超微粉碎技术在中草药上的应用

郭旭东1，郭宇廷2，刁其玉1*，闫贵龙3

（1.中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点实验室，北京 100081；2.贵阳医学院，贵州 贵阳 550001；3.河北北方学院，河北 张家口075000）

超微粉碎技术在中草药上的应用

郭旭东1，郭宇廷2，刁其玉1*，闫贵龙3

（1.中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点实验室，北京 100081；2.贵阳医学院，贵州 贵阳 550001；3.河北北方学院，河北 张家口075000）

从中草药超微粉碎的研究历史、中草药有效成分在机体内的吸收过程、中草药细胞级粉碎和微米中药的特点及应用、以及中草药超微粉碎存在的问题等方面介绍了超微粉碎技术在中草药上的应用与发展。

中草药；超微粉碎

我国丰富的中草药有着几千年的悠久历史，其独特的药效在世界医学界有举足轻重的地位。自古就有“逢籽必捣”的说法，也就是说粉碎是中药材加工和中药制剂生产工艺中的重要环节。人们常使用“水飞”、“锉”、“捣”等精细加工方法来加工中药，但其主要对象是矿物药、贵重药和具有特殊性质的中药，且处理量极少。现在国内已开发出锤击式、球磨式、万能磨粉式、流能式、滚筒式等多种粉碎设备［1］。有人还提出了微米中药、细胞级微粉中药等概念［2］，采用现代高科技加工技术与传统炮制技术以及制剂技术相融合而研制的能保持传统中药固有药效学物质基础的粒度为微米级的新型中药。一般认为，其颗粒粒径应在1～75μm，大多数微米中药平均粒径＜15μm。《中国药典》收录记载最细的中药极细粉为通过九号筛的20 0目粉末，约相当于粒径为75μm的颗粒［3］，这已远远不能满足需要。

1 超细粉体的划分

一般在自然界中，人们将用眼睛可以看到的物质称为宏观体系。在理论研究上所接触到的原子、分子体系称为微观体系。在宏观与微观之间还存在着物质颗粒，这主要是用人工方法，把原子、分子合成，形成具有全新特性的颗粒，称为超微颗粒或超微粒子，在化学工程领域，也常称为超细粉末或超细粉体［4］。但是现在对于超细粉体的具体界限，仍尚无完全一致的说法，各国、各行业由于超细粉体的用途、制备方法和技术水平的差别，对超细粉体的粒度有不同的划分。如日本将超细粉体的粒度定义为0.1μm以下，最近国外有些学者将1cm～ 1μm的粒级划分为超细粉体，并根据所用设备的不同，分为一级至三级超细粉体［5］。在中国，有人定义粒径小于10 0μm的粉体为超细粉体，也有人定义粒径小于30μm或10μm的粉体为超细粉体，还有人定义粒径小于1μm的粉体为超细粉体［6］。目前我国学者通常是将粒径小于10μm的粉体物料称为超细粉体。在中医药及保健食品领域，一般来说，将粒径在15μm以下的粉体物料称为超细粉体［3］，或称为微米中药或微米保健食品，也常常将这种粉碎称为细胞级粉碎，所得到的超级粉体中药又称为细胞级中药。

2 微米中药的概述

微米中药是一个融概念、技术与产品创新于一体的高科技产物，是指采用现代高新技术与传统炮制技术和制剂技术相结合而研制的，能保持传统中药固有药效学物质基础的粒度为微米级的新型中药。微米中药包括微米中药材、微米中药提取物和微米中药制剂，一般认为其颗粒粒径应在1～75μm，大多数微米中药平均粒径≤15μm。

根据物理学知识可知，粒径在1～75μm的颗粒中药所含药效学物质基础与原普通中药饮片和中药制剂相比，将不会发生明显的分子结构上的变化，亦将不会影响中药属性、药效特征和功能主治的改变，这为中药药效的稳定提供了基本保证。微米量级的中药只是颗粒大小的超细化，其细化程度尚不涉及原子或分子结构层面上的干预和操作，因此，不会对破坏药物的有效成分、更不会对用药安全构成威胁。

3 微米中药的特点

3.1 细胞破壁率高，有利于药物的释放和吸收

普通粉碎的药材粉末，细胞破壁率低，当药物进入体内后药粉的粉粒吸水膨胀，有效成分通过扩散不断地从细胞壁和细胞膜释放出来，扩散需要细胞内外具有浓度差，当细胞内外浓度差很小或平衡时有效成分的释放速度将非常缓慢甚至停止，位于内部细胞中的有效成分有时还来不及释放就被排出体外，因而常常达不到有效的治疗浓度。

经过超微粉碎后的中药，细胞破壁率高，有效成分在没进入机体前就暴露出来，进入体内后可溶性成分迅速溶解，即使溶解度低的成分也因超微粉具有较强的附着力而紧紧粘附在胃肠内壁的黏膜上，使在胃肠道停留时间延长，吸收更充分，吸收量也会增加，由于细胞壁大部分在粉碎时被破坏，有效成分则不需通过细胞壁和细胞膜的释放过程，这样从药物的释放速度和释放量上超微粉碎远优于普通粉碎，矿物药经超微粉碎也可达微米进而有利于药物的吸收和疗效的提高。

3.2 增加药物吸收率，提高其生物利用度

药物粒子的大小及其结构是影响药物吸收的重要因素。中药经超微处理后，粒度更加细微均匀，比表面积增加，孔隙率增大，药物能更好地分散、溶解在胃肠液里，且与胃肠黏膜的接触面积增大，更易被胃肠道吸收，从而提高其生物利用度。

3.3 药物体外溶出指标明显提高

药物粒子的大小和粉体的结构是影响药物溶出度的重要因素。中药经过超微粉碎处理后，其粒度更加细微均匀，比表面积增加，孔隙率增大，易于溶出。此外，中药经超微粉碎后，细胞破壁，胞内有效成分的溶出阻力减小，溶出速率增大。在许多文献都有中药经超微处理后体外溶出指标提高的报道［7-15］。

3.4 有利于提高药效

在超微粉碎过程中，经控制可不产生过热现象，而且其粉碎速度较快，有利于保存生物活性成分，从而提高药效。杜晓敏等［16］将糖泰胶囊A（采用超微粉碎技术）和糖泰胶囊B（采用传统粉碎技术）进行有关降糖方面的药效学比较实验，发现相同剂量下糖泰胶囊A作用强于糖泰胶囊B，而糖泰胶囊A小剂量组与糖泰胶囊B大剂量组降糖作用几乎相同。王爱武等［17］研究表明5～10μm的微粉级当归散在抗贫血、安胎作用上显著优于普通当归散（P＜0.05）。吕文海等［18］研究炮制与超微粉碎对水蛭药效的影响，发现在小鼠抗凝血、抗血栓作用方面，水蛭丝水煎剂、1/2煎剂量的普通散、超微散、制水蛭超微散的药效依次增强。实验表明，水蛭经超微粉碎，尤其是新法炮制后经超微粉碎，可明显改善气味、口感，提高疗效。李宗铎等［19］研究表明妇康丸经破壁处理的微粉对气虚、血虚及便秘动物模型的治疗作用明显强于普通药粉 （P≤0.0 5～0.01）。邵陆［20］在研究超微粉碎对芩连胶囊药效学的影响过程中，显微镜检发现超微粉碎的芩连胶囊中的原生药粉—黄连、赤芍细胞组织结构均被破坏。实验结果表明在体内抗菌作用方面，超微粉碎的芩连胶囊强于传统粉碎的芩连胶囊和芩连片，有力地证明了超微粉碎在提高药效方面的作用。

3.5 提高药材利用率

由于超微粉碎不存在未破壁药材提取时有效成分从细胞内到溶媒中的浓度梯度差或造成较低提取率的浓度平衡，因此有效成分的提取率高。一般认为，药材经微粉化后，用小于原处方的药量即可获得原处方疗效或效果更好。根据药材性质和粉碎度的不同，一般可节省药材30%～70%［21］，这样既减少剂量、节省原料，又降低了资源的浪费。另一方面，中药经超微粉碎后，一般不再进行煎煮、浸提等处理，因而可减少有效成分的损耗，提高药材利用率，提高生产效率，降低生产成本。

3.6 有利于复方中草药粉碎中各有效成分的均匀化，提高药物的作用效果［22］

中药的细胞级微粉碎后，其混合均质化也会提高。药材粉碎混合均匀度 （也称为均质化），是以细度为基础，粒度越细，其混合均匀度越高。但由于静电及吸附作用，一般物料越细，其均质化越为困难。这是由于中药一般含水率均为6%以上，有的还含有一定油性及挥发性成分，属于两种极性物质的混合。在进行细胞级微粉碎的过程中，通过高强度剪切力使其均匀混合可达到液相混合及乳化的效果。在混合粉碎过程中，由于细胞内水分的影响，物料的表面会呈半湿润状态，其粒子与粒子之间结合较为牢固，具有相当的稳定性。其油性及挥发性成分在混合粉碎的同时吸附在一些固体及半液态成分的表面，通过药材中某些具有表面活性的物质使其易于同亲水性成分相亲和，达到了均质化的目的。若将其放入水中搅拌，也不会产生油性与水性成分之间的偏析。这种由于细胞级微粉碎，将药材中的油细胞打破的同时进行均质化，使得含有挥发性成分的复方中药由于条件的不同而产生挥发性降低或提高的现象。经过均质的复方中药，其油性及挥发性成分可以在胃中很快分散均匀，因药物均质的作用在小肠中会均匀地同其他水溶性成分同步吸收，增强了药物的作用效果。

3.7 有利于保留生物活性成分

超微粉碎可根据不同药材的需要，在不同的温度下进行，可最大限度地保留生物活性物质和营养成分，从而提高药效，适用于含糖含油类、含芳香性挥发性成分中药材的加工与生产，对质地致密的动物贝壳类、骨类药材和矿物类药物更具有优越性，对纤维状、高韧性、高硬度或具有一定含水率的物料均适用，既可用于干法粉碎，也可用于湿法粉碎，因此适用范围非常广泛。

3.8 口感好，易于成型，便于应用

超微粉均匀细腻，临床服用口感好，可改善片剂表面的均匀性和崩解性，也可制成速溶性颗粒。通过超微粉碎制得的粉末，不添加任何辅料即可直接制粒。由于药材中的纤维已达到超细，使其具有药用辅料中成型剂的作用，因而易于成型。同时纤维具有一定的吸收膨胀性，而超细纤维的膨胀质点多，到胃中崩解速度快，药物崩解后，因细度极细及均质情况，在以原有的成分比例进入小肠后，在吸附于肠壁的同时，各组分会以均匀配比被机体吸收。

3.9 污染小

超微粉碎一般是在全封闭无粉尘系统中进行的，可有效避免外界污染，改善工作环境，使产品微生物含量及灰尘得到有效的控制，符合药品生产的Gm P要求。

4 微米中药的应用

中药超微细化主要包括中药饮片的微细化、中药渗出物的微细化、中药制剂的微细化等3个方面，经过超细化后，不仅可以为中药制剂工业提供原料，制成冲剂、胶囊、微囊、片剂等直接使用，而且可提高其使用效果，加快吸收速率，加快药物产生的疗效，减少药物的使用［23］。以传统方剂金铃子散（延胡素、川楝子）的微米颗粒 （5～6μm）和普通颗粒 （24～104μm）为例，对小鼠进行止痛实验，一次给药后30m i n和60m i n在止痛效果方面有显著差异。微米金铃子颗粒不仅表现在相同剂量时止痛作用较普通颗粒有所增强，发挥镇痛作用起效快，而且可显著地减少用药剂量［24］。试验证明，超细粉碎处理的以上两种胶囊的药效比传统粉碎技术加工的制剂的药效有明显的提高［25］。西洋参的纤维结构比较特殊，有效营养不易被人体充分吸收，采用以纳米技术为基础的超细粉末加工工艺，使西洋参颗粒细度达到50 0目 （25μm）状态，就能充分吸收［26］。牛黄加工到纳米级的水平，其理化性质和疗效发生了巨大的变化，甚至可以治疗疑难绝症，并有很强的靶向作用［27］。

超细粉体技术及超细粉体可广泛地应用于保健食品行业的各个领域［28-29］，利用超细粉碎高科技手段对一些原料进行超细加工，便可开发出一系列方便食用的功能性超细保健食品，实现“医食同源”，使人们的膳食具有良好的营养性、保健性和治疗性，从而达到健康及延年益寿的目的。

植物类的花粉 （孢子粉）由于孢子粉的单体具有坚硬的外壳，直接食用因无法吸收而排泄，影响了这类保健食品的开发，引入超细粉碎技术将其充分粉碎及破壁，使其有效成分得以充分的释放，能大大提高原物料的药用价值，可完全被人体吸收利用。植物叶如银杏叶，含有黄酮类化合物，能扩张血管，降低血清胆固醇，对预防和治疗心血管疾病有较佳效果，目前国内外均在大力开发银杏叶保健品，但是传统方法是用溶剂对银杏叶进行提取，会造成银杏叶有效成分的流失，也无法保证产品的纯天然性。如果利用超细粉碎技术对银杏叶直接以物理方法进行粉碎，就能克服上述方法的缺点，生产的超细银杏叶粉可制成粉剂、颗粒剂和片剂，方便使用。素有饮料之王的茶叶也是这样，茶叶含有大量的蛋白质、氨基酸和维生素等有机物以及多达27种人体所需的无机矿物质元素，一些不溶性或难溶性的成分，诸如维生素A、K、E及绝大部分蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素以及部分矿物质等仍留在茶渣中。如将茶叶超细粉碎，制成超细茶叶粉，用水冲服时，全部成咖啡液状乳状液，可全部被饮用，并可被肠胃直接吸收，其有效成分利用率与功效要比沏泡在水中效果好得多。某些动物如蚂蚁、蚯蚓、蜂蛹、蚕蛹、龟鳖、蛇等具有很高的营养保健和药用价值，可经超细粉碎加工成为保健食品。

5 中草药超微粉碎存在的问题［22］

（1）由于表面积增大，表面能升高，使粉体处于亚非稳定状态，其在使用介质中的分散性有时需要改善。（2）超微粉体中是否有新的物质溶出，对药物的毒理作用有何影响还有待研究。（3）受表面能的影响，过细的粒子反而难于吸收。因此，在超微粉碎的应用中，要根据具体的药材确定最佳的粉体粒度。（4）超微粉碎对提高单味药材的溶出度有较好的作用。但传统中药往往为复方制剂，有效成分大多在共同煎煮过程中产生。这种情况是否在超微粉碎药粉混合可以完全产生，还依赖于更多的基础性研究。

6 微米中药与纳米中药的区别

如今，纳米技术的研究和应用相当火热，在中草药方面同样存在纳米中药的研究，纳米中药也非常具有发展前景。但是，纳米中药和微米中药是两个不同的概念。

纳米是一种度量单位，1纳米为1/100万毫米（1nm＝1×1.0－7mm，即1毫微米）。纳米技术（nanotechology）是指在小于100nm的量度范围内对物质或结构进行制造的技术［30］。纳米中药是在纳米技术的基础上产生的，其概念是由我国学者于1998年提出的［31］，是指运用纳米技术，制造粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位、原药及其复方制剂。其也同样具有提高药物的生物利用度、增强临床疗效、节约药源等诸多优点。但是，纳米中药与微米中药相比，最大的不同是纳米中药改变了中药的药学特性［32］。第一，在对传统中药进行纳米化处理，通过纳米颗粒的改性作用时，有可能使某些中药原有的缺陷得以纠正，疗效增强；但是，也可能适得其反。中药的成分十分复杂，且机制不明，如经纳米化处理后有可能成倍增强A效应，也有可能明显减弱B效应，还有可能产生原本没有的C效应和D效应。在毒副反应方面，亦可能出现类似的变化。这种纳米化后的中药有效成分和药效学的不确定性，为纳米中药留下了巨大的隐患。第二，纳米颗粒的制造成本过高，原来以质优价廉取胜的中药经纳米处理后，将会失去其价格的优势。因而，纳米中药即使在技术上已经成熟，也会受价格因素的制约而使推广上具有难度。第三，纳米中药由于其粒度超细，表面效应和量子效应将会显著增强，这使得药物有效成分获得了较高能级的氧化或还原潜力，从而影响药物的稳定性，增加了药物保质和储存的困难。

与纳米中药不同，微米中药的颗粒粒径在1～75μm，不会影响中药属性、药效特征和功能主治，不仅提高了原中药的药效，而且微米中药的开发和生产成本与传统中药相比仅略有升高，远不及纳米中药的加工成本。所以，就当前而言，微米中药更具有显著的优势和广阔的应用前景［33］。

7 结论

对化学药的研究显示，其化学成分、药理作用在人体的吸收代谢等都是相当清楚和明确的。而中药的有效成分及作用机理却在不断地被发现，有效成分种类不断增多，很难轻易地说哪种成分无效是可除去的。中药微米化可以保留其全部的药用成分，具有提高药效、减少用药剂量等诸多优势，必将在临床发挥很好的疗效。

随着微米技术的不断发展和完善，微米中药的创新与应用必将有更加广阔的前景。对于解决相比中药资源匮乏、传统产业提升、缓解国际竞争压力等众多问题，中药微米技术都将是今天中医药创新的一个重要的、行之有效的方法。相信微米中药必将为推动传统中药的现代化和祖国中医药学的蓬勃发展贡献出巨大的力量。

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*刁其玉，Tel：（0 10）82106055，E-mail：diaoqiy u＠mail.caas.net.cn

2010-12-15）