基于混料设计的婷柳提取液喷雾干燥工艺及其物理指纹图谱研究.pdf
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1、基于混料设计的婷柳提取液喷雾干燥工艺及其物理指纹图谱研究刘华兰,石德志,龚小文,廖楠汐,朱喻波,郑超,杨正清,解雨欣,肖莲莲,赵勉,刘陶世,程建明(南京中医药大学药学院,江苏省经典名方工程研究中心,江苏 南京 210023)摘要:目的 改善婷柳提取液喷雾干燥效果,并建立其物理指纹图谱。方法以婷柳喷干粉得率、吸湿率、流动性为指标对所加入辅料进行筛选,同时采用混料设计的方法,对所筛选辅料配比进行优化;在此基础上,建立由含水量、吸湿率、休止角、卡尔指数等 9 个指标构成的婷柳喷干粉物理指纹图谱,采用皮尔逊相关系数法,对 10 批婷柳喷干粉物理指纹图谱进行相似度评价。结果 最终优选辅料为轻质氧化镁、麦
2、芽糊精、羟丙基-环糊精,通过建立喷干粉得率、吸湿率、休止角与筛选辅料配比的回归方程,优选辅料配比为干膏轻质氧化镁麦芽糊精羟丙基-环糊精=0.55 0.3 0.1 0.05;此优选辅料配比下,喷干粉得率为64.42%,吸湿率为13.27%,休止角为36.81。10 批婷柳喷干粉样品物理指纹图谱相似度均大于0.99。结论 优选的辅料配比能够较好的提高婷柳喷雾干燥得粉率,改善喷干粉性质,建立基于物理指纹图谱的婷柳喷干粉的质量控制方法,为婷柳制剂过程质量控制提供参考。关键词:婷柳;药食同源;混料设计;喷雾干燥;物理指纹图谱中图分类号:R283文献标志码:A文章编号:1672-0482(2023)09-
3、0918-09DOI:10.14148/j.issn.1672-0482.2023.0918引文格式:刘华兰,石德志,龚小文,等.基于混料设计的婷柳提取液喷雾干燥工艺及其物理指纹图谱研究J.南京中医药大学学报,2023,39(9):918-926.Study on Spray Drying Process and Physical Fingerprint of Tingliu Extract Based on Mixture DesignLIU Hua-lan SHI De-zhi GONG Xiao-wen LIAO Nan-xi ZHU Yu-bo ZHENG Chao YANG Zhen
4、g-qing XIE Yu-xin XIAO Lian-lian ZHAO Mian LIU Tao-shi CHENG Jian-ming School of Pharmacy Nanjing University of Chinese Medicine Jiangsu Province Engineering Research Center of Classical Prescription Nanjing 210023 China ABSTRACT OBJECTIVE To improve the spray drying effect of Tingliu extract and es
5、tablish its physical fingerprint.METHODS The added auxiliary materials were screened by the yield moisture absorption rate and fluidity of Tingliu spray dry powder and the ratio of the selected auxiliary materials was optimized by the method of mixing design.On this basis the physical fingerprint of
6、 Tingliu spray dry powder composed of nine indicators including water content moisture absorption angle of repose and Karl index was es-819南京中医药大学学报 2023 年 9 月第 39 卷第 9 期J Nanjing Univ Tradit Chin Med Vol.39 No.9 Sep.2023收稿日期:2023-07-04基金项目:江苏省自然科学基金面上项目(BK2021017);南京中医药大学校企合作项目(2021112)第一作者:刘华兰,女,硕
7、士研究生,E-mail:20210891 通信作者:刘陶世,男,副教授,主要从事中药药剂学和新药研发工作,E-mail:tsliur4111 ;程建明,男,研究员,主要从事中药新剂型新技术及其产品开发研究,E-mail:320320 tablished and the similarity evaluation of the physical fingerprint of 10 batches of Tingliu spray dry powder was evaluated by using the Pearson correlation coefficient method.RESULTS
8、 The final preferred excipients were light magnesium oxide maltodextrin hydroxypropyl-cyclodextrin and by establishing the regression equation of spray dry powder yield moisture absorption angle of re-pose and screening excipient ratio the preferred excipient ratio was dry paste light magnesium oxid
9、e maltodextrin hydroxypropyl-cyclodextrin 0.55 0.3 0.1 0.05 under this preferred excipient ratio the spray-dried powder yield was 64.42%the moisture absorption rate was 13.27%and the angle of repose was 36.81.The similarity of the physical fingerprints of 10 batches of Tingliu spray dry powder sampl
10、es was greater than 0.99.CONCLUSION In this study the preferred ratio of excipients can better improve the powder yield of Tingliu spray drying improve the properties of spray dry powder and establish a quality control method for Tingliu spray dry powder based on physical fingerprint which provides
11、a reference for the quality control of Tingliu preparation process.KEYWORDS Tingliu medicinal and food homology mixture design spray drying physical fingerprint 喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴,并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程,相较于真空干燥、微波干燥、冷冻干燥,喷雾干燥不仅效率高,耗能少,并且喷雾干燥所得产品的含水量低、粉末均一性好,特别适合工业大生产,是中药复方提取液首选的干燥方式1-2。婷柳由茯苓、肉桂、
12、葛根、山楂、芡实、薏苡仁、橘皮、冬瓜皮、荷叶、甘草 10 味药食同源类中药组成,诸药配伍,相得益彰,可祛湿化痰,化浊降脂,主用于治疗痰湿型肥胖,目前已经获得国家发明专利授权(专利号CN202210851237.5)。婷柳提取液是由肉桂提取挥发油后与其他药材温浸提取 2 次制得。物理指纹图谱是综合评价粉体学性质及质量的方法,以堆积性、均一性、流动性、可压性和稳定性等为关键物理性质,用于评价同类型粉末不同批次间的物理性质对制剂成型性的影响3-5。在中药生产和制剂成型过程中,药物粉末成为口服固体制剂的直接原料,其质量会随着制药工序传递至最终的产品,进而影响其最终产品的疗效。根据粉末物理性质的变化,可
13、预先对处方组成或工艺参数进行定量调节和预测,以确保产品质量均一稳定。本研究以婷柳喷干粉得率、吸湿性、流动性为评价指标,对所加入的辅料进行筛选,采用混料设计方法对筛选辅料配比进行优化。同时建立婷柳喷干粉的物理指纹图谱,评价不同批次婷柳喷干粉质量的一致性。1 材料1.1 仪器B-290 小型喷雾干燥机(上海利闻科学仪器有限公司);FA2004 电子天平(万分之一天平,上海天平仪器有限公司);Ka-500PE 超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);烘干法水分测定仪(上海精密科学仪器有限公司);电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司);TGF-9140A 型鼓风干燥箱(上海喆图科学仪器有限公司)。
14、1.2 试药-环糊精(国药集团化学试剂有限公司,批号:20220629)、阿拉伯胶(美仑生物,批号:S0901A)、羟丙基-环糊精(上海源叶生物科技有限公司,批号:Z13N11Y130870)、二氧化硅(上海麦克林生化科技股份有限公司,批号:C15256672)、麦芽糊精(上海源叶生物科技有限公司,批号 J06A9R67345)、轻质氧化镁(国药集团化学试剂有限公司,批号:20181221)、氯化钠(西陇科学股份有限公司,批号:220606)。茯苓(批号:2022040201)、葛根(批号:2022040202)、山楂(批号:2022040201)、薏苡仁(批号:2022040201)、芡实(
15、批号:2022040207)、橘皮(批号:2022040201)、荷叶(批号:2022040201)、甘草(批号:2022040205),以上 8 味药材均购自安徽亳州药材市场;肉桂(批号:A220523)、冬瓜皮(批号:A220427),以上 2 味药材购自南京上元堂医药有限公司;以上所用药材按中国药典2020 版检测均为合格药材。2 方法和结果2.1 辅料种类的筛选2.1.1 单一辅料的筛选 实验样品制备:肉桂单独提取挥发油,药渣再与其他 9 味药加水温浸 2 次,滤过,合并提取液,药液浓缩至 1.25 gmL-1。喷雾干燥仪器设备条件:药液初始温度为70,进风温度为 130,泵速 30
16、Hz;雾化压力0.05 MPa;进料速度为 7.5 mLmin-1。分别称取 6 g-环糊精、阿拉伯胶、羟丙基-环糊精、二氧化硅、麦芽糊精、轻质氧化镁于 100 mL婷柳提取浓缩液中,于 70 水浴中搅拌均匀,喷干,收集喷干粉,计算得率。取已恒重的蒸发皿,记录质量为(m1);精密量取 25 mL 浓缩液于蒸发皿中,水浴蒸干,于 105 鼓风干燥箱中烘干至恒定质量,记录质量(m2),固含量=(m2-m1)/25。根据公式计算喷干粉得率。结果如表 1 所示。919刘华兰,等:基于混料设计的婷柳提取液喷雾干燥工艺及其物理指纹图谱研究 第 9 期表 1 单一辅料对婷柳喷雾干燥粉末得率的影响Table
17、1 Effect of single excipient on the yield ofspray-dried powder of Tingliu辅料类型得粉率/%无辅料23.31-环糊精27.25阿拉伯胶28.14羟丙基-环糊精30.02二氧化硅30.91麦芽糊精33.72轻质氧化镁36.13注:喷干粉得率=喷干粉质量/(喷干液固含量喷干液体积+辅料质量)100%。结果表明,在单一辅料筛选中,轻质氧化镁、麦芽糊精、二氧化硅能够增加喷干粉得率。2.1.2 混合辅料的筛选2.1.2.1 吸湿性测定 取干燥玻璃称量瓶,实验前1 d 置于底部盛有饱和氯化钠的干燥器内,精密称定质量(m1);取二元辅料
18、婷柳喷干粉和三元辅料婷柳喷干粉,平铺于玻璃称量瓶中,厚度约 1 mm,精密称定质量(m2),放回干燥器;分别于 2、4、6、8、10、12、24 h 后称定总质量(m3),计算时间段吸湿率,绘制吸湿曲线,见图 12。吸湿率=(m3-m2)/(m2-m1)100%。2.1.2.2 休止角测定 采取固定漏斗法,将两相同漏斗串联固定于铁架台上,于底下放置一圆形培养皿,使其圆心对准漏斗口且相距 3 cm;取适量喷干粉从漏斗上倒下至流出粉末形成圆锥体,用三角尺测量高(h)及半径(r),计算休止角,结果见表 2。休止角=arctan(h/r)。基于单一辅料筛选对喷干粉得率的影响,以辅料轻质氧化镁为基础,分
19、别进行二元辅料以及三元辅料筛选。平行量取 12 份婷柳浓缩液各 100 mL,按表 2 称取辅料于各浓缩液中,按“2.2.1”项下喷雾干燥工艺条件喷干,收集粉末,计算得率,结果见表 2。图 1 2 种辅料混合喷干粉吸湿曲线Fig.1 The hygroscopic curve of dry powdermixed with two auxiliary materials图 2 3 种辅料混合喷干粉吸湿曲线Fig.2 The hygroscopic curve of dry powdermixed with three auxiliary materials表 2 混合辅料对婷柳喷雾干燥效果的影
20、响Table 2 Effect of mixed excipients on spray drying effect of Tingliu辅料类型辅料用量/g得粉率/%吸湿性/%休止角/()轻质氧化镁4.5+4.540.0316.2856.89轻质氧化镁+麦芽糊精4.5+4.542.8116.5058.89轻质氧化镁+二氧化硅4.5+4.541.8416.8948.81轻质氧化镁+阿拉伯胶4.5+4.541.6414.0358.39轻质氧化镁+-环糊精4.5+4.538.6414.5940.60轻质氧化镁+羟丙基-环糊精4.5+4.542.3616.2944.47轻质氧化镁+麦芽糊精+麦芽糊精
21、4.5+4.5+4.546.6214.1157.05轻质氧化镁+麦芽糊精+二氧化硅4.5+4.5+4.543.7614.4543.26轻质氧化镁+麦芽糊精+羟丙基-环糊精4.5+4.5+4.548.9012.9636.61轻质氧化镁+二氧化硅+二氧化硅4.5+4.5+4.543.0414.1826.98轻质氧化镁+二氧化硅+羟丙基-环糊精4.5+4.5+4.542.2513.7347.64轻质氧化镁+羟丙基-环糊精+羟丙基-环糊精4.5+4.5+4.543.3913.0645.69 结果表明,三元辅料比二元辅料得粉率更高,并且,在总辅料量相同的前提下加入轻质氧化镁、麦芽029南京中医药大学学报
22、 2023 年 9 月第 39 卷第 9 期糊精、羟丙基-环糊精 3 种辅料相较只加入轻质氧化镁及麦芽糊精所得喷干粉得率更高、流动性更好,故最终确定加入这 3 种辅料,并进行混料设计。2.2 混料设计采用 Optimal(Custom)Design 混料设计方法,以提取液固含量(干膏质量)与 3 种辅料的比例为考察因素,分别以喷干粉得率、24 h 吸湿率、休止角为评价指标,利用 Design Expert 13 软件(Stat-Ease,Inc.),设定上下限,见表 3,生成混料设计表;按照混料设计表称取辅料及量取婷柳浓缩液,喷雾干燥工艺参数同“2.2.1”项下喷干工艺参数,喷干,收集喷干粉,
23、测定各指标,结果见表 4。表 3 混料设计上下限Table 3 Upper and lower limits of mixing design限制A干膏B轻质氧化镁C麦芽糊精D羟丙基-环糊精下限0.550.050.050.05上限1.000.300.300.30注:A+B+C+D=1。表 4 混料设计结果Table 4 The result of mixing design序号ABCD得粉率/%吸湿率/%休止角/()10.550.20.20.0564.6912.8435.6720.7250.1750.050.0553.6516.4642.8730.60.050.30.0555.6714.874
24、0.0940.60.050.050.354.2416.6844.2650.60.050.30.0554.6715.3441.0860.60.30.050.0559.7414.0838.6870.60.050.050.353.8916.9845.7880.550.20.050.262.7813.4638.0790.7250.050.050.17549.7817.7844.89100.7250.050.1750.0550.7816.4546.09110.850.050.050.0547.7817.0346.45120.7250.050.050.17550.2318.2545.69130.7250.
25、050.1750.0550.9916.4747.68140.7250.1750.050.0554.0315.5342.95150.550.050.20.257.8914.3536.89 以得率为指标进行二次多项式回归,分析结果见表 5、图 34,建立回归方程:得率=42.075 45A+76.075 14B+65.579 41C+63.231 85D+211.505 82BC+159.576 93BD,R2=0.984 5。表 5 以得率为指标的混料回归模型显著性分析Table 5 Significance analysis of mixed experimentalregression mo
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- 基于 设计 提取 喷雾干燥 工艺 及其 物理 指纹 图谱 研究
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