铁皮石斛超微粉碎破壁工艺的优化

李娟，麻晓雪，李顺祥，蔡光先，张家曾

（湖南中医药大学中药现代化教育厅重点实验室，长沙410208）

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        [摘要] 目的：优选铁皮石斛的超微粉碎工艺。方法：以微粉粒度、细胞破壁率和总多糖含量为综合评价指标，采用L16（43×26）正交试验考察入磨量、粉碎时间、入磨粒度、粉碎温度和投料水分对铁皮石斛超微粉碎破壁工艺的影响。结果：最佳超微粉碎工艺为入磨粒径80目，投料水分4%~6%，入磨量250g，粉碎温度0~10℃，粉碎时间25 min；平均得粉率96.1%（RSD0.24%），粒径<75 μm的平均得率96.8%（RSD0.28%），平均细胞破壁率98.3%（RSD0.78%），总多糖平均质量分数42.2%（RSD2.85%）。结论：该工艺合理可行、稳定性好，为铁皮石斛的临床合理应用提供实验数据。

       [关键词] 铁皮石斛；超微粉碎工艺；细胞破壁；粒径分布；正交试验；综合加权法

       [中图分类号] R283.3  [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2014)07-0030-04

       [doi] 10.13422/j.cnki. syfix.2014070030

       [网络出版时间] 2014-01-20 16:02

Optimization of Ultrafine Grinding Technology for Cell Wall Disruption Of Dendrobii Officinalis Caulis

LI Juan, MA Xiao-xue, LI Shun-xiang’,CAI Guang-xian, ZHANG Jia-zeng

(Key Laboratory of Modernization of Chinese Medicine,Departmeng of Education,

Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China)

[abstract] Objective: To optimize ultrafine grinding technology for cell wall disruption of Dendrobi Officinalis Caulis. Method: With particle size, cell wall-broken rate and the content of total polysaccharides as comprehensive evaluation index,L16(43 ×26) orthogonal test was adopted to optimize ultrafine grinding process by taking grinding time, amount and particle size into mill, grinding temperature and moisture content of materials as factors. Result: Optimum grinding process was as follows: particle size into mill 80 mesh, moisture content of materials 4% -6%, materials amount into mill 250 g, grinding temperature 0-10 ℃, grinding time 25 min;Average powder yield was 96. 1% (RSD 0.24%), average yield of particle size < 75 μm was 96.8% (RSD 0.28%), average cell wall-broken rate was 98.3% (RSD 0.78%), average mass fraction of total polysaccharides was 42.2% (RSD 2. 85%). Conclusion: This optimized process was reasonable and stable,which provided experimental data for clinical effective application of Dendrobii Officinalis Caulis.

[ Key words] Dendrobii Officinalis Caulis; ultrafine grinding technology; cell wall disruption; particle size distribution; orthogonal test; comprehensive weighted method

铁皮石斛为石斛药材中上品，以味甘、质重、柔韧和黏性大者为佳，具有益胃生津、滋阴清热之功效，临床用于治疗热病津伤、胃阴不足、筋骨痿软等症[1]。铁皮石斛富含多糖、氨基酸、微量元素等营养成分，现代药理研究表明其具有提高免疫、降血糖、抗衰老等作用[2]。铁皮石斛的传统使用方法包括鲜品直接食用（如直接咀嚼、单味煎煮或与其他药材配伍，代饮茶）和烘干加工制成铁皮枫斗（与西洋参、三七、薏苡仁等药材配伍制成铁皮枫斗品、铁皮石斛颗粒等成方制剂）；前者为鲜品，具有营养成分保存完整、营养成分和药用功能不受影响且易于人体吸收等优点，但不易保存，容易长霉，而且由于所含纤维和黏液多，咀嚼时口感较差，煎煮或茶饮时营养成分不易煎出或溶出，影响了鲜品的使用；成方制剂虽改善了鲜品使用的不便，但铁皮枫斗因含有大量韧皮纤维，药材坚韧，在普通粉碎加工过程中会出现不易粉碎或粉碎不完全等问题，导致药材浪费。

超微粉碎能把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉，药材经超微粉碎后不仅可完整保留营养成分、改善口感，而且可通过细胞破壁提高药材中有效成分的溶出，提高药材使用率，还可方便调剂并提高产品质量[3]。本实验采用正交试验优选铁皮石斛超微粉的制备工艺，为铁皮石斛的合理应用提供实验依据。

1材料

FFI-15 型柴日式粉碎机（湖南雪峰机械厂），振动式药物粉碎机，WINNER3003型干粉激光粒度仪及WINNER99 型显微颗粒图像分析仪（济南微纳仪器有限公司），JSM-6360LV 型扫描电子显微镜（日本电子株式会铁皮石斛由湖南龙石山铁皮石斛基地有限公司提供，经湖南中医药大学刘塔斯教授鉴定为兰科植物铁皮石能 Dendrobium officinale Kimura et Migo的干燥茎，无水葡萄糖对照品（中国食品药品检定研究院，批号110833-200904），试剂均为分析纯。

2方法与结果

2.1粒径与粒度分布的测定[4]将进样料斗插入干粉进样器的进样口中，在进样槽中加满混匀的样品，单击操作键，采用激光粒度分析仪自动测量颗粒级配结果，打印并保存报告，测量范围1.0~300 pm。

2.2细胞破壁率的检测[5-6]采用质量分析法和显微定量法，以铁皮石斛细粉为参照物，表皮细胞为显微特征计数指标，测定铁皮石斛的细胞破壁率。分别精密称取铁皮石斛细粉与超微粉，制片，于显微镜下观察，分别观察25个视野，根据二者完整的茎表皮细胞个数、混悬液体积、称样量，计算铁皮石斛细粉和微粉的显微特征个数，推算细胞破壁率。

粉末显微特征个数=（每个盖玻片下得特征数×药材混悬液总体积）/（盖玻片下混悬液体积×药材称取量）

细胞破壁率=（细粉显微特征个数-微粉显微特征个数）/细粉显微特征个数×100%

2.3总多糖的含量测定  参照2010年版《中国药典》（一部）“铁皮石斛”项下多糖含量测定法[1]，采用苯酚-硫酸比色法，以无水葡萄糖为对照品，于488 nm处测定吸光度，计算总多糖含量。

2.4超微粉制备工艺优选[4,7-8]采用L16（43×26）正交试验设计法，选取入磨量、粉碎时间、入磨粒度、粉碎温度和投料水分为考察因素，以微粉粒径、细胞破壁率及总多糖含量的综合评分为指标，权重系数依次为0.4,0.4,0.2，因素水平见表1，试验安排及结果见表2，方差分析见表3。

    由直观分析可知，各因素对铁皮石斛超微粉碎工艺的影响顺序为C>A>E>B>D。以极值最小的D因素为误差项进行方差分析，结果表明因素A，C，E对制备工艺具有显著性影响，因素B则无显著性影响，粉碎25和30 min的差异较小，从避免粉碎后期发生逆向变化（粒度增大），降低粉碎能耗等考虑，选择粉碎时间25min，因素D虽无显著性影响，但由于铁皮石斛总多糖受热不稳定和药材中韧皮纤维在温度较高时变韧导致不易粉碎等原因，选择控制温度在0~10℃，故确定最佳超微工艺为A2B3C4D1E1，即铁皮石斛超微粉碎的入磨粒径80目，入磨量250g，含水量4%~6%，粉碎温度控制在0~10℃，粉碎时间25 min。

2.5验证试验  为验证该超微粉碎工艺条件的合理性，按最佳工艺条件进行3批验证试验，结果见表4，平均得粉率96.1%（RSD0.24%），粒径<75 μm的平均得率96.8%（RSD0.28%），细胞破壁率98.3%（RSD0.78%），总多糖平均质量分数42.2%（RSD2.85%），与正交试验结果相吻合，说明优选的超微粉碎工艺稳定可行。

3讨论

在铁皮石斛细胞破壁率检测中，本文分别对分散介质和显微特征计数指标进行考察[9]。选择正辛醇、无水乙醇、95%乙醇、正丁醇、稀甘油及10%水合氯醛溶液作为分散介质，通过目测和WINNER99型显微图象分析仪观察可知，采用95%乙醇、无水乙醇、正丁醇及正辛醇作为分散介质时，细胞缩小，不易观察；采用稀甘油作为分散介质时，细粉全部结团，黏附在瓶壁上，无法分散；采用10%水合氯醛溶液作为分散介质时，部分药材细粉结团，不易分散。考虑到铁皮石斛药材中总多糖含量高，在水溶液中易结团的特点，可先用有机试剂快速分散，再加入10%水合氯醛溶液，故确定的分散介质及其加入方法为加入95%乙醇2mL，振摇使其分散，迅速滴加10%水合氯醛溶液，边加边振摇，使其均匀分散。在显微特征计数指标考察时，通过铁皮石斛细粉的显微特征图分析[10]，除草酸钙针晶、淀粉等后含物外，韧皮纤维及导管等细胞均已碎断散在；薄壁细胞较大且壁薄，大部分已破碎，不完整；表皮细胞表面观呈长条形、长多角形或类多角形扁平，直径15~35μm，垂周壁连珠状增厚，粉碎成细粉后有部分完整的细胞存在，故选择茎表皮细胞作为显微特征计数指标。

振动粉碎使物料在磨筒内受到高加速度撞击、剪切，可在极短时间内达到理想的粉碎效果，可适应对纤维状、高韧性、高硬度物料的粉碎。由于铁皮石斛纤维多，硬度大，故使用振动式药物超微粉碎机进行超微粉碎，固定技术参数为研磨介质填充率65%，振动频率1000次/min，振动强度8g，振幅5mm。

正交试验结果分析时，由于各因素的水平数不同，在分析因素主次时，不能完全按极差（R）的大小决定，需要对R加以修正，按修正的R’值分析因素的主次，计算公式为R’=√—ɑRh(ɑ为该因素各水平的重复数，h为折算系数，当水平数=2时h=0.71,水平数=4时h=0.45)。

[参考文献]

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典.一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010：265.

[2] 李娟，李顺祥，黄丹，等.铁皮石斛资源、化学成分及药理作用研究进展[J].科技导报，2011，29（18）：74.

[3] 李德成，刘庆燕，中药超微粉碎技术在中药制剂中广泛应用的优越性[J].世界中医药，2011，6（5）：454.

[4] 蔡光先，中药粉体工程学[M].北京：人民卫生出版社，2008:8,183.

[5] 杨瑛，杨永华，凌翔，等.蒲黄的细胞破壁率测定及其与粒径值的相关性研究[J].中成药，2008，30(11):1646.

[6] 李雅，蔡光先，杨永华，等.白芍微粉细胞破壁率的测定[J].中国医药导报，2009，6（9）：13.

[7] 周萍，安东，王朝川，等.变温压差脆化破壁灵芝孢子技术考察[J].中国实验方剂学杂志，2012，18(20):16.

[8] 刘明芝，周仁郁.中医药统计学与软件应用[M].北京：中国中医药出版社，2006：8,68.

[9] 蔡光先，杨永华.单味中药超微饮片的质量标准研究[M].长沙：湖南科学技术出版社，2007：8，17.

[10] 刘学平，汤明辉，戴涌，等.中药石斛类粉末的显微鉴定研究[J].中国药科大学学报，1992，23（3）：148.