中药制药过程监测及工艺优化方法研究进展

中药制药过程监测及工艺优化方法研究进展

郑淑芬

开平市中心医院

摘要：随着我国综合国力的增强，医药行业不断进步。中药产业是我国生物医药产业的重要组成部分，在现代化技术的赋能下，近年来中药制药行业发展迅速，行业的市场销售额与净利润正逐年上升，中药生产企业的数字化、现代化水平逐步提高。然而，相较于其他制造业，我国的中药制药生产水平较为落后，产品质量控制技术较为薄弱。为解决上述问题，本文对中药制药过程质量控制方法进行了综述，总结了中药制药过程监测以及中药制药工艺优化方法。

关键词：中药制药；监测；工艺优化

引言

中药是我国特色传统医药，随着市场的需求，传统中药制药工艺已不能满足需求，在现代化科学技术发展下，中药制药工艺发展迅速，并以生物、化学、物理等手段对有效药效成分充分提取，以合适的中药剂型，制备符合市场需要的中药制剂。中药制药主要过程包括提取、浓缩、干燥、制剂等，每个环节的工艺，相比较西药，整体技术水平落后。提高生成效率，优化工艺方法，是目前中药制药发展的重要方向。

1中药制药工艺过程质量监测方法

1.1基于光谱学技术的过程质量监测方法

光谱学分析方法能够通过无接触的方式，快速且无损的对样品进行检测。目前该方法已经广泛用于农作物及食品领域，用于对样品的产地、有效成分含量、真伪、霉变等进行检测。此外，在中药生产过程在线监测领域，此类方法也有较多的应用实例。基于近红外光谱技术对丹参的提取过程中各类酚酸的提取率进行预测，建立了提取工艺参数与近红外光谱之间的快速定量模型，实现了丹参提取过程的在线监控。建立了一种基于近红外光谱技术的红参提取工艺在线监测模型，使用高效液相色谱法测定4种人参皂苷的含量并绘制标准曲线。经实验验证，近红外光谱模型预测结果的相对偏差0.3%～3.2%之间。结果说明，近红外光谱法可用于红参提取过程的在线监测。使用近红外光谱与高光谱技术建立了中药浸膏干燥过程的水分变化模型，该模型可以帮助对物料干燥过程进行分析，帮助干燥终点判断。基于高光谱成像技术对同仁牛黄清心丸贵细药的空间分布均匀度进行判断，建立了一种贵细药空间分布均匀度可视化方法，为中药生产的混合过程监控提供了新的解决方案。建立了基于拉曼光谱法建立了山羊角水解过程的在线监测模型，该模型有助于提高水解终点判定的准确性，提高产品质量一致性。

1.2指纹图谱技术

指纹图谱技术是由中药材或药品所共有的、具有特征性的某类或几类成分的色谱或光谱组成的图谱,是近年发展起来的一种中药质量控制方法。它通过指纹图谱的特征性,可以有效鉴别样品的真伪;通过指纹图谱特征峰的面积和比例,能够有效控制中药质量;中药指纹图谱通过全面反映中药内在的、与药效成分密切相关的化学成分的种类和含量,进而整体反映中药质量。

1.3基于机器视觉技术的过程质量监测方法

机器视觉技术是人工智能领域研究的一个主要方向，在中药生产过程中该方法主要用于中药饮片种类智能识别，生产过程状态智能判断等。机器学习技术的主要研究步骤为：训练图片的获取、图片的预处理、数据集的制作、深度学习模型的构建、超参数的调整、模型验证、模型的迁移等步骤。

开发了一种基于机器视觉技术的中药滴丸滴制过程的质量控制模型，该模型可以在线监测液滴的滴落行为，极具依据液滴的图像特征进行丸重控制，该方法提高了滴丸丸重的检测效率，提高了滴丸的质量一致性。

基于YOLO4目标检测算法开发了一种用于中药饮片种类辨别的在线监测算法，该算法能够对槟榔、柴胡、菊花、茯苓等60多种中药饮片进行自动识别并对应其产地、外貌特征、功能主治等特征信息。在包含8469张图片的数据集上，该算法的mAP值达到了98.02%，说明该算法对多种中药饮片有着较强的分类性能。使用深度学习技术开发了一种基于自适应注意力机制的轻量级中药材识别算法。在该算法基础上开发了一款智能中药识别系统，能够快速有效的对不同中药进行识别，降低了人力成本。

2中药制药工艺优化方法

2.1制剂工艺优化

作为中药制药最后一个环节，其工艺的重要性决定了成品质量。一般，该环节的主要制剂工艺技术有制粒、制丸、灌装、压片等。在传统工艺技术基础上为了优化工艺，会采用辅料的优化来改善制剂的成型性。

随着“中药现代化”概念，一些化药特有的剂型也慢慢被应用于中药，如中药注射剂，在20世纪90年代才开始发展就进入快速工业化，摆脱了传统的散剂、丸剂等手工作坊制。中药注射剂是我国独创的新剂型，是未来传统中药与现代化生产结合的中药方向。

随着新型药物制剂技术革新，更多新的制剂技术被广泛应用于中药制剂。现有相关研究显示，薄膜包衣技术、固体分散技术、透皮技术、包合技术、脂质体技术、微型包囊和微囊技术、纳米球、纳米囊技术等新药物制剂技术与传统中药制剂技术结合、优化，提供了安全性和疗效。

2.2连续真空干燥、制粒工艺工程技术

在已有的真空干燥动力学研究基础上合理统筹规划，使用双黄连制剂、颈痛滴丸、马齿苋提取物等，合理开展大量的干燥实验。实践过程中，选择适合喷雾干燥及真空烘箱干燥工艺，降低干燥所需时间，在合理统筹规划下，提高生产量，减少成本，满足发展需求。干燥工艺技术是中药制药的关键，应提升制药技术水平，提高作业质量，优化组合多项工艺参数，解决实验时间较长、能耗较高，质量不稳定、连续性不足等问题。突破传统限制，最大限度解决技术难题，为其发展奠定基础条件。

减压条件下，中药浓缩液的蒸发会因环境总压及水分分压变得更低。根据减压蒸发（干燥）过程中物料形态的情况，建立初始状态，形成合理的实验环境，分析减压环境建立初期（物料形态不稳定）表观蒸发速率的影响因素。在干燥过程的不同阶段，了解过程中蒸发减重速率的变化规律与工艺影响因素，有利于进行工艺参数的优化组合，提高干燥过程的总体效率。选择提高干燥过程效率的最佳方式，改变传统的干燥制粒工艺方式。应不断优化连续真空带式干燥制粒设备的工艺设计，提高可靠性，使其向着智能化、自动化的方向发展。按照一定的标准，推动中药工程化、现代化发展。通过对该实验结果的分析，掌握真实的数据，为中药制药干燥工艺过程的技术工程化发展奠定基础。

2.3基于人工智能技术的工艺优化方法

基于多目标遗传算法对山药的真空干燥工艺进行探讨，结果显示基于多目标优化算法的优化结果相较于响应面法的结果更加合理，在其他指标相差不大的情况下将平均干燥速率提升了24.57%。基于深度强化学习技术建立了真空带式干燥的组合工艺参数决策模型，该模型基于DQN（DeepQ-network）开发，使用了3000条数据进行模型训练，结果显示该方法能够根据生产要求自主进行修改决策并给出优化路径。

结语

中药制药工艺的发展是当前我国中药产业的重点和核心，而制药设备是提高工艺水平的有力工具，引入新的工艺技术是解放传统工艺局限性必须手段，新的分析方法是控制工艺质量的可行方向。通过对传统工艺技术的改革和优化发展，可提高中药制药的发展，促进中药制药行业的发展。

参考文献

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