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真空冷凍干燥超細杜仲粉體的研制
來源:真空技術(shù)網(wǎng)上海交通大學(xué) 作者:孫企達
真空冷凍干燥(簡稱凍干FD)是發(fā)展近代生物醫(yī)藥工程與中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵*,，近年來,，日本不僅將中國名貴中藥杜仲制成超細粉體膠囊(粉體中心粒徑D50~50 μm),，用于醫(yī)療,，而且還制成稱為長壽面的杜仲面,、杜仲茶,，大量應(yīng)用,。據(jù)近年研究表明，只有在中藥粉體的中心粒徑達到15 μm 的細度以下，人體對其有效成份的吸收率將會更好,。在此研制的杜仲真空冷凍干燥超細粉,，按粒子分布曲線(用Mastersizer-2000 型激光衍射儀檢測)與2000 倍掃描電子顯微鏡檢測，其粉體中心粒徑高達D50=16.670 μm,，部分還進入亞微米級。本文對其研制方法,、技術(shù),、設(shè)備及檢測質(zhì)量控制等作了闡述。
真空冷凍干燥是發(fā)展近代生物工程與醫(yī)藥,、中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵*,。近年來，日本,、韓國及西方發(fā)達國家采用真空冷凍干燥對漢方藥(中草藥)進行改革,，制備中藥超細粉體。日本不僅將我國的名貴中藥杜仲制成粉體膠囊(300 目左右,，粉體中心粒徑D50～50 μm)用于醫(yī)療,，而且還開發(fā)出了稱為長壽麵的杜仲麵，杜仲茶等保健品,。特別將杜仲麵大量推廣,，一年銷量有2 億包之巨(103 g/ 包)，具有降血壓防腦卒中,，腳輕手健,，延緩衰老的作用。日本不產(chǎn)杜仲,，原料均來自中國,。杜仲主要產(chǎn)于中國四川、重慶,、云南,、貴州、陜西,、湖北等地,。
杜仲是一種傳統(tǒng)名貴中藥，它是一種杜仲科藥用植物,，落葉喬木,，樹皮灰褐色，粗糙,，連同枝,、葉、根都含杜仲膠，尤其樹皮折斷拉開有許多銀白色細絲,。中國古代《神農(nóng)本草經(jīng)》,、明代李時珍著《本草綱目》均列為上品。杜仲味甘,、性溫,，功能補肝腎，強筋骨,，安胎,。即甘溫化陽，補肝腎,，強筋骨,，強腰膝，可治療腎虛腰痛及婦女經(jīng)期腰痛,，為治療腰痛之要藥;又能補肝腎,，固沖任，可治療肝腎不足,，沖任不固之胎動不安?，F(xiàn)代醫(yī)藥研究，杜仲的化學(xué)成分含杜仲苷,、松脂醇二葡萄苷,、桃葉珊瑚苷、鞣質(zhì),、黃酮類化合物以及鍺,、硒等15 種無機元素，微量生物堿和維生素C 等成分,。具有降血壓,、擴張血管、增強免疫,、鎮(zhèn)靜,、鎮(zhèn)痛、抗應(yīng)激,、利尿,、延緩衰老等作用。
我國中藥企業(yè)上海雷允上藥業(yè)有限公司按衛(wèi)生部頒中藥成方WS3-B-3107-98 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),， 開發(fā)出了強力天麻杜仲膠囊(國藥準(zhǔn)字Z31020332),，具有散淤活血，舒筋止痛,，主治用于中風(fēng)引起的筋脈掣痛,、肢體麻木、行走不便、腰腿酸痛,，頭痛頭昏等癥狀,。但目前國內(nèi)外杜仲粉體的制備均為一般熱干燥后粉碎，顆粒均較粗,，zui細中心粒徑80～120目(~200 μm),。影響使用效果與藥料的利用率。
經(jīng)近年研究表明,，只有在中藥粉體的中心粒徑達到15 μm 的細度以下,， 這時藥材細胞的破壁率≥95%。因此,，當(dāng)這種中藥超細粉體服用后，細胞內(nèi)的有效成分不必再需通過細胞壁和細胞膜建立的屏障才能被給藥部位吸收,，而是直接和給藥部位接觸吸收;同時,，中藥超細粉體的比表面積很大，與給藥部位接觸面積大,，而且其粘附性能使藥物在吸收部位的時間延長,，可大大提高有效成分的吸收速度和吸收程度，從而達到*,、,、長效的治療效果。因此開發(fā)療效更好,，品種更優(yōu)的中藥超細粉體新產(chǎn)品,，形成中藥的新材料、新劑型,，將具有深遠的理論和現(xiàn)實意義,。國家科委與國家中醫(yī)藥管理局已將其列入“21 世紀(jì)中藥現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略”之一。
我們在以往長期從事真空冷凍干燥技術(shù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)上,，將新鮮杜仲采用真空冷凍干燥再結(jié)合超音速氣流低溫粉碎技術(shù),，制成真空冷凍干燥超細杜仲粉體。經(jīng)英國馬爾文公司Mastersizer-2000 型激光衍射儀檢測得到粉體分布曲線表明,，中心粒徑高達D50=16.670 μm,，部分還進入亞微米級，這在2000 倍掃描電子顯微鏡下也清晰可見,。這對杜仲原始生物酶,、蛋白質(zhì)、氨基酸,、維生素,、熱敏有效成分作zui大限度保留，使這種具有活性的凍干杜仲超細粉的營養(yǎng)價值及藥效提高，遠優(yōu)于傳統(tǒng)的曬干,、熱風(fēng)干燥制備的杜仲粉,，可大大提高藥料利用率及有效成分的人體吸收效果，達到用量少,、見效快等效果,。
1、真空冷凍干燥超細杜仲粉體的制備
1.1,、真空冷凍干燥技術(shù)在制備超細生物材料的應(yīng)用特點
真空冷凍干燥技術(shù)在超細材料科學(xué)方面的應(yīng)用開始于20 世紀(jì)80 年代,，主要用于制備納米級超細粉(1 nm~500 nm)。Landsbergs 和Schnettler分別用凍干技術(shù)制備了粉徑為1nm 的金屬超細粉和陶瓷微粉,。至今用凍干技術(shù)制成的超細粉已應(yīng)用于各種重要的*領(lǐng)域,，但該技術(shù)特別在制備的生物材料方面能保持生物活性，與維生素,、熱敏有效成分,，特別有利于生物工程、醫(yī)藥及現(xiàn)代中藥的開發(fā)應(yīng)用,。
表1 為以往我們制備中藥天花粉作的實驗比較,，證明真空冷凍干燥遠比傳統(tǒng)高溫干燥為優(yōu)。
表1 真空冷凍干燥與傳統(tǒng)高溫干燥的超細天花粉的對比
1.2、原料及制備工藝
1.2.1,、杜仲原料
采用新鮮杜仲直接凍干,，原料產(chǎn)于本公司在四川、重慶無污染基地,，生產(chǎn)中不施用化肥農(nóng)藥,，符合國家綠色環(huán)保要求，達到出口標(biāo)準(zhǔn),。杜仲是一種纖維素很強的樹皮片狀物,，用平常中藥制備的干燥方法，其含水量一般都>5%～8%左右,。所以要將一般中藥的杜仲皮進行粉碎成超細粉,，極為困難，人體也不易吸收,。本發(fā)明是利用真空冷凍干燥的脫水方法,，將杜仲鮮皮進行凍干脫水，將脫水后只含有極小水份(一般可達<2%以下) 組織極其疏松的杜仲皮進行超細粉碎,，可獲取超細的杜仲粉,。這種超細粉末的溶解性*,，鮮皮中的有效成份保留完好。經(jīng)過凍干的超細杜仲粉與傳統(tǒng)杜仲粉對比,，無論是在質(zhì)量成份上,，還是細度上都有無比的優(yōu)勢。
1.2.2,、工藝流程及設(shè)備
主要實施方法為真空冷凍干燥技術(shù)結(jié)合超音速氣流低溫粉碎技術(shù),，直接將新鮮杜仲制成真空冷凍干燥超細杜仲粉體。
主要工藝流程如下：
鮮杜仲→清洗→切段→裝盤→預(yù)凍→真空凍干→出倉→粗粉碎→低溫超細粉碎→檢測→充氮→包裝→滅菌
真空冷凍干燥時,，首先要掌握杜仲的共晶點，因為新鮮杜仲是植物片狀組織,，不存在溶液組織,，所以共晶點不會太低，可將制品預(yù)凍溫度降至-20 ℃左右即可,。真空度調(diào)節(jié)在40 Pa~60 Pa左右,。一有利于熱傳導(dǎo)，二有利于蒸汽壓的溢流,。zui高溫度控制在40 ℃~45 ℃左右，溫度太高會影響杜仲皮的原生態(tài)顏色及組織成份,。
這樣干燥后得到的杜仲片狀制品極為干燥,，組織極為疏松，為超細粉打下了良好的基礎(chǔ),。粉碎后所得的杜仲粉,，顏色為原生態(tài)色，沒有像其它干燥后的發(fā)黃,、發(fā)黑的現(xiàn)象,，并且在水中極易溶解。凍干杜仲粉片出箱后,，經(jīng)低溫渦流式粗粉碎與超音速氣流超細粉碎,，獲得杜仲粉的超細粉體。
中心平均粒徑≈15 μm,，在環(huán)境條件為溫度<25 ℃,，相對濕度<75%時，用高阻隔塑料復(fù)合膜袋真空充氮包裝,，以防吸潮與氧化,。
圖1 真空冷凍干燥設(shè)備示意圖
圖2 超音速氣流低溫粉碎機示意圖
2、檢測及質(zhì)量控制
圖3 圖4 分別為真空冷凍干燥超細杜仲粉的細度的分布曲線,， 采用英國馬爾文公司的Masterizer-200 型激光衍射儀檢測,，中心粒徑已達1000 目約16.670 μm(圖3)以及2000 倍掃描電子顯微鏡照片(圖4)
粉體顆粒大部分為微米級，部分已進入亞微米級,，可大大提高藥物的生物利用率及有效成分的人體吸收效果,，達到用量少、見效快的目的,，優(yōu)于一般熱干燥的杜仲粉(只有幾十目),。
產(chǎn)品質(zhì)量控制：
(1)色澤：淺綠白，白度>80,。
(2)粉體平均細度≈16 μm,。
(3)含水量：<3%。
(4)菌落總數(shù)：<50 cfu/g,。
這種制成的真空冷凍干燥超細全杜仲膠囊以及杜仲面,，具有活性高、含量高,、用量小,、易吸收、見效快,、易攜帶等特點,，提高了杜仲的經(jīng)濟和食用價值。
圖3 真空冷凍干燥超細杜仲粉細度分布曲線
圖4 超細杜仲粉的掃描電子顯微鏡照片
3,、結(jié)論
經(jīng)真空冷凍干燥低溫超高速氣流工藝粉碎的杜仲，其細度可達到1000 目(中心粒徑16 μm左右),，可大大提高利用率及有效成分的人體吸收效果,，達到用量少、見效快等效果,，優(yōu)于傳統(tǒng)的曬干或熱風(fēng)干燥制備的杜仲粉(只有幾十目),。同時還對杜仲熱敏有效成分作zui大限度保留，使這種具有活性的凍干杜仲的營養(yǎng)價值及藥效提高,。推廣杜仲面生產(chǎn)具有在抗衰老保健方面有很高的社會經(jīng)濟效益,。
由此，中藥真空冷凍干燥超細粉體對提高中藥療效,，降低毒副作用,，減少服用劑量,，與發(fā)展保健食品具有重要意義。因此,，符合國家科委與國家中醫(yī)藥管理局將其列入“21 世紀(jì)中藥現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略”的精神,。對中藥制劑現(xiàn)代化以及保健品的開發(fā)具有廣闊的前景和很高的社會經(jīng)濟效益。