白簕多糖顆粒劑的制備工藝研究

伍國羽，林榆子，潘育方，3

（1.廣東藥科大學藥學院，廣東 廣州 510006；2.廣東藥科大學新藥研發中心，廣東 廣州 510006；3.廣東省局部精準藥物遞藥制劑工程技術研究中心，廣東 廣州 510006）

白簕［（Acanthopanax trifoliatus（L.）Merr］為五加科五加屬的攀援灌木，廣泛分布于我國中南部地區[1]。本品味苦、澀，性微寒，具有祛風利濕、舒筋活血、消腫止痛等功效。研究發現，白簕含有酚類、黃酮類、多糖、萜類等多種化學成分，在藥品與保健品等領域有良好的開發前景。白簕黃酮具有抑菌、抗炎及鎮痛活性[2?3]。白簕多酚可有效緩解細胞氧化損傷與衰老[4]。白簕三萜可誘導細胞凋亡，通過抑制核轉錄因子（NF-κB）轉錄及信號傳導和抑制轉錄激活因子3（STAT3）磷酸化活性發揮抗腫瘤作用[5]。

本課題組前期研究發現，白簕多糖能夠有效緩解1型糖尿病癥狀，并且可改善2型糖尿病模型小鼠胰島素抵抗，通過促進胰島素分泌，抑制胰高血糖素分泌發揮降血糖作用[6?7]。本研究研制以白簕多糖為原料的顆粒，并對該制劑處方進行優化及質量評價，旨在促進白簕資源綜合利用，提高白簕產品的附加值，為開發安全有效的降糖防治藥物提供科學依據。

1 儀器與材料

1.1 材料

白簕，產地為廣東恩平，經廣東藥科大學劉基柱教授鑒定為五加科植物白簕Acanthopanax trifo‐liatus（L.）Merr.，標本保存于廣東藥科大學中藥學院標本館；赤蘚糖醇（山東三元生物科技股份有限公司）；乳糖（美國戴維斯柯食品公司）；甘露醇（法國羅蓋特公司）；山梨糖醇（石家莊瑞雪制藥有限公司）；微晶纖維素（安徽山河藥用輔料股份有限公司）；苯酚（國藥集團化學試劑有限公司）；硫酸（國藥集團化學試劑有限公司）；乙醇（國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器

BSA224S-CW 萬分之一天平（德國賽多利斯公司）；GZX-9240MBE 電熱鼓風干燥箱（上海博訊實業有限公司）；Mulitskan MK3 全波長酶標儀（賽默飛世爾科技公司）；Milli-Q Plus 超純水儀（美國密理博公司）；TGL-208 離心機（上海安亭科學儀器廠）；FD-2B冷凍干燥機（上海比朗儀器制造有限公司）。

2 方法

2.1 白簕多糖的制備

根據本課題組前期優選的提取方法[7]：選取性狀完整的干燥白簕莖稈，加水量為白簕質量的10倍，加水煎煮2 次，每次2 h。合并煎液，減壓濃縮至1/10體積，4 500 r/min離心10 min后取上清液，加入2 倍的乙醇靜置24 h，4 500 r/min 離心10 min，棄上清液保留沉淀，再依次用乙醇、乙醚和丙酮清洗沉淀，真空冷凍干燥得到白簕多糖粗提物；使用Sevag法[8]去除游離蛋白，再將白簕多糖粗提物溶解于超純水中，8 000 r/min 離心10 min，保留上清液，使用DEAE-52 cellulose 離子交換柱層析純化，再使用SephadexG-75 凝膠柱層析純化，收集洗脫液，真空冷凍干燥得到白簕多糖精提物。

2.2 顆粒劑的制備

采用濕法制粒工藝制備顆粒。將白簕多糖及輔料過80 目篩備用，按照處方量準確稱取相應成分，輔料采用等量遞增形式加入，使其與主藥均勻混合，并以霧化形式加入潤濕劑，充分攪拌直至軟材成型。將軟材過16目篩制得濕顆粒，隨后轉移至電熱鼓風干燥箱中干燥，冷卻至室溫后過24目篩整粒，即得白簕多糖顆粒劑。

2.3 顆粒劑處方評價指標與標準

2.3.1 成型率 采用雙篩分法測定顆粒成型率，1 號篩為上層篩，5 號篩為下層篩，取適量顆粒置于上層篩中，加蓋后左右往返拍動3 min，取不能通過1 號篩的顆粒和通過5 號篩的粉末稱定質量，計算顆粒成型率，顆粒成型率得分為成型率×100。計算公式：成型率=1?M1/M×100%，其中M為顆?？傎|量，M1為未通過1 號篩的粉末和通過5 號篩的顆粒質量。

2.3.2 休止角 采用限定底面法檢測休止角。將足夠滿溢料盤的顆粒沿休止角測定儀上方漏斗壁緩慢注入，直到顆粒鋪滿料盤并形成一個圓錐體，圓錐體斜面與底部水平面所夾銳角，即為休止角α。當0≤α≤30 得100 分，30＜α≤40 得80 分，α＞40 得60分。

2.3.3 溶化率 精密稱取干燥的白簕多糖0.5 g于試管中，加入熱水5 mL，渦旋震蕩5 min，3 500 r/min離心10 min，棄去上清液，于60 ℃將殘渣烘干至恒定質量，精密稱定殘渣質量，計算顆粒溶化率，顆粒溶化率得分為溶化率×100，計算公式：溶化率=（顆?？傎|量?殘渣質量）/顆?？傎|量×100%。

2.3.4 吸濕率 將放有NaCl過飽和溶液的干燥器在室溫下放置48 h，使其相對濕度為75%。精密稱取0.5 g 多糖粉末和顆粒平鋪于干燥至恒定質量的稱量瓶中，厚度不超過5 mm，于60 ℃干燥至恒定質量，精密稱定后打開蓋子置于干燥器內，于0、6、12、24、36、48、60、72 h 精密稱定，計算吸濕率。計算公式：吸濕率=（吸濕后質量?吸濕前質量）/吸濕前質量×100%。

2.3.5 綜合評分 以顆粒劑的成型率（A）、休止角（B）和溶化率（C）為考察指標進行綜合評分，3 者權重相同，綜合評分=A/3+B/3+C/3。

2.4 單因素法篩選顆粒劑處方工藝

2.4.1 稀釋劑 選取微晶纖維素、甘露醇、乳糖、山梨糖醇、赤蘚糖醇5 種輔料，按質量比3∶1 將各輔料與白簕多糖混勻，以溫度25 ℃、相對濕度75%條件下的吸濕率為考察指標篩選適宜輔料。

2.4.2 稀釋劑配比 處方中多糖與稀釋劑配比影響中間體物料性質，多糖占比過高則軟材黏度過大無法過篩，反之則導致軟材難以成型。分別考察赤蘚糖醇與白簕多糖配比（1.75∶1、2.5∶1、3.25∶1、4∶1、4.75∶1）對制粒效果的影響，制粒并評分，根據評分結果確定適宜配比。

2.4.3 潤濕劑濃度 白簕多糖屬于水提物，水能誘發其黏性，而醇抑制其黏性。處方中選用水和乙醇作為潤濕劑共同調節物料黏度，考察乙醇不同體積分數（55%、65%、75%、85%、95%）對軟材及顆粒的影響，制粒并評分，根據評分選擇適宜的潤濕劑濃度。

2.4.4 潤濕劑用量 以75%乙醇為潤濕劑，考察不同潤濕劑用量（7.5%、12.5%、17.5%、22.5%、27.5%）對軟材及顆粒的影響，制粒并評分，根據評分結果選擇合適的潤濕劑用量。

2.4.5 干燥溫度 考察不同溫度（60、70、80 ℃）對顆粒干燥效果的影響，將濕顆粒置于鼓風干燥箱中，設定相應溫度，干燥1 h，觀察顆粒情況，測試顆粒水分，根據顆粒情況選擇合適的干燥溫度。

2.4.6 干燥時間 以60 ℃為干燥溫度，考察不同時間（60、75、90 min）對顆粒干燥效果的影響，將濕顆粒置于鼓風干燥箱中，設定相應干燥時間，觀察顆粒情況，測試顆粒水分，根據顆粒情況確定合適的干燥時間。

2.5 星點設計-響應面法優化處方

在單因素實驗基礎上，采用星點設計-響應面法[9]優化處方，以成型率、休止角、溶化率作為顆粒劑制備工藝的考察指標，對白簕多糖與稀釋劑配比、潤濕劑濃度、潤濕劑用量進行考察。根據星點設計-響應面法優化所得處方進行3 批工藝驗證，測定成型率、休止角及溶化性，計算綜合評分和平均相對誤差以評估模型可行性。

2.6 顆粒劑質量評價

2.6.1 性狀 取3批顆粒劑樣品，對外觀形狀、顏色、氣味等進行檢查，觀察顆粒劑是否干燥、均勻、色澤一致及有無潮濕、軟化、結塊、潮解等現象。

2.6.2 粒度 取3 批顆粒劑樣品各2 g，計算顆粒成型率，顆粒成型率＞85%則認為顆粒合格。

2.6.3 水分 按照《中國藥典》2020 年版“0104 顆粒劑”項下要求，采用烘干法測定顆粒水分，取3 批顆粒劑各2 g 平鋪于干燥至恒定質量的稱量瓶中，精密稱定后放入烘箱中干燥至恒定質量，記錄干燥后顆粒質量。根據烘干前后減少水分質量，計算含水量（%），顆粒水分＜8.0%則認為合格，計算公式：含水量=（顆?？傎|量?干燥后顆粒質量）/顆?？傎|量×100%。

2.6.4 溶化性 取3 批顆粒劑各2 g，進行顆粒溶化性檢查，顆粒全部溶化或輕微渾濁則認為溶化性合格。

2.6.5 顆粒劑總糖含量測定 采用苯酚-硫酸法測定顆粒劑白簕多糖含量。（1）葡萄糖標準曲線的繪制：精密稱取無水葡萄糖0.020 0 g 于燒杯，加入超純水溶解后轉移至容量瓶中定容至100 mL，即得質量濃度為0.2 mg/mL 的葡萄糖對照品溶液。分別精密量取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mL對照品溶液于試管中，加超純水至2 mL。精密吸取上述溶液1.0 mL 于試管中，加入6%苯酚溶液1.0 mL，渦旋混勻后加入濃硫酸5.0 mL，渦旋混勻，室溫靜置30 min 后于490 nm 波長下測定吸光度值。以對照品濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標繪制標準曲線。（2）多糖含量測定：取白簕多糖顆粒劑1.0 g，加入超純水超聲使溶解，過濾，將濾液轉移到容量瓶中定容至100 mL，搖勻即得供試品溶液，依次加入試劑進行顯色反應，于490 nm 波長下測定吸光度值，將吸光度值代入標準曲線計算多糖含量。

3 結果

3.1 單因素法篩選顆粒劑處方工藝

3.1.1 稀釋劑 白簕多糖具有較強的吸濕性，吸濕后容易液化，直接制粒較為困難，需選用抗吸濕性較強的輔料增強顆粒體系的穩定性。本研究考察了微晶纖維素、甘露醇、乳糖、山梨糖醇、赤蘚糖醇5種輔料，結果發現赤蘚糖醇與白簕多糖混合后吸濕率最低（表1），故選用赤蘚糖醇為處方稀釋劑。

表1 5種稀釋劑的吸濕率考察結果Table 1 The moisture absorption rate of five excipients

3.1.2 稀釋劑配比 保持其他因素不變，改變稀釋劑與多糖的比例，測定顆粒劑的成型率、休止角和溶化率（表2），以考察稀釋劑與多糖的最佳配比。結果表明，當多糖的比例提升時，誘發黏性較大，使得軟材黏度過高難以過篩，顆粒成型率低，顆粒間作用力強，溶化率降低。提高赤蘚糖醇的比例可中和多糖的黏性，使得顆粒成型率上升，但赤蘚糖醇占比過大又會使得顆粒過篩后細粉增多，流動性下降，休止角增大。當赤蘚糖醇與多糖比例為3.25∶1時，顆粒成型率高，細粉較少，流動性好，溶化率高，故初步確定其配比為3.25∶1。

表2 稀釋劑配比對制粒效果的影響Table 2 Effect of diluent ratio on granulation

3.1.3 潤濕劑濃度 選擇乙醇為潤濕劑，設置濃度為55%～95%，考察不同體積分數乙醇對顆粒的影響（表3）。結果表明，當乙醇體積分數較低時，含水量較多使得軟材黏性過強，過篩時大量軟材粘附在篩網上，顆粒成形率低。提高乙醇體積分數可抑制多糖黏性，顆粒成型率上升，當乙醇體積分數過高時則過分抑制多糖黏性，顆粒黏附力不夠強導致細粉增多，休止角增大，流動性下降。當乙醇體積分數為75%時，軟材濕度適中，易通過篩網的同時保證成型率、休止角和溶化率處于較高水平，故初步確定作為潤濕劑的乙醇體積分數為75%。

表3 潤濕劑濃度對制粒效果的影響Table 3 Effect of wetting agent concentration on granulation

3.1.4 潤濕劑用量 從表4 可見，當乙醇用量較少時，潤濕劑未能充分誘發多糖的黏性，制得顆粒松散，細粉多流動性差，隨著用量的增加，多糖黏性得到充分誘發，制得顆粒緊實，流動性佳，但潤濕劑用量過大同樣會造成軟材過濕，粘附在篩網，對顆粒成型造成影響，當潤濕劑用量為17.5%時，軟材濕度適中，易過篩成粒，顆粒綜合評分最高，故初步確定潤濕劑用量為17.5%。

表4 潤濕劑用量對制粒效果的影響Table 4 Effect of wetting agent dosage on granulation

3.1.5 干燥溫度與時間 干燥溫度是控制顆粒性質的重要環節，干燥溫度過高，熱量將顆粒表面的水分迅速帶走，部分水分殘留在顆粒內部，造成顆粒結塊。本研究考察了干燥溫度對顆粒的影響（表5）。結果表明，當干燥溫度為60 ℃時，可將水分控制在8.0%以下，且顆粒無結塊現象發生，故將干燥溫度設定為60 ℃。

表5 干燥溫度對顆粒的影響Table 5 Effect of drying temperature on granulation

在顆粒干燥過程中，顆粒內部的水分子向顆粒表面擴散，干燥時間不足會造成水分不達標。進一步研究不同干燥時間對顆粒的影響（表6）。結果表明，延長干燥時間能夠使水分進一步降低，但干燥90 min 的顆粒流動性相較于60 min 有所下降，推測可能是干燥時間過長導致顆粒表面過干，黏性下降，過篩時產生細粉過多導致。

表6 干燥時間對顆粒的影響Table 6 Effect of drying duration on granulation

3.2 星點設計-響應面法優化處方工藝

3.2.1 星點設計-響應面設計 從單因素試驗結果可見，稀釋劑與主藥比例、潤濕劑濃度、潤濕劑用量是對顆粒性質影響最大的3 個因素。采用星點設計-響應面法，以顆粒成型率（A）、休止角（B）、溶化性（C）為考察指標，考察稀釋劑與主藥比例、潤濕劑濃度、潤濕劑用量3個因素的最優條件，因素與水平見表7，試驗結果見表8。

表7 星點設計-響應面實驗因素與水平Table 7 The factors and levels of central composite designresponse surface methodology experiments

表8 星點設計-響應面實驗結果Table 8 The results of central composite design-response surface methodology experiments

使用Design-expert11.0 對綜合評分結果進行二次多項式擬合，結果顯示，模型擬合結果良好，得到回歸方程：綜合評分=0.427 4A?0.727 7B+0.057C?1.17AB+1.99AC+1.76BC?3.07A2?3.16B2?3.34C2（R2=0.993 3，P＜0.001），失擬度不顯著（Lack of fit）=0.055＞0.05。因素間顯著性分析和相互作用結果如表9、圖1。通過軟件對方程進行求解，以綜合評分最高為目標，得到最優處方用量為：赤蘚糖醇與白簕多糖配比為3.32∶1，乙醇濃度為73.68%，乙醇用量為17.51%。

圖1 因素相互作用結果Figure 1 The results of factor interaction

表9 因素相互顯著性分析表Table 9 The results of factor mutual significance analysis

3.2.2 處方驗證 按照以上確定的最優處方進行3批工藝驗證，結果顯示預測評分和實際最優評分的平均相對誤差為0.62%（表10），證明模型可準確預測白簕多糖顆粒的處方配比。

表10 最優處方驗證結果Table 10 The results of optimal prescription verification

3.3 質量評價

3.3.1 性狀和粒度 制得白簕多糖顆粒劑均為褐色顆粒，顆粒色澤一致，大小均一，無吸潮、結塊、軟化現象，平均成型率為93.71%（表11），即通過1 號篩且不通過5 號篩的顆粒占93.71%，符合《中國藥典》的規定。

表11 白簕多糖顆粒劑成型率、水分、溶化率、總糖的檢測結果Table 11 The shaping rate，moisture content，solubility，content of polysaccharides of A. trifoliatus（L.）Merr polysaccharides granules

3.3.2 水分和總糖質量分數 按“2.6.3”項下同法測定，所制備3 批白簕多糖顆粒劑平均水分為0.97%（表11），不超過8.0%，符合《中國藥典》規定。所制備3 批白簕多糖顆粒平均質量分數為89.91 mg/g（表11）。

3.3.3 溶化性 取3 批顆粒劑各2 g，進行顆粒溶化性檢查，結果所制備3 批白簕多糖顆粒肉眼觀察全部溶化，平均溶化率為98.24%（表11），符合《中國藥典》規定。

3.3.4 吸濕性 按“2.3.4”項下同法測定，以白簕多糖粉末和顆粒劑的吸濕率為縱坐標，時間為橫坐標繪制吸濕率-時間曲線（圖2）。結果表明，在相對濕度為75%條件下，白簕多糖顆粒劑在48 h 后吸濕趨于平衡，吸濕百分率為8.33%±0.25%，制?？娠@著降低白簕多糖吸濕率，提高制劑穩定性。

圖2 白簕多糖粉末和顆粒吸濕率Figure 2 Moisture absorption rate of A. trifoliatus（L.）Merr polysaccharides powders and A. trifoliatus（L.）Merr polysaccharides granules

濕法制粒是一種粉末顆粒的增大工藝，能增加顆粒的強度、改善溶解性能和提升表觀堆積密度等，常應用于制藥、營養保健品、化工等領域[10]。在制藥領域中，制粒是固體劑型制備中最為關鍵的步驟，顆粒特性不僅僅決定了下游工藝和放大生產是否能夠成功進行，還對最終的產品特性產生重要影響，如藥物溶出、生物利用度等[11?12]。制粒工藝涉及諸多步驟和參數，要根據原料的性質，選擇適宜的輔料和制粒條件。白簕多糖物質黏度大、吸濕性強，本研究考察了稀釋劑與白簕多糖配比、潤濕劑濃度、潤濕劑用量、干燥溫度和時間對顆粒性質的影響。在單因素實驗的基礎上，發現稀釋劑與白簕多糖配比、潤濕劑濃度及潤濕劑用量為影響最大的3 個因素，進一步采用星點設計-響應面法進行優化，確定了最優制粒工藝，為進一步的放大生產奠定了基礎。

多糖類物質黏度大、吸濕性強，易受環境影響，不易貯存[13]，選擇多糖為原料藥進行制粒，加入吸濕性低的物質可增強顆粒穩定性。據報道，赤蘚糖醇具有低熱量、非蝕性、吸濕性低的性質，其結晶性好，結構中大多數氫鍵點位已形成糖-糖氫鍵，不再與水形成氫鍵，故在相對濕度90%的環境下也不易吸濕[14]。本研究結果證明，與其他輔料相比，白簕多糖與赤蘚糖醇混合后在72 h 內吸濕率最低，二者混合能夠維持較好的穩定性。

顆粒屬于多輔料共同作用的結構體系，其處方受到多方面因素的影響，因子水平與因子間的交互作用是產品質量控制過程中的關鍵因素。在多因素多水平的處方優化中，正交試驗的試驗次數隨著因素水平數呈二次指數增加，工作量巨大[15]；均勻設計雖能減少工作量，但其只在試驗區間內充分“均勻散布”，不具有“整齊可比”的特性，實驗將會有較大偏差[16]；析因設計可以充分體現所有主效應與各階交互效應，準確性高但其試驗次數過多且過于沉繁[17]。本研究采用的星點設計-響應面法[18]，通過非線性數學模型繪制響應面，直觀地展示不同因素對實驗結果的影響趨勢，在實驗次數少的情況下保證結果精度，得到各參數的最優比例。

顆粒劑符合中醫藥現代化、國際化的發展需求[19?21]，將白簕多糖制作成顆粒劑，解決了白簕多糖粉末黏度大、易吸濕、流動性差、量取不方便等問題，提高了白簕多糖的穩定性，日常攜帶服用方便，依從性強，值得推廣。