金蕾颗粒成型工艺优化及其物理指纹图谱建立

曲 馨，张尚智，薄双琴，徐 婕，王嘉明，景 明*

（1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000； 2.甘肃中医药大学定西校区，甘肃 定西 744300）

金蕾复方为临床经验方，由湿生扁蕾、金钱草等药物组成，临床用于治疗胆囊炎。课题组前期药理研究表明，金蕾复方具有镇痛、抗炎、保肝护肝作用，LD50＞120 g／kg（成人剂量的12 倍），未发现明显毒副作用［1］。目前，针对金蕾颗粒的制剂工艺研究大多基于经验，而且局限于辅料、辅料配比、润湿剂，对实际生产过程中的生产参数没有全面考察，评价指标较为单一，颗粒质量存在不确定性，大生产中很难实现制剂工艺的重现［2-4］。

质量源于设计（QbD）作为先进的质量控制理念，以目标产品质量作为研发的起始，注重对源头、过程的控制，通过合理试验深入解析产品及原料质量属性与工艺参数之间的关系，从而设计出过程可控且质量稳定的产品［5-7］。本研究基于QbD 理念强调制剂原料的物理性质、生产工艺、颗粒质量之间的相关性，通过单因素、正交试验选择5 个一级指标，8 个二级指标对浸膏粉和颗粒的粉体学进行表征，采用AHP-熵权法对各个指标进行赋权，使评定结果更加可靠，进而设计出更加科学、合理、适合大生产的成型工艺。采用物理指纹图谱结合SPSS 21.0 软件皮尔逊法进行相似度分析对金蕾颗粒物理特性进行评价，确定所得制剂质量一致，同时为中药制剂工艺研究提供一定的参考［8］。

1 材料

1.1 仪器 ST-501 型流水式中药粉碎机（瑞安市赛特机电有限公司）；DZF-6090LC 型电热恒温真空干燥箱、HGZF-9203 型电热恒温鼓风干燥箱（上海跃进医疗器械有限公司）；XPE105 型分析天平（万分之一，瑞士Mettler-Toledo 公司）；GB6003-85 药典检验筛（1～9 号筛，上虞市华丰五金仪器有限公司）。

1.2 试剂与药物 湿生扁蕾于2020 年8 月采自甘肃省定西市漳县大草滩及岷县狼渡滩，金钱草购自甘肃省兰州市黄河中药材市场，经甘肃中医药大学附属医院杨锡仓主任药师鉴定为正品。糊精（批号20201109）、麦芽糊精（批号20210227）（江苏尊嘉生物科技有限公司）；甘露醇（批号20180320，山东龙力生物科技股份有限公司）；木糖醇（批号20191220，山东福田药业有限公司）；蔗糖（批号20180306，河南正弘药用辅料股份有限公司）。乙醇（分析纯，批号20200801，天津市大茂化学试剂厂）；溴化钠（分析纯，批号20201125）、无水碳酸钾（分析纯，20180706）、氯化镁（分析纯，20161012）、氯化钠（分析纯，批号20210419）、硝酸钾（分析纯，批号20161118）、氯化钾（分析纯，批号20201119）、氯化铝（分析纯，批号20181206）（国药集团化学试剂有限公司）。

2 方法与结果

2.1 浸膏粉制备 依据前期筛选出的最优提取工艺，称取处方量湿生扁蕾、金钱草等药材5 kg 至不锈钢桶中，加入12 倍量蒸馏水回流提取3 次，每次0.5 h，合并3 次滤液，浓缩至水提液密度为1.04（25 ℃），加入95%乙醇至终体积分数为70%，在10 ℃下静置24 h，取上清液，在旋转蒸发仪（30～30.8 kPa，55～60 ℃，90 r／min）上浓缩并回收乙醇，得浓缩液，真空（－75 kPa，75 ℃）干燥，粉碎，过5 号筛，即得。

2.2 颗粒制备 将浸膏粉与辅料过5 号筛，按照一定比例混合均匀，以乙醇为润湿剂制软材，过18 目筛制粒，干燥，1、5 号筛整粒，即得。

2.3 指标测定 参考文献［9-10］报道，选择5 个一级指标，包括颗粒剂成型率、流动性、堆积性、均一性、稳定性；8 个二级指标，包括成型率、休止角、豪斯纳比、松密度、振实密度、相对均齐度指数、水分、吸湿率。

2.3.1 成型率 将所得颗粒精密称定质量后置于1 号筛上，下接5 号筛，保持水平状态过筛，左右往返，边筛动边拍打3 min，取出能通过1 号筛、不能通过5 号筛的合格颗粒，称定质量，计算成型率，公式为成型率＝（合格颗粒质量／颗粒总质量）×100%。

2.3.2 休止角 将2 只规格相同的漏斗串联固定于铁架台上，距离纸面一定高度H，将干燥颗粒沿漏斗壁缓慢倒入，直到纸上浸膏粉形成的小圆锥体尖端触碰到漏斗口为止，坐标纸读出该圆锥体的直径2R，计算休止角，公式为休止角＝acrtan（H／R），平行2 次，取平均值。

2.3.3 松密度 取干燥、洁净的10 mL 量筒，精密称取一定质量（M）颗粒缓慢加入其中，读取体积Va，计算松密度，公式为松密度＝M／Va。

2.3.4 振实密度 将“2.3.3” 项下盛有颗粒的量筒以2 s／次的频率上下振动200 次，读取体积Vc，计算振实密度，公式为振实密度＝M／Vc。

2.3.5 豪斯纳比 公式为豪斯纳比＝振实密度／松密度。

2.3.6 相对均齐度指数 将颗粒依次过1～9 号筛，振荡5 min，分别记录每个筛网截留的颗粒质量。取平均孔径分别为 2 000、1 425、602.5、302.5、215、165、137.5、107.5、82.5 μm 筛网截留的颗粒，计算相对均齐度指数，公式为相对均齐度指数＝Fm／［100 ＋（dm－dm－1）×Fm－1＋（dm＋1－dm）×Fm＋1＋（dm－dm－2）×Fm－2＋…＋（dm＋n－dm）×Fm＋n］，其中Fm为颗粒粒径在多数范围的质量百分比，Fm＋1为多数粒径范围上一层筛子截留颗粒的质量百分比，Fm－1为多数粒径范围下一层筛子截留颗粒的质量百分比，dm为多数粒径范围的颗粒平均粒径，dm＋1为多数粒径范围上一层筛子截留的颗粒平均粒径，dm－1为多数粒径范围下一层筛子截留的颗粒平均粒径，n为确定的粒径范围个数。

2.3.7 水分 按2020 年版《中国药典》 第四部通则项下水分测定方法，称定制得的颗粒质量M，平铺于干燥至恒重的扁平称量瓶中（厚度约3～5 mm），精密称定质量M1，开启瓶盖，在105 ℃下干燥5 h，将瓶盖盖好后转至干燥器中，放凉，精密称定质量M2，计算含水量，公式为含水量＝ ［（M1－M2）／M］×100%。

2.3.8 吸湿率 将底部装有氯化钠过饱和溶液的干燥器于25 ℃恒温干燥箱中放置24 h，再将颗粒平铺于恒重称量瓶中，称定质量m1，厚度不超过2 mm，置于已平衡的干燥器中，放在25 ℃恒温干燥箱中，于24 h 称定质量m2，计算吸湿率，公式为吸湿率＝ ［（m1－m2）／m2］×100%。

2.4 单一辅料筛选 本实验选取流动性、吸湿性作为评价指标，初步确定浸膏粉在后续颗粒剂制备过程中加入辅料的必要性。粉体学研究表明，浸膏粉休止角为41.24°，流动性较差；在相对湿度75% 下其24 h 吸湿率达19.02%，48 h 吸湿率达26.70%，表明吸湿性较强，故需加入一定辅料来改善颗粒物理性质，优化其质量。

颗粒剂常用辅料有蔗糖、木糖醇、糊精、甘露醇、麦芽糊精等。考虑到浸膏粉物理性质及颗粒质量，将浸膏粉与上述辅料按1∶1 比例混合均匀，测定48 h 时吸湿率，以同一药辅比混合均匀85%乙醇为黏合剂制软材，18 目筛制粒、整粒，以制粒难易程度、成型率、颗粒休止角为考察指标进行，结果见表1。由此可知，麦芽糊精制软材容易，在防吸潮能力、颗粒合格程度、颗粒流动性均为最优，故选用其作为辅料。

表1 辅料筛选结果

2.5 单因素试验 采用单因素试验，考察药辅比（1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5）、润湿剂（乙醇）体积分数（70%、75%、80%、85%、90%）、润湿剂用量（7%、10%、13%、15%）、干燥温度（40、60、80 ℃）、干燥时间（60、90、120、150 min）对颗粒物理性质的影响，按“2.3” 项下方法测定各指标。

2.5.1 药辅比 随着辅料比增加，颗粒成型率先升高后降低，均一性变差，松密度、振实密度降低，稳定性、流动性无明显变化规律。最终，选择1∶1、1∶1.5、1∶2 进行后续考察。

2.5.2 润湿剂体积分数 以70%乙醇为润湿剂时，软材过黏，粘筛较严重，随着其体积分数增加，颗粒成型率先升高后降低，松密度、振实密度逐渐降低，流动性先好后差，均一性逐渐变差，颗粒稳定性无明显变化规律。最终，选择75%、80%、85%进行后续考察。

2.5.3 润湿剂用量 随着润湿剂用量增加，颗粒成型率逐渐升高，均一性变好，休止角逐渐降低，豪斯纳比先降低后升高，松密度逐渐降低，振实密度先降低后升高，稳定性无明显变化规律。最终，选择10%、13%、15% 进行后续考察。

2.5.4 干燥温度 随着干燥温度增加，颗粒稳定性、流动性变好，颗粒成型率均在85%以上，均一性、堆积性无明显变化规律。最终，选择80 ℃并不再进行后续考察。

2.5.5 干燥时间 随着干燥时间延长，成型率逐渐降低，对颗粒流动性、稳定性、均一性、堆积性均无明显影响。最终，选择60 min 并不再进行后续考察。

2.6 正交试验 根据“2.5” 结果，选择药辅比（A）、润湿剂体积分数（B）、润湿剂用量（C）作为影响因素，每个因素3 个水平，“2.4” 项下指标作为评价指标，采用L9（34）表进行正交试验，因素水平见表2，结果见表3，方差分析见表4。

表2 因素水平

表3 试验设计与结果

表4 方差分析

由此可知，各因素影响程度依次为润湿剂体积分数（B）＞药辅比（A）＞润湿剂用量（C），润湿剂体积分数有显著影响（P＜0.05）。最终确定，最优成型工艺为A1B2C1，即药辅比1∶1，润湿剂体积分数80%，润湿剂用量10%，在80 ℃下干燥60 min。

2.7 AHP-熵权法赋权 参考文献［11-12］报道。

2.7.1 AHP 法 根据传统经验确定制剂工艺中评价指标重要性优先顺序，其中一级指标依次为稳定性＞成型性＞流动性＞堆积性＞均一性，二级指标依次为吸湿率＝水分≈休止角＞豪斯纳比≈振实密度＞松密度（若一级指标下仅有1 个二级指标，则该二级指标的权重值与一级指标权重值相等），构建成对比较的判断优先矩阵，赋予各项指标间的相对评分，AHP 法计算各指标权重系数，结果见表5。由此可知，所有指标的一致性比率CR均小于0.1，即判断矩阵都通过一致性检验，层次分析法赋权合理。

2.7.2 熵权法 按照熵权法相关公式，计算吸湿率、水分、成型率、休止角、豪斯纳比、相对均齐度指数、松密度、振实密度的权重W2分别为0.084 1、0.159 2、0.103 3、0.054 7、0.139 5、0.122 7、0.137 0、0.199 5。

2.7.3 组合权重 AHP 法得到主观权重W1，熵权法得到客观权重W2，计算组合权重W，公式为得吸湿率、水分、成型率、休止角、豪斯纳比、相对均齐度指数、松密度、振实密度的W分别为0.189 3、0.358 3、0.239 4、0.066 0、0.028 1、0.041 5、0.014 4、0.063 1。再计算综合评分，公式为综合评分＝ ［（成型率／成型率最大值）×0.239 4＋（豪斯纳比／豪斯纳比最大值）×0.028 1＋（相对均齐度指数／相对均齐度指数最大值）×0.041 5＋（松密度／松密度最大值）×0.014 4＋（振实密度／振实密度最大值）×0.063 1＋（吸湿率最小值／吸湿率）×0.189 3＋（水分最小值／水分）×0.358 3 ＋（休止角最小值／休止角）×0.066 0］×100。

2.8 验证试验 取浸膏粉适量，按“2.6” 项下优化工艺制备3 批样品，按“2.3” 项下方法测定各指标。结果，颗粒平均吸湿率、水分、成型率、休止角、豪斯纳比、松密度、振实密度分别为13.29%、5.24%、90.23%、27.63°、1.276 7、0.348 4、0.444 9，RSD 均小于3%；平均相对均齐度指数为0.001 4，RSD 小于5%，表明该工艺稳定可靠，重复性好。

2.9 临界相对湿度测定 精密称取适量颗粒，平铺于已恒重的称量瓶中，放到25 ℃下盛有6 种相对湿度过饱和盐溶液（MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3）的干燥器中，48 h 后取出，精密称定质量，计算吸湿率，以吸湿率为纵坐标，相对湿度为横坐标作图，作曲线两端切线，2 条切线交点对应的横坐标即为临界相对湿度，见图1。由此可知，颗粒临界相对湿度约为70%，即在生产、储存等过程中环境相对湿度应控制在70%以下。

图1 金蕾颗粒吸湿曲线

2.10 物理指纹图谱建立

2.10.1 物理质量属性确定 参考文献［13-15］报道，根据颗粒物理性质及粉体学性质，将物理质量属性分为4 个方面，即稳定性、流动性、堆积性、均一性，作为一级指标。再筛选出7 个物理指标参数作为二级指标，分别为吸湿率、水分、休止角、豪斯纳比、松密度、振实密度、相对均齐度指数。

2.10.2 标准化转换 按“2.6” 项下优化工艺制备10 批样品（批号20211006～20211015，编号G1～G10），按“2.3” 项下方法测定各指标，为了消除量纲影响，将测定值转化至同一范围，即0～10，具体见表6。

表6 二级指标标准化转换

2.10.3 图谱生成 取10 批样品，按“2.3” 项下方法测定各指标，将其标准化转换后绘制雷达图，建立物理指纹图谱，再以标准化转换后数值的平均值绘制雷达图，建立对照物理指纹图谱，结果见图2。

图2 10 批样品物理指纹图谱

2.10.4 相似度分析 采用SPSS 21.0 软件中的皮尔逊相关系数法，将10 批样品物理指纹图谱与对照指纹图谱进行相似度分析。结果，样品G1～G10 相似度分别为0.987、0.993、0.989、0.994、0.989、0.999、0.991、0.992、0.995、0.996，表明各批颗粒物理性质差异不大，成型工艺稳定可行。

3 讨论

成型工艺作为中药制剂工艺过程中的重要部分，对制剂的质量、稳定性等具有重要影响。本研究将QbD 理念运用到金蕾颗粒的成型工艺中，考虑大生产中运用的工艺参数，以浸膏粉的物理性质、辅料种类、辅料比、润湿剂体积分数、润湿剂用量、干燥温度、干燥时间作为影响因素，选择5 个一级指标、8 个二级指标作为评价指标，可以全面地评价所选工艺参数的优劣。评价指标采用AHP-熵权法进行分析，其中AHP 法依据成型经验对指标进行主观赋权，熵权法通过指标数据进行客观赋权，两者相结合有效避免主观确定权重的随意性，使信息体现更加全面，综合评价结果更加可靠合理。

中药颗粒剂物理指纹图谱的建立能够更加全面地反映颗粒的整体性质［9］。本研究共设置7 个二级指标对金蕾颗粒的物理指纹图谱进行综合表征，结果发现所得金蕾颗粒性质均一、质量稳定，均符合2020 年版《中国药典》 颗粒剂项下质量要求，为以后中药复方制剂的开发及成型工艺研究提供参考。