星點設計-響應曲面法優選歸芪扶正顆粒最佳成型工藝研究

胡月月 聶繼紅 薛兆坤 劉 藝*

1.烏魯木齊市中醫醫院藥學部，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆醫科大學附屬中醫醫院藥學部，新疆 烏魯木齊 830000

“歸芪扶正方”源于新疆醫科大學附屬中醫醫院的臨床應用的經驗方，主要用于提高機體免疫力。該方由太子參、黃芪、麥冬、炒六神曲等十五味藥組成，具有益氣養陰、補肺益腎的功效，用于氣陰兩虛、肺腎不足所致的低熱、五心煩熱、夜間潮熱，盜汗，自汗，乏力氣短，干咳少痰，獲得性免疫缺陷綜合征見上述證候者。本方中太子參具有心肌保護、免疫調節等藥理作用[1]，黃芪具有保肝、利尿、降脂、降糖等藥理作用[2]，麥冬具有抗氧化、抗衰老等藥理作用[3]，歸芪扶正顆粒是在中醫理論指導下使用的臨床經驗方，原方為湯劑，其服用體積大、易發霉、攜帶不便，因顆粒無需煎煮、服用及攜帶方便、可保持原劑型的特點和處方要求，故將劑型改為顆粒劑。本實驗在輔料類型和乙醇濃度考察的基礎上，以甘露醇用量、乙醇濃度為影響因素，以成型率、休止角及吸濕率的綜合評分為評價指標，采用星點設計-響應曲面法優選歸芪扶正顆粒的最佳成型工藝，并對顆粒的包裝濕度進行考察，為后期的相關研究打下基礎[4]。

1 儀器與材料

1.1 儀器 AL204萬分之一電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)；DHG-9245A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海齊欣科學儀器有限公司)；干燥器，恒重稱量瓶。

1.2 材料 歸芪扶正浸膏(由新疆醫科大學附屬中醫醫院提供)；神曲粉(批號：20180111，湖北孟氏中藥飲片有限公司)；乳糖(批號：20170906，西安天茂化工有限公司)；微晶纖維素(批號：20180302，天津市祥瑞鑫化工科技有限公司)；甘露醇(批號：20180913，上海源葉生物科技有限公司)；淀粉(批號：20180713，天津化學試劑有限公司)；蔗糖(批號：20170525，天津市津東天正精細化學試劑廠)；糊精(批號：20180120，國藥集團化學試劑有限公司)；氯化鈉(批號：20180503，廣州友聯化學試劑廠)；氯化鉀(批號：20170822，廣州市結盈化工科技有限公司)；氯化鎂(批號：20171109，天津市鼎盛鑫化工有限公司)；硝酸鉀(批號：20170104，廣州市錦源化學有限公司)；碳酸鉀(批號：20180315，天津渤化化學試劑有限公司)；溴化鈉(批號：20171023，天津化學試劑有限公司)；醋酸鉀(批號：20180509，西安天茂化工有限公司)均為分析純；水為蒸餾水。

2 方法與結果

炒六神曲為歸芪扶正方中佐藥，其所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，適宜充當輔料，故將其粉碎作為部分輔料。中藥顆粒成型工藝優選時需綜合考慮顆粒的成型性、流動性以及穩定性等相關因素。在本實驗中選擇顆粒的成型率、吸濕率、休止角為指標進行全面評價(權重系數分別為0.5、0.3、0.2)，綜合評分滿分為100分，優選顆粒成型的合適輔料與配比。通過分析實驗數據確定適宜的乙醇用量，獲得最佳顆粒成型工藝。

2.1 樣品的制備 按處方比例取藥材適量，以前期考察的最佳工藝制備樣品，濃縮干燥成干浸膏，粉碎后與炒六神曲一起過4號篩，等比例逐級遞增混勻，備用。

2.2 輔料類型篩選 制備顆粒劑的常用輔料為甘露醇、乳糖、微晶纖維素、淀粉、蔗糖、糊精，本實驗結合相關需求進行選用。取前期制備好的樣品，濃縮得干浸膏，備用。按照表1加入相應的輔料混合，過篩，制粒，烘干，整粒，即得。按干浸膏∶輔料∶炒六神曲=6∶2∶1的比例，分別稱取干浸膏與不同輔料進行混合，混合均勻后，制粒，并記錄相應的軟材性狀、過篩情況、顆粒性狀以及成型率，實驗設計與實驗結果見表2，3，結果表明，以干浸膏/甘露醇/炒六神曲(6∶2∶1)比例時軟材效果最好。

表1 輔料配比表

表2 輔料考察相關結果表

表3 輔料考察成型率實驗結果表

2.3 乙醇濃度單因素考察 取前期制備好的樣品，濃縮得干浸膏，備用。按干浸膏∶甘露醇∶炒六神曲=6∶2∶1的比例混合，分別加不同濃度的乙醇進行混合，混合均勻后，制粒，并計算顆粒的成型率、休止角和吸濕率，計算綜合評分優選最佳的乙醇濃度，實驗設計與實驗結果見表4，結果表明，以85%乙醇為粘合劑制備的顆粒效果最好。

表4 乙醇濃度單因素考察實驗結果表

2.4 星點設計-響應曲面法優選最佳成型工藝

2.4.1 因素水平的確定 根據輔料類型和乙醇濃度的考察結果，確定以甘露醇用量、乙醇濃度為影響因素，以成型率、吸濕率、休止角為考察指標[5]，進行2因素5水平星點設計，依然設定綜合評分滿分為100分。各因素水平見表5，實驗結果見表6。

表5 因素水平表

表6 星點設計及結果表

2.4.2 成型率的測定 按《中國藥典》2020年版(四部)，照“粒度和粒度分布測定法”進行測定[6]，計算成型率。

2.4.3 吸濕率的測定 精密量取合格顆粒適量，置于恒定濕度(RH)為75%(25 ℃)的干燥器中定時稱重，計算吸濕率[7]。

吸濕率(%)=(吸濕后顆粒的質量-吸濕前顆粒的質量)/吸濕前顆粒的質量×100%。

2.4.4 休止角的測定 上下串聯3個漏斗，將顆粒從最上端倒入，直到所產生的顆粒堆頂部與下端的漏斗口接觸為止，按公式tanα=H/R 計算出休止角。式中：H為顆粒高度 (cm)，R為顆粒底部半徑(cm)[8]。

2.4.5 數據處理 通過響應曲面軟件進行擬合，并以擬合優度(R2)及置信度(P)當做評判標準。得回歸方程：Y=91.98+0.35A+0.43B+0.025AB-0.65A2-0.53B2，從表4的方差分析表可以看出A、B、A2、B2具有顯著性影響，影響程度為A>B>B2>A2；失擬項為0.8931>0.05，表明失擬不顯著；相關系數R2為0.8697，表明該模型擬合較好，試驗誤差小，可用該模型對不同條件下的試驗結果進行測定。根據相關實驗結果，繪制三維曲面圖。如圖1所示和見表7。

圖1 乙醇濃度-輔料比例等高線圖(左)和效應面圖(右)

表7 數值分析結果表

2.4.6 讀圖與取值 由軟件分析所得最佳工藝條件，輔料理論最佳比例23.84%，理論最佳乙醇濃度87.06%，結合效應面圖和等高線圖 (圖1)，并考慮實際情況，確定最佳成型工藝為輔料比例為24%，乙醇濃度為87%。

2.4.7 驗證試驗 按處方比例取當相應的藥材，并按照最佳提取工藝提取制備相應干浸膏，按照最佳成型工藝制作顆粒，平行做3份。經測算得綜合評分分別為93.5、91.9、92.8(RSD為0.86%)。結果表明其預測值與實際值是基本一致的，實驗表明方程可預測試驗結果，該工藝重復性好，穩定可靠。

2.5 臨界相對濕度的測定 為了保證顆粒能夠在適宜的濕度下包裝，需要測定其臨界相對濕度。按照表7配制出不同鹽的過飽和溶液，精密稱定顆粒數份，每個實驗平行三份樣品，分別置于相應干燥器中，放置48 h，形成相應的濕度環境，將顆粒放入相應干燥器中，每個器皿中放置7 d后，精密稱定，計算吸濕率，測定臨界相對濕度(CRH)[9]，實驗安排與結果見表8和圖2。由圖2看出，本顆粒在包裝時，環境濕度應控制在65%以下。

圖2 臨界相對濕度圖

表8 相關溶液在25 ℃時的相對濕度

3 討論

處方中炒六神曲所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，適宜充當輔料，故將其粉碎作為部分輔料，可以減少廠家生產成本，還可以充分提高組方中藥的利用率。

臨界相對濕度是衡量中藥固體制劑吸潮難易程度的一個重要指標。采用不同鹽的過飽和溶液可形成不同的濕度環境，在臨界相對濕度的測定時，可在這些不同濕度環境下測定顆粒的吸濕率，并以吸濕率-相對濕度繪制臨界相對濕度曲線明確其臨界相對濕度，可保證顆粒能夠在適宜的濕度下進行包裝。經過“2.5 臨界相對濕度的測定”明確了制備好的歸芪扶正顆粒在進行包裝時，環境濕度應控制在65%以下，確保不影響其整個生產流程。

根據前期研究結果分析得出用吸水率、成型率、休止角為指標用綜合評分得出用，再用星點設計-響應曲面法優選最合適添加的乙醇濃度、甘露醇使用量及干浸膏、輔料和炒六神曲的最優比例，采取響應曲面中心設計是因為其連續的序列、完整的設計、階段的優選、精準的結果。

本實驗通過輔料類型篩選確定了輔料的種類，并結合星點設計-響應曲面法優化歸芪扶正顆粒的成型工藝，確定了輔料用量和乙醇濃度，并明確其包裝濕度范圍。通過驗證試驗可知，星點設計-響應曲面法優選得到的歸芪扶正顆粒成型工藝穩定可行，制備的顆粒具有成型率高、流動性好、抗吸濕性強的特征，為該制劑之后的大生產提供參考。