氨糖软骨素维生素D钙奶粉工艺研究

◎ 王 刚，宫建辉，夏新月，吴建松，刘 靖，马雪艳

（北京姿美堂生物技术有限公司，北京 100144）

随着我国人口老龄化日益严重，老年人骨质疏松症已成为严重影响中老年人健康的慢病之一。骨质疏松症是一种以骨量减少、骨组织微结构损坏，导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的全身性骨病。骨质疏松症是一种与增龄相关的骨骼疾病，随着年龄增长，发病率增高。研究表明，2016年中国60岁以上的老年人骨质疏松症患者患病率为36%，其中男性为23%，女性为49%，这说明骨质疏松症已成为我国面临的重要公共卫生问题。老年性骨质疏松的病理特征为骨矿含量下降，骨微细结构破坏，表现为骨小梁变细、骨小梁数量减少、间隙增宽等。骨质疏松还会引起骨关节的病变，导致骨关节炎，在我国50岁以上的中老年人群中，骨关节炎的发病率为5%，膝关节炎的发病率为9.56%；60岁以上的人群中，其发病率为60%，膝关节炎的发病率高达78.5%[1]。随着年龄的增加，关节的磨损和运动，机体被氧化程度也相应地增加，导致软骨损伤的蛋白聚糖酶含量升高，抑制体内蛋白多糖和胶原的合成，产生骨关节炎，骨关节炎患者会出现关节疼痛、肿胀、僵硬等不适症状，严重者会导致日常生活行动不便，严重降低生活质量[2]。

因此，及时补充中老年人体内丢失的骨钙、维持骨微结构、抑制骨小梁数量减少，可以降低发生骨质疏松的风险。本文以氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、硫酸软骨素、胶原蛋白肽和维生素D3为原料，探究氨糖软骨素维生素D钙奶粉工艺的影响因素，优选适合氨糖软骨素维生素D钙奶粉的生产工艺，以实现产品的规模生产。

1 材料与方法

1.1 原辅料

D-氨基葡萄糖盐酸盐，嘉兴恒杰生物制药股份有限公司；硫酸软骨素钠，嘉兴恒杰生物制药股份有限公司；碳酸钙，郑州瑞普生物工程有限公司；维生素D3，新昌新和成维生素有限公司；胶原蛋白肽，山东隆贝生物科技有限公司；三氯蔗糖，山东三和维信生物科技有限公司；脱脂奶粉，Fonterra Dairy for life。

1.2 试剂及对照品

维生素D3，中国食品药品检定研究院；维生素D2，中国食品药品检定研究院；硫酸软骨素，上海源叶生物科技有限公司；D-盐酸氨基葡萄糖，中国食品药品检定研究院；无水乙醇、甲醇、氢氧化钾、石油醚（30～60 ℃）、无水硫酸钠和正己烷，均为天津市津东天正精细化学试剂厂；甲醇（批号：A20T1230），AST00N；正己烷，SIMARK；环己烷（批号：A20T628），AST00N；异丙醇、戊烷磺酸钠、乙腈，MREDA；乙酰丙酮，麦克林；碳酸钠，天津市光复科技发展有限公司；对二甲氨基苯甲醛，麦克林；盐酸，北京化工厂。

1.3 仪器

高效液相色谱仪，株式会社岛津制作所日本京都；半制备高效液相色谱仪，大连依利特分析仪器有限公司；T6型可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司；电子天平，株式会社岛津制作所日本京都；电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；药物稳定性检查仪，天津市精拓仪器科技有限公司；休止角测定仪，瑞柯仪器；标准筛，北京恒信佳美实验仪器公司；V型混合机，北京锟捷玉诚设备有限公司；电子水分测定仪，上海越平科学仪器有限公司；电热鼓风恒温干燥箱，沪南电炉烘箱厂。

1.4 实验方法

1.4.1 物料物理性质考察

（1）相对临界湿度。①参考中药药剂学（中国中医药出版社，2012），依次准确量取46.59 mL、61.51 mL、73.06 mL、83.16 mL、92.67 mL、102.12 mL和112.26 mL浓硫酸，配制200 mL浓度依次为22.83%、30.14%、35.80%、40.75%、45.41%、50.04%和55.01%的硫酸溶液，对应的RH为85%、75%、65%、55%、45%、35%和25%，将硫酸溶液依次倒入干燥器中，放入25 ℃的恒温箱内平衡24 h。②将干燥恒重的称量瓶编号，分别置于上述湿度梯度的干燥器内平衡12 h以上。③称取物料，平铺于已平衡的称量瓶中（厚度约为2 mm），吸湿至恒重后（7 d）取出称重，并记录外观变化，计算吸湿百分率，平行实验3次。以吸湿率为纵坐标，相对湿度为横坐标，绘制相对湿度曲线。曲线拐点处的切线与X坐标轴的交点对应的相对湿度即为物料临界相对湿度。吸湿百分率计算为吸湿百分率=（吸湿后重量-吸湿前重量）/吸湿前重量×100%。

（2）吸湿率。参考《中华人民共和国药典》（2020年版）四部“药物引湿性试验指导原则”进行测定。

（3）休止角的测定。采用固定圆锥底法[3-4]。底盘半径（r）为5.5 cm的培养皿，将物料放在固定于培养皿中心点上面的漏斗中，物料从漏斗中流出，直至物料堆积至从培养皿上缘流出、圆锥体高度不再增加为止，测出圆锥体的顶点到平皿上缘的高（H），重复测定3次，休止角计算公式如下：

（4）物料密度与压缩度的测定。①松密度（堆密度）。将适量物料（质量为Mb）通过短颈漏斗缓慢沿漏斗壁倒入l00 mL量筒中，使量筒中物料表面铺平，不得振荡，读出其体积（Vb），则堆密度（ρb）计算为②振实密度。将上述装有物料的量筒，以一定振幅振动300次，记录振实后的体积，计算振实密度 (ρbt)为③压缩度计算公式为

1.4.2 净含量及允许负偏差

按照《定量包装商品净含量计量检验规则》（JJF 1070—2005）的方法测定。

1.4.3 维生素D3的测定

按照《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E 的测定》（GB 5009.82—2016）方法中的第四法 食品中维生素D的测定--高效液相色谱法进行测定。

1.4.4 D-氨基葡萄糖盐酸盐的测定

按照WS1-XG-028-2001 国家药品监督管理局 国家药品标准 盐酸氨基葡萄 糖中的含量测定方法进行测定。

1.4.5 硫酸软骨素的测定

参考《硫酸软骨素和盐酸氨基葡萄糖含量测定 液相色谱法》（GB/T 20365—2006）规定的方法进行测定。

1.4.6 钙的测定

按照《食品安全国家标准 食品中钙的测定》（GB 5009.92—2016）中的第一法 火焰原子吸收光谱法进行测定。

2 结果与分析

2.1 原辅料过筛考察

根据原料过筛难易程度，分别对氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、硫酸软骨素、维生素D3、胶原蛋白肽、脱脂奶粉和三氯蔗糖进行过筛考察，结果见表1。

由表1可知，氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、硫酸软骨素钠、胶原蛋白肽、维生素D3和三氯蔗糖易通过80目筛，脱脂奶粉易过60目筛；本产品设计剂型为粉剂，状态为均匀粉末，过40目筛时原料粒度较大，综合考虑各原料的粒度及过筛率，故拟定氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、硫酸软骨素、维生素D3和三氯蔗糖选择过80目筛；脱脂牛奶粉过60目筛。

表1 配方原辅料过筛考察表

2.2 混合方式及混合时间考察

按照1/5配方量称量过筛后的原辅料，维生素D3、三氯蔗糖混合均匀，得混合粉1；混合粉1与硫酸软骨素钠等量递增法混合，每次混合3 min，直至硫酸软骨素钠完全混合，得混合粉2；将混合粉2与氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、胶原蛋白肽和脱脂奶粉投入V型混合机中以16 r·min-1的转速混合，在混合20 min、30 min、40 min时停止混合，按照五点取样法取样，测定维生素D3含量，以维生素D3含量的RSD值优选混合时间，结果见表2。

由表2可知，将维生素D3、三氯蔗糖混合后与硫酸软骨素钠按照等量递增的方式混合后得混合粉2，混合粉2与其他原辅料混合30 min、40 min时，维生素D3含量的RSD＜5%，综合考虑生产效率及成本，故拟定混合粉2与其他原辅料混合时间为30 min。

表2 实验结果表

2.3 混合粉临界相对湿度

取总混粉，按“1.4.1（1）”项方法，进行总混粉相对临界湿度考察，结果见表3、图1。由表3、图1可知，该总混合粉的相对临界湿度为63.26%RH，故生产时应控制车间相对湿度在63%RH以下。

图1 混合粉吸湿曲线图

表3 混合粉相对临界湿度考察表

2.4 总混粉物理性质考察

取混合均匀的混合原料，按“1.4.1（3）、（4）”项下方法对其流动性进行考察，结果见表4。结果表明，总混粉流动性良好。这是由于休止角小于40°，压缩度小于20%，物料流动性较好，能满足工业化生产，压缩度增大时，流动性下降，当压缩度值达到40%~50%时，粉体很难从容器中自动流出[5]。

表4 混合粉流动性检查结果表

2.5 分装实验

取总混合粉，使用全自动粉末包装机分装，25 g/袋，考察分装情况，袋装产品情况，按照《定量包装商品净含量计量检验规则》（JJF 1070—2005）的方法测定装量。由表5可知，混合粉分装顺利，装量符合规定，可以满足生产要求。

表5 实验结果表

3 小试验证

按产品配方及以上工艺进行1批小试验证，批量5 kg，结果见表6。

表6 小试工艺验证结果表

4 结论

结果表明，氨糖软骨素维生素D钙奶粉的生产最佳工艺如下。①氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、硫酸软骨素、维生素D3、胶原蛋白肽和三氯蔗糖分别过80目筛，脱脂奶粉过60目筛。②维生素D3与三氯蔗糖混合均匀，得混合粉1，混合粉1与硫酸软骨素钠等量递增法混合，每次混合3 min，直至硫酸软骨素钠完全混合，得混合粉2；混合粉2与氨基葡萄糖盐酸盐、碳酸钙、胶原蛋白肽、脱脂奶粉混合30 min（转速为16 r·min-1），得总混合粉。③生产过程中车间湿度控制在63%RH以下。按此工艺生产的氨糖软骨素胶原蛋白维生素D钙奶粉稳定，水分、灰分、硫酸软骨素、D-氨基葡萄糖盐酸盐、维生素D3和钙含量稳定，可作为氨糖软骨素维生素D钙奶粉成熟的小试生产工艺，为后续大生产提供依据。