響應面法優化加味胃炎消片的干法制粒工藝

鐘文嘉，黃益穗

（廣州中醫藥大學第一附屬醫院藥學部，廣東廣州 510405）

加味胃炎消片是廣州中醫藥大學第一附屬醫院研發的院內制劑，原方主要由黨參、白花蛇舌草、醋莪術、半枝蓮、黃連、甘草等藥味組成，具有健脾益胃、清熱解毒、活血消脹的功效。臨床上主要用于急慢性胃炎、潰瘍病等疾病的治療，該制劑已經臨床使用多年，療效顯著，安全性好，廣受患者好評[1]。

中藥干法制粒工藝是指將干膏粉經輪輥壓制成片、預破碎、破碎、整粒制備成粒度適中、流動性好的顆粒。原料干膏粉的制備流程為中藥飲片提取、濃縮、干燥、粉碎、過篩、獲得。相比傳統的濕法制粒，干法制粒無需制軟材，因此制粒過程無需添加潤濕劑，也無需干燥，能有效避免藥物與水發生降解反應、藥物遇熱分解，適用于遇水不穩定及熱不穩定的品種[2-3]，此外，干法制粒還有機械化程度高、低碳、環保的優點[4]。目前，片劑的干法制粒工藝研究較少，文獻報道的有參蓮顆粒[5]、黃芪百合顆粒[6]、參芪婦康顆粒[7]、速溶阿膠顆粒[8]、抗甲方顆粒[9]等顆粒劑的干法制粒工藝。本研究以院內制劑加味胃炎消片為模型，選取顆粒的一次成型率作為考察指標，壓輥間隙、壓輥油壓、螺旋送料速度、壓輥轉速作為考察因素，采用Box-Behnken 響應面法篩選出穩定、成型率高的工藝參數；再采用優化后的工藝制粒、壓片，通過考察制得顆粒及片劑的性狀，驗證干法制粒壓片的可行性，從而擴大干法制粒技術在中藥片劑領域的適用性，為其他中藥片劑的工業化生產提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

LGS150 干法制粒機（北京新龍立科技有限公司）；CH-200 型槽式混合機（江陰瑰寶科技有限公司）；ZP35B 旋轉式壓片機（上海天和制藥機械有限公司）；HB43-S 鹵素水分測定儀（梅特勒-托利多儀器有限公司）；FT-2000AE 脆碎度檢測儀（天津天大天發科技有限公司）。

1.2 試藥

白花蛇舌草（批號：2003001）、醋莪術（批號：2006001）、半枝蓮（批號：2008001）、黨參（批號：2004001）、黃連（批號：1912001）、甘草（批號：2001001）等，以上藥材均購于嶺南中藥飲片有限公司；滑石粉（批號：2004016，桂林桂廣滑石開發有限公司）；硬脂酸鎂（批號：20200314，貴州省桐梓縣彩王輔料有限公司）。

2 方法與結果

2.1 干法制粒工藝參數的篩選

2.1.1 干膏粉的制備 黨參進行干燥、粉碎、過篩、備用；白花蛇舌草、醋莪術、半枝蓮等剩余藥材進行二次提取，濃縮成浸膏，再與黨參粉混合、干燥、粉碎、過100 目篩，制得干膏粉（含水量4.83%），備用。上述工序由廣州中醫藥大學第一附屬醫院制劑中心完成。

2.1.2 Box-Behnken 響應面法試驗的因素水平 選取工藝參數壓輥間隙（A）、壓輥油壓（B）、螺旋送料速度（C）、壓輥轉速（D）作為考察因素，每個因素設置3個水平，用-1、0、1標記，見表1。

表1 Box-Behnken 響應面法因素水平表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken response surface method

2.1.3 設計方案與結果分析 將“2.1.1”項獲得的加味胃炎消片干膏粉分成每份10 kg，按表2 的設計方案分別進行干法制粒，將每個試驗號獲得的顆粒稱定質量，記為M1，然后過振蕩篩，將能通過12 目篩網但不能通過60 目篩的顆粒稱定質量，記為M2，依據公式：Y1=M2/M1×100%，計算一次成型率（Y1）。選取Y1作為考察指標，應用軟件Design-Expert 8.0.6 Trial進行統計分析，試驗結果見表2、表3。

表2 響應面試驗設計與結果Table 2 Results of response surface method

表3 響應面試驗結果統計分析Table 3 Variance analysis of response surface method

結果顯示，預測模型P＜0.01，失擬項P＞0.05，說明該模型對真實情況的模擬是準確的[10]。4 個因素對顆粒一次成型率（Y1）的影響程度順序為B＞A＞D＞C。其中，壓輥油壓、壓輥間隙、壓輥轉速對顆粒一次成型率影響具有統計學意義，螺旋送料速度的影響則不具有統計學意義。對表3的結果進行多元二次回歸擬合分析，獲得回歸方程：

Y1=54.22-1.64A-2.17B+0.66C+1.57D+1.42AB+0.42AC+2.88AD+0.05BC-0.42BD-0.30CD-1.65A2-2.59B2-5.72C2-5.28D2（R2=0.955 3）,CV=2.70%（＜10%），表明實驗的真實度和可信度高[11]，能夠對真實情況進行較好地模擬表達。根據上述回歸方程，分別繪制各因素與響應值的交互作用曲面圖，見圖1。

圖1 各因素交互作用對一次成型率的響應曲面圖Figure 1 Response surface graphs of the interaction of various factors on the primary forming rate

通過使用軟件Design-Expert 8.0.6 Trial 統計分析得到最佳組合為：壓輥間隙1.36 mm，壓輥油壓17.28MPa，螺旋送料速度89.7r/min，壓輥轉速20.2r/min；預測一次成型率為55.55%，根據LGS150 型干法制粒機參數設置的實際情況，將上述參數調整為：壓輥間隙1.4 mm，壓輥油壓17.3 MPa，螺旋送料速度90 r/min，壓輥轉速20 r/min。

2.1.4 最佳工藝驗證 為驗證最佳工藝參數的可行性，按上述工藝參數重復制粒3次、過篩、稱重，計算顆粒一次成型率。結果顯示，3 批次顆粒一次成型率分別為54.8%、56.6%、56.1%，平均值為55.8%，RSD 為1.66%。可見，最佳工藝參數制粒穩定性好、一次成型率高，具備可操作性。最佳工藝參數一次壓制成型效果見圖2。可見，壓輥壓制出的片厚度適中，掰斷有一定的韌性而又不松散，預破碎、破碎后過12目篩整粒，制得的顆粒粒度適中、顏色均一、細粉較少。

圖2 最佳工藝制粒效果圖Figure 2 The design sketch of the optimal granulation process

2.2 顆粒和片劑的考察

2.2.1 顆粒的流動性考察 參照文獻[12-13]，采用固定漏斗法檢測顆粒的流動性。取水平坐標紙平整放置于實驗臺上，將鐵架臺分別串聯3 只同一規格的漏斗，且最下方漏斗的漏斗口正對水平坐標紙的中點位置，漏斗口距離水平坐標紙約2 cm。接著，將顆粒從最上面漏斗的漏斗壁緩緩倒入，直至顆粒堆的堆尖剛好接觸到最下面的漏斗口時，停止倒入顆粒。依據公式tanα=h/r（h為顆粒堆的高度，r為顆粒堆的半徑）計算休止角（α），每個批次重復試驗3 次，計算結果取均值。結果顯示，3 批次顆粒休止角（α）分別為31.29o、33.16o、32.45o，RSD 值分別為3.09%、1.79%、2.70%，表明最佳工藝制得的顆粒流動性好（α＜40o），滿足大批量生產要求[14]。

2.2.2 顆粒的吸濕率考察 取3 個已干燥恒重具瓶塞的扁形稱量瓶，稱重、去皮，分別加入3 批次的顆粒各10 g，登記、做好標記。另取已添加潤滑劑（2%的滑石粉和1%的硬脂酸鎂）的3 批次顆粒各10 g，置于溫度為25 ℃、相對濕度為75%的恒溫恒濕箱中，分別于1、2、4、6、8、10、12、24、36、48、60 h 取出，稱定質量，計算吸濕率[15]。吸濕率=（吸濕后樣品質量-吸濕前樣品質量）/吸濕前樣品質量×100%。3批次的計算結果取均值，以時間為橫坐標、吸濕率為縱坐標，繪制吸濕率曲線，見圖3。可見，顆粒的吸濕率跟時間呈正相關，且未添加潤滑劑的顆粒吸濕率＞已添加潤滑劑的顆粒吸濕率，說明潤滑劑不僅能起到良好的潤滑作用，還具備一定的防潮抗濕性，壓片前應添加一定比例的潤滑劑，盡可能減少顆粒裸露在空氣中的時間，可以減少顆粒的吸濕受潮。

圖3 顆粒添加潤滑劑前后吸濕率比較Figure 3 Hygroscopicity of particles before and after adding lubricant

2.2.3 片劑脆碎度考察 將最佳工藝制得3 批次顆粒，分別加入顆粒總質量2%的滑石粉和1%的硬脂酸鎂，混合、壓片（Φ=8.5 mm，0.25 g/片）。參照2020年版《中國藥典》四部片劑脆碎度檢查法[16]，隨機抽取3 批次的片各26 片，使其總質量約6.5 g，用吹風機吹去片脫落的粉塵，精密稱定質量，置圓筒中，轉動100 次。取出，吹去粉塵，精密稱定質量，減失質量不得超過1%，且不得檢出斷裂、龜裂及粉碎的片。檢驗結果顯示，3 批次的片劑均無檢出裂片，減失質量分別為0.51%、0.47%、0.61%，均符合要求，驗證了干法制粒、壓片的可行性。

3 討論

大多數中藥制劑由幾味中藥或十幾味中藥組成，而每味中藥又因性狀與用藥部位不同，經過一系列的提取、濃縮、干燥、粉碎后，制得的干膏粉性質相當復雜[17-18]。前期研究發現，干法制粒壓片法并不適用于所有的中藥片劑，部分制劑由于含纖維量高的藥味、礦石類藥味等占比大，制得的干膏粉黏性較差，顆粒一次成型率低，片劑的硬度、脆碎度不符合要求，或出現裂片。因此，只有黏性較好的物料才能嘗試干法制粒壓片。此外，干膏粉的含水量對顆粒的一次成型率、片劑的合格率有一定的影響。當干膏粉含水量偏低時，壓輥壓制成的片劑韌性較差，導致顆粒的一次成型率偏低，不適合采用干法制粒；當干膏粉含水量偏高時，干膏粉容易出現結塊，導致真空上料困難、機器卡頓等，或者制得顆粒顏色不均勻，也不宜采用干法制粒。干膏粉的含水量對片劑成型的影響，下一步將在本研究干法制粒參數確定的基礎上再作進一步研究。

中藥干法制粒技術近幾年才在國內興起，該技術省去了傳統濕法制粒需要制軟材、干燥的工序，具有工藝簡便、機械化程度高、重復性好等優點，由于制粒過程無需添加乙醇等潤濕劑，也無需加熱干燥，特別適用于熱不穩定和遇水不穩定的藥物，同時有效降低了生產成本，符合新時代制藥工業低碳、環保的理念。但是，目前也存在著一些制約干法制粒技術發展的因素，如干法制粒機比較昂貴，難于普及；干法制粒顆粒一次成型率偏低、損耗偏大，不適宜貴細物料的使用。因此，干法制粒目前不能完全取代傳統的濕法制粒，有條件的企業應該同時具備干法制粒和濕法制粒技術，確保每一個品種都能使用最適宜的工藝生產。