药食植物玛咖粉末性质的研究_徐天才

中国农学通报2012,28(12):241-247

ChineseAgriculturalScienceBulletin

药食植物玛咖粉末性质的研究

徐天才，薛润光，杨少华，赵菊，谭敬菊

（云南省农业科学院高山经济植物研究所，云南丽江674100）

摘要：研究药食植物玛咖与3种天然植物辅料粉末的性质和复合玛咖粉末直接压片的工艺参数。采用单因子和正交试验设计法，以松密度和振实密度、休止角、溶胀性等对粉体性质进行考察，应用SAS软件分析数据。结果表明：天然植物A、B与玛咖粉末的充填性好，流动性对复合玛咖粉体粉末的分剂量产生重要影响；植物A、B粉末为辅料对玛咖的松密度有显著影响(P=0.0125)，对溶胀体积比有极显著的影响(P=0.0089)，而对玛咖的振实密度(g/mL)影响不大；复合玛咖粉末的溶胀体积比最适宜工艺条件是：A为0.15份，B为0.10份，C为0.05份，其溶胀体积比为2.459。该工艺处方合理、充填性好，溶胀性、流动性好，可为工业化生产的处方筛选和工艺提供理论依据。

关键词：天然植物辅料；玛咖；粉体学；正交试验设计

中图分类号：S2文献标志码：A论文编号：2011-3098

StudyonthePowder-characteristicsofMacaUsedasMedicineandFood

(TheAlpineEconomicPlantInstituteofYunnanAcademyofAgriculturalSciences,LijiangYunnan674100)XuTiancai,XueRunguang,YangShaohua,ZhaoJu,TangJingju

Abstract:Theaimwastostudythepowder-characteristicsofdrug-dietmaca,3naturalplantauxiliarymaterialsandtheprocessingparametersofdirectcompressiontechnologyofthecompoundmaca-powder.Bysinglefactorandorthodoxexperiment,thepowder-characteristicssuchasbulkdensity,tapdensity,angleofthepowderofnaturalplantA,Bandmacaallhadgoodfillibility.Theflowabilityhadimportantinfluenceonsignificanteffectonthebulkdensity(P=0.0125),swellingvolumeratio(P=0.0089)andlittleeffectonthetapratiowasobtainedasfollows:Awasabout0.15sharesBwasabout0.10shares,Cwasabout0.05shares,andproductionofmacatablets.

0引言

玛咖(Lepidiummeyenii)又称玛卡、马卡，英文俗

称为MACA，为十字花科(Brassicaceae)独行菜属theoptimumswellingvolumeratiowasabout2.459.ThetechnologywasreasonableinformulationandKeywords:naturalplantauxiliarymaterials;maca;powdermicromeritics;orthogonalexperimental

design(Lepidium)一年生草本植物，原产于秘鲁中部基宁(Jinin)及帕斯科(Pasco)附近3500m以上的安第斯山区。玛咖具有很高的营养价值，作为食物或药用植物thefractionateddoseofthecompoundmaca-powder.ThepowderA,Busedasauxiliarymaterialshaddensityofthecompoundmaca-powder.Theoptimumconditionofcompoundmaca-powderswellingvolumesatisfactoryinfillibility,swellingability,flowability,anditcouldserveastheoreticalbasisfortheindustrialrepose,swellingabilitywereinvestigated,SASsoftwarewasappliedinthecalculation.Theresultsshowedthat基金项目：国家科技基础性工作专项(2006FY110700)；云南省科技创新强省计划(2007C0219Z)；云南省省级财政发展生物产业专项(云财农[2011]274号)。

第一作者简介：徐天才，男，1978年出生，云南曲靖人，硕士，研究方向：药用植物研究与开发。通信地址：674100云南省丽江市古城区教育路省农科院高山经济植物研究所，Tel：0888-3113773，E-mail：xutiancai05@http://wendang.chazidian.com。

通讯作者：杨少华，男，云南永胜人，副研究员，研究方向：药用植物资源评价与GAP栽培研究。通信地址：674100云南省丽江市古城区教育路，省农科院高山经济植物研究所，Tel：0888-3113773，E-mail：yihua8808@http://wendang.chazidian.com。

收稿日期：2011-10-26，修回日期：2012-01-19。

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在几千年前的秘鲁高原上已广泛应用[1-5]。玛咖含有特殊的天然植物活性成分玛咖烯、生物碱、芥子油苷、异硫氰酸酯、玛咖酰胺、生物碱和甾醇等具有增强精力、提高生育力、促进性欲、抗抑郁、抗贫血、适应原性、促进荷尔蒙代谢合成及其影响荷尔蒙平衡作用等的功效[2,4,6]。因此，玛咖的药用保健价值得到国际医药公司和保健公司的广泛关注。同时随着人们健康保健意识的提高和对食品安全的关注，以玛咖为主要原料生产出的各类保健品在欧美、日本等国市场上迅速推广，已成为国际保健品市场中的一颗新星，得到越来越多消费者的青睐。但是目前国内玛咖产品单一，都加入添加剂、药典中限量的填料和辅料等成分[7]，不仅工艺过程复杂，需要很长时间，而且花费大量的资金等，从而极大地制约了玛咖产品的进一步发展。

目前，由于受原材料、工艺水平和设备限制[8-11]，国内外利用有效的天然植物粉末混合直接压片制成药食两用的纯天然产品的研究很少。而采用粉末直接压片对原料药粉体性质的要求较高：如原料药粉体的粒度分布，堆密度的大小[12]，粉末的弹、塑性对压缩度，粉体的流动性，粉体的润湿性[13-14]等对粉体和用粉末直接压成片剂的质量具有非常大的影响。

基于此，本实验对天然植物A、B、C和玛咖粉末的

充填性、流动性、崩解性等粉体学性质进行考察，为片剂处方筛选和工艺提供实验依据，以改善玛咖单一产品的缺点，提高产品的有效成份和功效（无添加剂、用纯天然保健植物为辅料），避免药物遇湿热分解氧化，提高了药物的稳定性和片剂生物利用度，优化了工艺，省时节能，满足人们需要的纯天然产品愿望等。1材料与方法1.1主要材料

天然植物A粉末、C粉末来自云南省迪庆州香格里拉县；植物B、玛咖来自云南省农科院高山经济植物研究所种植。1.2主要仪器

BYJ-125型中药碰碎机（兰阳中药机厂），万能吸尘粉碎机（兰阳中药机厂），AB204-S电子天平（madein:Switzerland），WK891型烘干箱（重庆四达实验仪器厂），标准筛（上虞市五星冲压筛具厂），游标卡尺（上海量刃工具有限公司），软件（数据处理系统SAS9.0）。1.3实验方法

1.3.1玛咖粉末粉体制备工艺流程玛咖，植物A、B和C分别经过拣选、清洗干净、干燥、粉碎至一定目数的粉末，并按比例混合后分析天然植物A、B、C和玛咖粉末的充填性、流动性、崩解性等粉体学性质（见图1）。

图1玛咖粉末粉体制备的工艺流程

1.3.2复合玛咖粉末粉体的基本配方天然植物A、B、C粉末对玛咖粉体性能的影响因素较多，包括天然植物A、B、C粉末目数、用量和其所含水分等。根据实验条件，本实验利用正交试验筛选了天然植物A、B和C粉末的用量对玛咖性能的研究，其基本配方见表1。

表1复合玛咖粉末粉体的基本配方（干基比，

质量份）

1.3.3复合玛咖粉末粉体配比的正交试验设计试验采用L9(34)正交设计[15]，考察天然植物A、B、C粉末对玛咖粉体性能的影响（见表2），以松密度(g/mL)、振实密度(g/mL)、压缩度(%)、溶胀体积比、口感为指标进行测试，筛选天然植物A、B和C为辅料在混合物体中的各

自比例。

表2因子水平表

注：

各因素的水平值代表其在总量中所占的质量分数。

徐天才等：药食植物玛咖粉末性质的研究

1.4测试方法

1.4.1松密度和振实密度的测定取一个已精密称重的量筒，用漏斗匀速注入一定体积的待测粉末，精确称重，并准确记录粉末体积。重复测定5次，计算松密度(ρb)。将上述装有一定体积粉末的量筒以一定振幅振动300次，记录振实后的体积，重复测定5次，计算振实密度(ρt)。根据公式(1)计算压缩度。

18mL，振摇，先3h内每间隔30min后重复振摇1次，然后静置27h，测定膨胀后的粉末高度H2，按公式：溶胀体积比=H2/H1，计算粉末的溶胀体积比(swellingvolumeratio)。

1.4.5粉末的口感试验当粉末的平均粒度一般在100目以上时，其颗粒度低于口腔颗粒感觉阈值，因此服用时口腔无砂粒感。对粉末混合经数人尝试，进行口感实验。1.5数据处理

采用SAS软件和microsoftofficeexcel对测得的数据进行分析。2结果与分析

2.1天然植物A、B粉末为辅料对玛咖粉体性能的影响

以天然植物A、B粉末为辅料，考察不同A、B用量对复合玛咖粉体的松密度(bulkdensity)，振实密度，休止角，崩解性和口感性能的影响（见表3）。

本实验的粉末振实密度均大于0.35g/cm3，这

与

C＝[(ρt-ρb)/ρt]×100%…………………………(1)

1.4.2休止角的测定采用注入法测定[17]。1.4.3粉末的可压性的考察分别取粉末，在不同的压力下用9mm直径的冲模压制成片。用压力调节器调节压片时的压力，在每个压力下压100片，然后随机抽取10片。精密称定每片的重量，并用游标卡尺测定片厚，计算片的密度ρ(g/cm3)，将10片的密度取平均值。对所得数据以川北方程考察粉末的压缩行为[16]。

1.4.4溶胀性测定分别称取干燥至恒重的粉末各2.000g，置于具塞试管中，测定粉末的高度H1，加水

表3辅料对玛咖粉体性能的影响

振实密度低于0.35g/cm3的粉体，压片时填充性得不到保证的相关研究[18]相符。粉体松密度大于0.4g/cm3可满足较好的流动性。

实验中随着植物B粉末的用量增加而密度也增加，且松密度大于0.4g/cm3，这可能是因为植物B粉末和玛咖粉末的松密度相差不大，粉末颗粒间因搭接形成“拱桥”现象之间的距离不大；但是随着植物A粉末的用量增加而密度反而减小，且松密度接近0.4g/cm3，这可能是植物A粉末和玛咖粉末的松密度相差不大，植物A粉末的粒径比玛咖的粉末粒径较大，植物A粉末颗粒向玛咖粉末颗粒的孔隙内充填时，不容易滑动和转动等，从而不容易被粉末充填，而玛咖粉末的粒径

过小，粉末之间由于静电作用增强而引起。

压缩度反映粉粒的可压性和填充性能，压缩度越小，其填充性越强，即粉粒越易流动[19]。由表3可知：植物A、B和玛咖的压缩度以植物A最大，达42.62%，玛咖的次之，植物B最小，因此，粉末易流动性以植物B较好，玛咖次之，植物A的最差。在以玛咖为基础加入植物B粉末，压缩度随着植物B粉末的用量增加而减小，可能原因是B粉末容易充填在玛咖粉末之间的孔隙，有利于粉粒的流动；在以玛咖为基础加入植物A粉末，压缩度随着植物A粉末的用量增大而增大，在颗粒接触区的面积很大的情况下，振动压力被刚性接触面支撑，故颗粒表面或内部残存的孔隙很难消除，唯一

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的方式是把植物A粉末的颗粒再深化粉碎，以便进一步消除残存孔隙，提高密度。

休止角反映粉粒间动态的摩擦系数大小，休止角越大，摩擦系数越大，粉粒的流动性越差。本实验生产工艺中θ<43°也满足分剂量的生产要求，这与崔福德认为休止角θ<30°时流动性很好，θ>45°时流动性差有一定差距[20]。分析其原因：本实验的生产工艺带有加强流动器，生产加工中流动性更好。由表3中的休止角可知，流动性由好至差的顺序为植物B粉末>玛咖粉末>植物A粉末；植物B/玛咖粉末0.1/1>植物B/玛咖粉末0.15/1>植物B/玛咖粉末0.05/1（即在以玛咖量为恒量时，休止角先是随植物B的用量先增大然后减小）；植物A/玛咖粉末0.1/1>植物A/玛咖粉末0.2/1>植物A/玛咖粉末0.3/1>植物A/玛咖粉末1/1。

在崩解性能的研究实验过程中，植物A粉末加入到玛咖粉末中出现分层，A悬浮在试管液体最上层，玛咖在下层，中间被液体相隔。这种现象可能形成的原因：①各组分间粒径差与密度差：在混合过程中，粒径

较大的颗粒上浮，粒径较小的颗粒下漏；密度较大的颗粒下沉，密度较小的颗粒上浮。这不仅给混合过程带来困难，而且已混合好的物料也能在输送过程中再次分离。因此混合过程中应尽量使混合物料的密度和粒度相接近；②粒子形态和表面状态：形态不规则、表面不光滑的粒子混合时虽不易混合均匀，但一旦混合后不易分离，易于保持均匀的混合状态；但在混合物中混有表面光滑的球状颗粒时其流动性过强而易于分离出来。

从口感来看，单独粉末除A外都无砂粒感。混合粉末时，随着B粉末的用量增加，混合粉末的口感都是无砂粒感，从而说明它们是容易混合；随着A粉末的用量增加，混合粉末的口感有明显的增加，从而说明A粉末少量时，它们容易混合。

2.2天然植物A、B粉末为辅料对玛咖粉体可压性的测定

按1.4.3项所述方法，以辅料（B粉末和A粉末）对于川北方程考察复合玛咖粉末的可压性的粉体强度

-

表4辅料对玛咖粉体可压性（川北方程）

压片法测定，每组数据测10次，取平均值（见表4）。

川北方程线性回归处理后得到的常数u，v的意义：u值越大，表明粉体易被压缩成小的体积，即可压缩性好，v值大，则粉末需较小压力即能发生塑性变形。从本实验粉末的u、v值相差不大，这可能是因为所用植物性中纤维素含量较少，弹性小，可压性好，当压力解除时不易恢复原有形状，有利于压片。还可能是所用物质被粉碎的目数（本实验粉碎目数是120目数）以后，粒子之间的粘弹性降低，弹性复原率(ER)减小，可压性增强。在进行流动性考察时，运用压缩法测得到3种天然物质粉末的u值从大到小的顺序是：植物A粉末>玛咖粉末>植物B粉末；玛咖/B粉末0.15/1>玛

咖/B粉末0.1/1>玛咖/B粉末0.05/1；玛咖/A粉末0.1/1>玛咖/A粉末0.2/1>玛咖/A粉末0.3/1；3种天然物质粉末的v值从大到小的顺序是：玛咖粉末>植物B粉末>植物A粉末；玛咖/B粉末0.15/1>玛咖/B粉末0.05/1>玛咖/B粉末0.1/1；玛咖/A粉末0.3/1>玛咖/A粉末0.2/1>玛咖/A粉末0.1/1。由此可以看出，运用复合玛咖粉末直接压片，复合植物粉末之间必须选择适宜的比例。

2.3天然植物A、B粉末为辅料对玛咖粉体溶胀性的研究

从天然植物A、B粉末用量对玛咖粉体的溶胀性能（见表5）可以看出，粉末的溶胀体积比顺序为：玛咖

徐天才等：药食植物玛咖粉末性质的研究

表5

崩解剂溶胀性考察

粉末>B粉末>A粉末，三者粉末吸水最强是植物A，植物B和玛咖粉末相差不大。植物B/玛咖粉末0.1/1>植物B/玛咖粉末0.05/1>植物B/玛咖粉末0.15/1；植物A/玛咖粉末0.1/1>植物A/玛咖粉末0.2/1>植物A/玛咖粉末0.3/1>植物A/玛咖粉末1/1。

2.4天然植物A、B和C粉末为辅料对玛咖粉末性能的影响

天然植物A、B、C粉末对玛咖粉体性能的影响（见

表6），在9个实验组合中，复合玛咖混合时，不会发生聚集，这可能是静电性和表面能的原因。而单独的天然植物B、玛咖粉末聚集过程往往在粉末状态下进行，如果空气状态比较干燥（如相对湿度小于40%）就容易产生静电而容易聚集；粉末状态的表面能较大也易于聚集。当在玛咖粉末中加入植物B、植物A、植物C粉末后，由于各种物体所含的成分和粒径不同，从而在相当湿度小的情况下，也不容易产生静电而聚集；

粒径不

表6L9(34)正交表及复合玛咖粉体粉末的性能

同，减小粉粒之间的表面能，从而不易发生聚集。所以加入植物A，植物B及植物C粉末，有利于混合而且不需要入润滑剂或表面活性剂以防止粉末聚集。

松密度、振实密度、溶胀体积比是粉体学的基本性能指标，从而对它们进行正交试验的多元分析：Summary选项输出的方差简表结论，A对松密度有显著影响(P=0.0125)，对振实密度(g/mL)影响不大(P=0.777)，对溶胀体积比有极显著的影响(P=0.0089)。A

水平间多重比较结论：A因子3水平对松密度，振实密度和溶胀体积比影响差异不显著。

2.5复合玛咖粉末粉体溶胀体积比的方差分析

溶胀体积比（溶胀性）是判断物料具有助悬剂和助崩解剂的作用，它对分散片的生产工艺有一定的影响。笔者以复合玛咖粉体的溶胀体积比为考察指标，以辅料植物(A、B、C)对复合玛咖粉体性能的关系进行方差分析（见表7）。