王仁杰，王凱玉，過(guò)科家，趙 宇，陳盛君

(江陰天江藥業(yè)有限公司，江蘇 江陰 214434)

川牛膝為莧科植物川牛膝CyathulaofficinalisKuan的干燥根，具有逐瘀通經(jīng)、通利關(guān)節(jié)、利尿通淋的功效[1]，為川產(chǎn)道地藥材之一，在中醫(yī)臨床中應(yīng)用廣泛。川牛膝的主要化學(xué)成分為蛻皮甾酮類(lèi)、皂苷類(lèi)、異黃酮類(lèi)、脂肪酸類(lèi)以及多糖類(lèi)化合物等，如杯莧甾酮、胡蘿卜苷、齊墩果酸、阿魏酸、川牛膝多糖等[2-4]。中藥浸膏的干燥是制劑生產(chǎn)中不可或缺的重要工序，對(duì)成品的質(zhì)量有顯著影響。由于中藥浸膏的黏性一般較大、透氣性差，應(yīng)用傳統(tǒng)的烘箱減壓干燥方式時(shí)物料溫度偏高、干燥時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。噴霧干燥技術(shù)雖適用于熱敏性的中藥浸膏，但在干燥含糖量高的品種時(shí)易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，成分損失較大，設(shè)備清潔困難[5-7]。真空帶式干燥技術(shù)具有干燥溫度低、自動(dòng)化程度高、連續(xù)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，能滿足GMP生產(chǎn)要求，適用于熱敏性、高糖類(lèi)、高黏性中藥浸膏的干燥[8-9]。本研究擬選擇真空帶式干燥法，以干膏粉的水分含量、休止角、壓縮度及杯莧甾酮的轉(zhuǎn)移率作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)法結(jié)合熵權(quán)法[10-12]優(yōu)選川牛膝浸膏帶式干燥的最佳工藝參數(shù)，為其產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

1 儀器與材料

QWJ125D型往復(fù)式調(diào)速切片切段機(jī)(江陰市香山中藥機(jī)械有限公司)；1m3多功能提取罐(江蘇沙家浜化工設(shè)備有限公司)；500L單效外循環(huán)濃縮器(江蘇沙家浜化工設(shè)備有限公司)；NSQ-2型轉(zhuǎn)轂濃縮器(江陰吉瑞機(jī)械制造有限公司)；MJY12-3型真空低溫液體連續(xù)干燥機(jī)(自動(dòng)出料模塊配備粉碎機(jī)的篩網(wǎng)為60目，上海敏杰制藥機(jī)械有限公司)；DMA35型便攜式電子密度計(jì)(奧地利安東帕有限公司)；BT-1000型粉體綜合特性測(cè)試儀(丹東市百特儀器有限公司)；JSB3-01型電子計(jì)重秤(上海蒲春計(jì)量?jī)x器有限公司)；H-class超高效液相色譜儀(美國(guó)沃特世公司)；METTLER TOLEDO XP6電子天平(瑞士梅特勒-托利多集團(tuán))；RO Lab Plus-L純水系統(tǒng)(德國(guó)賽多利斯公司)。

川牛膝藥材(批號(hào)：111807039，產(chǎn)地：四川省蘆陽(yáng)鎮(zhèn))由江陰天江藥業(yè)有限公司過(guò)科家執(zhí)業(yè)藥師鑒定為莧科植物川牛膝CyathulaofficinalisKuan的干燥根；杯莧甾酮對(duì)照品(批號(hào)111804-201705，供含量測(cè)定用，含量以95.3%計(jì))購(gòu)于中國(guó)食品藥品檢定研究院；甲醇為色譜純(賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司)，水為超純水。

2 方法與結(jié)果

2.1 川牛膝浸膏制備

稱取80 kg川牛膝藥材，除去雜質(zhì)及蘆頭，洗凈，潤(rùn)透，采用往復(fù)式切藥機(jī)切2～4 mm厚片，投入多功能提取罐中，分別加8倍量水和6倍量水提取2次，每次提取1.5 h，合并濾液，減壓濃縮至相對(duì)密度為1.25(50 ℃)的浸膏，備用。

2.2 杯莧甾酮的測(cè)定方法

2.2.1 色譜條件與系統(tǒng)適用性試驗(yàn) 色譜柱為Agilent Poroshell 120 EC-C18柱(100 mm×2.1 mm，2.7 μm)，流動(dòng)相為甲醇(A)-水(B)，梯度洗脫：0～2 min，10%A；2～3 min，10%～37%A；3～10 min，37%A；10～12 min，37%～100%A；12～14 min，100%～10%A，流速為0.3 mL/min，進(jìn)樣量為2 μL，柱溫為25 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為243 nm。理論塔板數(shù)按杯莧甾酮峰計(jì)算應(yīng)不低于3 000。

2.2.2 對(duì)照品溶液制備 取杯莧甾酮對(duì)照品適量，精密稱定，加甲醇制成每1 mL含20 μg對(duì)照品的溶液，即得。

2.2.3 供試品溶液制備 取干膏粉約0.5 g，精密稱定，置于具塞錐形瓶中，精密加入70%甲醇25 mL，密塞，稱定重量，超聲處理(功率250 W，頻率40 kHz)30 min，放冷，再稱定重量，用70%甲醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻、濾過(guò)，取續(xù)濾液，即得。

2.2.4 線性范圍考察 精密量取對(duì)照品溶液0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、4.0、10.0 mL，分別置于100 mL容量瓶中，加入50%甲醇定容至刻度，搖勻，分別按照“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件依次進(jìn)樣，記錄色譜峰面積。以峰面積為縱坐標(biāo)(Y)，對(duì)照品質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程為Y=1.54×106X-4 463，r=0.999 9，表明杯莧甾酮在0.02～2.00 μg/mL濃度范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系。

2.2.5 精密度試驗(yàn) 精密吸取對(duì)照品溶液，分別在“2.2.1”項(xiàng)色譜條件下重復(fù)進(jìn)樣6次，進(jìn)樣體積為2 μL，以對(duì)照品峰面積進(jìn)行計(jì)算，杯莧甾酮峰面積的RSD為0.21%，表明儀器精密度良好。

2.2.6 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取同一供試品溶液，分別于制備后0、2、4、6、8、12、24 h注入液相色譜儀，記錄峰面積，杯莧甾酮峰面積的RSD為1.24%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.2.7 重復(fù)性試驗(yàn) 取待測(cè)干膏粉，按照“2.2.3”項(xiàng)下方法平行制備6份供試品溶液，進(jìn)行樣品測(cè)定，計(jì)算得杯莧甾酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RSD為1.02%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.2.8 加樣回收率試驗(yàn) 取已知杯莧甾酮含量的干膏粉6份，分別精密加入杯莧甾酮對(duì)照品溶液適量，按照“2.2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，進(jìn)樣測(cè)定，其平均回收率為98.36%，RSD為1.56%，表明本法具有良好的回收率。

2.3 干膏粉水分含量測(cè)定

精密稱取待測(cè)干膏粉約3.0 g，按照《中國(guó)藥典》2015年版第四部中通則0832第二法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算干膏粉水分含量。

2.4 干膏粉休止角的測(cè)定

取待測(cè)干膏粉，采用固定漏斗法，使用BT-1000型粉體綜合特性測(cè)試儀測(cè)定休止角。

2.5 干膏粉壓縮度的測(cè)定

使用BT-1000型粉體綜合特性測(cè)試儀測(cè)定待測(cè)干膏粉的松密度(ρa(bǔ))與振實(shí)密度(ρp)，計(jì)算壓縮度=(ρp-ρa(bǔ))/ρp。

2.6 川牛膝浸膏帶式干燥的單因素試驗(yàn)

影響真空帶式干燥的主要因素包括待測(cè)浸膏相對(duì)密度、各區(qū)加熱板溫度、進(jìn)料頻率、履帶頻率及罐體真空度等。一般來(lái)說(shuō)，干燥時(shí)的真空度越高，越有利于水分的遷移，但不利于待干燥物料中的熱傳遞，表現(xiàn)為初始升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；真空度越低，雖然可以提高熱傳遞效率，但不利于干燥后期的傳質(zhì)過(guò)程，且易影響物料品質(zhì)[13]。因此，本實(shí)驗(yàn)將真空度設(shè)定為該型設(shè)備所能達(dá)到的最高值1.0 kPa，對(duì)其他4個(gè)影響因素分別進(jìn)行了考察。

2.6.1 浸膏相對(duì)密度考察 在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，浸膏相對(duì)密度高于1.25(50 ℃)時(shí)，物料較稠，易增加濃縮工序中的粘壁損失，且易堵塞進(jìn)料系統(tǒng)的布料器；而浸膏相對(duì)密度過(guò)低時(shí)，由于含水量較大，干燥時(shí)間大大延長(zhǎng)，且物料易溢出履帶或受熱噴濺而造成損失。因此，川牛膝浸膏相對(duì)密度為1.25(50 ℃)(浸膏含水率約為43%)時(shí)進(jìn)行帶式干燥較為適宜，本研究中將浸膏相對(duì)密度定為1.25(50 ℃)。

2.6.2 干燥加熱溫度考察 加熱第3區(qū)為降速干燥階段，加熱板溫度設(shè)定過(guò)高易導(dǎo)致物料溫度顯著升高，從而造成有效成分損失，因此本研究設(shè)定第3區(qū)加熱溫度為30 ℃。取川牛膝浸膏5 kg，均分為5份，分別設(shè)置一、二、三區(qū)加熱溫度為(110 ℃、90 ℃、30 ℃)、(115 ℃、95 ℃、30 ℃)、(120 ℃、100 ℃、30 ℃)、(125 ℃、105 ℃、30 ℃)、(130 ℃、110 ℃、30 ℃)，固定真空度為1.0 kPa，進(jìn)料頻率為15 Hz，履帶頻率為15 Hz，進(jìn)行帶式干燥，物料經(jīng)出料螺桿輸送至粉碎機(jī)(60目篩網(wǎng))粉碎后，真空吸料收得干膏粉。測(cè)定干膏粉水分，結(jié)果隨著加熱溫度的升高，干膏粉水分逐步降低，但當(dāng)一區(qū)加熱溫度為130 ℃時(shí)，浸膏易因爆沸而四處飛濺。因此，選擇正交試驗(yàn)加熱溫度為(115 ℃、95 ℃、30 ℃)、(120 ℃、100 ℃、30 ℃)、(125 ℃、105 ℃、30 ℃)。

2.6.3 進(jìn)料頻率考察 取川牛膝浸膏5 kg，均分為5份，固定一、二、三區(qū)加熱溫度為(120 ℃、100 ℃、30 ℃)，真空度為1.0 kPa，履帶頻率為15 Hz，分別設(shè)定進(jìn)料頻率為12 Hz、15 Hz、18 Hz、21 Hz、24 Hz，進(jìn)行帶式干燥，物料經(jīng)出料螺桿輸送至粉碎機(jī)(60目篩網(wǎng))粉碎后，真空吸料收得干膏粉。測(cè)定干膏粉水分，結(jié)果干膏粉水分隨進(jìn)料頻率增大而逐漸升高。當(dāng)進(jìn)料頻率設(shè)定為21 Hz以上時(shí)，布料器涂布不均，料層較厚，干膏粉水分偏高。因此，選擇正交試驗(yàn)進(jìn)料頻率為15 Hz、18 Hz、21 Hz。

2.6.4 履帶頻率考察 取川牛膝浸膏5 kg，均分為5份，固定一、二、三區(qū)加熱溫度為(120 ℃、100 ℃、30 ℃)，真空度為1.0 kPa，進(jìn)料頻率為15 Hz，分別設(shè)定履帶頻率為9 Hz、12 Hz、15 Hz、18 Hz、21 Hz，進(jìn)行帶式干燥，物料經(jīng)出料螺桿輸送至粉碎機(jī)(60目篩網(wǎng))粉碎后，真空吸料得干膏粉。測(cè)定干膏粉水分含量，結(jié)果干膏粉水分含量隨履帶頻率增大而逐漸升高。當(dāng)進(jìn)料頻率設(shè)定為18 Hz以上時(shí)，干燥時(shí)間過(guò)短，干膏粉水分偏高。因此，在兼顧生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，選擇正交試驗(yàn)履帶頻率為12 Hz、15 Hz、18 Hz。

2.7 基于熵權(quán)法的川牛膝浸膏帶式干燥工藝評(píng)價(jià)

2.7.1 川牛膝浸膏帶式干燥工藝正交試驗(yàn) 在查閱相關(guān)文獻(xiàn)[14-15]并結(jié)合單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取加熱溫度(A)、進(jìn)料頻率(B)、履帶頻率(C)為考察因素，因素水平見(jiàn)表1。取川牛膝浸膏9kg，均分為9份，采用熵權(quán)法對(duì)干膏粉水分含量、休止角、壓縮度及杯莧甾酮轉(zhuǎn)移率各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，按照L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)考察，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 因素水平設(shè)計(jì)

表2 L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

2.7.2 川牛膝浸膏帶式干燥研究數(shù)據(jù)處理 根據(jù)文獻(xiàn)[10-12]給出的步驟，建立原始評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣(X)如下。

計(jì)算Pij，將原始矩陣轉(zhuǎn)換為概率矩陣(P)。

計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的信息熵(Hi)，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的Hi。

Hi=[0.972 3 0.998 9 0.997 5 0.999 7]

計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的系數(shù)(Wi)。

Wi=[0.878 2 0.034 4 0.078 8 0.008 7]

因此，水分含量、休止角、壓縮度及杯莧甾酮轉(zhuǎn)移率各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)依次為0.878 2、0.034 4、0.078 8、0.008 7。

對(duì)于1個(gè)n行m列的概率矩陣，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)Mm=P1m×W1+P2m×W2+P3m×W3+…Pnm×Wn。其中，由于干膏粉水分含量、休止角、壓縮度的值對(duì)干燥結(jié)果而言都是越低越優(yōu)，而杯莧甾酮轉(zhuǎn)移率為越高越優(yōu)，因此當(dāng)規(guī)定M值為越低越優(yōu)時(shí)，杯莧甾酮轉(zhuǎn)移率這一指標(biāo)在公式中應(yīng)體現(xiàn)為負(fù)貢獻(xiàn)。

概率矩陣數(shù)據(jù)加權(quán)處理后得到綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(M)，對(duì)其進(jìn)行方差分析，優(yōu)選工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 方差分析

在所選因素水平范圍內(nèi)，采用熵權(quán)法對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，影響川牛膝浸膏帶式干燥的因素主次順序?yàn)锽>C>A，即進(jìn)料頻率>履帶頻率>加熱溫度，其中進(jìn)料頻率為干燥過(guò)程中的顯著影響因素(P<0.05)。由方差分析結(jié)果可知，因素A、C對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著性影響。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的值越低說(shuō)明干燥效果越優(yōu)，因此選擇A2B1C3為最佳干燥工藝，即加熱溫度設(shè)定為(120 ℃、100 ℃、30 ℃)，進(jìn)料頻率為15 Hz，履帶頻率為18Hz。

2.7.3 工藝驗(yàn)證試驗(yàn) 為了驗(yàn)證所得工藝的穩(wěn)定性，按照所優(yōu)選的工藝條件進(jìn)行3批驗(yàn)證試驗(yàn)(每批飲片投料量為50 kg)，測(cè)定干膏粉水分含量、休止角、壓縮度及杯莧甾酮轉(zhuǎn)移率，計(jì)算綜合評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表4，表明該帶式干燥工藝穩(wěn)定、可行。

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

3 討論

真空帶式干燥技術(shù)是近年來(lái)在我國(guó)食品、精細(xì)化工、保健品及制藥行業(yè)興起的一項(xiàng)新技術(shù)，尤其適用于熱塑性、熱敏性、黏性高、易結(jié)團(tuán)的物料以及不適宜采用噴霧干燥的物料，可以解決中藥行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直存在的中藥浸膏難以干燥的問(wèn)題[16]。與其他干燥方式相比，真空帶式干燥技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)為料層薄、物料受熱時(shí)間短、物料溫度低、有效成分損失小、污染少、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行成本低。

中藥浸膏干燥評(píng)價(jià)體系中，除應(yīng)考察干燥產(chǎn)品的水分含量、有效成分轉(zhuǎn)移率和干燥速率外，與干燥產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的其他指標(biāo)也應(yīng)該予以重視，如干燥產(chǎn)品的色澤、粉體學(xué)性質(zhì)及溶散時(shí)限等[9]。本研究考慮到干燥工序與后續(xù)制粒工序之間的銜接問(wèn)題，在干燥工藝評(píng)價(jià)中引入干膏粉的休止角、壓縮度作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)成部分，評(píng)價(jià)體系更趨全面。

在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中利用熵權(quán)法進(jìn)行客觀賦權(quán)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)完全來(lái)自于對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本身的數(shù)理分析，清晰地反映了各評(píng)價(jià)指標(biāo)在不同干燥條件下的客觀變化規(guī)律，在一定程度上減少了主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾[10]。本實(shí)驗(yàn)所優(yōu)選的帶式干燥工藝經(jīng)過(guò)驗(yàn)證穩(wěn)定可行，可用于川牛膝制劑的工業(yè)化生產(chǎn)。