文/尚海賓 陶海濤 喬曉芳

中藥材滅菌如何在降低微生物限度的同時(shí)確保中藥材療效并選用適宜的滅菌方法——本文探索研究了一種中藥材滅菌的新技術(shù)，對高溫瞬時(shí)滅菌新設(shè)備進(jìn)行了智能化設(shè)計(jì)，對其高溫瞬時(shí)滅菌效果進(jìn)行了性能確認(rèn)。試驗(yàn)結(jié)果證明該技術(shù)能在保留中藥黃芩有效成分的同時(shí)有效除去藥材中的微生物，為中藥材滅菌提供了一種新手段。

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體。如今，工業(yè)4.0 智能化時(shí)代、“互聯(lián)網(wǎng)＋”時(shí)代即將到來，“互聯(lián)網(wǎng)＋制造業(yè)”將成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢?！吨袊圃?025》提出要加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展[1-4]，《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010 年修訂）》及其附錄“計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)”、《藥品數(shù)據(jù)管理規(guī)范（征求意見稿）》《藥品記錄與數(shù)據(jù)管理要求（試行）》《中華人民共和國電子簽名法》等制藥行業(yè)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)也均對智能制造與權(quán)限管理提出了明確要求[5-10]。根據(jù)以上法規(guī)要求，本文采用西門子博途v15.1 自動(dòng)化編程軟件對中藥材高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備進(jìn)行了智能化的設(shè)計(jì)建造，為論證其智能化設(shè)計(jì)各項(xiàng)控制功能的有效性，考察其滅菌效果，對中藥材高溫瞬時(shí)滅菌新設(shè)備進(jìn)行了性能確認(rèn)。

1 高溫瞬時(shí)滅菌智能化設(shè)計(jì)

1.1 滅菌新方法概述

本次試驗(yàn)采用的高溫瞬時(shí)滅菌新設(shè)備經(jīng)中國中藥協(xié)會(huì)中藥新技術(shù)專業(yè)委員會(huì)認(rèn)定為中藥新技術(shù)產(chǎn)品、江蘇省重點(diǎn)推廣應(yīng)用新技術(shù)新產(chǎn)品，擁有瞬時(shí)對藥品、食品粉末進(jìn)行滅菌的系統(tǒng)等8 項(xiàng)發(fā)明專利和一體框架隔離式管道流通粉末滅菌系統(tǒng)等11 項(xiàng)實(shí)用新型專利[11-12]。其工作原理為：中藥材按照定量給料系統(tǒng)設(shè)定的進(jìn)料速度、攪拌旋轉(zhuǎn)速度，在蒸汽槳中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)滅菌介質(zhì)純凈過熱蒸汽被送入滅菌系統(tǒng)，攪拌槳帶動(dòng)物料旋轉(zhuǎn)，使物料懸浮于高速流動(dòng)的過熱蒸汽中，從而達(dá)到殺死微生物、實(shí)現(xiàn)高溫瞬時(shí)滅菌的目的。在該滅菌過程中，物料受熱均勻；在滅菌后，汽料分離冷卻系統(tǒng)會(huì)將物料分離并進(jìn)行急驟冷卻，保證物料成分不受破壞；最后，物料會(huì)經(jīng)出料閥控制送至無菌儲(chǔ)料罐，高溫瞬時(shí)滅菌工藝流程如圖1 所示。該高溫瞬間滅菌的溫度為135℃～210℃，滅菌時(shí)間為2～20 s，具有生產(chǎn)效率高，殺菌效果好，可連續(xù)生產(chǎn)，滅菌后的中藥材無結(jié)塊呈粉狀，無需進(jìn)行二次烘干、粉碎等優(yōu)點(diǎn)[13]，可更好地保留有效成分。而且配備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)打印等功能，可保證滅菌數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。另外，也配置了CIP（原位清洗）/SIP（原位消毒）、臭氧消毒（濃度≥1000 ppm）功能，可徹底防止多產(chǎn)品共線可能引起的污染、交叉污染等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[14]。

圖1 高溫瞬時(shí)滅菌工藝流程圖

1.2 智能化設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)權(quán)限分級設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)運(yùn)用信息技術(shù)與制造技術(shù)，采用西門子博途v15.1 自動(dòng)化編程軟件對高溫瞬時(shí)滅菌新設(shè)備進(jìn)行了智能化設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)采用三級權(quán)限設(shè)計(jì)（Ⅲ級為操作員OP、Ⅱ級為工藝員User、Ⅰ級為管理員Admin），可使高溫瞬時(shí)滅菌升溫、進(jìn)料、滅菌、氣粉分離冷卻等滅菌過程達(dá)到生產(chǎn)操作程序化、參數(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品質(zhì)量均一化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1.3 計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)三級權(quán)限

1.3.1 管理員Ⅰ級權(quán)限

輸入用戶名（Admin）及登錄密碼，即可進(jìn)入管理員操作界面，在這里可進(jìn)行人員、賬戶的分配設(shè)置，權(quán)限的修改、變更、禁用和刪除，設(shè)置用戶名和登錄密碼等操作，進(jìn)行計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)間鎖定、解除、校準(zhǔn)設(shè)置以及系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)的恢復(fù)、備份和重新安裝等權(quán)限管理。

1.3.2 工藝員Ⅱ級權(quán)限

輸入用戶名(User）及登錄密碼，即可進(jìn)入工藝員操作界面，在這里可進(jìn)行定量進(jìn)料速度、攪拌旋轉(zhuǎn)速度、蒸汽壓力、滅菌壓力、滅菌溫度、滅菌時(shí)間、物料出口溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)置，進(jìn)行系統(tǒng)輸入信息的復(fù)核以及系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)的備份、修改、刪除、歷史數(shù)據(jù)的查閱等權(quán)限管理。

1.3.3 操作員Ⅲ級權(quán)限

輸入用戶名（OP）及登錄密碼,即可進(jìn)入操作員操作界面，在這里可以通過計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行，可進(jìn)行計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的具體操作，高溫瞬時(shí)滅菌生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)如圖2 所示。

圖2 高溫瞬時(shí)滅菌生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)

2 滅菌效果性能確認(rèn)

2.1 性能確認(rèn)方法

每次取中藥黃芩粉10 kg,工藝員設(shè)定定量進(jìn)料速度為50 kg/h、滅菌溫度為160℃，滅菌時(shí)間為8 s，物料出口溫度為30℃；管理員對設(shè)定參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)的一致性進(jìn)行復(fù)核；操作員進(jìn)行設(shè)備進(jìn)料、滅菌生產(chǎn)過程監(jiān)控、出料等具體操作。對中藥黃芩粉進(jìn)行連續(xù)3 次的高溫瞬時(shí)滅菌，通過對滅菌前與滅菌后的需氧菌、霉菌等微生物限度，水分、總灰分、浸出物等參數(shù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行薄層鑒別，確認(rèn)高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備自動(dòng)化控制功能的有效性，確認(rèn)中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備的滅菌效果。

2.2 微生物、水分、總灰分、浸出物檢查

2.2.1 檢查方法

按《中華人民共和國藥典（2020 年版）》對中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌前、滅菌后微生物、水分、總灰分、浸出物進(jìn)行對比檢查。

2.2.2 合格標(biāo)準(zhǔn)

微生物限度：需氧菌總數(shù)＜1000 CFU/g；霉菌和酵母菌總數(shù)＜100 CFU/g；水分：不得超過12.0%；總灰分：不得超過6.0%；浸出物：不得少于40.0%。

2.2.3 檢查結(jié)果

微生物、水分、總灰分、浸出物檢查結(jié)果詳見表1。

表1 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌微生物、水分、總灰分、浸出物檢查結(jié)果

2.2.4 結(jié)果分析

通過表1 的數(shù)據(jù)可以得出：需氧菌總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)在滅菌前均無法計(jì)數(shù)，滅菌后均小于10 CFU/g；滅菌前藥材所含水分高于滅菌后，說明高溫瞬時(shí)滅菌不會(huì)增加物料水分；總灰分的數(shù)值在滅菌前、滅菌后無變化；浸出物在滅菌前、滅菌后無變化；各項(xiàng)檢查均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且檢查數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好。

2.3 薄層鑒別檢查

2.3.1 檢查方法

按《中華人民共和國藥典（2020 年版）》對中藥黃芩粉進(jìn)行高溫瞬時(shí)滅菌前與滅菌后的薄層鑒別對比檢查。

2.3.2 合格標(biāo)準(zhǔn)

薄層鑒別：供試品色譜中，在與對照藥材色譜相應(yīng)的位置上，顯相同顏色的斑點(diǎn)；在與對照品色譜相應(yīng)的位置上，顯三個(gè)相同的暗色斑點(diǎn)。

2.3.3 檢查結(jié)果

高溫瞬時(shí)滅菌前薄層鑒別結(jié)果如圖3 所示，高溫瞬時(shí)滅菌后薄層鑒別結(jié)果如圖4 所示。

圖3 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌前薄層鑒別色譜

圖4 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌后薄層鑒別色譜

2.3.4 結(jié)果分析

由圖3、圖4 可以得出：滅菌前、滅菌后，供試品色譜中，在與對照藥材色譜相應(yīng)的位置上，均顯相同顏色的斑點(diǎn)；在與對照品色譜相應(yīng)的位置上，均顯三個(gè)相同的暗色斑點(diǎn)；鑒別結(jié)果均符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，黃芩薄層鑒別無變化，說明高溫瞬時(shí)滅菌對黃芩有效成分無影響，且檢查數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。

2.4 黃芩苷含量測定檢查

2.4.1 檢查方法

按《中華人民共和國藥典（2020 年版）》對黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌前、滅菌后的黃芩苷含量進(jìn)行對比檢查。

2.4.2 合格標(biāo)準(zhǔn)

含量測定：含黃芩苷（C21H18O11）不得少于6.0%。

2.4.3 檢查結(jié)果

滅菌前對照品色譜如圖5 所示，供試品色譜如圖6 所示；滅菌后對照品色譜如圖7 所示，供試品色譜如圖8 所示。根據(jù)色譜圖可計(jì)算黃芩苷含量，黃芩苷含量測定檢查結(jié)果詳見表2。

圖5 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌前對照品高效液相色譜圖

圖6 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌前供試品高效液相色譜圖

圖7 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌后對照品高效液相色譜圖

圖8 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌后供試品高效液相色譜圖

2.4.4 結(jié)果分析

在試驗(yàn)中，對照品高效液相色譜圖、品峰面積，供試品高效液相色譜圖、峰面積，黃芩苷含量測定等檢驗(yàn)過程，均符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。由表2 數(shù)據(jù)可以得出黃芩苷含量無變化，說明高溫瞬時(shí)滅菌對黃芩有效成分黃芩苷無影響，且檢查數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。

表2 中藥黃芩粉高溫瞬時(shí)滅菌黃芩苷含量測定檢查結(jié)果

3 結(jié)論

經(jīng)過對高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備的性能確認(rèn)，得出中藥材黃岑的需氧菌總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)在滅菌后均小于10 CFU/g，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；峰面積在滅菌后與滅菌前相比基本無變化，也符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。在試驗(yàn)中，設(shè)備的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)權(quán)限管理、參數(shù)設(shè)定、操作運(yùn)行等智能化設(shè)計(jì)各項(xiàng)控制功能的有效性良好，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，符合中藥滅菌智能化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了中藥材高溫瞬時(shí)滅菌的智能化生產(chǎn)操作，且符合制藥行業(yè)相關(guān)法規(guī)對權(quán)限管理的要求。該項(xiàng)新技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，提供了一種新的滅菌方法，能在確保中藥材有效成分不降解的同時(shí)有效去除微生物。本文中的試驗(yàn)為推進(jìn)高溫瞬時(shí)滅菌新設(shè)備、新技術(shù)、新方法在我國中藥、食品行業(yè)的應(yīng)用，提供了原始的參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。