中药提取液化学成分与喷雾干燥黏壁现象的相关性研究

中药提取液化学成分与喷雾干燥黏壁现象的相关性研究

赵光明

哈尔滨儿童制药厂有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150025

摘要：某些中药提取液喷雾干燥时易出现热熔型黏壁，黏壁后的物料长时间停留在内壁上会导致成分降解，指标成分或有效成分分布不均匀，干燥过程中物料熔融或软化致使收率降低等危害。食品行业中认为食品喷雾干燥致黏壁因素有水、有机酸( 柠檬酸、苹果酸)、小分子糖( 果糖、葡萄糖、蔗糖) 、脂肪等。

关键词：中药提取液；化学成分；喷雾干燥；

前言：随着喷雾干燥技术的发展，在天然产物中的应用也日益广泛。喷雾干燥为连续式常压干燥的一种，用设备将液料喷成雾状，使其与热空气接触而被干燥。料液经雾化后表面积大大增加，干燥速度快，在热风气流中瞬间即可蒸发95%～98%的水份，完成干燥时间仅需数秒钟，特别适用于热敏性物料的干燥。

一、材料

高效液相色谱仪，紫外-分光光度计 ，分析天平，喷雾干燥仪。蜜麸炒白术、制香附、生白术、当归、川芎、黄柏、太子参、生丹参、木香、葛根、陈皮、蜜麸炒白芍、木蝴蝶、制厚朴、地黄15 种中药材柠檬酸对照品 ，L-苹果酸对照品，果糖对照品D-无水葡萄糖对照品，牛血清白蛋白对照品 ，没食子酸对照品均购于中国食品药品检定研究院;

二、方法

1.样品制备。称取药材50 g，加10 倍水煎煮2 次，每次30min，滤过，合并2 次煎液，即得中药水提液。量取中药水提液500 mL 浓缩至250 mL，以慢加快搅方式加入无水乙醇至含醇量达到75%，静置，冷藏过夜，抽滤，回收乙醇，即得中药水提醇沉液。

2. 中药水提液化学组分测定

有机酸( L-苹果酸，柠檬酸) 测定。对照品溶液: 取10 mg 柠檬酸，15 mg L-苹果酸对照品，精密称定，置于同一量瓶中，加纯水溶解定容至10mL，得柠檬酸、L-苹果酸混合溶液。供试品制备方法: 精密量取中药水提液5 mL，氨水20 mL，至分液漏斗中，加二氯甲烷25 mL，萃取2 次，弃二氯甲烷层，取氨水层转移到蒸发皿中，水浴蒸干。柠檬酸和L-苹果酸6 次重复进样的峰面积ＲSD 分别为0. 060%，080%，说明精密度良好。

喷雾干燥。将15 种中药水提液及水提醇沉液分别喷雾干燥，观察黏壁情况。喷雾干燥参数: 进风温度130℃，进风量100%，雾化压力55%，进液泵速30%。本实验喷雾干燥参数设定根据前期喷干工艺考察后确定，在此参数下中药提取液喷雾干燥不会发生半湿物料黏壁现象，并根据前期研究结果，判断为热熔型黏壁。

3.数据分析。本实验数据经SPSS 软件标准化处理后，导入SIMCA 14. 1 软件中采用主成分进行统计分析。

三、结果

1. 化学含量及喷雾干燥。15 种中药水提液所测定的化学成分有机酸( L-苹果酸、柠檬酸) 、小分子糖( 果糖、葡萄糖、蔗糖) 、蛋白质、总酚、鞣质含量以及各水提液喷雾干燥后的黏壁情况。

2.直观分析。根据前期研究发现有机酸( L-苹果酸、柠檬酸) 、小分子糖( 果糖、葡萄糖、蔗糖) 、蛋白质、鞣质都有可能是造成喷雾干燥热熔型黏壁的重要因素。因此，对15 种中药水提液以上化学成分含量与黏壁情况、水提醇沉液黏壁情况，结合药用部位、药性进行直观分析。每种化学成分及综合成分含量在中药水提液中所占比例排名前15的中药及其黏壁情况，总有机酸中含量高的黏壁药材占据大多数，特别是总有机酸中15味中药有14味都存在黏壁问题，占93. 4%。分别观察单一成分，L-苹果酸、柠檬酸及果糖的黏壁比例分别为80.0%，86.7%，80.0%，推测这些成分可能是造成中药提取液喷雾干燥热熔型黏壁的关键因素。蛋白质、鞣质含量高的药材中，大多数为水提液不黏壁的中药，分别占66.7%，73.3%，推测蛋白质、鞣质等与喷雾干燥黏壁无关。

3. 主成分分析( PCA-X)。以L-苹果酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖、蛋白质、鞣质7 种化学成分为X 变量，对55 种中药进行主成分分析。PCA-X 得分图显示，黏壁药材( 包括中药水提液黏壁与水提醇沉液黏壁) 与非黏壁药材可以明显区分开呈聚类趋势，说明二者的化学成分存在差异。PCA-X 成分图与成分贡献率表显示，第一主成分与L-苹果酸、果糖、葡萄糖的关系较密切，说明喷雾干燥是否黏壁可能与这3个因素有较大相关性;第二主成分在蛋白质、鞣质上有较大荷载，提示大分子物质是否对喷雾干燥黏壁情况也有影响; 第三、第四主成分分别在蔗糖、柠檬酸上有较大荷载，当取4个主成分时，其累计贡献率为82. 2%，说明喷雾干燥热熔型黏壁与这化学成分可能均存在一定相关性。总小分子糖含量都较高，相对的蛋白质、鞣质含量都较低，而另外8 种中药化学成分含量情况与之相反，猜想大分子物质可能影响水提液喷干，故采用75%乙醇沉淀大分子物质，结果显示该8 种中药水提液经醇沉后得到的水提醇沉液喷干均黏壁，与猜想一致，所以蛋白质、鞣质等大分子物质可能改善热熔型黏壁，而有机酸、小分子糖是造成热熔型黏壁的重要因素。

四、讨论

研究发现化学成分与中药水提液喷雾干燥热熔型黏壁有一定的关系，本文采用HPLC 和UV 等分析方法，对15 种常用中药的水提液中L-苹果酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖、蛋白质、鞣质化学成分进行含量测定，通过多元统计分析，深度挖掘了中药材化学成分与喷雾干燥黏壁之间的相关关系，并尝试寻找致黏壁最关键成分。将中药水提液按一定参数进行喷雾干燥，经干燥都粘于旋风分离器上，得粉率为0，经喷干黏壁分型判断属于热熔型黏壁，结果与PCA-X 得分图、HCA分类图相符。从直观分析中可以看出这药材中有机酸和小分子糖的含量均较高。推测有机酸和小分子糖是导致热熔型黏壁的重要因素。药材的有机酸和小分子糖含量也很高，但同时蛋白质和鞣质含量也较高，将这些药材水提液经75%乙醇沉淀后进行喷雾干燥，结果出现热熔型黏壁，由此可以进一步验证水溶性和醇溶性均很好的小分子物质( 有机酸和小分子糖) 是引起黏壁的主要原因，而不溶于乙醇的大分子物质，如蛋白质、淀粉等具有改善黏壁的作用，这与改善喷雾干燥黏壁的研究也是一致的OPLS-DA 模型显示果糖、柠檬酸、L-苹果酸、葡萄糖是中药提取液喷雾干燥黏壁与非黏壁的主要差异性成分，差异显著程度顺次为果糖＞ 柠檬酸＞L-苹果酸＞ 葡萄糖为，说明这4 个成分是喷雾干燥热熔型黏壁的关键成分。PCA-X 得分图中，熟地、金银花、女贞子被划分到黏壁组，而HCA 聚类图以及OPLS-DA 得分图中是将这药划分至非黏壁组，因此，推断可能有除以上7 种以外的化学成分或物理性质在影响喷雾干燥效果，此现象有待深入分析研究。由药用部位及药性直观分析表提供的信息显示，大多黏壁药材属于果实类，不黏壁药材遍及不同部位，但以根及根茎类居多，因种仁、花、叶、草等其他类中药样本量较小，后期将会加大样本量对其进行分类研究与喷干黏壁之间的关系。初步判断，中药性味归经等方面可能与提取液喷雾干燥黏壁与否也存在一定相关性，目前的研究结果将对进一步研究黏壁相关因素考察提供参考。

结束语：中药提取液热熔型黏壁与药材本身化学特性密切相关。结合本实验选取15 种常用中草药，测定提取液中的小分子糖、有机酸等化学成分，分析化学成分的含量与喷雾干燥热熔型黏壁的相关性。中药鲜品榨汁或复方提取液采取喷雾干燥时，药液需经过双层滤纸抽滤，以免堵塞喷嘴，造成通针卷曲和药液外溢。

参考文献：

[1] 王元清,严建业,杨红艳.喷雾干燥技术及其在中药制剂中的应用[J].时珍国医国药,2019(2):161-162.

［2］屈娜，郭立玮，朱华旭，等． 离子交联-喷雾干燥联用技术制备鼻用黄芩苷微球及其体外性能评价［J］． 中国实验方剂学杂志，2019， 22( 7) : 1．