中药材微波干燥灭菌验证.doc

中药材微波干燥灭菌验证第一节 概 述中药是人类医药学成果的重要组成部分，也是我国独具特色的科技文化财富，如何控制和提高中药的内在质量是我国中药工作者不懈的目标。中药包括中药材、饮片、中成药，其中中药材既可以直接药用，也是制备饮片、中成药的最基础的原材料。本文着重介绍中药材处理工艺中有关用微波进行干燥、灭菌的验证。由于中药材的特殊性，它的采摘、炮制、运输、贮藏、灭菌都有特殊的要求。为防止中药材在贮藏过程中长虫、霉变、变质，采集后的药材往往需要经清洗、干燥、灭菌后才能储存。对于中药材的干燥，传统工艺往往采用烘干、火烤、太阳晒等法，这些方法耗费时间长、加热均匀性差，特别是对体积大的药材，可能表面已经干透了，但内部湿度仍然较大，导致药材在储存过程中变质损坏。另外由于干燥时间长、温度高，有的药材可能变质、变色，有效成份遭到破坏，影响到最终产品疗效。中药材本身往往携带有大量的微生物，有些药材在储存前不经灭菌，储存过程中受多种因素影响，微生物大量繁殖，有效成份被破坏，对药材质量造成极大影响，且对一些价格昂贵的药材必然造成很大的经济损失。另外，中药材的灭菌情况还影响到饮片及中成药的质量状况。我们知道，中成药微生物的控制一直是一个薄弱的环节，2000年版药典将有原药材粉直接入药的中药非规定灭菌制剂的微生物限度指标提高到细菌数不超过10000个/ g（丸剂、散剂为30000个/ g），霉菌数不超过100个/ g。我们看到，已经提高的细菌标准与西药的细菌指标（最高为不超过1000个/ g）仍然有很大的差距，这也是阻碍中药走向世界的因素之一。控制中药的微生物指标，其生产过程中某些环节的灭菌是关键，尤其是直接入药的原生药材的灭菌，极大地影响着成药的质量情况。中药材的灭菌，可以采用加热法、气体法、辐射法等，其中微波辐射灭菌作为一种新兴的灭菌方法，具有时间短，起效快，无污染等优点，目前已被广泛用于各个领域，如食品、农业、制药业等。微波是一种频率非常高的电磁波，它被广泛应用于通信、医药、食品、农业等领域，其频率为300MHz到300KMHz。当前，国内用于工业加热、灭菌、消毒的微波频率为915兆赫和2450兆赫。微波通常由直流或50MHz交流电通过特殊的器件来获得，可以产生微波的器件有很多，主要分为两大类：半导体器和电真空器件。在电真空器件中能产生微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管等，目前应用最多的微波是由磁控管产生。磁控管是一种正交场微波电子管，直流电场和恒定电场互相垂直。磁控管的阳极是一个复杂的谐振系统，阳极块由许多小谐振腔组成，它们相互间又有电磁偶合，因此阳极块是微波的选频网络。磁控管阴极发射出来的电子，首先受到直流电场的作用，产生向阳极方向运动的速度，由于这一速度出现，电子将受到磁场的作用，以角向弯曲，因此电子从阴极向阳极流动的过程中，以摆轮轨迹运动，在高频场与电子云同步的条件下，电子的轨迹向阳极方向提升，形成电子轮辐。在轮辐中，电子在与高频场同步进行时，将位能转换成高频场的能量，使高频场幅值增加，最后磁控管形成稳定的振荡。磁控管起振后，储藏在谐振腔内的超高频能量偶合输出连续波，磁控管以电子为媒介，将直流电场转换为超高频能量，最后，通过波导输出足够功率的微波能源。介质材料由极性分子和非极性分子组成，分子呈随机分布状态，其极性分子在微波高频电磁场作用下，从原来的随机分布状态转向依照电场的排列取向，这些取向按交变电磁的频率不断变化，这一过程造成分子的运动和相互摩擦，从而产生大量热量，使物料温度不断增高。由分子间的运动和摩擦而生热，热是在被加热物质内部产生的，所以加热均匀，升温迅速。同时，微波能穿透到介质的深部，可使介质表里一致地加热。微波加热物料与传统加热法相比，具有以下优点：（1）整体加热速度快，加热均匀。传统加热都是利用热传导、对流、热辐射等方式将热量首先传递给被加热物料的表面，再通过热传导使中心温度升高，时间缓慢，且有可能存在加热不均匀。微波在极短的时间内穿透到物料的内部，并在其内部进行传播，电磁能直接作用于物料分子使之发热，不需要热传导，使物料加热均匀、快速。（2）微波加热是选择性加热，它只对吸收微波的物料直接加热。不同物质对微波的吸收不同，由极性分子组成的物质，能较好地吸收微波，而由非极性分子组成的物质，如塑料制品、玻璃、陶瓷等，它们基本上不吸收或很少吸收微波，这类物质可用来作微波加热用的容器或做密封材料。（3）微波只对物料加热，环境热损耗低、高效节能、无污染。（4）加热过程操作简便，适宜自动控制。微波灭菌主要是利用其热效应和非热效应。物料中的虫体与菌体能吸收微波升温，导致蛋白质变性，造成其死亡。同时，在一定微波作用下，微生物分子中的蛋白质由于同时受到极性转动和无极性热运动的作用，空间结构发生变化或破坏，也会导致其变性，失去生物活性，造成微生物死亡。另外，微波场可以使微生物的细胞膜破裂，改变细胞质的通透性，使细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。足够强的微波场可以导致或诱发细菌的基因突变、染色体畸变甚至断裂，从而杀灭细菌。当前，微波灭菌以其具有的安全、方便、经济、可重复、灭菌速度快等优点而受到广泛重视，特别是在食品行业及制药业中均有广泛的应用。中药材的微波干燥灭菌，近来也多见报道。有实验表明，经微波处理后的中药材，其含菌数显著降低，可降低99%以上，有效成份含量则无明显变化，药材中所含生物碱、内酯、有机酸等有效成份对微波加热都较为稳定。一些含挥发油的药材，微波灭菌前后，挥发油成份的含量因沸点不同而有不同的损失，一般低沸点的挥发油会明显减少，所以含有效成份为低沸点的挥发油的药材不适于用微波进行干燥灭菌。药材是否适于用微波进行干燥灭菌，可通过验证来加以确认，微波频率与功率的选择可根据被处理物料的形状、性质、含水率的不同而设定。以下介绍中药材微波干燥灭菌验证的方法。 第二节 微波干燥灭菌设备的验证中药材微波干燥灭菌的验证包括设备验证和工艺验证。设备验证主要是指对设备设计、选型、安装及运行的准确与否；设备对产品工艺的适应性这两方面作出的评估。WHO对验证的定义是：有文件证明的行动，能证实任何程序、生产过程、设备、物料或活动确实能导致预期的结果。验证过程的证明文件即是验证方案和验证报告。验证方案是整个验证过程所遵循的综合计划，验证过程应始终以方案为依据。所以开展微波设备的验证工作首先需起草验证方案，验证方案至少包括以下内容： 验证的目的 验证的责任人、批准人 验证试验的依据 验证的步骤 验证中执行的操作程序、操作规范 验证涉及关键仪表仪器的状态 验证中涉及的检验方法 验证结果的评价标准 验证数据的记录表格 验证数据允许的偏差范围以验证方案为依据进行验证，验证结束后，对所得的数据进行分析处理，确认验证结果是否符合验证方案要求，并作出验证报告。验证报告至少应包括以下内容： 验证方案的实施情况 验证过程中的偏差或异常情况 验证得到的数据分析 验证的结论整个设备的验证过程可分预确认、安装确认、运行确认、性能确认四个步骤进行：一、预确认对设备从价格、性能及设定的参数等方面，参照说明书进行考查，确认其是否适合生产工艺、清洗、维修保养等方面的要求，并提供设备购置、选型论证、设备性能（如微波泄露）考察等方面的书面调查报告。考察的主要因素有：（1） 设备性能，如设备功率、最大处理能力、转速等；（2） 既符合GMP要求又符合设备特点的材质；（3） 有防止微波泄露的自动控制系统；（4） 设备结构便于清洗，无死角；设备的形状、体积对安装场地有无特殊要求；（5） 可信赖的供应商，包括供应商的技术培训水平、售后服务、在该类设备方面的经验等。二、安装确认设备的安装确认主要是对被安装的设备、安装的场所、安装的过程进行确认，同时制定设备的使用、清洁、维修保养等书面的标准操作规程，为设备的运行确认提供必要的基础。微波干燥灭菌设备安装确认的主要内容有：（1） 设备安装环境与设备正常工作的温、湿度要求相符合；（2） 操作间的电气安装情况与设备的实际要求相符合；（3） 开箱后设备及零配件完好，使用说明书等技术资料齐全；（4） 开箱过程符合相应的文件规定；（5） 设备材质符合GMP的要求，符合微波设备的要求；（6） 设备设有防止微波泄漏的自动控制系统；供应商的技术资料中有对设备进行微波泄漏的检测资料。（7） 设备内外部结构易于清洗，无死角；（8） 灭菌干燥箱门的密封性能良好；（9） 制定该设备有关的各种标准操作规程。表一 设备安装确认记录安装确认项目安装确认要求结果设备开箱检查设备及零配件完好，使用说明书设备档案包括设备选型、采购等资料安装环境温度1530安装环境湿度相对湿度不超过80%操作间的电气安装情况电源为三相四线380V10%设备结构无死角易于清洗自控系统设备有防止微波泄漏的自动控制系统干燥箱门密封性能良好该设备的相关文件体系建立完善的使用维修SOP和清洁SOP 三、运行确认运行确认主要是确认设备的技术指标达到设计要求，并能正常运行。按所起草的设备使用操作SOP开机，设备应能正常运行，同时对设备的以下项目进行确认：计时器、防止微波泄漏的保险装置、微波泄漏情况等。（1） 计时器采用与标准时间指示装置进行比较的方法进行校验、确认；（2）设备转速的确认采取用标准时间指示装置计时进行确认的方法；（3）防止微波泄漏的保险装置应在设备正常运行过程中能保证干燥灭菌箱门一旦被打开后设备能自动切断电源，停止工作。（4）微波泄漏情况确认，可采用设备正常运行条件下，用微波自动采集系统，在距设备5cm的边缘处，至少设8个点进行现场环境的泄漏采集试验，结果要求5mw/cm2；也可以采用简单测试方法，即用一台具有调频波段的收音机，打开后调至调频波段，将其靠近工作设备，会出现微波干扰噪声，当离开工作设备0.5m以上是，应基本听不到微波干扰的噪声。表二 设备运行确认记录运行确认项目运行确认要求结果计时器校验与标准时间指示装置之间的误差应1%标准时间XminXXminXXXmin显示时间料筒转速每分钟为XXX转微波泄漏保险装置门一旦被误开后设备能自动切断电源，停止工作微波泄漏5mw/cm2四、性能确认性能确认主要考察设备在要求的限度内性能是否良好，并检查影响工艺及生产的关键部位的性能。微波干燥灭菌设备性能确认需要考察的参数主要有：微波输出功率、微波干燥灭菌时间，即考察在一定的微波输出功率、一定的微波干燥灭菌时间内，样品的水分和微生物是否会发生显著变化。设备的性能确认可以和工艺验证合二为一，工艺验证的数据可直接作为性能确认的数据，性能确认详细的方法和记录参见下节工艺验证，这里就不再赘述。五、验证报告验证完成后需对验证全过程的情况进行总结，对验证数据进行分析汇总，与方案中制定的可接受标准比对，若验证中有偏差或异常情况须作出相应的说明，最终得出验证结论，并形成验证报告，递交相关人员审核、签字、存档。至此，整个设备的验证才算完全结束。六、再验证由于种种原因，经过验证的设备不可能始终如一地保持稳定的状态，在经过诸如设备大修、调整或搬迁、或者一定时间后需对设备进行再验证，再验证的周期可根据企业设备具体验证情况及设备变更维修情况制定。出于安全及员工劳动保护方面的考虑，建议微波干燥灭菌设备的再验证周期为：（1） 防止微波泄漏的自动保险装置每季度验证1次；（2） 微波泄漏试验每季度验证1次；（3） 微波设备性能验证每年1次。第三节 微波干燥灭菌工艺验证中药材微波干燥灭菌工艺验证即是通过试验选择合适的微波输出功率、合适的微波干燥灭菌时间，使相应的药材在既定的参数条件下，经处理后达到预先拟定的目标要求，且内在质量不会发生变化。同时，对既定的参数条件重复试验三批样品，以证明该方法具有重现性、可靠性。进行中药材微波干燥灭菌生产工艺的验证，是为了保证产品干燥和灭菌效果的有效性和均一性。同理，工艺验证仍然是首先起草验证方案，验证方案的内容参照第二节设备验证中的有关内容。微波干燥灭菌的工艺验证方法，与样品的生产工艺过程有关，由于使用微波干燥灭菌设备时对中药材的干燥和灭菌往往不会截然分开，而仅仅进行药材的干燥较为简单，所以我们以中药制剂中，经粉碎直接入药的生药粉的生产工艺为例介绍验证方法。经粉碎直接入药的生药粉，对水分有一定的要求，同时微生物限度检查是其非常重要的质量指标。生药粉的简易生产工艺流程图如下：粉碎、过筛微波干燥灭菌切 制洗涤拣 选中药材 定额包装生药粉预 烘注：虚线框内为30万级洁净区图一 生药粉微波干燥灭菌生产工艺流程起草了验证方案，选择方案中规定的药材作为验证产品，按照工艺流程对其进行处理，对微波干燥灭菌前后的药材取样检验，并与预先制定的可接受标准比较，此即工艺验证的简单流程。生药粉的生产工艺过程中，原药材经过拣选、洗、切等工序的前处理后，再由微波干燥灭菌，在洁净区粉碎过筛后入药。药材的前处理过程根据具体的工艺要求而定，有些药材不能洗或不需切，有些不需用进行预烘，不能一概而论，特此说明。原药材在进厂时就进行了全检，前处理完毕的药材不再做全检，只对一些关键指标进行检测，以便获得微波干燥灭菌前的检验数据。供参考的关键检测指标：药材的外观、水分、含量、微生物限度检查。记录如下：微波处理前药材的检测结果表药材名称批号外观水分含量微生物限度检查样品进入微波设备处理，生产过程的参数应该如何控制呢？具体地说，微波干燥灭菌的输出功率、时间应定为多少才合适呢？对于首次用微波干燥灭菌的药材，其工艺参数对我们来说可能是盲目的，我们必须对一些参数进行合理的筛选，以便获得最佳工艺条件、最佳生产方式、以及最节约能源的效果。如何选择合理的工艺参数需在验证方案中加以规定，合理的参数可通过正交试验来选择。影响微波干燥灭菌效果的因素主要有两个：微波输出功率、微波干燥灭菌时间，因此可设计一个2因素、3水平的正交试验对条件进行筛选。（正交试验表附后）虽然待处理样品的含水量、设备每次处理样品的量或者样品在设备内铺设的厚度，这些因素变化也会影响到微波干燥灭菌的效果，我们在此将其设为一个定值，即预先规定设备每次处理的样品量、样品在设备内铺设的厚度、样品的初始含水量，这些因素确定，让微波功率和时间发生变化，考察样品的处理效果。水平因素微波输出