在中药制药中的应用
摘要：微波干燥与灭菌技术在中药制药中具有广阔的发展前景，已越来越多地应用于中药材及其制剂，如丸剂、颗粒剂、硬胶囊剂、口服溶液剂、注射剂等的成品及其中间体的干燥、灭菌；药物萃取；中药材的炮制加工与贮藏；药材保鲜等方面。有操作方便，效率高，可控性强，生产运行成本低等特点，解决了常规生产中不易解决的诸多问题。随着微波技术及其设备的不断发展，微波干燥灭菌技术终将在制药、化工、食品等行业中得到普遍应用。 关键词：微波干燥灭菌 中药制药 应用
1.微波干燥与灭菌的原理
微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波。通常，一些介质材料由极性分子和非极性分子组成。在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向。例如：采用的微波频率为2450兆赫，就会出现每秒24亿5千万次交变，分子间就会产生激烈的摩擦。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热量，使介质温度呈现为宏观上的升高。这就是对微波加热 最通俗的解释。
由此可见微波加热干燥是介质材料自身损耗电磁能量而加热。微波加热的一个基本条件是：物料本身要吸收微波。水是吸收微波很好的介质，所以凡是含水的物质必定会吸收微波。对于金属材料，电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能用微波加热。
有一部份介质虽然是非极性分子组成，但也能在不同程度上吸收微波，其原理可解释为这种物质分子在微波场下发生弹性变形而生热。另一类介质，它们基本上不吸收或很少吸收微波，如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜塑料和玻璃、陶瓷等，它们能透过微波，而不吸收微波，这类材料可作为加热用的容器或支撑物。
在微波加热中，介质发热程度与微波频率、电磁场强度、介质自身的介电常数和介质损耗正切值等参数有关。在微波加热过程中，还存在一个穿透能力和加热深度问题。什么叫穿透能力？穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领，电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离以指数规律衰减。微波的穿透能力要比红外线大得多，其中915兆赫又比2450兆赫的微波穿透深度大[1]。
1.2微波灭菌的原理
微波灭菌的机理是两方面的，它既有热效应灭菌，又有非热效应灭菌，因此它具有双重杀菌功能。微波加热时，细菌体内的蛋白质、核酸成分等分子极性集团，在微波场下高速旋转、振动，一方面加热使细菌蛋白质凝固而死亡；另一方面也可以使蛋白质、核酸变性而死亡。
利用脉冲调制的微波能进行杀菌试验，可以用较小的温升达到杀菌的目的。这也说明微波杀菌不只是热力杀菌，还有非热力致死细菌的能力。这就是所谓的非热效应。根据这个原理，可以在极短的时间内、采用高于常规微波场能量密度的数倍或数十倍的脉冲微波能量，不但可以可靠杀死细菌，还可大大降低药品温升，降低设备的能耗。焊接卡盘
在药品生产及质量管理中，通常使用紫外灯、蒸气、高压、钴60、臭氧、充氮、添防腐剂等方法进行杀菌，微波技术则又开辟了一种理想方式，能在短时间内，对物料内外同时杀菌。
1.3对物料的要求
由于微波灭菌是与物料的水分直接相关，因此物料中应含有适量的水分，有报道说，当物料中的水分低于10%时，其灭菌效果不明显。
微波干燥或灭菌时，物料中的水分应均匀，不宜出现局部的过湿或过干现象，这样可能由于局部的温度升高剧烈，导致物料的部分焦化。
微波对不同的物料可能会出现的不同的穿透能力，如对水的穿透能力为2-3cm，因此在物料的干燥或灭菌时，都应采取动态的物料为好，如适宜的搅拌或翻动。
2.在中药制药方面的应用
主要用于口服液快速低温灭菌、胶囊快速低温灭菌、中药丸、中成药、粉剂的烘干、灭菌、中药材的干燥、防霉、微波真空（冷冻）脱水、微波萃取等工艺（如：银杏叶萃取等）[2]。
2.1药材干燥与杀菌保鲜便携式洒弹器
纱网国内已有生产设备，可用于中药材的干燥、低温灭菌、防霉、杀菌保鲜等。微波干燥可杀灭微生物和霉菌，并具有消毒作用，使药材达到卫生标准，并能防止药材在贮藏过程中发霉和生虫。目前我国生产的微波加热成套设备有915mhz和2450mhz两个频率。
使用微波干燥可连续性进行药材的干燥，适用于工业化的生产加工，在干燥的同
时进行杀菌，使用本方法灭菌的药材保质期相对较长。
可用于新鲜中药材杀菌保鲜，微波灭菌由于低温灭菌，未破坏新鲜药材的结构外形，使新鲜药材的保鲜加工方法更先进和变得简单易行。对新鲜药材通过微波真空冷冻脱水，可使药材快速干燥，有效成份保留完整，为中药饮片加工提供了新的生产加工方法。
微波干燥的药材，由于在干燥过程中，水分加热汽化形成一定的压力，可迅速冲
破细胞，导致细胞膜破裂，因此药材的提取过程可相对缩短，有效成份的浸出可进一步提高，收膏率亦相应提高。
在中药材干燥中应用，如微波在胆汁干燥中的应用，传统的胆汁阴干法需要12小时的时间，应用微波干燥仅需要15分钟；在花类药材干燥中，应用微波－气流干燥技术，首先应用微波对花类药材进行初步干燥，再进行气流干燥，克服了传统干燥法造成的花瓣过度干燥，使花瓣脱落的不足，提高了药材品质；在中药炮制方面，应用微波干燥可以克服传统加热方法火候不易控制的问题，有利于提高产品质量，促进中药现代化，可使炮制药材质地疏松，有效成分溶出率增大，破坏药材中的毒性成分等[3]。
2.2口服液灭菌
口服液中含有糖、生物制剂和丰富的营养物质，很容易被污染。市场上的某些口服液，因为没有很好的灭菌，在贮藏中细菌繁殖，产生气体，用户在使用时发生中毒
及爆瓶事故。一些口服液生产厂家，为了防止细菌繁殖，在口服液中添加防腐剂，结果产品不能出国，采用微波杀菌的方法，能有效解决上述问题。
2.2.1灭菌效果
传统方法一般为用湿热蒸汽灭菌，需要对物料加温到 121 ℃ ，保持 20 分钟以上方能将细菌杀死。由于湿热灭菌热传导是由外而内，为达到这一目标，就需要有很长时间的加热时间，包括对物料的长时间的升温过程，全部灭菌周期一般需要1-1.5小时方能完成，能源消耗高，效率较底。
微波灭菌是对物料内外同时进行加热，内部温度高，热传导是由内向外的，升温均匀而加热迅速，时间较短 ，如采用微波灭菌，可使：
直流系统绝缘监测装置
A 大肠杆菌和枯草杆菌在微波场中只要加温至 70 ℃ ，保持 2 分钟就能被全部杀死。
B 嗜热枯草脂肪杆菌，在微波场中，温度 70 ℃ ，保持 2 分钟，即被杀死。
用 5 千瓦的微波设备进行灭菌， 50 秒可杀灭细菌， 8 千瓦微波设备 35 秒可杀灭细菌[4]。
有人做过口服溶液剂微波灭菌试验：含菌量高达350万个大肠杆菌的口服溶液，密封在1－2ml的安瓿中，经3－5千瓦功率，2450兆赫的微波作用15秒钟以上，安瓿温度接近110℃左右时，可将细胞细菌全部杀灭。金黄葡萄球菌与此结果近似。枯草杆菌芽胞，含量为6万－8万个时，液温必须达到140℃，保持20秒钟以上才能彻底杀灭。含2，000－3，000个青菌胞子的口服溶液，在3－4千瓦微波功率作用下，液温达到120℃以上，经20－25秒钟，即彻底杀灭[5]。
在药品的生产中，可对灭菌效果通过验证的方法确定灭菌的工艺条件，可以肯定这种灭菌方法在中药口服液生产中使用是可行的，完全可达到国家卫生学标准的规定。
2.2.2对口服液有效成份的影响程度
据国外文献报道，用微波杀菌，药品的有效成份不会分解，用传统的方法杀菌，药品的有效成份分解显著。秦皇岛某制药厂用几个样品进行了对比试验，结果和文献报道完全一样。
2.2.3微波处理口服液综合经济效果的分析
据估计目前全国有 5000 个口服液生产厂家，用微波设备对口服液进行灭菌处理的厂家不到 5% 。如果大家都能用微波设备进行灭菌处理，不仅可以提高产品的品级，克服口服液存在的质量问题，而且可以为国家为集体，更是为广大口服液生产厂家节省大量的人力和物力资源。
综上所述，微波在口服液灭菌工艺上的应用，是向传统医药工艺的一种挑战，是医药工艺的一次革命，可以预料在不远的将来所有口服液生产厂家都将采用微波口服液灭菌工艺[6]。
2.3微波对药丸、胶囊、片剂、胶囊的干燥与灭菌处理
小型塑料封口机在药品生产中，为了保证药品的均匀度和良好的流动性，常将原料用一定的方法制成颗粒（药丸、胶
囊、片剂），对颗粒的质量情况尤其是卫生学状况对成品制剂具有直接的影响，口服制剂的卫生学标准国家有严格的规定，也是成品检验的必检项目，如2005版药典对口服制剂微生物限度标准[7]：
类别 细菌数 霉菌和酵母菌数大肠埃希菌 大肠菌
不含药材原粉的 1000个/g
100个/ml
100个/g
100个/ml
每1g(ml)不得检
出
--------
含药材原粉的
10000个/g
体育馆看台膜结构
（丸剂30000）
500个/ml
100个/g
100个/ml
每1g(ml)不得检
出
100个/g
10个/ml
含发酵成分的 100000个/g
1000个/ml
500个/g
100个/ml
每1g(ml)不得检
出
100个/g
10个/ml
含动物组织药材
的
另外每1g(ml)不得检出沙门氏菌
为了达到这一标准，对固体制剂的半成品、成品灭菌是十分必要的，但在传统的灭菌方法中，由于固体制剂要求一定的水分限度，因而适宜的方法并不多，没有十分良好的办法，大多采用CO60照射，部分药粉可采用湿热灭菌，而CO60照射需要外部协助，部分生产工序的正常生产需要停止，使得药品生产不流畅，影响进程，而且国家对品种也有限制。
长期以来，我国医药加工业都是采用传统的加热干燥方式，它们不仅热效率低、加热时间长、占地面积大，不利于环保，其药品的药效和营养成份受到一定程度的破坏。
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