秦貞苗　鄧靜英　張丹蕾　班俊峰

中圖分類號 R284.1 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2019）16-2216-05

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2019.16.11

摘 要 目的：考察超微粉碎對牡蠣殼粉體學性質和溶出度的影響，為牡蠣殼綜合開發(fā)利用提供實驗依據(jù)。方法：牡蠣殼以粉碎機制備成普通粉，再將普通粉以超微粉碎機制備成微粉Ⅰ（粉碎5 min）和微粉Ⅱ（粉碎10 min）。從粉體粒徑分布、比表面積、孔隙度、休止角、堆密度、吸濕率等方面考察牡蠣殼超微粉碎前后的粉體學差異，采用掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和X射線衍射（XRD）等分析其形態(tài)特征和化學結構的變化情況，并考察其溶出度。結果：與普通粉比較，微粉Ⅰ和微粉Ⅱ粒徑小且分布均勻，但粒子易黏附聚集，比表面積、孔隙度及休止角增大，堆密度減少，吸濕性增強;FTIR和XRD圖譜顯示牡蠣殼超微粉碎后化學結構無明顯變化。微粉Ⅱ和微粉Ⅰ在10 min時溶出度分別為18.5%和10.3%，普通粉在60 min時溶出度只有6.4%。結論：與普通粉比較，牡蠣殼超微粉碎后的粉體學性質呈現(xiàn)出明顯差異，粉體溶出度增加，化學結構未發(fā)生明顯變化。

關鍵詞 超微粉碎;牡蠣殼;粉體學性質;溶出度

Effects of Superfine Grinding Technology on Powder Properties and Dissolution of Oyster Shell

QIN Zhenmiao1，DENG Jingying1，ZHANG Danlei1，BAN Junfeng2（1. School of Pharmacy， Hainan Medical College， Haikou 571199， China; 2. Guangdong Pharmaceutical University， Guangzhou 510006， China）

ABSTRACT? ?OBJECTIVE： To study the effects of superfine grinding on the powder properties and dissolution of oyster shell， and to provide experimental basis for its comprehensive exploitation. METHODS： Oyster shells were firstly prepared into ordinary powder by grinder. Then the ordinary powder was prepared into micro-powder Ⅰ （crushing 5 min） and Ⅱ （crushing 10 min） by ultrafine pulverizer. The differences of micromeritic properties were investigated before and after superfine grinding from the aspects of particle size distribution， specific surface area and porosity， angle of repose， bulk density， hygroscopicity， etc. Scanning electron microscope （SEM）， Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR） and X-ray powder diffraction （XRD） techniques were used to analyze the morphological characteristics and chemical structure of oyster shell before and after superfine grinding. The dissolution were investigated. RESULTS： Compared with ordinary powder， micropowder Ⅰ and micropowder Ⅱ’s were small in particle size and uniformly distributed， but the particles were easy to adhere and aggregate; the specific surface area， porosity and the angle of repose increased， while bulk density decreased; the hygroscopicity increased. FTIR and XRD showed no significant change in chemical structure of oyster shell after superfine grinding. The dissolution rate of micropowder Ⅱ and micropowder Ⅰ was 18.5% and 10.3% at 10 min， and the dissolution of ordinary powder was only 6.4% at 60 min. CONCLUSIONS： Compared with ordinary powder， oyster shell show obvious differences in powder properties after superfine grinding; the dissolution rate of the powders increases， and there is no significant change in chemical structure.

KEYWORDS? ?Superfine grinding; Oyster shell; Powder properties; Dissolution

牡蠣是國家衛(wèi)生部公布的第一批藥食同源的食品之一，而牡蠣殼一直以來均作為傳統(tǒng)中藥材使用，其來源為牡蠣科動物長牡蠣（Ostreagigas Thunberg）、大連灣牡蠣（Ostreatalienwhanensis Crosse）或近江牡蠣（Ostrearivularis Gould）的貝殼[1]。牡蠣殼中含碳酸鈣94%以上，同時還含有銅、鐵、鋅、錳、鍶、鉻、鎳等20多種微量元素和甘氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等17種氨基酸[2]，具有重鎮(zhèn)安神、潛陽補陰、軟堅散結等功效，單獨使用或與其他藥物配伍使用，可用于治療驚厥失眠、眩暈耳鳴、自汗盜汗、胃痛吞酸等病癥[1]。但是，牡蠣殼中鈣的溶解性差、吸收率低，這限制了其開發(fā)利用。

超微粉碎技術是近20年發(fā)展起來的一種物料加工新技術，目前已廣泛應用于中藥粉碎，該技術能把中藥材粉碎成10 μm以下的“超微粉體”[3-4]。由于量子尺寸和表面效應，粉體的細化會使中藥材粉體呈現(xiàn)新的粉體學特性，如良好的溶解性、分散性，從而增加生物利用度[5]。為此，本研究采用氣流超微粉碎技術制備牡蠣殼超微粉，分析超微粉碎前后牡蠣殼粉體學性質和溶出度的變化規(guī)律，以期為其后續(xù)的開發(fā)利用提供實驗依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器

XFB-500型手提式多功能粉碎機（上海廣沙工貿有限公司）; FDV型氣引式超細粉碎機（北京普諾眾達科技有限公司）; BS224S型電子分析天平（德國Sartorius公司）;GZX-9070MBE型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）;MS2000型激光粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司）;JEM-2100 200kV型高分辨透射電子顯微鏡（日本電子株式會社）;Tensor27型傅里葉紅外光譜儀、D8 Advance 型X射線衍射儀（德國Bruker公司）;ASAP2460型比表面積及孔徑分析儀（美國麥克默瑞提克儀器公司）;ZRS-8G型智能溶出試驗儀（天津大學無線電廠）。

1.2 藥品與試劑

牡蠣殼購于?？谑袧O民海鮮市場，經(jīng)海南省高等職業(yè)技術學院高向南教授鑒定為牡蠣科動物長牡蠣（Ostreagigas Thunberg）的貝殼;乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA）標準溶液（北京北方偉業(yè)計量技術研究院，批號：20171228，濃度：0.050 01 mol/L）;氯化鈉、稀鹽酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化鉀（分析純，汕頭市光華化學廠有限公司）;甲基紅、鈣黃綠素（分析純，山東西亞化學工業(yè)有限公司）;水為超純水（海南醫(yī)學院自制）。

2 方法與結果

2.1 粉體的制備

牡蠣殼需先進行挑選、水洗、打磨和干燥，用榔頭敲碎后投入手提式多功能粉碎機中粉碎，過100目篩，篩孔內徑平均為（50±6.6）μm，得到的粉體稱為普通粉，等同于2015年版《中國藥典》（一部）規(guī)定的最細粉[1]。將普通粉分別投入氣引式超細粉碎機中粉碎5、10 min，所收集到的粉體稱為微粉Ⅰ、微粉Ⅱ，干燥后密封備用。

2.2 粉體粒徑分布的測定

分別稱取“2.1”項下3種樣品約1 g，采用激光粒度分析儀測定其粒徑，平行測定3次，取平均值，結果見表1（d0.1、d0.5、d0.9分別表示小于某粒徑的微粒在全微粒群中的質量分數(shù)為10%、50%、90%[6]），其粉體粒徑分布見圖1。由表1、圖1可見，牡蠣殼經(jīng)過超微粉碎后，微粉Ⅰ和微粉Ⅱ的d0.1、d0.5、d0.9顯著小于普通粉，且粒徑分布趨于均勻，大部分微粉Ⅱ粒徑達到了超微粉體粒徑不得超過10 μm的要求[3]。

2.3 粉體比表面積和孔隙度的測定

分別稱取“2.1”項下3種樣品約0.1 g，裝入測量瓶，置于配套的預處理系統(tǒng)中，于150 ℃加熱條件下用氮氣（N2）吹至恒定質量后，置于比表面積及孔徑分析儀中，采用靜態(tài)吸附平衡體積法測定粉體的氣體吸附等溫線。根據(jù)所測定的吸附等溫線數(shù)據(jù)，結合BET和LangmuirT模型原理分析3種樣品的比表面積、單點總孔體積及平均吸附孔徑等[7-8]。BET比表面積與Langmuir比表面積是采用N2吸附法表征物料比表面積的核心指標[9]，比表面積越大，物料與外環(huán)境的接觸空間越大，反應區(qū)域越多;單點總孔體積是表征物料孔隙度的重要參數(shù)，該值越大，物料的孔隙度越高[10]。每個樣品取55個點，平行測定3次，取平均值。3種樣品粉體比表面積與孔隙度測定結果見表2。

由表2可見，與普通粉比較，微粉Ⅰ和微粉Ⅱ比表面積及孔隙度增加。由于 Langmuir比表面積計算模型為多層吸附，BET模型為單層吸附[8]，因此Langmuir 比表面積高于BET比表面積，故微粉Ⅱ的孔隙度最大，與其他兩者有明顯差異。

2.4 粉體休止角（α）和堆密度的測定

α是檢驗粉體流動性最簡便的指標，α越小，摩擦力越小，粉體流動性越好。一般認為，α≤30 °為流動性好，α≤40 °則可以滿足生產(chǎn)過程中的流動性需求，α>40 °為流動性差[11]。粉體的黏著力和流動性與其堆密度有一定的關系，隨著粉體堆密度的增大，其黏著力減小，粉體的流動性越好[12]。

2.4.1 α的測定 采用固定漏斗法[13]測定。將3只漏斗用漏斗架固定串聯(lián)，放置于坐標紙上方，最下端漏斗的下口距水平放置的坐標紙的高度為H，將樣品沿最上方漏斗壁倒入，直到形成的粉末圓錐體頂部與最下端漏斗底部剛好接觸，測定圓錐直徑（2R），按公式計算α（α=Arc tanH/R）。每個樣品平行測定3次，取平均值，結果見表3。

由表3可知，隨著粉體粒徑減小，其休止角增大、堆密度減小，提示超微粉碎對牡蠣殼粉的流動性有不利的影響。

2.5 粉體吸濕速率的測定

分別稱取“2.1”項下3種樣品約1.5 g，平鋪于已干燥至恒定質量的量瓶中，置于干燥器內脫濕平衡12 h，精密稱定后置于底部盛有氯化鈉（NaCl）過飽和溶液的干燥器中（相對濕度約75%），于25 ℃保存。分別于放置2、6、12、24、36、48、72 h時精密稱定質量，按公式計算吸濕率[吸濕率（%）=（吸濕后樣品質量-吸濕前樣品質量）/吸濕前樣品質量×100%][13]，每個樣品平行測定3次，取平均值。以取樣時間（x，h）為橫坐標、吸濕率（y，%）為縱坐標繪制吸濕曲線。3種樣品粉體吸濕率-時間曲線見圖2。

由圖2可見，3種樣品粉體吸濕性由強到弱依次為微粉Ⅱ>微粉Ⅰ>普通粉，吸濕平衡時間大小依次為普通粉>微粉Ⅰ>微粉Ⅱ，提示牡蠣殼超微粉碎后，抗吸濕性能變差。

2.6 粉體形態(tài)特征觀察

分別稱取“2.1”項下3種樣品適量，置于離子濺射裝置中，在粉體表面鍍2 nm厚的金顆粒，于不同倍數(shù)掃描電鏡下觀察外觀形狀特征，掃描電鏡圖見圖3。由圖3可知，普通粉顆粒大小形狀不規(guī)則，粒徑不均勻，可以看到許多長條形塊狀;微粉Ⅰ和微粉Ⅱ粒徑明顯變小，但微粉Ⅰ仍能看到少許大顆粒，而微粉Ⅱ顆粒大小均勻、顆粒表面細膩光滑，該結果與“2.2”項下粉體粒徑分布的測定結果一致。

2.7 粉體紅外光譜分析

分別稱取“2.1”項下3種樣品適量，與固體溴化鉀（KBr）研磨后壓片，采用傅里葉紅外光譜儀測定其紅外光譜，光譜掃描范圍400～4 000 cm-1，紅外光譜圖見圖4。由圖4可見，3種粉體的紅外圖譜帶位置、數(shù)目和形狀基本一致，均在3 440 cm-1（O—H）、2 510 cm-1（—S—H）、1 797 cm-1（C=O）和3個（CO32-）特征吸收峰1 421 cm-1、877 cm-1、712 cm-1處有較強的信號振動[15]，提示牡蠣殼超微粉碎后化學結構未發(fā)生明顯變化。

2.8 粉體X射線衍射分析

分別稱取“2.1”項下3種樣品適量，研磨，采用X射線衍射儀測定，掃描范圍2θ為5～80 °，掃描速度5 °/min，步長0.02 °，X射線衍射圖見圖5。由圖5可見，3種粉體X射線衍射圖基本一致，化學結構未發(fā)生改變，在2θ為23.14 °、29.49 °、31.54 °、36.06 °、39.50 °、43.26 °、47.57 °、48.58 °處有衍射峰，其中29.49 °為方解石型碳酸鈣特征衍射峰[15]，提示牡蠣殼超微粉碎后成分未發(fā)生明顯變化。

2.9 粉體溶出度的考察

2.9.1 碳酸鈣含量測定 參照2015年版《中國藥典》（一部）牡蠣品種項下的“含量測定”方法（EDTA容量法）[1]對牡蠣殼的主要成分碳酸鈣含量進行測定：取樣品0.15 g，置于錐形瓶中，加稀鹽酸10 mL，加熱使溶解，加水20 mL、甲基紅指示液1滴，滴加10%氫氧化鉀溶液至溶液顯黃色后再繼續(xù)多加10 mL;加入少量鈣黃綠素指示劑，用0.05 mol/L的EDTA滴定液滴定至溶液黃綠色熒光消失而顯橙色。按每1 mL EDTA滴定液相當于5.004 mg的碳酸鈣計算含量。

2.9.2 溶出度測定 采用2015年版《中國藥典》（四部）“通則0931”第二法（槳法）[16]進行溶出度測定。分別稱取“2.1”項下3種樣品適量，精密稱定，置于溶出杯中，設置轉速100 r/min、水浴溫度（37±1）℃，以去離子水900 mL為溶出介質。分別于5、10、20、30、45、60 min取樣5 mL，濾過，同時補充等溫同體積的溶出介質。取續(xù)濾液2 mL，置于錐形瓶中，按“2.9.1”項下方法測定碳酸鈣含量并計算累積溶出度，結果見圖6。由圖6可見，微粉Ⅱ和微粉Ⅰ在10 min時累積溶出度分別為18.5%和10.3%，普通粉在60 min時累積溶出度只有6.4%，提示牡蠣殼超微粉碎后其主要難溶性成分碳酸鈣的溶出度得到提高。

3 討論

中藥療效與其所含有效成分的溶出度關系密切[17]，將超微粉碎技術引進中藥的加工環(huán)節(jié)中，可以使中藥材顆粒粒徑變小并且均一化，更有利于有效成分的釋放或溶出，增加療效[18]。本研究采用超微粉碎技術對牡蠣殼進行了微粉化處理，對粉碎前后3種不同粒徑的牡蠣殼粉末樣品進行粉體學性質和溶出度研究。結果發(fā)現(xiàn)，牡蠣殼經(jīng)過超微粉碎后，粒徑明顯減小，分布趨于均勻，顆粒的比表面積和孔隙度增加，溶出度增加，提示超微粉碎有助于提高牡蠣殼粉末的生物利用度以及制劑混合的均勻性。但是超微粉碎使得牡蠣殼粉末休止角增大、堆密度減少，提示超微粉碎對牡蠣殼粉末的流動性有不利的影響，其原因可能為由于超微粉碎后使粉體粒徑變小，粒子間相互作用力較大，黏附性增強[19]，故顯示出較差的流動性，提示在后期制劑的過程中需采用適當?shù)姆椒ǜ纳破淞鲃有?。牡蠣殼超微粉碎后，其粉體粒度變小、吸附表面和水分擴散空隙增大，因此牡蠣殼粉的吸濕性變大，提示在實際生產(chǎn)中，超微粉碎后的牡蠣殼粉末需采取防潮措施。

傅里葉變換紅外光譜圖譜和X射線衍射圖譜顯示，牡蠣殼超微粉碎后其粉末成分的化學結構未發(fā)生明顯變化，表明超微粉碎機械力對牡蠣殼的機構化學作用不明顯，可采用氣流超微粉碎技術制備牡蠣殼超微粉。由于牡蠣殼為一種廢棄物資源，具有特殊的物理結構，同時也是天然無毒的鈣資源，通過超微粉碎技術可以提高其開發(fā)利用的價值，使其可以被更多應用于生產(chǎn)生活中。

綜上所述，本研究通過超微粉碎技術制備牡蠣殼超微粉，改善了其粉體學性質，增加了其主要難溶性成分碳酸鈣的溶出度，這為后續(xù)研究其生物利用度提供了實驗依據(jù)。

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（收稿日期：2018-09-20 修回日期：2019-07-14）

（編輯：余慶華）