陳光宇 饒智瞿昊宇*謝夢洲何群
(1.湖南中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院,湖南 長沙410208; 2.湖南中醫(yī)藥大學,湖南省藥食同源功能性食品工程技術研究中心,湖南 長沙410208; 3.湖南中醫(yī)藥大學中醫(yī)診斷學湖南省重點實驗室,湖南 長沙410208;4.湖南中醫(yī)藥大學中醫(yī)心肺病證辨證與藥膳食療重點研究室,湖南 長沙410208)
五汁飲出自《溫病條辨》,由鮮梨汁、鮮荸薺汁、鮮蘆根汁、鮮麥冬汁、鮮藕汁組成,具有清熱養(yǎng)陰、生津止渴的功效[1?2],臨床上常用于治療高熱、汗吐瀉太過所導致的人體傷津脫液、舌干口渴、吐白沫等溫病傷陰諸病癥,課題組前期研究表明該方可改善酒醉引起的口渴嘔逆、頭痛等癥狀,并具有保肝、護胃作用,可用于醉酒之人醒酒[3?4]。但目前五汁飲大多為家庭自制藥膳,臨用現(xiàn)制,食用不便,而且未見到有商品(食品、保健食品或藥品)出售。
為了方便廣大消費者服用五汁飲,并更好地發(fā)揮其保健和治療功能,便于貯存、攜帶、運輸,本實驗將原方制成顆粒,制備方法為將方中藥材水煎煮濃縮,食材榨汁濃縮,將兩者濃縮液噴霧干燥成干浸膏粉,再加輔料制得。由于五汁飲顆粒屬于水溶性顆粒,故要求輔料稀釋劑具有水溶性,干浸膏粉有一定黏性和吸濕性;輔料能降低黏性、吸濕性,增加流動性;方中含果汁,本身口感較好,故不需要加矯味劑。
本實驗采用擠壓制粒制備五汁飲顆粒,要加入潤濕劑,故可考慮篩選的稀釋劑有可溶性淀粉、山梨醇、糖粉、乳糖、β?環(huán)糊精、甘露醇、葡萄糖,潤濕劑有不同體積分數(shù)的乙醇,評價指標有顆粒收率、休止角、溶化時間等。又因干浸膏粉中含有大量多糖、淀粉等黏性成分,暴露在空氣中的藥粉與空氣接觸面積大,易吸濕,故本實驗又考察了顆粒吸濕性,以期為該制劑的大規(guī)模生產(chǎn)提供依據(jù)。
1.1 儀器 YC?1800型實驗室低溫噴霧干燥機(上海雅程儀器設備有限公司);RE?2000B型旋轉蒸發(fā)器(鞏義市予華儀器有限責任公司);DZF?6050AB型真空干燥機(北京中興偉業(yè)儀器有限公司);2500Y型多功能粉碎機(永康市博歐五金制品);ZYZ?V911型榨汁機(山東九陽股份有限公司);TCS?100型電子天平(上海乾峰電子儀器有限公司);UTP型電子天平(上海花潮電器有限公司);DD5型離心沉淀機(長沙英泰儀器有限公司);QY?1型切片機(溫州頂歷醫(yī)療器械有限公司);10、80 目不銹鋼藥篩(上海過望化工有限公司);YK160型搖擺式制粒機(湖南中誠制藥機械廠);HTC?1型高精度溫濕度計(昆山市龍威爾機電有限公司);HWS?80B型恒溫恒濕培養(yǎng)箱(天津市一波高科實驗儀器廠)。
1.2 試劑與藥物 鮮麥冬(無硫)購于四川綿陽,批號20 171011;鮮蘆根購于綠源農林科技有限公司,批號20171023,經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學藥學院藥植鑒定教研室周日寶教授鑒定為正品,符合2015年版《中國藥典》 一部有關規(guī)定。鮮菜藕、鮮荸薺、鮮雪梨、白糖(批號20170916)購自當?shù)剞r貿市場。無水葡萄糖(批號20170908)、甘露醇(批號20170325)、β?環(huán)糊精(批號20170427)、乳糖(批號20170506)、可溶性淀粉(批號20161219)為藥用級(湖南爾康制藥股份有限公司);山梨醇(食用級,批號20180321,南京納滿生物科技有限公司);五氧化二磷(批號20130927,天津市科密歐化學試劑有限公司);氯化鉀(批號20150825,廣東光華科技有限公司);硝酸鉀(批號140120,西隴化工股份有限公司);氯化鈉(批號20140102,湖南匯虹試劑有限公司);濃硫酸(批號2013110506,株洲石英化玻有限公司);溴化鈉(批號20150612,國藥集團化學試劑有限公司)。
2.1 顆粒制備 取過80 目篩的干浸膏粉、稀釋劑各50 g(預試驗結果表明,干浸膏粉與稀釋劑最低用量比為1∶1,并且原則上輔料用量應盡可能少以減少服用量),混合均勻,潤濕劑制軟材,擠壓,過10 目篩,50 ℃下減壓干燥至含水量<5%,即得,置于干燥器中保存??刂骗h(huán)境相對濕度≤50%,暴露時間<4.0 h,溫度≤25 ℃,30 萬級潔凈區(qū)(樣品需回收,故防止微生物污染)。
2.2 指標測定
2.2.1 軟材過篩情況及質量 根據(jù)軟材是否“手握成團、輕壓則散”、細粉量、過篩時是否黏篩網(wǎng)、過篩難易程度,由差至好分別計分。
2.2.2 顆粒質量
2.2.2.1 濕顆粒、干顆粒質量 將濕顆粒置于手掌上簸動,應有沉重感、細粉少、整齊而無長條物和塊狀物;手捻干顆粒時,以能粉碎成有粗糙感的細粉為宜。按外觀圓整程度、大小均勻性、表面粗糙情況,由差至好分別計分。
2.2.2.2 干顆粒收率 參照2015年版《中國藥典》 四部通則0104 顆粒劑項下【粒度】 照粒度和粒度分布測定法,要求不能通過一號篩、能通過五號篩者總和不得超過15%。干顆粒收率為10~80 目顆粒質量占干膏粉、輔料質量總和的比例,其數(shù)值越高越好。
2.2.3 休止角 采用固定漏斗法,將3 只漏斗串聯(lián)并固定于水平放置的坐標紙上1 cm 的高度處,將樣品沿漏斗壁倒入最上的漏斗中,直至坐標紙上形成的樣品圓錐體尖端接觸到漏斗口為止(高度計為H),測定圓錐底部直徑(2R),計算休止角α(tgα =H/R),重復5 次,取平均值[5]。休止角越小,流動性越好。
2.2.4 溶化時間 參照2015年版《中國藥典》 四部通則0104 顆粒劑項下 【溶化性】 可溶顆粒檢查法。取樣品10 g,加200 mL 70~80 ℃熱水攪拌5 min,立即觀察并記錄全部溶化時間。時間越短,溶化性越好。
2.3 潤濕劑種類篩選 固定輔料為β?環(huán)糊精,單因素試驗考察以純化水、不同體積分數(shù)乙醇為潤濕劑[6]時對軟材過篩情況及軟材、濕顆粒、干顆粒質量的影響,最好者計為12,最差者計為1,進行等級一致性檢驗,結果χ2>即乙醇有顯著影響,并且其體積分數(shù)為90%時效果最好。最終,本實驗選擇80%、85%、90%作進一步研究。
2.4 稀釋劑種類篩選 固定潤濕劑為90%乙醇,單因素試驗考察以可溶性淀粉、山梨醇、白糖粉、乳糖、β?環(huán)糊精、甘露醇、葡萄糖為稀釋劑時對軟材過篩情況及軟材、濕顆粒、干顆粒質量的影響,最好者計為7,最差者計為1,進行等級一致性檢驗[7],結果,P<0.05,即稀釋劑有顯著影響,以乳糖效果最好。最終,本實驗選擇乳糖、β?環(huán)糊精、甘露醇作進一步篩選。
2.5 正交試驗 在“2.3”和“2.4”項結果基礎上,本實驗以干顆粒收率、休止角、溶化時間為評價指標,采用正交試驗進一步篩選稀釋劑(A)、潤濕劑(B)種類。因素水平見表1,結果見表2,因素間方差分析見表3,水平間方差分析見表4。
表1 因素水平
表2 試驗設計與結果
表3 因素間方差分析
表4 水平間方差分析
由表2~4 可知,以干顆粒收率為評價指標時,因素水平均無顯著影響,可取任意水平;以休止角為評價指標時,因素B有顯著影響,而休止角越小越好,水平間兩兩比較可知,B因素選1 水平,即以90%乙醇為潤濕劑時效果最好;以溶化時間為評價指標時,因素A有顯著影響,而溶化時間越短越好,水平間兩兩比較可知,A因素選2 水平,即以乳糖為稀釋劑時效果最好。
2.6 驗證試驗 取過80 目篩干浸膏粉、乳糖各500 g,混合均勻,加90%乙醇制軟材、擠壓過10 目篩,50 ℃下減壓干燥至含水量<5%,制得干顆粒,進行3 批驗證試驗,結果見表5,可知該方法科學合理,成熟可行。
表5 驗證試驗結果(n=3)
2.7 吸濕性研究
2.7.1 吸濕速度測定 將顆粒置于五氧化二磷干燥器中干燥72 h 至恒重,將底部盛有不同濕度環(huán)境溶液的干燥器置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中恒溫24 h,測定相對濕度。另取適量顆粒劑于研缽中研成細粉,精密稱取1.0 g 左右,平行7份,置于干燥至恒重的扁形稱量瓶(瓶蓋打開)中(厚度約2 mm),放到已恒定濕度的干燥器中,準確稱定質量,再置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中保存,于不同時間稱定質量,平行3 次,計算吸濕率,公式為吸濕率=[(吸濕后質量-吸濕前質量)/ 吸濕前質量)]×100%。以吸濕率為縱坐標,時間為橫坐標作圖,建立吸濕速度模型,測定吸濕速度參數(shù),結果見表6。
表6 顆粒吸濕率測定結果
2.7.2 吸濕速度動力學模型建立 采用數(shù)學模型對顆粒在不同相對濕度下吸濕率隨時間變化的規(guī)律進行擬合[8],結果見表7。由此可知,相對濕度為66.0%、99.0%時,吸濕速度動力學方程滿足冪函數(shù)模型;相對濕度為77.0%、88.2%時,滿足MorganMercerFlorin 模型。
表7 顆粒吸濕速度動力學模型
2.7.3 吸濕率為5%時所需時間計算 一般來說,固體顆粒含水量需控制在5%以內,故將Y=5%代入表7 方程中。按統(tǒng)計學原則,吸濕率達5%時所需時間應取下限,故在溫度25 ℃,相對濕度66.0%、77.0%、88.2%、99.0% 的條件下,將顆粒分別暴露在空氣中93.97、6.814、1.261、0.421 9 h 時吸濕率可達5%。
2.7.4 臨界相對濕度測定 在已恒重的扁形稱量瓶底部放入厚約2 mm 的干燥至恒重的顆粒,準確稱定質量,分別置于盛有7種體積分數(shù)硫酸和不同鹽過飽和溶液的干燥器中(瓶蓋打開),于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中放置6.5 d 后稱定質量,平行3 次,計算吸濕率[9]。以吸濕率為縱坐標,相對濕度為橫坐標繪圖,結果見表8、圖1。
表8 顆粒臨界相對濕度測定結果
圖1 不同相對濕度下顆粒吸濕率
2.7.5 吸濕率5% 下時間與相對濕度變化的函數(shù)關系建立 對吸濕率5%時所需時間的下限數(shù)據(jù)建立時間(Y)與相對濕度(X)的表達式[10],即0.997 9,F(xiàn)=943.9,P=0.001 1)。
2.7.6 臨界相對濕度測定 以相對濕度為橫坐標(X),吸濕率為縱坐標(Y)作圖,結果見圖1,圖中曲線兩端切線交點對應的橫坐標即為臨界相對濕度。左端切線為Y1=0.006 818X-0.175 0,右端切線為Y2=1.852X-143.3,Y1=Y2,則X(即臨界相對濕度)= 77.56%,將其代入“2.7.5”項下表達式,計算出暴露在空氣中操作的最長時間應不超過10.86 h,此時可保證吸水量低于5%。
五汁飲含有大量果糖、多糖、淀粉等營養(yǎng)成分,但其原液穩(wěn)定性很差,即使是加入防腐劑貯存時間也不超過1個月,制成稠膏也易生霉。因此,該方作為保健食品適合制成固體飲料(顆粒劑),生產(chǎn)中干燥、制粒工藝為核心技術。
本實驗發(fā)現(xiàn),空氣相對濕度、含水量對五汁飲顆粒流動性的影響較大,若空氣相對濕度>70%,則流動性很差。因此,該制劑在制備過程中必須防潮,所有輔料應干燥至含水量<5%。
數(shù)學模型及表達式可反映固體物料的吸濕機理[11],即其吸濕隨時間變化的規(guī)律,并計算吸濕速度、吸濕量參數(shù)、臨界相對濕度,從而預測工藝操作中暴露在空氣中的最長時間。五汁飲顆粒系水煎提,也能提取出水不溶性成分,沒有典型的臨界相對濕度,故其吸濕率隨相對濕度的變化沒有明顯轉折點,采用解析幾何法求出的臨界相對濕度只是近似值[12]。
一般而言,固體原料粉末與顆粒劑質量標準中的含水量應控制在5%以下,相對濕度、操作最長時間下限應取含水量5%時所對應的值作為大規(guī)模化生產(chǎn)中環(huán)境、濕度的控制指標,以避免固體原料粉末與顆粒吸濕,從而保證成品質量。