多樂信電器有限公司)，KF-25GW/A1空調(diào)器(廣東格蘭仕電器有限公司)；TH101B室內(nèi)外溫濕度計(jì)( 廣東美德時(shí)儀器儀表有限公司)；玻璃干燥器(400 mm，白色/棕色，江蘇華鷗玻璃有限公司)；稱量瓶(50×30 mm，扁形稱量瓶，江蘇華鷗玻璃有限公司)。BK-FL熒光顯微鏡，MA150型紅外線快速水分測定儀(德國賽多利斯)；JJ200型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠，感量0.1 mg)；FT-104B休止角測定儀，NS-102松裝密度測試儀，HYL-103自然堆積密度計(jì)(湖北南北醫(yī)化裝備有限公司)。

1.2材料與試劑 氯化銨、無水碳酸鉀、碘化鉀(天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司)；硝酸鎂、硝酸鉀(山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司)；氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀(天津市永大化學(xué)試劑有限公司)；其他試劑分析純。無限極(中國)有限公司提供的粉體樣品，靈芝皇真空帶式干燥粉體(批號：18F13DBC01，簡稱：帶干粉)；靈芝皇噴霧干燥粉體(批號：20180828A，簡稱：噴干粉)，粉體處理：帶干粉生產(chǎn)過60目(孔徑250 μm)，噴干粉不過。

1.3樣品物理特性測定方法

1.3.1休止角的測試 取樣品適量，在一定振動頻率下使其通過漏斗均勻流出，直到獲得最高的圓錐體為止，測量圓錐體斜面與平面的夾角，重復(fù)3次，取其平均值[9]。

1.3.2堆密度的測定 取樣品適量，在一定強(qiáng)度振動下使顆粒均勻由漏斗流入20 mL量筒中，計(jì)算顆粒的堆密度ρ，重復(fù)3次，取其平均值。

1.3.3含水量的測定 采用水分測定儀測定粉體的含水量[10]。

1.3.4溶解度的測定 2015年版《中華人民共和國藥典》凡例溶解度測定，在一定溫度下，計(jì)算粉體在100 g水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)能溶解的克數(shù)。

1.3.5顆粒形貌特征 用掃描電鏡FEIQuanta650(SEM)在同樣放大倍數(shù)(1000～5000倍)下觀察 并拍攝上述 2種方法制得的2種粉體形貌特征。取過篩孔內(nèi)徑150 μm(100目)顆粒測定。

1.3.6粒徑 采用激光粒徑測定儀中LA960干法檢測儀測定粉末粒徑D50。取整粒以后的過篩孔內(nèi)徑180～850 μm(20～80目)進(jìn)行測定。

1.3.7臨界相對濕度(critical relative humidity，CRH) 的測定 在25 ℃下將干燥并裝有待測樣品粉體(粉體高度為1 cm)的稱量瓶(稱量瓶直徑為25 mm)，準(zhǔn)確稱質(zhì)量后置于氯化鎂、碳酸鉀、硝酸鎂、溴化鈉、碘化鉀、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鉀過飽和溶液控制相對濕度的干燥器中(稱量瓶蓋打開)，保持168 h，準(zhǔn)確稱定質(zhì)量，計(jì)算吸濕百分率，以相對濕度為橫坐標(biāo)，吸濕百分率為縱坐標(biāo)繪制吸濕曲線，在圖中作曲線兩端的切線，兩切線交點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)即為臨界相對濕度。

2 結(jié)果

2.1不同干燥方式靈芝皇粉體物理特性比較 休止角是粉末堆積層的自由斜角與水平面所形成的夾角。休止角越小，說明摩擦力越小，流動性越好，一般認(rèn)為θ≤30 °時(shí)流動性好，θ≤40°時(shí)可以滿足生產(chǎn)過程中對流動性的需求。由表1可見，帶式干燥粉體休止角比噴霧干燥粉體小，所以從休止角考慮帶式干燥粉體比噴霧干燥粉體流動性好，造成噴霧干燥粉體休止角大、流動性差可能與其含水量有關(guān)(平均含水量2.9%明顯高于帶式干燥粉體平均含水量2.3%)。從表1可以看出，噴霧干燥粉平均堆密度[(0.424 5±0.073) g·(cm3)-1]比帶式干燥粉堆密度[(0.605 8±0.011)g·(cm3)-1]小，這可能主要是由噴霧干燥粉多為球形結(jié)構(gòu)孔隙率大引起。

表1 兩種干燥方式對靈芝皇休止角、含水量、堆密度和溶解性能的影響

靈芝皇噴霧干燥粉和帶式干燥粉均能溶解，其中噴霧干燥粉溶液更加清澈透明，色澤淺，帶式干燥粉的溶液顏色深，粘稠，可能與干燥時(shí)間長有關(guān)(圖1)。

圖1 兩種干燥方式粉體溶解色澤比較

粒徑考察，結(jié)果 d 0.1(10%顆粒的粒徑) 分別為18.118，25.127 μm；平均粒徑(d 0.5) 分別為56.284，61.931 μm；眾位粒徑(d 0.9) 分別為 154.246，158.106 μm。說明靈芝皇噴霧干燥粉的粒徑比帶式干燥粉大。靈芝皇噴霧干燥粉粒徑大可能是由于其玻璃化溫度(T g)低，致使其“軟化點(diǎn)”低，噴霧干燥時(shí)，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口溫度大于“軟化點(diǎn)”時(shí)，粉體易軟化、團(tuán)結(jié)，致使最終的粉體粒徑增大。見圖2A、B。

圖2 帶式干燥粉與噴霧干燥粉粒徑分布比較

2.2不同干燥方式靈芝皇粉體形貌特征比較 如圖3所示，靈芝皇帶干粉外形不規(guī)則，粒徑3.2 ～72.1 μm；噴干粉外形多為囊泡狀球形樣品及部分粘連不規(guī)則樣品，粒徑4.5 ～46.0 μm。

圖3 帶式干燥粉與噴霧干燥粉顆粒結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖

2.3臨界相對濕度結(jié)果分析 帶式干燥粉和噴霧干燥粉在8種飽和鹽溶液環(huán)境中吸濕率(表2)，以相對濕度(relative humidity，RH)為橫坐標(biāo)，吸濕率(%)為縱坐標(biāo)，繪制不同濕度環(huán)境的吸濕性曲線(圖4)。

圖4 兩種干燥工藝粉體的吸濕平衡曲線

表2 不同相對濕度下帶式干燥與噴霧干燥供試品的吸濕百分率

將兩種干燥工藝粉在8種飽和鹽溶液環(huán)境中吸濕率第7天的吸濕數(shù)據(jù)，繪制吸濕平衡曲線，進(jìn)一步分析兩種干燥工藝粉的臨界相對濕度(CRH)，帶式干燥粉、噴霧干燥粉的CRH分別為67.34%，75.40%。

將兩種干燥工藝粉在過飽和氯化銨溶液環(huán)境中吸濕率繪制吸濕性曲線。從圖5中可以看出，25 ℃、RH80%時(shí)，帶式干燥粉在36 h接近平衡，72 h達(dá)到平衡；噴霧干燥粉在72 h接近平衡，96 h達(dá)到平衡。

圖5 兩種干燥工藝粉體的吸濕性曲線

臨界相對濕度實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同濕度環(huán)境中，噴霧干燥粉的吸濕率均高于帶式干燥粉，特別是在相對濕度68%以上，兩種干粉的吸濕率差距增大。帶式干燥粉和噴霧干燥粉的CRH分別為67.34%，75.40%，當(dāng)環(huán)境相對濕度大于CRH時(shí)，靈芝皇粉吸濕性將迅速升高，干粉吸濕增重明顯。

3 討論

靈芝皇帶式干燥粉的流動性、吸濕性優(yōu)于噴霧干燥粉，這與常規(guī)粉體噴霧干燥流動性好，更利于粉劑、膠囊劑的充填結(jié)論相反，這可能與干燥過程中含水量的控制有關(guān)，因此在靈芝皇干燥過程中更應(yīng)該關(guān)注含水量的控制，同時(shí)如果干燥工藝選擇帶式干燥應(yīng)關(guān)注長時(shí)干燥引起的焦化對感官、風(fēng)味、溶解性和功效成分的影響；噴霧干燥粉干燥時(shí)間短，受溫度影響小，對色澤、風(fēng)味保持較好，孔隙率較大，有助于復(fù)溶[11-12]。粉體結(jié)構(gòu)為球狀，粒徑分布較均勻，有利于微球、微囊化工藝；實(shí)際生產(chǎn)中干燥工藝還應(yīng)考慮成本的控制，優(yōu)化可著眼于含水量、篩選更優(yōu)輔料，增強(qiáng)包埋效果。進(jìn)行粉體改性，改善中藥粉體感官風(fēng)味以及吸濕性、流動性等粉體性能。