基于星点设计-响应面法的红景天提取物冻干口崩片制备工艺研究

李红鑫，吴菲，吴婧楠，孙常胜，薛婉莹，李思潼，马宏瑞，蔡程科*，王洪飞*（. 北京中医药大学中药学院，北京 0488；. 北京量子高科制药科技有限公司，北京 000）

红景天主产于西藏、青海等高寒地区，为景天科植物大花红景天Rhodiola crenulata（Hook. f.et Thoms.）H. ohba 的干燥根和根茎[1]。红景天具有较高的药用价值，《本草纲目》中就有“红景天，本经上品，祛邪恶气，补诸不足，已知补益药中所罕见”的记载[2]。中医学认为其味甘、苦，性平，归肺、心经，具有益气活血、通脉平喘之功。现代药理研究表明，其主要有效成分红景天苷、酪醇具有抗疲劳，保护心血管系统、中枢神经系统、呼吸系统以及抗肿瘤等作用[3-5]，故保健品中常添加红景天提取物用于补充体力[6]、提高缺氧耐受力[7]等。目前，市场上存在200 余种红景天提取物的产品，但传统剂型诸如口服液存在携带不便，胶囊、片剂需要用水送服等，影响了人们长期使用的依从性，而采用冷冻干燥法制备的口腔崩解片具有疏松多孔的骨架结构，可在口腔中快速崩散，无需水送服，服用方便，口感佳，稳定性好，携带方便，更适宜于多年龄段的人群在各场景服用，满足其日常保健的需求，符合制剂“三小、三效、五方便”原则。因此本研究拟采用Qsorb®冷冻干燥技术制备红景天提取物口崩片，并采用星点设计-效应面法对处方条件进行优化，为中药提取物的后续剂型开发提供参考。

1 材料

1.1 试药

红景天药材（批号：20010401，青海量子高科生物工程有限公司，规格：1 kg/袋）；普鲁兰多糖（批号：7E1412，日本林原株式会社）；明胶（批号：20160125，甘肃阿敏生物清真明胶有限公司）；壳聚糖（批号：A22J12X138337，上海源叶生物科技有限公司）；羟丙基甲基纤维素（批号：0108176，日本信越化学工业株式会所）；甘露醇（批号：301712086，山东天利药业有限公司）；β-环糊精（批号：20181205，山东滨州智源生物科技有限公司）；甘氨酸（批号：10207312，阿法埃莎）；黄原胶（批号：160201，湖北葛店人福药用辅料责任公司）；三氯蔗糖（批号：Z115011708，山东中怡三氯蔗糖制造有限公司）；γ-环糊精（德国瓦克）；海藻酸钠（阿拉丁）；纯净水（娃哈哈饮用纯净水）。

1.2 仪器

PA6-GF30 高剪切混合乳化机（上海威宇机电制造有限公司）；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵（巩义市英峪华科仪器厂）；GLZ-0.4 m3真空冷冻干燥机（北京速原真空技术有限公司）。

2 方法与结果

2.1 红景天提取物口崩片的制备方法

按处方称取红景天提取物浸膏（红景天细粉用8倍量95%乙醇浸提3次，每次24 h，合并醇提液，减压回收乙醇至含水量25%），固定红景天提取物50 mg/片，添加相应辅料，置于剪切杯中，加水定容至40 g，搅拌均匀，3000 r·min－1，剪切5 min，转移至脱气瓶内，磁力搅拌抽真空至无气泡。按照400 mg/片的量将药液分装于泡罩中，－60℃冰箱预冻5 min 后进行冷冻干燥。冻干曲线：－32℃进箱，升至－30℃，维持1 h；－30℃升至－15℃，维持2.5 h，－15℃升至－5℃，维持1 h；－5℃升至25℃，维持1 h，升温速率为1℃·min－1，压升合格出箱，分装，即得。

2.2 红景天提取物口崩片的质量评价标准

由5 名实验人员分别通过预设的综合评分表对口崩片的饱满度、光洁度、颜色均匀度、融片程度、成形性和崩解时间进行等级评价并打分，评分规则见表1，共计6 个评价指标，每个评价指标5 分，满分30 分。口崩片质量越好，综合评分越高。

表1 红景天口崩片综合评价Tab 1 Comprehensive evaluation of oral disintegrating tablets of rhodiola extract

2.3 星点设计-响应面法优化处方

2.3.1 实验设计 根据课题组前期单因素实验，应用Design Experts 10 软件，以影响口崩片综合质量的黏合剂（普鲁兰多糖，8～40 mg/片）、骨架剂（甘露醇，8～40 mg/片）、助悬剂（黄原胶，0.08～0.72 mg/片）的用量为因素，进行三因素五水平的星点设计，并以综合评分（Y）为评价指标进行响应面分析，对处方进行优化，如表2、3 所示。

表2 因素水平表Tab 2 Factor and level

表3 星点设计实验结果Tab 3 Experimental results of CCD

2.3.2 模型拟合 应用Design Experts 10 软件对实验数据进行拟合，模拟回归系数的显著性检验结果见表4。以Y为评价指标对黏合剂浓度（X1）、骨架剂浓度（X2）、助悬剂浓度（X3）进行拟合，得到综合评分（Y）的二项式拟合方程为：Y＝16.518 75 ＋0.383 20X1＋0.583 36X2＋14.570 24X3＋0.022 097X1X2－ 0.138 11X1X3＋0.138 11X2X3－ 0.023 770X12－ 0.027 676X22－15.479 63X32（r＝0.9120，P＝0.0003）。从相关系数r可知，采用二项式方程拟合本研究的效果良好，且该模型具有显著性，可在一定程度上正确反映Y与X1、X2、X3之间的关系。表4 结果表明X1和X2对Y的影响显著（P＜0.05）。综合以上，说明该模型选择合理，可用二项式回归方程对红景天提取物口崩片的处方进行预测与分析。

表4 方差分析结果Tab 4 Analysis of variance

2.3.3 处方的优化与预测 根据以上结果分析，固定其中一个因素为中值，根据Design Expert 软件拟合的等高线图及三维效应面图如图1 ～3 所示。最优工艺条件为：黏合剂普鲁兰多糖用量为14.88 mg/片，骨架剂甘露醇用量为17.69 mg/片，助悬剂黄原胶用量为0.48 mg/片。

图1 普鲁兰多糖（X1）和甘露醇（X2）用量交互作用对综合评分影响Fig 1 Effect of interaction of pullulan polysaccharide dosage（X1）and mannitol（X2）on the comprehensive score

图2 普鲁兰多糖（X1）和黄原胶（X3）用量交互作用对综合评分影响Fig 2 Effect of interaction of pullulan polysaccharide dosage（X1）and xanthan gum（X3）on the comprehensive score

图3 甘露醇（X2）和黄原胶（X3）用量交互作用对综合评分影响Fig 3 Effect of interaction of mannitol dosage（X2）and xanthan gum（X3）on the comprehensive score

2.3.4 工艺验证 根据以上结果，按照最优处方制备3 批样品，见图4，进行综合评分。所得3批口崩片片形饱满，颜色均匀，表面光洁、无裂纹、无裂边，无融片现象，置于水中能够快速崩解，测得其平均崩解时限为2.69 s。平均实际综合评分为27.3 分，与预测值28.047 分的误差为2.66%，证明处方可行。

图4 工艺优化后的红景天提取物口崩片Fig 4 Oral disintegrating tablets of rodiola extract after the optimization

3 讨论

本实验以质量综合评分为指标，采用单因素实验和星点设计-响应面法对红景天提取物口崩片进行工艺优化。优化后的处方为：红景天提取物50 mg/片，普鲁兰多糖14.88 mg/片，甘露醇17.69 mg/片，黄原胶0.48 mg/片。所得红景天提取物口崩片片形饱满、颜色均匀、表面光洁、无融片现象、崩解迅速，说明处方组成合理，工艺稳定。

红景天提取物口崩片主要用于提高缺氧耐受力[8-10]和抗疲劳[11-12]，可在一定程度上减轻高原反应症状。作为一款保健食品，红景天提取物口崩片无须用水，置于口腔中遇唾液即可快速崩解，极大地提高了使用的便利性。

实验发现，以普鲁兰多糖24 mg/片，甘露醇分别为24、40、8 mg/片为处方制备的3 种口崩片质量相差很大，后两者片形较差，不易崩解。推测口崩片的片形与普鲁兰多糖和甘露醇的配比有关，在普鲁兰多糖用量均为24 mg/片的情况下，普鲁兰多糖与甘露醇的配比为1∶0.3（24 mg∶8 mg）时，由于黏合剂用量高而骨架剂用量较低，导致口崩片空隙减小、质地紧实且不易冻干，底部的融化使得外部水分难以进入口崩片内部，造成崩解时间延长；普鲁兰多糖与甘露醇的配比为1∶1.7（24 mg∶40 mg）时，由于骨架剂用量增大，使得口崩片的结构紧密、孔隙不够疏松，进而影响了崩解时间。而当普鲁兰多糖与甘露醇的配比为1∶1（24 mg∶24 mg）时，骨架剂与黏合剂的用量适宜，口崩片质量较高[13]。后期可专门针对基质中骨架剂和黏合剂的配比进行专门的考察实验，探寻其中规律，提高基质配方的普适性，为其他品类的冻干型口崩片的处方设计提供参考。