微波干燥灭菌在中药生产领域中的应用

微波干燥灭菌在中药生产领域中的应用徐惠芳;黄雨威;曾敏【摘要】ThispaperreviewstheresearchprogressofmicrowavedryingsterilizingintheproductionfieldoftraditionalChinesemedicinepreparationandprocessing.Microwavedryingsterilizationhastheoutstandingadvantagesofhighen-ergyutilizationeffect,fastdryingspeed,uniformdryingeffect,sterilizationability,automationcontrolandsoon,soitdeservestobewidelyusedinthefieldoftraditionalChinesemedicineproduction.%本文阐述了微波干燥灭菌技术在中药制剂、中药炮制等生产领域中的研究进展。微波干燥灭菌应用于中药生产领域具有能量利用率高、干燥速度快、干燥效果均匀、灭菌能力强、自动化控制等突出优点，值得在中药生产领域中推广应用。【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷)，期】2015(000)015【总页数】4页(P50-53)【关键词】微波干燥灭菌;中药制剂;中药炮制【作者】徐惠芳;黄雨威;曾敏【作者单位】武汉市中医医院药学部，湖北武汉430014;武汉市中医医院药学部，湖北武汉430014;武汉市中医医院药学部，湖北武汉430014【正文语种】中文【中图分类】R283微波是指波长极短(0.001~1.000m)、频率范围在3.0x102~3.0x105MHz的电磁波。它具有很强的穿透能力，并且能产生显著的反射和直线传播，在振荡周期极短的微波高频电场内与物质相互作用会产生特定效应［1］，作为一种新能源，在国防、科研、生产、药品食品等卫生领域中已被广泛应用，并表现出较大的优越性。微波干燥技术起源于20世纪40年代，最初主要用于食品、化工等行业，随着对微波技术的深入研究和微波工业设备的发展，到20世纪60年代末微波已能应用于加热、干燥、杀虫、医疗等工业项目。将微波技术与其他科学技术相互渗透，彼此结合又不断产生新的应用领域是微波技术发展的一大特点。近年来又将微波的干燥和灭菌等技术引入到中药的生产中并广泛应用正是这种技术应用领域的又一扩展。本文就近几年微波干燥灭菌技术在中药生产领域中的应用做一个概述，以进一步推广应用，扩大其应用范围，发挥其更大的优势。1.1微波干燥微波干燥不同于热风、蒸汽、电加热等外部加热方法，而是材料在电磁场中由介质损耗引起的一种内部加热方法，即在微波干燥过程中，高频电场以每秒几亿级的速度周期性改变外加电场的方向，物料中的极性分子迅速随高频交变电场方向交互变化而做高频振动，分子间摩擦挤压、碰撞使一部分微波能量转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，物料内部和表面温度同时迅速升高，从而达到干燥的效果［1］。微波干燥系指由微波能转变为热能使湿物料干燥的方法。传统的干燥是由于内外部的温度差进行热传导，内部温度低于外部，干燥效果比外部差，干燥慢且不均匀。微波干燥中物料内外的水分子一同气化，其热传导方向与水分扩散方向相同，具有内外卜部温度梯度负效应小、干燥速度快、干燥效果均匀、节能、与其他干燥法相容性好、易实现自动化控制和提高产品质量等优点［2］,但是一次性投资和运行费用比普通干燥方法高，已应用于轻工业、化学工业及农产品加工、食品加工、中药材、动植物标本等方面。1.2微波灭菌微波灭菌是电磁场的热力效应和生物效应的双重杀菌功能。一方面，细菌和蛋白质在高频交变电场中受热，出现细胞核浓缩、溶解，细胞缩小、解体，蛋白质受热凝固死亡，从而达到杀菌的目的；另一方面，在微波交变电磁场中，细菌出现电性质的强烈反应，细胞膜断面的电位分布、细胞膜周围的电子、离子浓度发生变化，电容性结构的细胞膜被击穿破裂。同时，细菌赖以生存的离子通道出现调节功能障碍，细菌结构功能紊乱，生长发育受到抑制，从而造成细菌死亡，此即为微波灭菌的生物效应［3］。微波灭菌优于传统的烘箱灭菌，微波用于中药及其制剂的灭菌，均可在较低温度和较短时间内完成，灭菌效果安全可靠，能源利用率高，适用性广，生产成本低。在生产中，干燥和灭菌可同时进行易实现自动化操作，与热力灭菌相比，不需要热传导过程，受热均匀，灭菌后无有毒有害残留物产生和存在，易满足环保要求［4］。2.1微波干燥技术在中药制剂中的应用2.1.1微波干燥技术在中药丸剂、散剂和胶囊剂中的应用汤宗武［5］采用稳定的工艺参数连续生产水蜜丸及水丸各10批，结果发现微波干燥后水蜜丸及水丸水分、夕卜观、溶散时限、微生物限度、含量测定均符合规定且耗时短、效果好。梁毅等［4］分别用微波和传统方法干燥了白一丸，结果表明微波干燥较传统的方法干燥时间短，温度低，成品外观色泽好，丸药的收缩率小，且灭菌效果优于烘箱干燥。余科夫［6］用微波干燥法干燥水丸、水蜜丸、浓缩水蜜丸，其成品丸剂的水分、外观、溶散时限、微生物限度、含量等各项指标均达到国家标准，并且经多方实践证实，微波干燥中药丸剂干燥速度快、效果好、灭菌性能优越，而且能源利用率高，值得在中药丸剂的生产中广泛推广。徐晓彬等［7］采用正交实验法优选微波技术干燥胃舒散的最佳工艺条件，结果表明经优选的工艺干燥时间短、效果好，微波法干燥试样比传统烘箱法迅速，且效率高、效果好，试验符合要求。如果用微波法代替传统的方法可大大提高工作效率，节省能源。王珂等［8］用微波干燥和真空厢式干燥两种方法干燥香菊胶囊，并对其与质量相关的各项指标进行测定，结果所得到的实验数据均达到内部质量标准的要求。且微波干燥技术具有干燥温度低、速度快、有效成分损失少等优点，说明微波干燥可用于香菊胶囊的生产过程中。微波干燥丸剂、散剂和胶囊剂时，具有灭菌效果好、干燥速度快等优点。但物料内部的水分和温度会随着干燥时间的延长而发生变化，此时需要通过调整微波功率或者间歇式微波能量输入的办法来控制物料温度和产品的水分。因此根据处理对象成分的特点，选用合适的微波干燥工艺条件对最终产品的质量具有重要影响。2.1.2微波干燥技术在中药浸膏中的应用浸膏干燥通常采用热风烘箱、有的采用减压干燥、喷雾干燥、真空干燥等。普通干燥方法一般干燥时间长，温度较高，生产效率低，浸膏表面容易结壳，干燥过程很难控制，因而会影响干燥产品质量。微波真空干燥浸膏加热均匀，干燥速度快，效率高，成品质量好，并且还具有灭菌的效果，已逐渐在中药浸膏生产中推广应用。刘顺航等［9］采用微波技术对柴胡浸膏、黄芪浸膏、白芍浸膏等中药浸膏的干燥失重进行测定，分别考察微波功率、干燥时间及试样数量对干燥失重率的影响。结果表明，与烘箱法比较，微波干燥节省了能源，提高了工作效率，能够适用于中药浸膏干燥失重的常规分析。王莹等［10］分析了不同微波功率、载样量对失水速率及物料温度的影响规律。在此基础上，将试验数据与常用的薄层干燥模型进行拟合检验，成功建立了赤芍浸膏微波真空干燥的水分比与干燥时间之间的动力学模型。运用此模型能够较准确地预测微波干燥过程中赤芍浸膏含水率的变化，为微波真空干燥过程的优化和控制提供了理论依据。同时王莹等［10］也选用L9(34)正交试验法和多指标综合评分法对工艺参数进行优化，确定地黄叶浸膏微波真空低温干燥的最佳工艺条件，并与真空烘箱干燥、真空带式干燥和冷冻干燥等方法进行比较研究。结果表明与其他干燥方法相比，微波真空干燥具有干燥产品含水率低、有效成分损失少、干燥时间短且操作简便等优点，工艺稳定可靠，有较大的工业化应用价值。2.2微波干燥在中药炮制中的应用微波干燥中药及炮制品，在高频交流电场中，极性分子随着高频电场周期性的改变而发生旋转运动，分子间互相磨擦、碰撞产生大量的热量，物料借助水分汽化产生的压力冲破细胞壁和细胞膜，形成微小的孔洞或裂缝，使物料质地酥脆而达到炮制的目的［11］，具有速度快、时间短、加热均匀、产品质量好、热效率高等优点。微波炮制技术正在逐步应用于中药炮制中，主要用于炒法、炙法、煅法等。2.2.1微波干燥技术在炒法中的应用杨晓东等［12］采用微波加热炮制王不留行和芥子，并与药典传统的清炒法比较，结果表明微波炮制品的夕卜观及薄层色谱鉴别均符合药典的要求，且浸出物的含量和有效成分的含量均高于传统的清炒法，说明微波炮制优于传统的清炒法，值得深入研究和大力推广。王晨晖等［13］采用正交实验设计优选微波炮制芥子的最佳工艺并与传统的炒黄法及生品比较，结果显示微波炮制和传统的炒法均能降低水分的含量，提高有效成分的含量，尤以微波炮制品效果最佳，且微波炮制品〃杀酶保苷”的效果好，亦能使芥子质地酥脆便于粉粹和贮存。微波炮制芥子优于传统的炒法且工艺可控。朱卫星［14］以〃鼓起，卷曲，呈金黄色或棕黄色，质酥脆”为炮制品的性状标准，探讨微波炮制穿山甲的最佳工艺条件，经优选后，微波法显著优于传统砂烫法，其炮制品水溶性浸出物、蛋白质含量和成品率均较高，且方法简便、安全、效率高、无污染，可为工业化生产提供理论依据。2.2.2微波干燥技术在炙法中的应用陈方等［15］以外观形状，炙甘草的水分、总灰分、酸不溶性灰分以及甘草酸的含量为指标，考察微波干燥法对蜜炙甘草的影响，并与传统的炙法比较，结果显示微波炮制品不仅外观形状优于传统的蜜炙法，且甘草酸含量也高于传统的蜜炙法，水分差异较显著，总灰分、酸不溶性灰分均符合《中国药典》的要求，微波干燥值得在中药炮制中推广。李爱光等［16］以甘草酸含量、性状为指标，采用正交试验法优选微波干燥法蜜炙甘草的炮制工艺，结果优选后的微波干燥法蜜炙甘草的炮制工艺操作简便、合理可行。许志等［17］采用L9(34)正交试验法以成品夕卜观质量和芍药苷的含量为指标，优选微波酒制白芍最佳工艺，并与传统法和烘干法比较，结果表明微波炮制成品夕卜观质量优于传统法和烘干法，且节约能源。2.2.3微波干燥在煅法中的应用张义生等［18］采用微波干燥法炮制白矶，其炮制品不仅水中溶解性好，溶液澄清透明，而且较其他炮制方法具有速度快、操作简便、安全的特点。邹节明等［19］通过正交实验优化微波炮制硼砂的条件，以水分为指标对煅硼砂的储存条件进行研究。结果表明微波法可将30g硼砂在30min内煅制完毕，4001恒温烘干法可准确反映煅硼砂中的水分，微波法是一种较理想的实验室炮制硼砂的方法，简便快捷。2.2.4微波干燥技术在蒸、煮、遥法中的应用包国林等［20］在苦杏仁炮制方法探究中表明，采用微波炮制时杀酶保苷的效果明显优于传统的清炒法和遥法且用时短，苦杏仁苷的含量也较高，符合中国药典的规定。微波炮制法为加工炮制中药材提供了新技术，值得进一步研究。杨明等［21］比较生附子、白附片、香港炮附子、微波炮附子的毒性和药效，为临床选用附子提供科学依据。结果表明采用微波炮制后，不仅保持了原有药效，且杀酶保苷和降低毒性的作用均优于传统的蒸煮遥法，还具有促进幼鼠腺体生长发育、抗心机缺血等作用。尉芹等［22］采用微波法、蒸法等不同的炮制法对中药材杜仲进行炮制，考察其对杜仲叶品质的影响。结果表明，与其他方法相比，微波处理时间段，较好地保存了杜仲叶的绿色，并除去了叶子的草青味，并且保持了各种成分的含量，因此微波处理是一种较佳的炮制方法。微波干燥技术的利用为中药炮制提供了新方法和新手段，与传统炮制法比较，其操作更加简便，微波炮制法的温度、火候、时间易于掌握，易实现炮制工艺自动化，能较好地保留原药材的色、香、味，成品色泽美观，饮片洁净度高，无环境污染，工艺指标可量化；还提高了中药饮片的质量和临床疗效。因此，微波炮制是中药饮片炮制较为理想的方法之一，值得在小包装中药饮片中推广应用。3.1微波灭菌技术在中药丸剂、散剂中的应用微波灭菌技术用于中药制剂，干燥速度快，能源利用率高，灭菌效果好，而且可以进行连续化、自动化生产，效率高、生产环境好，符合GMP要求，同时大大降低制剂生产成本［4］。朱新科等［23］采用微波法和流通蒸汽两种方法对六味地黄丸进行灭菌，计算不同工艺灭菌前后丹皮酚损耗率，结果表明微波灭菌丹皮酚的损耗率小于流通蒸汽灭菌，主要原因是微波灭菌时间短、温度低，微波灭菌工艺优于流通蒸汽灭菌工艺。夏晨等［24］采用微波技术对消石利胆丸和妇宁丸进行干燥灭菌，与普通的烘房干燥灭菌相比较，微波干燥灭菌效果显著且可以达到现代中药制剂的质量标准，又比传统的烘房干燥节省时间。物料的类型不同则微波灭菌效果也不同。对于含动物、油脂类成分的丸剂品种，微波对其溶散时限有较大影响。对于含水量高的物料，含水量越高，吸收微波能就越多，灭菌效果也越好［25］。3.2微波灭菌技术在口服液类药品生产中的应用口服液中通常含有糖、生物制剂和丰富的营养物质等，很容易被污染，在储存过程中细菌易繁殖，除了添加防腐剂外，采用微波灭菌的方法也能有效解决上述问题。余涛等［26］采用微波技术对大黄附子口服液进行灭菌，并与高压灭菌和煮沸灭菌比较，微波灭菌后溶液的颜色、澄明度、有效成分含量均与未灭菌时一致，而高压灭菌和煮沸灭菌后药液的颜色加深，澄明度降低，且有效成分的含量有不同程度的损失；药效学方面均优于或相当于煮沸灭菌和高压灭菌，且省时省力，说明微波灭菌可用于口服液制备中的灭菌。康志英等［27］采用隧道式微波灭菌设备对抗病毒口服液、清肝利胆口服液、肌苷口服溶液进行微波灭菌，对该工艺和新设备进行了验证，结果表明该工艺对各口服液产品均有良好的灭菌效果及重现性，微波干燥灭菌可用于口服液大生产应用中。3.3微波灭菌在中药炮制中的应用张咏梅等［28］考察了在相同的微波温度及含水量下，不同微波灭菌时间对黄苓微生物限度的影响，结果显示在一定范围内，微波灭菌的时间越长，黄苓饮片中所含的细菌、霉菌、酵母菌逐渐减少，且微波灭菌时间、温度以及饮片的含水量对黄苓微生物限度有影响。张振凌等［29］按药典中微生物限度检查项下方法测定茜草不同炮制饮片的微生物含量，结果发现微波灭菌后，茜草饮片霉菌和细菌数量显著降低，建立茜草、茜草炭饮片微生物限度具有可行性。目前中药生产中，原料及成品的干燥、灭菌通常依靠烘房来解决，由于蒸汽压力的不稳定，热能穿透速度慢，因此干燥时间及干燥程度很难控制，不利于实现自动化生产。再就是烘房的干燥灭菌效果差，在中药生产中也会带来严重的细菌污染问题。随着微波技术的深入研究和微波工业设备的发展，微波干燥、灭菌已广泛应用于中药制剂、中药炮制等生产领域中，展现出了比较明显的优势。微波干燥灭菌技术具有能量利用率高、干燥时间短且均匀、灭菌能力强、自动化控制程度高等特点，在中药生产中应用前景十分广阔，值得推广。近几年，小包装中药饮片作为国家中医药管理局推广使用的项目，成为中药饮片生产企业的主要产品之一，由于其包装材料的不透气性，某些饮片因水分难以挥发更容易导致霉变等质量问题。因此，对饮片的质量有更加严格的要求。一些中药饮片生产企业将微波干燥灭菌技术应用于小包装中药饮片的生产中，但是对不同质地中药材所选波长、辐照时间、传送带的速度等，尚无供规范操作的技术参数，对微波处理前后中药材的理化性质与卫生状况等也还缺乏比照性研究，也未见其相关的研究报道，值得进一步探讨。【相关文献】[1]孙怀远.微波干燥与微波灭菌技术在中药生产领域中的应用[J].中成药，2004,26(8):667-668.[2]王瑞芳，李占勇.基于加热均匀性的微波干燥研究进展[J].化工进展，2009,28(10):1707-1711.马梅芳，陈腾.微波干燥灭菌技术在中药领域的应用进展[J].中医药导报，2008,14(2):80-82.梁毅，高原.微波干燥与灭菌方法与传统方法效果比较[J].中国药师，2008,11(2):232-233.汤宗武.微波干燥在中药丸剂生产中的应用[J].海峡药学，2010,22(9):83-84.[6]余科夫.微波干燥在中药丸剂生产中的应用[J].求医问药，2012,10(8):78.[7]徐晓彬，李湘平，杜仪瑛，等.微波技术干燥胃舒散的正交试验研究[J].中国药房，2006,17(6):422-424.[8]王珂，雷国莲，王西芳，等.微波干燥应用在香菊胶囊生产中的可行性研究[J].现代中医药，2008,28(2):63-65.[9]刘顺航，徐波，陈莹.微波干燥技术在中药浸膏干燥失重中的应用研究[J].中成药，2008,30(7):1050-1051.[10]王莹，李页瑞，刘雪松，等.赤芍浸膏微波真空低温干燥特性及动力学模型研究[J].中国药学杂志，2011,46(12):921-925.[11]叶定江.中药炮制学[M].上海：上海科技出版社，1996:67.[12]杨晓东，李福兵，刘兴文.微波加热炮制王不留行和芥子的可行性研究[J].中国药业，2014,23(16):58-60.[13]王晨晖，杨梓懿，刘圆华.微波炮制芥子的正交试验研究[J].湖南中医学院学报，2005,25(6):25.[14]朱卫星.微波炮制穿山甲的工艺初探[J].中国药房，2008,19(9):672-673.[15]陈方，朱卫星，李爱光，等.微波干燥法蜜炙甘草对甘草质量的影响研究[J].时珍国医国药,2006,17(4):536-537.[16]李爱光，朱卫星，陈方，等.正交实验优选微波干燥法蜜炙甘草的工艺研究[J].时珍国医国药,2006,17(4):701.[17]许志