《武汉工程大学学报》 2009年05期
14-17
出版日期：2009-05-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
维生素C泡腾片主组分的吸湿性
0引言维生素C，作为人体所必需而无法自身合成的物质，其治疗坏血病、解毒、抗氧化以及缓解感冒症状等作用已经得到证实［13］.中国药典2005年版二部收载有片剂（Tablets）、泡腾片（Effervescent Tablets）、颗粒剂（Granules）、泡腾颗粒剂（Effervescent Granules）、注射剂（Injection）五种制剂［4］.其中泡腾片具有使用方便、吸收迅速、口感佳等优点.据有关文献报道［5］，维生素C泡腾片主组分一般包括维生素C、柠檬酸、或者酒石酸、碳酸氢钠和蔗糖.由于其中含有大量的水溶性物质，因而不论是生产或者是存放都容易吸湿而引起酸源与碱源反应，形成潮解，胀气等变质现象，故对其生产储存的湿度环境要求尤为苛刻.为了给维生素C泡腾片生产工艺提供环境湿度的理论依据，笔者模拟维生素C泡腾片的处方，在25 ℃相对湿度（RH）75%的环境下测定维生素C的主组分吸湿性.1实验部分1.1仪器CS101AB台式电热干燥箱（天津泰斯特仪器有限公司）；AB204N电子天平仪（Mettler Toledo Group）；LRH250Z振荡恒温培养箱（广州医疗器械厂）.1.2试药维生素C（A）（上海康九化工有限公司生产，批号20061014）；柠檬酸（B）（上海裕阳化工有限公司生产，批号20060812）；酒石酸（C）（中国杭州金田化工有限公司生产，批号20070425）；碳酸氢钠（D）（上海虹光化工厂生产，批号20060419）；蔗糖（E）（国药集团化学试剂有限公司生产，批号20060227）均为药用级；氯化镁、氯化钠、碳酸钾、硝酸钾均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司生产）.
1.3实验方法［6］
1.3.1各组分吸湿速率与吸湿质量分数的测定
将A、B、C、D、E五种物质分别粉碎，过孔径为0.18 mm筛，于55 ℃下鼓风干燥至恒重，待用.将底部盛有氯化钠过饱和溶液的玻璃干燥器放入恒温培养箱中25 ℃恒温24 h，此时干燥器内的相对湿度为75%.在已经恒重的称量瓶底部放入厚度约2 mm已干燥恒重的各组分，准确称重后置于放有氯化钠过饱和溶液的干燥器中（保持瓶口敞开），于恒温培养箱中25 ℃保存，定时称量，直至吸湿平衡为止.
1.3.2临界相对湿度（Critical Relative Humidity，CRH）的测定按照2.1所述方法将鼓风干燥后的样品放入已经干燥至恒重的称量瓶中（厚度约为2 mm），准确称量，然后置于分别装有氯化镁等表1中所列的4种不同过饱和盐溶液的干燥器中，于恒温培养箱中25 ℃保存13 d，定时称量，计算吸湿质量分数. 表1不同盐的饱和水溶液在25 ℃时的相对湿度（Relative Humidity，RH）
Table 1The relative humidity of different salt saturation solution at 25 ℃
饱和盐溶液MgCl2K2CO3NaClKNO3RH/%33.0042.7675.2892.481.3.3计算将实际测得数据按照公式1进行计算，得到吸湿质量分数.公式1：吸湿质量分数（%）=（吸湿后质量-吸湿前质量）/ 吸湿前质量×100%.2结果与讨论2.1RH75%各组分吸湿速率RH75%吸湿平衡时的称量质量，每种样品平行做3次，取平均值.以吸湿质量分数表示各组分的吸湿性.其中，以时间为横坐标，吸湿质量分数为纵坐标作图，结果如图1所示.图1各组分的吸湿速率图
Fig.1The moisture absorption rate chart of each ingredient第5期李萤，等：维生素C泡腾片主组分的吸湿性
武汉工程大学学报第31卷
RH75%各组分随时间的增长吸湿质量分数增大，B最为显著，最大可达到7.6%.其次D为0.68%，C为0.51%，E为0.411 8%，A为0.122 7%.2.2RH75%吸湿动力学研究 对75%相对湿度环境下的A、B、C、D、E吸湿质量分数曲线进行分段拟合回归得到方程：A：y=-3E-14x6+3E-11x5-1E-08x4+2E-06x3-0.000 2x2+0.008 5x+0.019 2，R2=0.877 3.在开始考察到16 h止，A的吸湿情况呈一级动力学形态发展，方程y=0.007 1x+0.015 4，R2=0.861 7；而后呈零级动力学形态变化.B：y=3E-13x6-3E-10x5+1E-07x4-2E-05x3+0.001 2x2+0.009 1x+0.099 5，R2=0.996 6.在开始考察到240 h止，B吸湿情况呈一级动力学形态发展，方程为y=0.033 2x+0.270 8，R2=0.978 1；而后呈零级动力学形态变化.C：y=-4E-14x6+4E-11x5-1E-08x4 +3E-06x3-0.000 3x2+0.014x+0.060 9，R2=0.993 2.在开始考察到24 h止，C的吸湿情况呈一级动力学形态发展，方程为y=0.009 8x+0.072 3，R2=0.988 2.而后呈零级动力学形态变化.D：y=-5E-14x6+5E-11x5-2E-08x4+4E-06x3-0.000 4x2+0.019 2x+0.107 1，R2=0.993 3.在开始考察到24 h止，D的吸湿情况呈一级动力学形态发展，方程为y=0.012 2x+0.135 3，R2 =0.965；48 h到144 h阶段呈混合动力学形态发展，而后呈零级动力学形态变化.E：y=3E-15x6-6E-12x5+4E-09x4-9E-07x3+9E-05x2-0.001 5x+0.150 8，R2=0.983 6.在开始考察到120 h止，E的吸湿情况呈一级动力学形态发展，方程为y=0.002x+0.121 4，R2=0.947 8.而后基本呈零级动力学形态变化.比较各组分的一级动力学方程，发现斜率的大小顺序为B（0.033 2）、D（0.012 2）、C（0.009 8）、A（0.007 1）、E（0.002）.在维生素C泡腾片的生产储存中，B吸湿速率最快，其次是D、C、A、E.2.3临界相对湿度以RH对吸湿质量分数做图得A、B、C、D、E的吸湿平衡曲线（图2）.药物的吸湿变化与其在恒温下CRH的大小有关.而CRH是指引起平衡吸湿量发生突变时的RH，亦即吸湿平衡曲线开始急剧吸湿的那一点所对应的RH，当环境相对湿度大于临界相对湿度时，药物吸湿迅速增加［7］.分别在各组分的吸湿平衡曲线两端做切线，两切线交点即为药物吸湿迅速增加的点，其横坐标即为该物质的CRH值.图2A的吸湿平衡曲线
Fig.2The moisture absorption equilibrium curve of A图3B的吸湿平衡曲线
Fig.3The moisture absorption equilibrium curve of B图4C的吸湿平衡曲线
Fig.4The moisture absorption equilibrium curve of C图5D的吸湿平衡曲线
Fig.5The moisture absorption equilibrium curve of D图6E的吸湿平衡曲线
Fig.6The moisture absorption equilibrium curve of E由此得到A、B、C、D、E的CRH值分别为96%、74%、85%、83%、90%.并在图中观察得B的吸湿性强于C，作为酸性起泡剂C优于B.故选定C酸源，考察其不同粒度的吸湿情况. 2.4不同粒度C的吸湿对比研究将C粉碎，分别过孔径为0.63 mm、0.45 mm、0.18 mm和0.15 mm的标准筛，按2.1法考察三者吸湿性，以相对湿度为横坐标、三者的吸湿质量分数为纵坐标，结果如图7所示.图7不同粒度的C的吸湿平衡曲线
Fig.7C moisture absorption equilibrium curve of different granularity可从图7中知，不同粒度的C，随湿度增大吸湿质量分数显著增大.在相同湿度下，颗粒越小，吸湿质量分数越大.由于凝聚相物质吸附物质的量与其表面积大小与分散程度有关，一定量的物质，分散程度越高，其表面积越大，表面吸附能越高.故而吸湿性越强.因此，粒径为0.15 mm的C吸湿性最大，其次为粒径0.18 mm的C，再次为粒径0.45 mm的C，粒径为0.63 mm的C最小，同时测其溶解度，发现粒径为0.15 mm的C与0.18 mm的C在水中的溶解速率相同［8］，因此采用粒径为0.18 mm原料制粒.2.5混合物的CRH按拟定的维生素C泡腾片处方，分别将用B和C作为酸源粉碎，过孔径为0.18 mm标准筛混合均匀，制颗粒.按2.1法测定其吸湿质量分数，以相对湿度为x轴，吸湿质量分数的纵坐标作图得图8.图8模拟混合组分的吸湿平衡曲线
Fig.8The moisture absorption equilibrium curve of simulate ingredient由图8可知混合物有减重现象，且其吸湿平衡曲线不如单一组分规律.分析原因是由于混合组分吸湿后，使得B与E部分溶解后反应，放出二氧化碳.吸湿分为吸水增重和释放二氧化碳减重两部分.在此处方中药物以及辅料达到5种以上且均为吸湿性较强的物质.根据Elder假说，水溶性药物混合物的CRH约等于各成分CRH的乘积，而与各成分的量无关.即公式2：CRHABCDE=CRHA×CRHB×CRHC×CRHD×CRHE，按公式2计算得到混合组分的临界相对湿度.运用B作为酸源的泡腾片生产环境需将湿度控制在53%之内，而运用C作为酸源的泡腾片生产环境需将湿度控制在61%之内.3结语不同粒径下的相同水溶性物质颗粒，粒径越大，吸湿性越小；反之越大.在泡腾片各主要组分吸湿动力学研究中发现，吸湿性大小顺序依次为柠檬酸、酒石酸、蔗糖、碳酸氢钠和维生素C.吸湿快慢顺序为柠檬酸、蔗糖、酒石酸、维生素C和碳酸氢钠.相同粒度下的柠檬酸和酒石酸在相同湿度环境下，柠檬酸的吸湿性强于酒石酸，如果采用柠檬酸则需控制环境湿度在53%之内，且时间最好控制在4 h内；如果运用酒石酸则湿度环境需控制在61%之内，时间最好控制在8 h以内.因而根据环境湿度的难易控制上采用酒石酸作为酸源较佳.