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2010年版《中国药典》胶囊用明胶标准修订及四国药典标准项目比较剖析

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2010年版《中国药典》胶囊用明胶标准修订及四国药典标准项目比较剖析

【摘要】:

 

  胶原广泛存在于从低等脊椎动物的体表面到哺乳动物的一切组织中,是哺乳动物体内含量最多的蛋白质,占蛋白质总量的四分之一,其应用非常广泛。胶原的水解产物明胶的质量关系到药品口服固体制剂,尤其是所有胶囊剂的安全质量问题,为此中国药典2010年版增加收载了胶囊用明胶辅料标准。

  一、明胶的相关知识及应用情况介绍

  1、明胶的来源

  明胶是胶原蛋白酸水解、碱水解和酶水解的降价产物、衍生产品或变性产物,它由18种氨基酸组成。明胶不是均一的蛋白质,是一种热可溶的化合物。商业明胶根据水解原理不同分为A型明胶和B型明胶。A型明胶主要以动物皮为原料,采用酸水解制得,其等电点为pH7~9;B型明胶主要以动物皮、骨、腿(包括家禽和鱼)为原料,采用碱水解方法制得,其等电点为pH4.6~5.2。

  2、胶原、明胶和胶原蛋白之间的关系

  胶原是指动物组织器官中存在的一类蛋白质,在提取分离时随着方法和条件不同,可以产生胶原、明胶和胶原蛋白三种产物,能被称之为胶原的必须是其三螺旋结构没有改变的蛋白质,其应具有生物活性。明胶的相对分子质量分布较宽,干燥的明胶很容易吸水,明胶不溶于冷水,在冷水中只会吸水并溶胀,只有加热到一定温度才溶于水。

  从分子量和性质来总结它们有以下特点:

  (1)胶原具有生物活性,不溶于热水和冷水,不能被蛋白酶利用;

  (2)明胶相对是胶原分子量较高的水解物,只溶于热水不溶于冷水,胶原蛋白是相对分子量较低的水解产物,而且分子量分布比明胶更宽,可溶于冷水;

  (3)明胶和胶原蛋白均无生物活性,但均可被蛋白酶利用。

  从结构上来分析,胶原是具共价键连接三股α-肽链的蛋白质,明胶是共价键基本被打断,只剩次级键的蛋白质,而胶原蛋白是基本上不被共价键和次级键束缚,比较自由的α-肽链或明胶分子的片断。

  从性能上讲,胶原能形成膜,膜具有较好的柔韧性、弹性和强度。

  3、胶原和明胶的实际应用

  (1)生物医学材料及临床应用:各种胶片(彩色、黑白);手术缝合线(胶原可吸收缝合线、胶原-聚乙烯醇可吸收缝合线,胶原-壳聚糖可吸收缝合线、胶原-壳聚糖-聚丙烯可吸收缝合线);人工皮肤;人工血管;人工食管;明胶心脏瓣膜支架;

  (2)药品和药用辅料:药用胶原止血纤维;明胶海绵;氧化聚明胶代血浆、琥酰明胶代血浆、海星明胶代血浆;胶原-聚乙烯醇水凝胶、明胶-壳聚糖水凝胶;药用明胶胶囊、药用软胶囊,药用明胶微囊;丸剂、片剂和软胶囊的辅料。

  (3)在美容和化妆品方面的应用:胶原蛋白至少具有保湿、修复、美白和润泽头发四大美容作用,与其他化合物配伍制成各类美容产品。在化妆品方面应用的主要产品有平衡霜、润肤乳液、晒后修复霜、营养洗发香波、胶原维生素E乳膏、胶原蛋白水包油型乳膏等。

  (4)在食品中的应用:胶原蛋白和明胶在食品中有营养和功能两大作用,从营养学角度来讲,机体对蛋白质的利用是一个极其复杂的生物转化系统,是各种因素在一起作用的综合结果。表示蛋白质在机体内被利用的程度用生物价(%)来量化,其具体含义是食物蛋白质在体内被吸收的氮的数量(g)与吸收后在体内真正被利用的氮的数量(g)之比值,牛奶蛋白质、鸡蛋蛋白质、大豆粉蛋白质、面粉中的蛋白质、明胶的蛋白质的生物价分别为90%、87%、72%、52%和20%,明胶虽然只有20%,但随着明胶的进一步水解成为胶原蛋白或水解明胶后,其生物价则大大提高。从功能学的角度出发,明胶具有极其优良的物理性质,是一种重要的食品添加剂,它通常作为食品的乳化剂、粘合剂、稳定剂、凝胶剂、澄清剂、增稠剂、发泡剂和改良剂,也可以模拟食品,如仿生海参、人造鱼翅、人工发菜、可食食品包装膜、肠衣等等。

  (5)在其他工业领域的应用:造纸业(各类复合纸);制革工业,皮革的鞣制;化工工业,表面活性剂的生产。

   二、胶囊用明胶质量标准的起草说明

  1、概述

  《中国药典》2000年版和2005年版收载的明胶应作为原料药进行控制,其用途明确为生产吸收性明胶海绵制剂。《中国药典》2000年版收载的空心胶囊说明,空心胶囊由胶囊用明胶加辅料制成,显然中国药典2000年版和2005年版收载的明胶不适用于胶囊用明胶的质量控制。通过查阅和比较最新版的欧洲药典、美国药典和日本药局方,其收载的明胶范围广,在内容上都包含有胶囊用和片剂用明胶的要求。为保证约占10%制剂形式的胶囊剂和明胶空心胶囊的安全和质量,有必要制订本标准。

  2、质量标准相关项目修订情况说明

  名称:作为胶囊原料的材料或辅料越来越多,故将标准名称定为胶囊用明胶。

  来源:生产明胶的原料来源应有如下前提:应来自非疫区;来自经有关部门检疫是健康的动物;不允许来自经有害化学物质处理过的加工场。明胶是构成胶囊的主要原料,现代工艺生产胶囊在物理性质上的差异与所用明胶种类的关系不大,以价廉易得出发。国外三部药典的收载情况充分说明了这一点,最为广泛的是欧洲药典,由动物(包括鱼和家禽)胶原蛋白不完全酸水解(A型)、碱水解(B型)或酶降解后纯化得到。欧洲药典特别指出其明胶标准不适用于非肠道和其他特殊用途的明胶,说明不同使用目的的明胶有必要执行不同的标准,以满足不同的质量要求。在日常生产中三种明胶和它们的混合物都作为胶囊生产的原料。

  颜色:明胶的纯度越高,颜色越浅,一般食用明胶和药用明胶的颜色在浅黄色至浅褐黄色之间。

  形状:明胶的生产的最后步骤是减压干燥后的胶液,挤压过筛网,热空气干燥得到,可以是呈薄片、碎片或粉粒等性状,各国描述基本一致。

  鉴别:欧洲药典、美国药典和日本药局方均以化学颜色反应和沉淀反应作为鉴别项目。经比较,仍保持《中国药典》2000年版明胶项下的鉴别反应。鉴别第一为重铬酸钾在酸性条件下与明胶生成黄色铬酸明胶的絮状沉淀。鉴别第二为生物碱沉淀剂与蛋白质形成沉淀。明胶在1:4500的浓度即可和鞣酸生成絮凝沉淀,标准中的反应浓度为1:2000。最后的鉴别为钠石灰与明胶共热发生氧化反应并碱解,释放出氨。 

  酸碱度:中国药典吸收性海绵用明胶和欧洲药典的指标均为3.6~7.6,而我国食品明胶协会药用明胶的指标为酸法明胶4.0~6.5,碱法明胶为5.5~7.0,我所2005年检验20批明胶的pH为5.5~6.9,参考上述结果,指标定为4.0~7.2较为合适。

  透光率:是对明胶中有色杂质的总量控制,测定波长分别为450nm和620nm,浓度为6.67%,测定温度为45℃,指标参照国内食品明胶和药用明胶标准订为分别不低于50%和70%。

  电导率:参照欧洲药典增订此项目,其意义在于对可溶性电解质总量的控制,指标参照欧洲药典和根据实际测定值订为不得过0.5mS.cm-1,严于欧洲药典。

  冻力强度:明胶的黏度表明明胶分子链的长短,形成网状结构的趋势,并决定其成膜特性;明胶的冻力是指明胶溶液冷却凝结成胶冻后的硬度,又称胶冻强度或勃鲁姆强度,其单位为勃鲁姆克(Bloom Grams),一般明胶6.67%浓度的冻力为150~250Bloomg,上等明胶应为250~350Bloomg,制备胶囊用的明胶应在240Bloomg以上。上述三部药典中,欧洲药典控制了此项指标,较为合理。特设定此项指标,根据我国实际使用状况和根据验证数据指标定为不得低于180 Bloomg。

  亚硫酸盐:亚硫酸盐的量均以二氧化硫(SO2)计,二氧化硫作为抑菌剂以亚硫酸盐的形式被加到明胶中,但因为其还原性质可能对内容药物的安全性和稳定性有较大影响,须控制其限量。欧洲药典没控制此项目;美国药典分两个级别控制,特殊用途的明胶控制为不得过0.004%,用于胶囊生产和片剂包衣的明胶控制为不得过0.15%的二氧化硫。日本药局方分明胶和纯化明胶,明胶又分特殊用途和用于胶囊和片剂生产的明胶,分别控制为不得过0.006%和0.10%。纯化明胶控制为不得过0.002%,最为严格。考虑到中国药典中胶囊项下亚硫酸盐限度为不得过0.02%,故将原料限度订为不得过0.01%,此指标严于美国药典。

  干燥失重和炽灼残渣:是对水分和总无机杂质的总量控制。欧洲药典、美国药典、日本药局方和《中国药典》2000年版收载的明胶干燥失重均控制为不得过15.0%。由于明胶是由水的母液浓缩干燥制得,一般水分控制在9%-15%,水分在此范围内容易再溶于水,便于胶囊的生产。明胶水分过低,烊胶困难,还有可能造成明胶的交连反应。明胶水分过多,保存较难,容易长菌,明胶溶液是很好的微生物培养基。

  铬盐、汞盐和砷盐:欧洲药典控制铬,而美国药典和日本药局方都控制了有害元素砷,限度分别为不得过0.8ppm和1ppm,基本相同。且日本药局方还采用冷原子吸收分光光度法控制了有害元素汞,限度控制为不得过0.1ppm。实际测定结果显示镉和汞都比较低,控制意义不大,根据验证结果没有列入质量控制项目。铬盐的控制,只有欧洲药典有控制,采用原子吸收分光光度法,在我国,由于明胶企业和明胶产品比较多,不法明胶企业用生产工业明胶的蓝矾皮来生产食用和药用明胶,不法明胶经营企业将不同用途的明胶混合作为食用和药用明胶销售,赚取不义之财。研究表明,铬盐的严格控制是必须的。铬鞣工艺在制革工业全世界已应用了100多年,铬鞣工艺不可避免产生三价铬和六价铬,遏制用鞣制过的皮革下脚料生产食用和药用明胶是从2002年后一直存在的问题和挑战。特增加铬盐的检查项目,方法与欧洲药典相同,方法采用石墨炉原子吸收分光光度法,样品采用微波消解,方法学试验研究证明在0-10μg/L的浓度范围内。线性相关系数达到0.9998,方法检出限为0.39μg/L,定量限为1.84μg/L,特征浓度(灵敏度)为0.0587μg/L。从大量的样品测试结果来分析,以限度为不得过百万分之二最为合理,足以将劣质明胶排除在食用和药用范围外,此项指标严于欧洲药典百万分十的指标。

  微生物限度:明胶作为药用辅料且是以动物为来源的,除常规的微生物要求外,增加了沙门氏菌的检查。

  贮藏:由于明胶含有水分,且容易受到微生物的污染,故要密封且在凉暗处保存。

  三、口服制剂用明胶的质量控制

  胶囊剂是口服固体制剂的一种重要形式,系指药物或加有辅料充填于空心胶囊或密封于软质囊材中的固体制剂。各国药典均有收载。如何整体提高药品的质量、安全、有效和便利,摆在了各国政府的面前。药品的整体质量应包括活性物质、药用辅料、直接接触药品的包装材料三大部分的全面质量控制,为此国家药典会决定在2010年版中国药典中大量增加辅料品种的质量控制,并在国家食品药品监督管理局局颁标准中大量增加直接接触药品包装材料的质量控制标准,力争全面提高药品质量。国家药典会在广泛参考美国、欧洲、日本药典和有关标准的基础上,广泛抽取样品,经过方法学验证和大量样品的研究工作,在2010年版中国药典中收载了胶囊用明胶的辅料标准。下文将对四国药典胶囊用明胶的质量标准控制情况做出比较分析。

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