影响直压乳糖的可压性因素分析

韦经强*，黄玲，张旭光，何玉莲

汤臣倍健股份有限公司（珠海 519040）

乳糖是一种来自于牛奶中的天然双糖，共有2种形式，一种是单水乳糖，另一种是无水乳糖。乳糖通常是一种白色结晶，味甜，具备右旋光性和还原性[1]。其用途包括当作粉状食品吸附色素的分散剂，可降低色素浓度，减少贮藏期间产生的变色现象；基于其吸水性较低与容易压缩成型的特点，作为压片的赋形剂来使用；基于其焦糖化温度远低于其他糖类的特点，用于一些烘焙食品，可在烘焙温度较低的情况下使烘焙食品获取深度的焦糖色泽；基于其增加香味、防止粘连、降低甜度及防止结晶等作用，将其用于人造奶油、糖果以及婴儿食品中。其中，乳糖最为常见也是最为广泛的一种用法就是用作压片的赋形剂，作为一种药用辅料使用。在各种药用辅料中，乳糖的使用历史悠久并且使用范围广泛，是一种重要的压片辅料。

为了对乳糖压片性能进行更好的应用研究，对直压乳糖粉体的特性及其可压性关系进行分析，相关学者取得多样化的研究成果。侣国宁等[2]研究不同压缩模型在4种粉体辅料压缩中的应用，基于Heckel方程及Kawakita方程分别建立药物粉体压缩模型，得到2种模型的适用范围，并分析模型密度误差，得出最终适用范围；杨秋霞等[3]提出直接压片辅料无水磷酸氢钙的粉体学性质评价，对6种直接压片无水磷酸氢钙性质进行评价，通过对比6组试样压缩度及粉体流动性、充填性，得出其不同的压缩特性。

鉴于此，试验探究影响直压乳糖粉体可压性的因素，以期在片剂压片工艺研究开发及应用中，对填充剂直压乳糖的筛选能更高效地作出判断与选择，从而提高压片工艺研究的效率。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乳糖种类与来源：一水乳糖（厂家A）、一水乳糖（厂家B）、无水乳糖（厂家C）、无水乳糖（厂家D），4种乳糖分别用A、B、C、D表示。

试剂：硬脂酸镁（安徽山河药用辅料股份有限公司）；二氧化硅（湖州展望药业有限公司）。

1.2 仪器与设备

ZP-14旋转式压片机（北京新龙立科技有限公司）；YD-35智能片剂硬度仪（天津市鑫洲科技有限公司）；CJY-300C片剂脆碎度测定仪（上海黄海药检仪器有限公司）；PT-X细川综合测粉仪（Hosokawa Micron Corporation）；AccuPyc 1340真密度仪（麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司）；Regulus 8100扫描电子显微镜（Hitachi）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

采用ZP-14旋转式压片机，在额定压力下分别对不同型号的直压乳糖进行压片，测定其脆碎度和平均硬度 。

1.3.2 粒子形态

采用扫描电子显微镜测定不同型号乳糖的粒子形态[4]。

1.3.3 松密度、振实密度和Carr指数

采用PT-X细川综合测粉仪，分别测定不同型号直压乳糖的松密度和振实密度。Carr指数按式（1）计算。

式中：ρz为振实密度，g/cm3；ρs为松密度，g/cm3。

1.3.4 真密度和孔隙率[5]

利用AccuPyc 1340真密度仪测定不同型号直压乳糖的真密度。按式（2）计算。

式中：P为孔隙率，%；S为真密度，g/cm3；W为松密度，g/cm3。

1.3.5 抗张强度

采用ZP-14旋转式压片机，分别测定不同型号乳糖在不同压力下的抗张强度[6]。具体方法是在压片后24 h对直压乳糖粉体的尺寸，包括厚度和直径及硬度进行测定，从而对其抗张强度按式（3）进行计算[7]。

式中：T为抗张强度，MPa；fc为硬度，kg/cm2；h为直压乳糖粉体的厚度，cm；d为直压乳糖粉体的直径，cm。

2 结果与分析

2.1 压片结果

使用ZP-14旋转式压片机，在额定压力下分别对不同型号的直压乳糖进行压片，压片结果如表1所示。

表1 压片结果

结果表明，同等压力条件下，硬度最好的配方为A，最差的为B。从压片的硬度结果可以看出4种直压乳糖的可压缩成形性的能力顺序为A＞C＞D＞B。

2.2 抗张强度试验结果

抗张强度能够代表直压乳糖粉体的成形性，越高的抗张强度代表其成形性越好，也就是可压性越好。对4种不同型号的直压乳糖进行抗张强度的试验，获得的4种直压乳糖粉体在压力不同情况下的抗张强度[8]试验数据具体如图1所示。

根据图1的4种直压乳糖粉体在压力不同情况下的抗张强度试验数据可知，一水乳糖（厂家A）与无水乳糖（厂家C）的抗张强度始终较高；无水乳糖（厂家D）与一水乳糖（厂家B）的抗张强度则始终较低。其中，一水乳糖（厂家A）的抗张强度最高；一水乳糖（厂家B）的抗张强度最低。

图1 不同压力情况下的抗张强度试验结果

因此，4种直压乳糖粉体的可压性关系为A＞C＞D＞B。这与压片后测定片子硬度的结果一致。

2.3 影响可压性的因素分析

粉体的可压性与其物理的特性有着密切关系[9]，对4种不同型号的直压乳糖进行物理特性参数测定，从流动性、外观形态、粒径分布和孔隙率等方面分析其对可压性的影响。

2.3.1 流动性对可压性的影响分析

粉体流动性常用Carr指数体现[10]，Carr指数越大流动性越差，Carr指数越小流动性越好。对4种不同型号的直压乳糖进行堆密度、振实密度的测定[11]，计算其Carr指数，测定结果与压片硬度关系如表2所示。

结果表明，不同型号的直压乳糖的Carr指数均小于25%，整体来说直压乳糖的流动性较好[12]，在试验中4种直压乳糖Carr指数与压片硬度值显示，Carr指数越小，可压性对应越好。

2.3.2 孔隙率对可压性的影响分析

从粉体的压缩成型原理分析，粉体在受到一定压缩力的作用下，使颗粒间产生重排、形变，通过颗粒间的嵌合作用形成具有一定抗张强度的结构。而粉体的孔隙率与粉体的松密度相关，松密度小的粉体总孔隙率较大，压片时有更多的形变空间，可压缩的幅度越大，片剂的抗张强度大[13-14]。

对不同型号直压乳糖进行测定松密度和真密度[15]，计算出对应的孔隙率，测定数据如表3所示。

根据表3的测定结果可以发现，样品A的孔隙率最大，相应的压片硬度值也最大，而样品B的孔隙率最小，片子硬度最小。可见，4种不同型号直压乳糖的可压性与其孔隙率的大小呈正相关。

2.3.3 粒子形态对可压性的影响分析

影响粉末可压性的因素有粒子形态、粒径大小、颗粒硬度、含水量、压制速度等。粒子形态的不一样，粒子在受压制过程中产生的形变程度、嵌合能力也不一样，导致其可压缩性也不一样。

对4种不同型号的直压乳糖进行200 μm电镜扫描，获取相应的形态电镜扫描图像[16-18]，电镜扫描影像如图2所示。

图2 200 μm形态电镜扫描影像

结果表明，物料A、C、D的粒子表观形态为多孔类圆形不规则块状或球形结构，其表面孔隙较多，比表面积较大，在压制过程中多孔嵌合的力度较大，以致对应的可压性相对较好。其中，物料A与C、D相比，粒径分布较均匀，形状不规则类圆形块状，孔隙较多，在压制过程中体现出更高的可压性。物料B的表观形态为棱角鲜明的相对光滑的块状，孔隙较少，可压性最差。

3 结论与讨论

通过试验对4种直压乳糖进行压片，结果表明，A可压性最好，C、D可压性其次，B可压性最差。对直压乳糖的粉体特征进行测定，分析发现其可压性与粉体流动性存在一定的相关性，流动性越好，对应的可压性越好；粉体的孔隙率越大，可压性越好；同时，乳糖粉体的表观形态为多孔隙不规则状时，可压性会更好。由于不同直压乳糖粉体的特性对可压性存在一定影响，在片剂配方设计过程中需要根据具体情况选择合适的乳糖作为填充剂辅料，使其更好地发挥自身作用，更好地被应用于片剂压片辅料中。但是，影响片剂可压性的因素不仅局限于填充剂辅料，乳糖作为常用的填充剂辅料，在实际应用过程中，应结合配方原料及其他辅料进行筛选使用。