星点设计-响应曲面法优选归芪扶正颗粒最佳成型工艺研究

胡月月 聂继红 薛兆坤 刘艺

【摘 要】目的：采用星点设计-响应曲面法优选归芪扶正颗粒最佳成型工艺。方法：以成型率、吸湿率、休止角为考察指标，在明确辅料种类后，采用星点设计-响应曲面法优选辅料用量、乙醇浓度等成型工艺参数，并对颗粒的包装湿度进行考察。结果：最佳成型工艺为：浸膏粉∶甘露醇∶炒六神曲=6∶2∶1比例混合，以87%乙醇为粘合剂制粒，包装湿度应控制在65%以下。结论：采用星点设计-响应曲面法选归芪扶正颗粒最佳成型工艺稳定可靠，可为后期生产提供相关依据。

【关键词】归芪扶正颗粒；成型工艺；星点设计-响应曲面法；吸湿曲线

【中图分类号】R282.2 【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2023）16-0036-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2023.16.zgmzmjyyzz202316008

Research on the Molding Process of Gui Qi Fu Zheng Granules by Central Composite Design Response Surface Methodology

HU Yueyue1 NIE Jihong2 XUE Zhaokun1 LIU Yi1*

1.Urumqi Hospital of Traditional Chinese Medicine，Urumqi 830000，China;

2.Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital of Xinjiang Medical University，Urumqi 830000，China

Abstract： Objective Central composite design response surface methodology was used to optimize the molding process of Gui qi fu zheng granules.Methods Taking forming rate，moisture absorption rate and angle of repose as the index，after clarifying the type of excipient，central composite design response surface methodology was used to optimize the molding process parameters such as excipients dosage，ethanol concentration，and the packaging humidity of granule was investigated.Results The optimum molding process was determined as follows： the ratio of extract powder to mannitol to divinity powder was 6∶2∶1，and 87% ethanol was used as binder for granulation，the packaging humidity should be lower than 65%.Conclusion The optimal molding process of Gui qi Fu zheng granules is stable and reliable by using central composite design response surface methodology，which can provide relevant basis for later production.

Key words： Guiqi Fuzheng Granules; Molding Process;Central Composite Design Response Surface Methodology; Moisture Absorption Curve

“歸芪扶正方”源于新疆医科大学附属中医医院的临床应用的经验方，主要用于提高机体免疫力。该方由太子参、黄芪、麦冬、炒六神曲等十五味药组成，具有益气养阴、补肺益肾的功效，用于气阴两虚、肺肾不足所致的低热、五心烦热、夜间潮热，盗汗，自汗，乏力气短，干咳少痰，获得性免疫缺陷综合征见上述证候者。本方中太子参具有心肌保护、免疫调节等药理作用［1］，黄芪具有保肝、利尿、降脂、降糖等药理作用［2］，麦冬具有抗氧化、抗衰老等药理作用［3］，归芪扶正颗粒是在中医理论指导下使用的临床经验方，原方为汤剂，其服用体积大、易发霉、携带不便，因颗粒无需煎煮、服用及携带方便、可保持原剂型的特点和处方要求，故将剂型改为颗粒剂。本实验在辅料类型和乙醇浓度考察的基础上，以甘露醇用量、乙醇浓度为影响因素，以成型率、休止角及吸湿率的综合评分为评价指标，采用星点设计-响应曲面法优选归芪扶正颗粒的最佳成型工艺，并对颗粒的包装湿度进行考察，为后期的相关研究打下基础［4］。

1 仪器与材料

1.1 仪器 AL204万分之一电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；DHG-9245A电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）；干燥器，恒重称量瓶。

1.2 材料 归芪扶正浸膏（由新疆医科大学附属中医医院提供）；神曲粉（批号：20180111，湖北孟氏中药饮片有限公司）；乳糖（批号：20170906，西安天茂化工有限公司）；微晶纤维素（批号：20180302，天津市祥瑞鑫化工科技有限公司）；甘露醇（批号：20180913，上海源叶生物科技有限公司）；淀粉（批号：20180713，天津化学试剂有限公司）；蔗糖（批号：20170525，天津市津东天正精细化学试剂厂）；糊精（批号：20180120，国药集团化学试剂有限公司）；氯化钠（批号：20180503，广州友联化学试剂厂）；氯化钾（批号：20170822，广州市结盈化工科技有限公司）；氯化镁（批号：20171109，天津市鼎盛鑫化工有限公司）；硝酸钾（批号：20170104，广州市锦源化学有限公司）；碳酸钾（批号：20180315，天津渤化化学试剂有限公司）；溴化钠（批号：20171023，天津化学试剂有限公司）；醋酸钾（批号：20180509，西安天茂化工有限公司）均为分析纯；水为蒸馏水。

2 方法与结果

炒六神曲为归芪扶正方中佐药，其所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，适宜充当辅料，故将其粉碎作为部分辅料。中药颗粒成型工艺优选时需综合考虑颗粒的成型性、流动性以及稳定性等相关因素。在本实验中选择颗粒的成型率、吸湿率、休止角为指标进行全面评价（权重系数分别为0.5、0.3、0.2），综合评分满分为100分，优选颗粒成型的合适辅料与配比。通过分析实验数据确定适宜的乙醇用量，获得最佳颗粒成型工艺。

2.1 样品的制备 按处方比例取药材适量，以前期考察的最佳工艺制备样品，浓缩干燥成干浸膏，粉碎后与炒六神曲一起过4号筛，等比例逐级递增混匀，备用。

2.2 辅料类型筛选 制备颗粒剂的常用辅料为甘露醇、乳糖、微晶纤维素、淀粉、蔗糖、糊精，本实验结合相关需求进行选用。取前期制备好的样品，浓缩得干浸膏，备用。按照表1加入相应的辅料混合，过筛，制粒，烘干，整粒，即得。按干浸膏∶辅料∶炒六神曲=6∶2∶1的比例，分别称取干浸膏与不同辅料进行混合，混合均匀后，制粒，并记录相应的软材性状、过筛情况、颗粒性状以及成型率，实验设计与实验结果见表2，3，结果表明，以干浸膏/甘露醇/炒六神曲（6∶2∶1）比例时软材效果最好。

2.3 乙醇浓度单因素考察 取前期制备好的样品，浓缩得干浸膏，备用。按干浸膏∶甘露醇∶炒六神曲=6∶2∶1的比例混合，分别加不同浓度的乙醇进行混合，混合均匀后，制粒，并计算颗粒的成型率、休止角和吸湿率，计算综合评分优选最佳的乙醇浓度，实验设计与实验结果见表4，结果表明，以85%乙醇为粘合剂制备的颗粒效果最好。

2.4 星点设计-响应曲面法优选最佳成型工艺

2.4.1 因素水平的确定 根据辅料类型和乙醇浓度的考察结果，确定以甘露醇用量、乙醇浓度为影响因素，以成型率、吸湿率、休止角为考察指标［5］，进行2因素5水平星点设计，依然设定综合评分满分为100分。各因素水平见表5，实验结果见表6。

2.4.2 成型率的测定 按《中国药典》2020年版（四部），照“粒度和粒度分布测定法”进行测定［6］，计算成型率。

2.4.3 吸湿率的测定 精密量取合格颗粒适量，置于恒定湿度（RH）为75%（25 ℃）的干燥器中定时称重，计算吸湿率［7］。

吸湿率（%）=（吸湿后颗粒的质量-吸湿前颗粒的质量）/ 吸湿前颗粒的质量×100%。

2.4.4 休止角的测定 上下串联3个漏斗，将颗粒从最上端倒入，直到所产生的颗粒堆顶部与下端的漏斗口接触为止，按公式tan α=H/R 计算出休止角。式中：H为颗粒高度 （cm），R为颗粒底部半径（cm）［8］。

2.4.5 数据处理 通过响应曲面软件进行拟合，并以拟合优度（R2）及置信度（P）当做评判标准。得回归方程：Y=91.98+0.35A+0.43B+0.025AB-0.65A2-0.53B2，从表4的方差分析表可以看出A、B、A2、B2具有显著性影响，影响程度为A＞B＞B2＞A2；失拟项为0.8931＞0.05，表明失拟不显著；相关系数R2为0.8697，表明该模型拟合较好，试验误差小，可用该模型对不同条件下的试验结果进行测定。根据相关实验结果，绘制三维曲面图。如图1所示和见表7。

2.4.6 读图与取值 由软件分析所得最佳工艺条件，辅料理论最佳比例23.84%，理论最佳乙醇浓度87.06%，结合效应面图和等高线图 （图1），并考虑实际情况，确定最佳成型工艺为辅料比例为24%，乙醇浓度为87%。

2.4.7 验证试验 按处方比例取当相应的药材，并按照最佳提取工艺提取制备相应干浸膏，按照最佳成型工艺制作颗粒，平行做3份。经测算得综合评分分别为93.5、91.9、92.8（RSD为0.86%）。结果表明其预测值与实际值是基本一致的，实验表明方程可预测试验结果，该工艺重复性好，稳定可靠。

2.5 临界相对湿度的测定 为了保证颗粒能够在适宜的湿度下包装，需要测定其临界相对湿度。按照表7配制出不同盐的过饱和溶液，精密称定颗粒数份，每个实验平行三份样品，分别置于相应干燥器中，放置48 h，形成相应的湿度环境，将颗粒放入相应干燥器中，每个器皿中放置7 d后，精密称定，计算吸湿率，测定临界相对湿度（CRH）［9］，实验安排与结果见表8和图2。由图2看出，本颗粒在包装时，环境湿度应控制在65%以下。

3 讨论

处方中炒六神曲所含酵母菌等有益菌有一定的粘合性，适宜充当辅料，故将其粉碎作为部分辅料，可以减少厂家生产成本，还可以充分提高组方中药的利用率。

临界相对湿度是衡量中药固体制剂吸潮难易程度的一个重要指标。采用不同鹽的过饱和溶液可形成不同的湿度环境，在临界相对湿度的测定时，可在这些不同湿度环境下测定颗粒的吸湿率，并以吸湿率－相对湿度绘制临界相对湿度曲线明确其临界相对湿度，可保证颗粒能够在适宜的湿度下进行包装。经过“2.5 临界相对湿度的测定”明确了制备好的归芪扶正颗粒在进行包装时，环境湿度应控制在65%以下，确保不影响其整个生产流程。

根据前期研究结果分析得出用吸水率、成型率、休止角为指标用综合评分得出用，再用星点设计-响应曲面法优选最合适添加的乙醇浓度、甘露醇使用量及干浸膏、辅料和炒六神曲的最优比例，采取响应曲面中心设计是因为其连续的序列、完整的设计、阶段的优选、精准的结果。

本实验通过辅料类型筛选确定了辅料的种类，并结合星点设计-响应曲面法优化归芪扶正颗粒的成型工艺，确定了辅料用量和乙醇浓度，并明确其包装湿度范围。通过验证试验可知，星点设计-响应曲面法优选得到的归芪扶正颗粒成型工艺稳定可行，制备的颗粒具有成型率高、流动性好、抗吸湿性强的特征，为该制剂之后的大生产提供参考。

参考文献

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［4］王萍，许刚，王宇鹤，等.通脉无蔗糖颗粒成型工艺的优化［J］.现代中药研究与实践，2022，36（3）：74-78.

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［9］李燕，吴皓东，杨明霞，等.消渴健脾颗粒制粒工艺的研究［J］.新疆医科大学学报，2017，40（7）：954-956.