黑果枸杞超微粉全粉壓片工藝優化

鄧 楷 丁晨旭 索有瑞

(1. 中國科學院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2. 中國科學院大學，北京 100049;3. 青海省藏藥研究重點實驗室，青海 西寧 810008；4. 中國科學院藏藥研究重點實驗室，青海 西寧 810008)

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.) 是一種多年生灌木，屬于茄科枸杞屬，主要生長于中國西北部地區，如中國新疆及青海。相關研究表明，黑果枸杞具有抗氧化[1-2]、抗動脈粥樣硬化[3]、提高免疫力[4]、抗衰老[5]等功效。

不通過制粒程序，直接將原材料壓制成粉末，使輔料與藥物混合，這種方式就是直接粉末壓片法[6-7]。通過造粒工藝制片可以得到口服片、口含片、咀嚼片以及泡騰片等[8-10]。粉末直壓與傳統制粒相比，具有操作簡單，成本低的優勢，近幾年這種方法使用非常廣泛[11]。但是這種方式對于輔料以及原材料有著比較嚴格的要求，如流動性、可壓性、粒度等[12]。因為超微粉的獨特性質能夠讓黑果枸杞中的生物活性物質以小分子形式進入人體[13]，使各種體質的人群更易吸收其中的營養成分；然而黑果枸杞粉末含糖量高、極易吸濕，導致粉末可壓性差、流動性差，直接壓片出來的片劑難以達到運輸保存的標準。

葉英等[14]曾以黑果枸杞有效提取物為原材料進行片劑優化，其提取物的制備過程要求較高。目前國內外對于黑果枸杞超微粉直接壓片研究還未有相關報道。本研究擬采用黑果枸杞超微粉直接壓片，利用超微粉良好的溶解度等特性，在不減少有效成分流失的情況下大大縮減了制粒前所必需的提取步驟；并通過響應面優化和控制儀器工作環境以彌補前人研究中片劑運輸和貯存的不便之處，使其更適合工業化生產。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

黑果枸杞干果：青海青藏生物資源開發有限公司，黑果枸杞干果60 ℃烘干至恒重后用中草藥粉碎機進行粗粉碎，將粗粉過篩(60目)后放在自封袋里進行保存；

麥芽糊精DE20、一水乳糖、無水乳糖、微晶纖維素SH101型、微粉硅膠、硬脂酸鎂、微晶纖維素SH102型、滑石粉：藥用級，西安悅來醫藥科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

旋轉式壓片機：ZPSX10型，上海祥順制藥機械有限公司；

片劑四用測定儀：SY-6D型，上海黃海藥檢儀器有限公司；

中草藥粉碎機：FW135型，天津泰斯特儀器有限公司；

快速水分測定儀：MB25型，上海鷗好斯儀器有限公司；

電子天平：AL204型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

電熱鼓風干燥箱：101型，北京市永光明醫療儀器廠；

流化床氣流粉碎機：TC-10型，廊坊新龍立機械制造公司；

激光粒度分布儀：BT-9300LD型，丹東百特儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原、輔料的測定 通過氣流超微粉碎黑果枸杞得到超微粉，測定原料及輔料的性質，測定超微粉粒度的時候選取激光粒度分布儀，采用漏斗法測定輔料以及原料的休止角，選取量筒法測定超微粉的卡爾系數、豪森比值、振實密度以及松堆密度等[15]。

1.2.2 壓片機環境和參數設置 將壓片機參數設置為充填量8.4 mm，預壓量3.1 mm，片厚量3.4 mm，壓片機所處環境溫度調節至0～5 ℃，環境濕度處于25%～35%。

1.2.3 片劑硬度、崩解時間及脆碎度的測定

(1) 硬度測定：將片劑平置于片劑四用測定儀的2個壓板之間，沿直徑方向徐徐加壓，剛剛破碎時記錄機器顯示壓力值，即為該片劑的硬度。

(2) 崩解時間測定：隨機取同批試品中6片置于片劑四用測定儀的篩網中，水浴37 ℃中以規定方法檢查全部崩解溶散或成散粒并通過篩網所需的時間限度。

(3) 脆碎度測定：每次取供試品若干片使其總重量約為6.5 g；平均片重大于0.65 g的供試品，取樣品10片進行試驗。用吹風機吹去脫落的粉末，精密稱重，置于片劑四用測定儀的圓筒中，轉動100次。取出，同法去除粉末，精密稱重。

1.2.4 單因素考察 以壓片的硬度、脆碎度、崩解時間作為片劑的質量評價指標，分別探究微晶纖維素SH102型、無水乳糖、微粉硅膠添加量對片劑質量的影響。

(1) 微晶纖維素SH102型添加量的影響：調整微晶纖維素SH102型添加量為10%，15%，20%，25%，30%共5個水平，將無水乳糖和微粉硅膠的添加量分別調整為20%，6%。采用片劑四用測定儀測定片劑硬度、崩解時間及脆碎度。

(2) 無水乳糖添加量的影響：調整無水乳糖添加量為15%，20%，25%，30%，35%共5個水平，將微晶纖維素和微粉硅膠的添加量分別調整為25%，6%。采用片劑四用測定儀測定片劑硬度、崩解時間及脆碎度。

與評估對象相關的權屬證明、財務會計信息和其他資料是評估的基礎性資料，沒有這些資料，評估將無法進行。因此，委托人應當及時向評估專業人員提供這些材料，評估專業人員也有權要求委托人提供這些材料。根據本法第十八條的規定，委托人拒絕提供或者不如實提供執行評估業務所需的權屬證明、財務會計信息和其他資料的，評估機構有權依法拒絕其履行合同的要求。同時，評估專業人員也有權要求委托人提供為執行公允的評估程序所需的必要協助。例如根據本法第二十五條的規定，評估專業人員應當根據評估業務具體情況，對評估對象進行現場調查。為完成現場調查，評估專業人員有權要求委托人提供必要協助。

(3) 微粉硅膠添加量的影響：調整微粉硅膠添加量為2%，4%，6%，8%，10%共5個水平，將微晶纖維素和無水乳糖的添加量分別調整為25%，25%。采用片劑四用測定儀測定片劑硬度、崩解時間及脆碎度。

1.2.5 響應面數據分析與處理 評價時選取多指標加權綜合法，將硬度(Y1)、脆碎度(Y2)、崩解時間(Y3)進行規格化處理，分別記作硬度Y1′，脆碎度Y2′，崩解時間Y3′。 因為想要得到硬度較大值，所以選取的規格化方程式為[16]：

Y′=(Yi-Ymin)÷(Ymax-Ymin)；

(1)

對于傾向于獲得較小值的指標，如崩解時間、脆碎度，則規格化方程為：

Y′=(Ymax-Yi)÷(Ymax-Ymin)，

(2)

式中：

Y′——指標加權指數；

Yi——指標實際值；

Ymax——指標可接受最大值；

Ymin——指標可接受最小值。

由于中國藥典中并沒有規定硬度的范圍，所以結合生產實踐，選取硬度的Ymax值為50 N，Ymin值為10 N，即對于硬度不足10 N的組，則Y1′記為0，硬度超過50 N的組，則Y1′記為1；片劑的崩解時間Ymax設置為30 min；脆碎度的Ymax設置為10%。將規格化后各指標賦以相同的加權系數，綜合評分公式為:

Y=(Y′1+Y′2+Y′3)÷3，

(3)

式中：

Y——片劑綜合評分；

Y′1——片劑硬度的加權指數，N；

Y′2——片劑脆碎度的加權指數，%；

Y′3——崩解時間的加權指數，min。

2 結果分析

2.1 原料基本性質

2.1.1 黑果枸杞粉體性質及粒徑 由表1可知，黑果枸杞粉體粉體流動性差，可壓性及填充性一般。

表1 黑果枸杞超微粉粉體性質Table 1 Micron powder properties of Lycium ruthenicum Murr.

2.1.2 輔料性質及篩選 由于超微粉不具有很好的可壓性，而且纖維添加量很高，所以假如在加片過程中不添加輔料，就會出現嚴重的裂片、松片現象。想要改善黑果枸杞超微粉的可壓性以及流動性，就需要加入適當的輔料，利用通常使用的直壓輔助材料，測定超微粉的填充性指標以及流動性指標，結果見表2。選取5種不同輔料進行粉體學性質比較。其中休止角是粉體流動性的重要指標[17]，Hausner比值反映粉體的流動性與填充性，Carr’s指數反映粉末的可壓性和填充性[18-19]。微晶纖維素SH102型休止角為32.5°，無水乳糖休止角為31.1°，一水乳糖休止角為34.8°，該3種輔料流動性良好。微晶纖維素SH102型的Hausner指數為1.24，無水乳糖和一水乳糖的Hausner指數分別為1.09和1.17，證明這3種輔料的填充性較好；從Carr’s指數可以反映微晶纖維素SH102型、麥芽糊精DE20和無水乳糖的可壓性較好。經過全面分析后，選擇無水乳糖以及微晶纖維素SH102型作為超微粉末的填充劑，后者能夠很好地改善其可壓性以及流動性，而且還能起到粘合劑的效果。前者同樣具有改善流動性的效果，同時也有著一定的粘合效果。選取3份超微粉末，使其分別和5%滑石粉，5%硬酯酸鎂以及5%的微粉硅膠充分混合，然后對混合物的休止角進行測定，其休止角分別為(57.1±0.4)°，(55.8±0.2)°，(52.2±0.3)°。由于微粉硅膠與黑果枸杞超微粉混合之后測量出的休止角最低，因此其改善超微粉的流動性作用最強，所以選微粉硅膠作為壓片制作過程中的輔料。

表2 輔料的粉體學性質Table 2 Powder properties of excipients

2.2 單因素試驗

2.2.1 微晶纖維素SH102型添加量對片劑質量指標的影響

本試驗所得片劑單片片重在0.65 g以下。由圖1(a)可知，隨著微晶纖維素添加量增大，粉體流動性提高，片劑硬度呈現上升趨勢，在微晶纖維素添加量由10%增加到30%時，片劑硬度由8.36 N提升到22.03 N。由圖1(b)可知，隨著微晶纖維素的添加量從10%增加到20%，脆碎度降至最低值(1.1%)。圖1(c)說明崩解時間也隨微晶纖維素添加量的增長而降低。綜上，選取25%的微晶纖維素添加量用作響應面優化的0水平。

2.2.2 無水乳糖添加量對片劑質量評價的影響 在直接壓片過程中，經常會使用到無水乳糖作為輔助材料，它可以起到粘合劑以及填充劑的作用，如圖2(a)、(b)所示，當無水乳糖使添加量不斷增加后，片劑硬度呈上升趨勢，脆碎度總體呈下降趨勢。圖2(c)顯示，如果添加15%的無水乳糖，需要24.28 min片劑才會完全崩解；如果添加30%的無水乳糖，只需要16.4 min片劑就可以完全崩解；繼續增加無水乳糖所占的比例，崩解時間反而會不斷增加，原因是當只添加10%的無水乳糖時，黑果枸杞粉所占的比例最大，由于超微粉很難崩解，就會需要較長的時間才可以完全崩解；如果添加30%的無水乳糖，由于其發揮了填充劑的作用，會大大降低崩解時間；如果無水乳糖添加量>30%，那么由于無水乳糖會將空氣里的水分吸收，其發揮出的粘合效果就會提升，因此想要崩解就會花費更長的時間[20]。綜上，根據輔料添加最少原則，選用20%無水乳糖作為響應面優化的0水平。

圖1 微晶纖維素SH102型添加量對片劑質量指標的影響

Figure 1 Effects of microcrystalline cellulose SH102 dosage on
Tablet quality evaluation indexs

2.2.3 微粉硅膠添加量對片劑質量評價的影響 從圖3(a)可以得到，添加量2%的微粉硅膠硬度為9.6 N，當添加量為6%時硬度最大(30.08 N)，之后開始降低。從圖3(b)可知，隨著潤滑劑微粉硅膠添加量的增加，粉體流動性提高，脆碎度呈現下降趨勢，從84.2%下降到0.3%。根據圖3(c)可知，當添加6%的微粉硅膠時，崩解時間從26.7 min下降到19.5 min，當微粉硅膠添加量>6%時，粘合劑導致粘合力增大，崩解時間增加。綜上，選用6%的微粉硅膠添加量用作響應面優化的0水平。

2.3 響應面結果分析

2.3.1 響應面試驗設計 設計三水平三因素響應面時，選取Design Expert軟件確定中心點數量3個，見表3。

圖2 無水乳糖添加量對片劑質量評價的影響

Figure 2 Effects of anhydrous lactose dosage on
Tablet quality evaluation indexs

表3 響應面試驗設計表Table 3 Response surface design of Box-Benhnken

2.3.2 響應面結果分析 表4為片劑的綜合評分以及質量指標規格化情況，通過回歸分析研究試驗數據，構建出相應的模型，確定綜合評分，獲得Y與A、B、C的回歸方程：

Y=0.71+0.22A+0.14B+0.023C-0.043AB-0.002 771AC+0.044BC-0.11A2-0.15B2-0.16C2。

(4)

表5為模型方差分析結果。模型P<0.01，說明模型極顯著；失擬項P>0.05，說明方程擬合性比較好。關系數R2為0.972 8，判定系數為0.937 8，說明方程有著很高的可信度，能夠在預測、分析綜合評分的過程中選取這一數據模型。方差分析表明，A、B、A2、B2、C2對綜合評分的影響極顯著。通過分析回歸方程的一次項系數絕對值可知：微粉硅膠添加量對片劑的影響最小，其次是無水乳糖添加量，微晶纖維素添加量對片劑的影響最為顯著。

圖3 微粉硅膠添加量對片劑質量評價的影響

Figure 3 Effects of colloidal silicon dioxide dosage on
Tablet quality evaluation indexs

取方程的1階偏導數，設其等于0，能夠得到最大綜合評分，A的取值是29.56%，B的取值是26.91%，C的取值是6.24%，Ymax為0.817；即微晶纖維素添加量29.56%，無水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，片劑綜合質量最優。

2.3.3 工藝驗證 基于響應面工藝的優化結果，進行 3 批混合工藝驗證，采用1.2.5的方法對各批片劑進行質量綜合評分，評分結果依次為0.798 0(0.78)，0.811 2(0.83)，0.807 3(0.81)，括號內為RSD值?？梢?，片劑質量評價與優化最佳配方相符，未發生顯著變化，符合實際生產要求。

2.3.4 環境溫度和濕度的影響 將壓片機環境室內溫度調整到0～5 ℃，濕度控制到25%～35%；選取最佳工藝條件即微晶纖維素添加量29.56%，無水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，制得黑果枸杞超微粉片劑為A1組，在相同環境下，將黑果枸杞粗粉以及黑果枸杞超微粉在不添加輔料的情況下進行壓片，得到片劑分別為B1和C1組。將壓片機環境溫度和濕度調整到正常狀態，即室內溫度22 ℃，室內濕度55%～65%，采用響應面所得最佳配方得到黑果枸杞超微粉片劑為A2組，調整進樣原料分別為純黑果枸杞粗粉以及純黑果枸杞超微粉，得到片劑分別為B2和C2組。每組片劑隨機取20片，分別對6組片劑進行硬度、脆碎度、崩解時間的檢測(圖4)，片劑質量評價見圖5。

表4 響應面指標規格化及綜合評分結果Table 4 The result of normalized indexs and comprehensive score

表5 模型方差分析結果Table 5 Variance analysis for established regression model

由圖4(a)、(b)可以看出，經過最佳工藝條件優化的片劑硬度明顯大于其他組，脆碎度明顯小于其他組；從圖4(c)可以看出，黑果枸杞超微粉全粉片劑C1、C2組的崩解時間相較其他4組要良好，崩解時間分別為12.16，13.79 min，可能是超微粉在水中溶出度相比普通粉更好，A1和A2組由于加入了輔料提高了粉體間的聚合力，崩解時間較之有所上升；由圖5可知，低溫低濕度下壓制的片劑質量評分明顯高于常溫常濕下的片劑，A1組質量評分最高，較之于A2組有一定優勢，可能是壓片處于低溫環境下減小了分子間相互擠壓所產生的內能，能夠使分子間結合與常溫相比更加緊密；而在低濕度的環境下大大降低了黑果枸杞粉末的吸濕性，賦予了粉體更好的流動性。綜上所述，低溫低濕度能夠有效提高片劑質量。

圖4 環境因素對片劑質量評價的影響Figure 4 Effects of environment factors onTablet quality evaluation indexs

圖5 不同片劑在低溫低濕和常溫常濕下的片劑評價分數

Figure 5 Effects of air temperature and humidity on
Tablet quality evaluation indexs

3 結論

(1) 通過單因素試驗以及響應面優化法，得出最佳的片劑配方參數：微晶纖維素添加量29.56%，無水乳糖添加量26.91%，微粉硅膠添加量6.24%，所得片劑表面光潔、完整美觀，質量評價分數最高，脆碎度、崩解時間、硬度均符合藥典要求。通過探究環境濕度對片劑質量的影響得出低溫低濕度下壓制的片劑質量評分為0.806，明顯高于常溫常濕下的片劑，原因可能為低溫環境減小了分子間相互擠壓所產生的內能，能夠使分子間結合更加緊密。

(2) 對黑果枸杞壓片技術進行了創新，采用黑果枸杞超微粉進行全粉壓片，縮短了制粒過程中的提取步驟；表明了黑果枸杞超微粉直接壓片工藝的技術可行性，同時證實了黑果枸杞片劑加工更適合在低溫低濕的環境下進行。

(3) 探究黑果枸杞超微粉直接壓片的技術方法，可以從輔料、儀器參數、配方等方面進行探索。本方法立足于輔料性質、配方，對壓片機參數如壓力、出片速度并未有相應的研究；同時為了達到較好的貯藏運輸要求，使用輔料占比較高，尋找適合黑果枸杞超微粉的輔料以及對儀器參數的控制是下一步研究的方向。