鈣VD軟膠囊中VD3含量影響因素研究及配方優化

嚴飛，梁秋元，楊子忠，張小麗，張海波

安琪紐特股份有限公司（宜昌 443000）

鈣是人體必需的礦物質，補充有效且吸收率高的鈣制劑是治療鈣缺乏、骨質疏松等疾病的主要方式[1]。鈣系列產品中添加維生素D3能夠提高鈣的吸收率，維生素D（Vitamin D）是一種源于膽固醇的類固醇激素，在自然界存在的形式有5種，其中影響人類健康的主要是維生素D2（麥角鈣化醇）和維生素D3（膽鈣化醇）。其中維生素D3是維生素D的天然形式，由7-脫氫膽固醇在皮膚中產生，皮膚中維生素D的合成是維生素D最重要的來源，而從飲食中也可獲取維生素D，但天然含有維生素D的食物很少（包括乳制品和魚油）[2]。因此，鈣維生素D軟膠囊作為一種日常的膳食營養補充劑，也成了很多兒童和老年人生活中不可或缺的營養補劑。

目前市面上補鈣產品，以片劑居多，而作為軟膠囊劑的液體鈣，與其他劑型相比具有生物利用度高、密封性好、含量準確、外形美觀等特點，但也存在一些穩定性的問題，如貯存期內崩解不合格，膠囊內發生物質遷移等現象，使制劑開發出現困難[9]。文章就鈣維生素D軟膠囊中維生素D3含量不穩定的問題展開研究，并對影響其穩定性的光照、溫度等潛在因素進行初探，找出其相互關系，為保證該產品生產過程及貨架期中維生素D3含量的穩定提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

儀器：PL203電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；TFPLG-800L-Q配料罐（溫州天富機械有限公司）；CSH-1000SD-CM穩定性實驗箱（重慶創測科技有限公司）；PL-GPC-50液相色譜儀（美國Waters公司）；KQ-250DE數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Extend-C18色譜柱（安捷倫科技中國有限公司）。

試劑：甘油（豐益油脂上海科技有限公司）；明膠（羅塞洛明膠有限公司）；純化水（安琪紐特股份有限公司）；0.038 mm碳酸鈣（湖北新濟藥業有限公司）；維生素D3油（100萬 IU/g，浙江新和成股份有限公司）；玉米油（山東三星玉米產業科技有限公司），白蜂蠟（杭州保靈養泰禾生物科技有限公司）；石油醚、氫氧化鉀、正己烷（天津致遠化學試劑有限公司）；無水硫酸鈉、鉻酸鉀、無水乙醇、無水硫酸鈉（天津富宇精細化工有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 環境光照、氧氣試驗

相關文獻顯示：光照條件對維生素D的穩定性影響較大而紫外光影響更甚，日光條件下2 h后殘留率即僅為43.9%，10 h后保持在23.6%；燈光條件下維生素D的損失率也很大，10 h后殘留率為30.0%；在黑暗條件下，維生素D基本穩定，10 h后殘留率可達96.6%[10]。根據上述結論，結合車間配料過程存在稱量配制維生素D3后，敞口放置車間光照條件下1～2 h不等的情況，設計試驗驗證維生素D3在生產配料過程中環境光照的影響。

配料稱量過程中，按照鈣維生素D3軟膠囊基礎配方，只投入維生素D3油及玉米油（如表1所示），不添加白蜂蠟及碳酸鈣以避免配方組成的影響。控制配料溫度≤40 ℃，將試驗組分為遮光組和光照組，光照組又分為光照密閉組、光照有氧組，其中光照密閉組考察光照且隔絕氧氣情況下，維生素D3含量的變化情況，此組可排除氧氣對其穩定性的影響。分別考察各組在0，1，2和3 h后的維生素D3的含量變化情況。

表1 鈣維生素D軟膠囊內容物試驗配方

為保證試驗稱量的準確性，遮光組和光照組樣品在相同條件下一起配制稱量后進行分裝。光照密閉組與避光組分別采用PET透明瓶和HDPE白色瓶盛放樣品并密封瓶蓋，以避免氧氣交換帶來的損失，而光照暴露組則無需進行瓶蓋密封，敞口放置即可。

將不同考察時長的產品做好標識，遮光組置于常溫狀態的避光環境，光照組置于強光穩定性實驗箱（溫度25±2 ℃，光照強度4 500±500 Lx）條件下考察。分別測試不同考察組0，1，2和3 h后樣品維生素D3的含量，評估光照條件對維生素D3含量的影響。

企業家是這段歷史大潮的主角，他們在商業上的每一次探索都打上了深深的改革烙印。“84”派的代表人物年廣久、張瑞敏、柳傳志、任正非等已經聲名鵲起或嶄露頭角的時候，馬云剛剛考進杭州師范學院，馬化騰還是個初中學生；“92”派走上辭職下海之路時，歷史又一次因這些心懷家國的探索者們而風云激蕩。馮侖、潘石屹、俞敏洪、陳東升、朱新禮，他們在不同的領域建構了中國企業家的價值尺度。他們是時代催生的變革者，他們同時又推動了時代的歷史變革。

1.2.2 溫度影響因素試驗

不同溫度下，維生素D的吸光度變化呈現不同的規律。25 ℃條件下維生素D比較穩定，10 h后殘留率為95.6%；隨著溫度升高，維生素D的穩定性逐漸下降，70 ℃條件下，2 h后殘留率為47.1%，10 h后殘留率為16.4%[10]。根據原料廠家反饋，維生素D3原料對溫度敏感，在≥80 ℃條件下會迅速發生降解及衰減。車間現有的配料工藝分為高溫熱熔配料和低溫均質乳化配料，這兩種工藝路線最大的差異即為配料過程中物料所處的溫度不同。試驗旨在找到維生素D3的最佳配料溫度及工藝條件，既保證生產的效率，又能保證產品中維生素D3的含量穩定性。

試驗分A、B、C、D四個組（如表2所示）進行驗證，內容物配料均采用相同的配方（如表3所示），取樣點設置為5個，分別于配料過程的第0，第1，第2，第4和第8個小時，這5個取樣時間點取樣送檢維生素D3的含量。

表2 不同配料工藝的分組驗證

表3 鈣維生素D軟膠囊內容物試驗配方

高溫熱熔配料方式采用的溫度是80 ℃，溫度可能會高于車間認為的合理溫度，其主要的目的是模擬極端條件下，維生素D3含量的變化趨勢。而低溫均質乳化配料則采用的是溫度降低后再投入維生素D3后充分攪拌，會存在白蜂蠟低溫絮凝的情況，從而影響內容物體系穩定性，進而影響整個體系中維生素D3的含量，因此會出現部分檢測點含量不均勻的情況，同一溫度下采用多點取樣可避免檢測結果的偏離。

1.2.3 配方因素試驗

根據文獻[11]數據顯示，白蜂蠟作為助懸劑會對生產過程及貨架期的維生素D3含量存在影響，當添加比例為1.5%時，經加速3個月后的維生素D3含量降幅為73.4%，降解率較高。根據此次試驗，考察不同助懸劑比例及種類在基礎配方下對維生素D3含量的影響。設置的試驗組及試驗配方如表4所示。

表4 鈣維生素D軟膠囊內容物配方因素試驗 單位：g

配方1與對照組可驗證不同廠家的白蜂蠟對維生素D3含量的影響，配方1中的白蜂蠟采購自河南福美生物科技有限公司。配方1與配方2、配方3可探究白蜂蠟在用量改變的條件下，維生素D3含量的變化趨勢。配方4及配方5則可分別研究在無碳酸鈣或使用單、雙甘油脂肪酸酯作為助懸劑的情況下，維生素D3含量的變化。

將上述6個配方組的配制樣品裝于HDPE瓶中滿填充密封，做好標識，并在加速條件下進行考察，加速考察條件：溫度37±2 ℃，相對濕度75%±5% RH。樣品分別于14，30，60和90 d取出并送檢。

2 結果與分析

2.1 環境光照、氧氣對維生素D3含量的影響

根據圖1和表5的數據得，與標示理論值相比，無論是遮光密閉組還是光照密閉組，P值均大于0.05，組間差異不顯著，說明在隔絕氧氣的條件下，維生素D3含量在考察時間內均未發現明顯改變，光照強度不是影響維生素D3的關鍵因素。而光照有氧組與標識理論值、遮光密閉組相比，P值均小于0.05，組間存在顯著性差異，說明氧氣環境會使維生素D3的含量降低，因避免維生素D3在配料過程中長期暴露在空氣環境中。車間生產光照強度約為1 500 Lx，而穩定性試驗箱為4 500±500 Lx，遠高于車間光照強度，且實際生產的稱量過程中維生素D3油并未隔絕空氣，通過光照有氧組的試驗更接近車間實際生產的情況，在光照與氧氣的共同作用下維生素D3的含量較前3組雖略有降低，衰減約10%，但仍在標示理論值80%～150%范圍內，可通過增加投料量的方式解決。

表5 光照、氧氣對鈣維生素D軟膠囊內容物中維生素D3含量的t檢驗結果

圖1 光照、氧氣對維生素D3含量的影響

因此，通過試驗可以基本排除光照、氧氣在生產過程中會引起維生素D3含量大幅衰減的可能。

2.2 配料溫度對維生素D3含量的影響

由圖2散點圖中各配料溫度下維生素D3含量的變化情況可得，在0 h相同含量的維生素D3經過8 h的配料及暫存過程后，80 ℃的溫度下僅1 h已出現21.42%的衰減并低于含量的下限值，說明維生素D3在該溫度下極易發生衰減，需嚴格控制加入溫度的上限范圍。而在45，55及65 ℃下，經過8 h的考察，維生素D3的衰減率分別為4.76%，8.81%和16.67%，均高于維生素D3含量的下限值。

圖2 配料溫度對維生素D3含量的影響

綜上，溫度是影響維生素D3含量的關鍵因素之一，考慮到車間生產順暢性及效率，建議將維生素D3的配料溫度控制在40～45 ℃的范圍內。

2.3 不同配方中維生素D3含量變化及規律

根據不同配方的考察結果可以發現，配方中白蜂蠟的添加會使維生素D3的含量明顯降低，且添加量的比例越大，衰減的速率越快。對照組與配方1相比，維生素D3含量在3個月加速后均出現85%以上的衰減率，說明白蜂蠟對維生素D3含量的影響與其廠家無關。配方3與對照組相比，不添加白蜂蠟，維生素D3在加速試驗結束后衰減率為17.5%，說明配方中白蜂蠟的存在的確會對鈣維生素D軟膠囊內容物體系中的維生素D3含量造成明顯的影響。結合配方4的考察結果，在無碳酸鈣的條件下，白蜂蠟的加入并不會使維生素D3含量在加速期造成明顯衰減，其衰減率僅為10.6%。因此證實：白蜂蠟與碳酸鈣的共存才會加速維生素D3含量的衰減。

配方5使用單、雙甘油脂肪酸酯作為助懸劑，不再使用白蜂蠟，維生素D3在加速期內降解為19.2%，滿足含量范圍，同時也可使混懸體系保持穩定，避免內容物分層導致壓丸過程裝量差異過大的情況。

圖3 不同配方對維生素D3含量的影響

2.4 助懸劑比例的選擇

根據配方因素試驗，選取與白蜂蠟同配方比例的單、雙甘油脂肪酸酯作為替換的助懸劑，雖然維生素D3的含量在加速期間含量合格，但發現內容物體系的流動性不佳，仍存在上機過程混懸液過于黏稠的情況，如圖4所示。

圖4 鈣維生素D軟膠囊內容物（含單、雙甘油脂肪酸酯）

因此，助懸劑的比例需做進一步的篩選，在配方5助懸劑比例為1.37%的基礎上，對單、雙甘油脂肪酸酯的比例進行調整，將比例調整至0.7%，0.9%，1.1%和1.3%四個梯度，進行內容物的配制。配料后放置于具塞量筒中，讀取初始高度，常溫豎直靜置，放置16 h后讀取沉降后混懸物的高度，計算沉降體積比[12]。記下初始高度H0（mm），靜置結束后的最終高度H（mm），根據公式，沉降體積比=H/H0。沉降體積比越大，混懸液越不易沉降，即混懸體系越穩定。

由表6結果可得，在添加比例為1.1%和1.3%時混懸體系的穩定性較佳，結合內容物外觀圖（圖5）最終選擇1.1%的添加量為最適比例。

表6 不同單、雙甘油脂肪酸酯添加比例的沉降體積比

圖5 含不同比例單、雙甘油脂肪酸酯的鈣維生素D軟膠囊內容物對比圖

3 結論

通過上述一系列單因素試驗確認，影響鈣維生素D軟膠囊中維生素D3含量的關鍵因素為溫度和配方中的白蜂蠟，而在正常生產過程中，光照、氧氣的條件并未對維生素D3的含量產生明顯的衰減，故認為光照、氧氣對維生素D3含量在短期及中期的影響是可控的，但車間實際生產過程中仍需盡量避光避氧，并且做到現配現用。

對于維生素D3的加入需采用低溫均質配料，配料溫度控制應在45 ℃以下。根據加速過程的降解情況來看，維生素D3在加速試驗過程中會出現約20%的衰減，所以配料過程維生素D3需按120%的理論投料值進行稱量投料。配方中不再添加白蜂蠟作為助懸劑，采用1.1%配方比例的單、雙甘油脂肪酸酯進行替換，優化原有配方，可滿足車間后續的生產，保證貨架期內產品的穩定性。