三七浸膏中真空带式干燥工艺检测方案(喷雾干燥机)

维普资讯 http：//www.cqvip.com中国中药杂志China Journal of Chinese Materia MedicaVol.33， Issue4February， 2008第33卷第4期2008年2月 三七浸膏真空带式干燥工艺研究 刘雪松，邱志芳，王龙虎，季 忆，程翼宇，瞿海斌*(浙江大学中药科学与工程学系，浙江杭州310027) [摘要] 目的：研究确定三七浸膏真空带式干燥的最优工艺条件，并与喷雾干燥和真空冷冻干燥方法比较干燥效果。方法：以三七浸膏干燥产品含水率及指标成分收率为考察指标，通过正交试验考察影响三七浸膏真空带式干燥过程的因素，并进行喷雾干燥和冷冻干燥对比实验，采用 HPLC 测定干燥前后三七5种皂苷成分的含量变化。结果和结论：三七浸膏真空带式干燥最佳工艺条件为进料温度40℃、进料速率15 mL·min-输送带速度4mm·min及加热系统温度(105，100℃)时，三七浸膏干燥所得产品的含水率为3.39%。真空带式干燥产品含水率低于喷雾干燥和真空冷冻干燥，且总回收率和指标成分收率高于后2种方法。 [关键词] 三七；真空带式干燥；正交实验；真空冷冻干燥；喷雾干燥；HPLC [中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]1001-5302(2008)04-0385-04 三七为五加科植物三七 Panax notoginseng 的干燥根及根茎，具有良好的止血、促进血液循环及镇痛等作用。三七含有的大量皂苷类成分，其中5种主要的皂苷类成分为三七皂苷R、人参皂苷Rgi、人参皂苷Re、人参皂苷Rb，及人参皂苷Rd。干燥是中药生产中主要的操作单元之一，广泛应用于药剂辅料、原料药、中间体以及成品的干燥。现有三七浸膏的干燥技术主要是电热烘箱干燥和箱式真空干燥。然而，由于三七浸膏黏性大、透气性差，采用上述方法进行干燥时间长且干燥温度高，容易破坏浸膏中的热敏性有效成分且耗能高、产量低。因而研究适于三七浸膏的高效干燥方法具有现实意义。 真空带式干燥(vacuum belt drying， VBD)技术具有干燥温度低、能耗低、连续生产、可实现自动控制等特点，能满足 GMP 生产要求，已在食品工业等领域得到广泛应用，在中药浸膏的干燥过程中也有研究报道3]，是有望解决上述中药浸膏干燥难题的新型工艺。本实验使用正交设计法，研究确定三七浸膏真空带式干燥的最佳工艺条件。并且以三七皂苷R、人参皂苷Rgi、人参皂苷 Re、人参皂苷 Rb，及人参皂苷Rd等5种重要皂苷成分为考察指标，用HPLC 检测干燥前后这5种皂苷成分含量变化。与 ( [收稿日期] 2007-03-27 ) ( [基金项目] 国家“十五”科技攻关计划(2004BA721A44) ) ( [通迅作者] *瞿海斌，Tel：(0571)88208428， E-mail： quhb@ zju. edu. cn ) 冷冻干燥法和喷雾干燥法对比，实验结果表明，采用真空带式干燥工艺所得产品具有含水率低、指标成分回收率高等优点。 1 仪器与材料 多功能提取器(浙江温兄，规格型号 TQNS -40)，热能压缩双效浓缩器(浙江温兄，型号 SNR-40)，提取浓缩过程由DCS 系统(浙江中控技术股份有限公司)实现自动控制，新型实验型真空带式干燥机组(本实验室自行研制，加热系统热源为过热水)，BUCHI Mini Spray Dryer B -290喷雾干燥机(BUCHI Mini Spray Dryer B -290)，LABCONCO 冻干机(6L)；Agilent 1100 高效液相色谱仪。 三七药材(产地云南)，由杭州中药饮片厂提供，经浙江大学药学院贺庆副教授鉴定；对照品三七皂苷R(批号110745-200415)、人参皂苷 Rgi(批号110703-200424)、人参皂苷 Re(批号110745-200320)、人参皂苷Rb(批号110704-200420)和人参皂苷Rd(批号110745-200420)，由中国药品生物制品检定所提供；乙腈(色谱纯，MERCK 公司生产)；娃哈哈纯净水。 2方法 2.1 三七浸膏的制备 称取5 kg三七药材，加入多功能提取浓缩罐中，分别加10倍量水和8倍量水提取两次，每次提取1.5 h，提取温度为100℃。提取2个批次药材共10 kg，将2批提取液混合浓缩至5L制得三七浸膏，测定浸膏的含水率为67.32%。 2.2 三七浸膏真空带式干燥及其工艺优化 三七 浸膏的真空带式干燥过程见图1。浸膏在进料罐预热至设定温度后由进料泵按设定的进料速率进料，经布料器均匀地平铺在输送带上，输送带按设定的速率运行，在真空条件下，依次移经各加热区，最后通过冷却区。干燥后的产品从输送带上剥落，经测断后落入粉碎装置，粉碎后的干燥产品通过气闸式出料斗出料。影响真空带式干燥效果的主要因素有浸膏进料速度、浸膏进料温度、输送带速率、加热区温度和真空度。实验过程中，根据经验选择三七浸 膏进料温度为40℃。真空度越低越有利于中药浸膏的干燥，且干燥产品的质量越好，故选择真空度近于-0.1MPa。在此条件下对输送带速率(A)、浸膏进料速度(B)、加热系统的向量温度(C)3个因素水平进行正交试验优化，具体因素水平设计见表1。 以三七浸膏干燥产品含水率为考察指标，采用正交表L(3)进行试验，见表2，并测定干燥产品的含水率，对结果进行统计分析处理，选出最佳工艺参数。 A B C 水平 输送带速率 浸膏进料速度 向量温度 /cm·min /mL·min /℃ 4 (105，100) 2 7 (100，100) 3 10 (100，95) 表2 以三七浸膏干燥产品含水率正交试验结果 % No. 含水率 No. 含水率 1 3.39 6 6.92 2 4.98 7 10.64 3 5.84 8 12.73 4 7.37 9 15.21 5 10.41 干燥产品含水率的测定4：取每次正交试验三七浸膏干燥产品2~5 g，平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶中，厚度不超过10 mm，精密称定质量，打开 瓶盖在105℃干燥5h，将瓶盖盖好，移至干燥器中，冷却30 min，精密称定质量，再在上述温度干燥1h，冷却，称重，至连续2次称重的差异不超过0.3 mg为止。根据样品失重计算浸膏干燥产品含水率。 2.3 三七浸膏的真空冷冻干燥[5，6] 准确称取已制备的三七浸膏83.3g放至干燥容器内，于0℃冷冻过夜。启动 LABCONCO 真空冷冻干燥机，待仪器达到平衡后，将待干燥的三七浸膏置于冷冻干燥机上。三七浸膏在真空、低温的条件下干燥36 h 后，收集干燥产品称重，放于干燥器中保存备用。 2.4 三七浸膏的喷雾干燥17，8] 准确称取已制备的三七浸膏228.0 g，离心。打开喷雾干燥机、空气压缩机电源开关，设定相应的工艺参数：塔风温度160℃、出塔风温80℃、气流量20m²·h-。待塔风温度、出塔风温达到设定值时进料。干燥完成后，收集干燥产品称重，放于干燥器中保存备用。 2.5 三七主要成分含量分析91 为了研究三七浸 膏真空带式干燥工艺条件，作者以三七皂苷R、人参皂苷Rg、人参皂苷Re、人参皂苷 Rb 及人参皂苷Rd等5种重要皂苷成分为考察指标，用 HPLC 检测三七浸膏经各种干燥方法干燥后含量变化。 色谱条件：Lichrospher C 8色谱柱(4.6mm×250mm，5 um)；以水为流动相A，以乙腈为流动相B；柱温30℃，梯度洗脱为：0~30 min，19% B；30 ~40min，19~31% B；40~60 min，31~56%B；流速1.0mL·min-，UV检测波长203 nm。 标准曲线制备：在10 mL量瓶中用色谱纯甲醇溶液精密配制含三七皂苷R、人参皂苷Rg，Re，Rb和Rd 对照品各约2mg的溶液，作为储备液。将储备液分别分释2，5，10，20，50，100倍，将稀释后的溶液分别进样10 uL，测定峰面积。以色谱峰面积为纵坐标Y，进样量(ug)为横坐标X，绘制标准曲线，得各成分的线性方程分别为：三七皂苷R(Y=277.04X+30.59，r =0.999 6，线性范围0.0915~3.66 ug)；人参皂苷 Rg(Y=333.84X+29.11，r=0.999 7，线性范围0.0915~3.66 pg)；人参皂苷 Re(Y=289.70X+ 37.90，r=0.999 0，线性范围0.101~4.04pg)；人参皂苷 Rb(Y=267.03X+35.56，r=0.999 5，线性范围0.150~5.98 ug)；人参皂苷Rd(Y=294.70X+27.80，r=0.999 7，线性范围0.110~4.40 pg)。 三七浸膏及其干燥品有效含量测定：分别精密称定每次干燥试验的浸膏与干燥产品各约20 mg 于10 mL量瓶中，用甲醇定容，注入高效液相色谱仪10uL，测定峰面积。以峰面积积分值代入上述回归方程，计算即得含量。 3 结果与讨论 3.1 真空带式干燥工艺参数对含水率的影响 以三七浸膏干燥产品含水率为考察指标，采用正交表L，(3*)进行试验，并对三七浸膏干燥产品含水率进行统计学处理，结果见表2。 用SAS 8.0统计学软件对干燥产品含水率数据进行方差分析，其结果见表3。 表3 干燥产品含水率的方差分析 方差来源 SS MS F Pr>F A 99.62 2 49.81 14.27 0.066 B 9.82 2 4.91 1.41 0.416 C 3.97 1.98 0.57 0.638 从方差分析可知，各因素对干燥产品含水率影响均不是很显著，相对于其他2个因素，输送带速度 对干燥产品含水率的影响较大，可考虑忽略系统加热温度对干燥产品含水率的影响。由极差比较可知，各因素对三七浸膏干燥产品含水率的影响程度依次是A>B>C。输送带速度对产品含水率的影响最大，其次是进料速度和加热系统的温度。这是因为在干燥过程中，系统的热量是由输送带下加热水箱所提供，经一系列的传质传热，浸膏实际受热温度要低于加热水箱的温度，因此加热水箱的温度在较小范围内变动对浸膏实际受热温度的影响很小，因而对产品含水率的影响也很小。对各因素指标综合分析得知，生产工艺的最优组合是ABC，即对于初始浸膏含水率为67.32%的三七浸膏，进料温度为40℃时，输送带速度为4 cmmin'，浸膏进料速度为15 mL·min-'，2个加热系统的向量温度为(105℃，100℃)。在此工艺参数条件下干燥三七浸膏，产品含水率为3.39%。 3.2 HPLC 检测各干燥方法干燥前后三七有效成分的含量变化为了检测三七浸膏真空带式干燥、冷冻干燥及喷雾干燥前后有效成分的含量变化，本实验用 HPLC 对三七干燥前后进行有效成分含量测定，测定结果见表4. 从表4中可以看出，三七中5种主要的皂苷成分经过真空带式干燥后含量基本未发生变化，有效成分的收率高于喷雾干燥和真空冷冻干燥，且真空带式干燥产品的含水率低于其他2种方法。这是由于喷雾干燥时物料温度较高，可能会使物料发生氧化。真空冷冻干燥的时间较长，也可能影响指标成分的收率。浸膏真空带式干燥时温度低，且干燥时间短，因而有效成分的损失小。本研究的结果表明，真空带式干燥不仅是一种高效的干燥方法，而且在干燥过程中，中药浸膏成分含量变化影响较小，能最大程度地保证浸膏的质量。 4 结论 通过正交设计试验，以三七浸膏干燥产品含水率为考察指标，对影响三七浸膏真空带式干燥过程的因素进行考察。得出的最佳工艺条件为：进料温度40℃，输送带速度4cm· min，进料速度15 mL·min，加热系统温度(105℃，100℃)。 将真空带式干燥与喷雾干燥及真空冷冻干燥相比较，发现真空带式干燥产品的含水率低于其他2种干燥方法，且产品收率较高。 同时，利用 HPLC 对三七浸膏干燥前后含量变 表4不不同干燥方法实验结果的比较 % 干燥方法 产品总收率 产品含水率 有效成分收率 三七皂苷R， 人参皂苷Re 人参皂苷Rgi 人参皂苷 Rb， 人参皂苷Rd 真空带式 33.54 3.39 98.43 98.55 90.40 99.86 97.49 真空冷冻 40.09 4，40 90.62 95.26 77.99 92.18 93.27 喷雾 27.02 6.72 98.12 92.19 85.59 89.15 88.73 化进行检测，发现真空带式干燥时三七浸膏有效成分的收率明显高于喷雾干燥和真空冷冻干燥。 ( [参考文献] ) ( [1] Xi e G X ， Qiu Y P， Qiu M F， et a l . 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Che m ical characteristics fordifferent parts of Panax n otoginseng using pressurized liquid ex-traction and HPLC-ELSD[J]. J Pharm Biomed， 2006，41：1596. ) Optimization for vacuum belt drying process of Panax notoginseng extract LIU Xue-song， QIU Zhi-fang， WANG Long-hu， JI Yi， CHENG Yi-yu， QU Hai-bin (Department of Chinese Medicine Science and Engineering， Zhejiang University， Hangzhou 310027， China) Abstract] Objective： To optimize the conditions of the vacuum belt drying process (VBD) for drying Panax notoginseng ex-tract and compare with methods of vacuum freezing drying and spray drying. Method： The optimum conditions of VBD were obtainedby orthogonal design and validated by determinations of moisture content of the dried product and recovery of active ingredients. Experi-ments on different drying methods were also conducted. Result and conclusion： The optimum conditions are as follows， the feedingspeed was 15 mL· min-， the belt speed was 4 mm· min-， and the heating temperature was (105，100℃). Comparing with the dr-ying methods of vacuum freezing drying and spray drying， vacuum belt drying possesses some advantages， such as higher recovery ofactive ingredients， less moisture content of dried product and better overall yield. [Key words] Panax notoginseng； vacuum belt drying； orthogonal design； vacuum freezing drying； spray drying； HPLC ( [责任编辑 鲍 雷] ) ·