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摘 要：自从非法厂商使用皮革下脚料制造药用胶囊的行为曝光以来，小小的胶囊引发了人们的关注，与传统动物胶囊相比，植物胶囊在材质安全性上具有明显优势。为使人们对植物胶囊有更加全面的了解，文章介绍了植物胶囊的概念、起源、原料种类、制备工艺以及发展现状。
关键词：药用胶囊，植物，安全
中图分类号：N04；R94；TQ460.4 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0035-03
The Concept and Application of Vegetable Capsules
WANG Leyan
Abstract： Since the revelation of illegal manufacturers making medicinal capsules from scrap leather， the little capsule has attracted more and more attention. Considering the source of raw material， vegetable capsule is much safer than the traditional gelatin capsules. This paper introduced the vegetable capsules in the aspects of their conception， origin， raw material varieties， manufacture processing， development etc， so that people can get better sense of vegetable capsules.
Keywords： capsule， vegetable， safty
收稿日期：2014-06-23
作者简介：王乐妍（1984—），女，内蒙古赤峰人，博士，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心光电部审查员。通信方式：wangleyan@sipo.gov.cn。
一 概念与起源
胶囊属药用辅料，其内填充药用成分，通过口服进入患者体内后，在胃肠中崩解释放药用成分，进而被吸收进入患者体内。胶囊剂广泛应用于各类药品和保健品。
目前市面上出现的胶囊大多为动物性胶囊，其主要成分为明胶，是以牛、猪等动物的骨或皮等为原料，由结缔组织或表皮组织中水解而来的蛋白质成分组成[1]。
然而在其问世之初，胶囊的原料为植物性。1846年，两节硬胶囊的专利由Lehuby取得，这种两节硬胶囊由淀粉或木薯粉制成，仅在其专利文件中提及。也可采用其他材料或混合物制作胶囊，例如明胶。在随后的应用发展过程中，明胶因其良好的成膜性、成品率高等特性，逐渐成为生产胶囊的主流材质，在很长一段时期内，动物性明胶胶囊几乎成为药用胶囊的等同概念。
然而随着科技的发展和人类需求的变化，动物性明胶胶囊的缺点也逐渐显现。首先，受其来源所限，明胶胶囊在食用安全性方面存在隐患，例如牛源性动物胶囊可能携带动物蛋白朊病毒，为服用者带来感染疯牛病的隐患；其次，在动物明胶的提取过程中，需要耗费大量的水电资源，不可避免地造成严重的环境污染；另外，从药效角度来讲，动物明胶成分为蛋白质，含有大量氨基，当遇到内容物中含有醛基等基团时，就会发生交联反应，导致药物变性，药效丧失，甚至对人体健康造成危害；尤有甚者，在近期曝光的“毒胶囊”事件中，不法厂商以废弃的皮革边角料为原料提取明胶，制作药用胶囊，而皮革在加工过程中需经含铬的鞣制剂处理，皮革边角料以及熬制的明胶中都有大量的重金属铬残留，这些重金属铬通过口服胶囊进入体内，会对人体多器官造成损害并存在致癌危险。小小一粒胶囊引发如此多的问题，寻找明胶胶囊替代品越来越有必要，于是，植物胶囊重新回到了人们的视线内。
所谓植物胶囊，顾名思义是以植物成分取代动物明胶制得的胶囊，目前采用的植物成分主要包括纤维素、淀粉、植物性水解胶等，新兴的植物胶囊在安全性上具有明显优势，同时具有原料来源广泛、贮存要求低、不易与内容物反应等诸多优点，得到了国内外科研人员和生产厂商的广泛关注。植物胶囊制备原料越来越丰富，制备工艺不断改进，成品性能也有大幅度提升，目前已取代动物性明胶胶囊，成为药用胶囊的主要发展方向。
二 成分及主要原料
植物胶囊的主要成分包括成膜材料、凝胶剂以及添加剂，其中成膜材料是囊材的主要成分，通常占囊材质量的30%～70%。诞生初期的植物胶囊在凝胶温度、囊壁韧度等方面存在不足，推广应用受到限制，于是凝胶剂被加入到囊材成分中，用于增加胶液的黏性，获得崩解时间和贮存条件达标的植物胶囊，凝胶剂的加入量通常为成膜材料的1/3至1/2。添加剂主要为助凝剂，用于调节胶液混合物的螯合机理，加入量较少，通常在囊材质量中占5%以下。
目前广泛采用的植物性成膜材料有植物纤维、淀粉和植物蛋白。
羟丙甲基纤维素是一种主要的植物纤维成膜剂[2]，由短棉绒或木浆经醚化制成。其用于生产植物胶囊的时间较长、技术较为成熟。单独使用的羟丙甲基纤维素在体内崩解性差，加入植物性水解胶体作为凝胶剂后，崩解性得到改善。
从原料来源广泛性和生产成本低廉性的角度来讲，淀粉是极具潜力的植物胶囊成膜材料。目前已有马铃薯、玉米、木薯、小麦、地瓜等众多作物提取的淀粉用于制作植物胶囊[3]。然而，天然淀粉成膜后较脆，容易发生断裂，直接用于制作胶囊往往无法满足坚韧度的要求，因而通常将天然淀粉经变性处理后使用，即通过物理、化学或微生物处理等方法在天然淀粉上引入官能团，以改善天然淀粉的成膜性、稳定性等性质。常见的用于植物胶囊成膜性材料的变性淀粉有氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉等。 植物种子蛋白也可作为植物胶囊成膜材料使用，同样具有来源广泛、价格低廉的优势，例如大豆分离蛋白。植物蛋白可单独作为成膜材料使用，也可与羟丙甲基纤维素、淀粉等其他成膜材料混合，获得改善的成膜品质。
凝胶剂是使胶液达到适宜黏度的关键性组分，其成分为植物性水解胶体，在自然界中有多种来源，例如以红藻胶、琼脂凝胶为代表的海藻胶，以瓜尔胶、亚麻籽胶、罗望子胶等为代表的种子胶，以及各种果胶、树胶等。此外，由微生物发酵而得的普鲁兰多糖、黄原胶等微生物胶也可作为凝胶剂在植物胶囊中使用，由于其非动物性的属性，同样具有明显的安全性优势。研究人员发现，当多种胶同时使用时，可产生协同增黏效应，复合胶比单独使用的各种胶体具有更优的性能，因而在制备植物胶囊的过程中，往往将选择几种胶体混合使用。
植物胶囊中的添加剂主要为助凝剂，通过提供一价或二价阳离子的盐，如柠檬酸钾、氯化钾、氯化钙、磷酸钾等，来调节胶液混合物的螯合机理。
三 制备工艺与设备
目前植物胶囊的制备工艺大体上仍沿用传统动物胶囊的蘸胶制备工艺，并采用现有明胶胶囊的机器进行制作，以节约生产成本。蘸胶工艺是将各种原材料溶解、混合均匀，利用模板蘸胶，干燥脱模后制得。模板通常为整齐排列的多根不锈钢针，将针的尖端部分浸入配制好的胶液中进行蘸胶，蘸胶完成后从胶液中抽出，转入烘干装置中进行干燥处理，就在每根不锈钢针模板的尖端形成套置在其上的二分之一胶囊壳毛坯，经过拔壳处理将二分之一胶囊壳毛坯从针尖模板上脱模下来，修剪掉多余的长度，罐装药用成分作为内容物后两两套合，即成一个完整的药用胶囊。近年来，随着植物胶囊的发展与普及，越来越多的企业针对植物胶囊的生产工艺和设备进行改进，主要涉及胶液输送、原辅料精确配比、温度控制、高效脱模等各方面。
四 在中国的发展现状
中国早在2007年就针对植物胶囊设立“海藻多糖植物空心胶囊的研制及产业化”课题，属国家“十一五”863计划重点项目。该课题由中国科学院海洋研究所承担，经过几年的攻关研究，在关键技术上取得突破进展，优化了海藻多糖植物空心胶囊配方，其产品在崩解时限、贮存稳定性等方面均符合国家标准，后续将致力于产业化规模生产的实现。除中科院海洋研究所外，也有浙江大学、北京理工大学、上海理工大学等多家高校和科研机构针对植物胶囊开展相关研究。
目前，我国生产植物胶囊的企业及其产品主要有秦皇岛药用胶囊有限公司的海藻多糖空心胶囊、江苏辰星海洋生物科技有限公司的海藻多糖空心胶囊，以及山西吉呈生物技术有限公司的普鲁多糖胶囊等。此外也有自主研发的植物胶囊生产设备问世，例如丹东金丸集团有限公司的智能型植物胶囊生产线、北京长征天民高科技有限公司的植物软胶囊设备等。
五 前景与挑战
植物胶囊相较传统明胶胶囊的优势已是业内共识。但成膜稳定不足，崩解时限、干燥失重等指标无法达到现有标准，以及生产成本居高不下等问题，都给植物胶囊的大范围推广带来阻碍，植物胶囊的配方优化、工艺改进等方面的许多问题仍有待解决。然而众多研究人员显然对此充满信心，美国已预计在几年内实现植物胶囊市场占用率达到80%以上，而我国针对植物胶囊的研究也全面展开，大量专利及学术报道纷纷涌现。相信在不久的将来，植物胶囊终将取代传统明胶胶囊，为人类健康带来有效保障。
参考文献
[1] 李承献.明胶在胶囊中的应用（一）[J].明胶科学与技术，2012，32（1）：40-46.
[2] 浙江大学.以纤维素硫酸钠为主要原料的植物胶囊及制备方法：中国，101244276A[P].2008-08-20.
[3] 刘宇.木薯淀粉植物胶的制备工艺及制得的植物胶、植物胶囊：中国，101338045A[P].2009-01-07.
关键词：药用胶囊，植物，安全
中图分类号：N04；R94；TQ460.4 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0035-03
The Concept and Application of Vegetable Capsules
WANG Leyan
Abstract： Since the revelation of illegal manufacturers making medicinal capsules from scrap leather， the little capsule has attracted more and more attention. Considering the source of raw material， vegetable capsule is much safer than the traditional gelatin capsules. This paper introduced the vegetable capsules in the aspects of their conception， origin， raw material varieties， manufacture processing， development etc， so that people can get better sense of vegetable capsules.
Keywords： capsule， vegetable， safty
收稿日期：2014-06-23
作者简介：王乐妍（1984—），女，内蒙古赤峰人，博士，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心光电部审查员。通信方式：wangleyan@sipo.gov.cn。
一 概念与起源
胶囊属药用辅料，其内填充药用成分，通过口服进入患者体内后，在胃肠中崩解释放药用成分，进而被吸收进入患者体内。胶囊剂广泛应用于各类药品和保健品。
目前市面上出现的胶囊大多为动物性胶囊，其主要成分为明胶，是以牛、猪等动物的骨或皮等为原料，由结缔组织或表皮组织中水解而来的蛋白质成分组成[1]。
然而在其问世之初，胶囊的原料为植物性。1846年，两节硬胶囊的专利由Lehuby取得，这种两节硬胶囊由淀粉或木薯粉制成，仅在其专利文件中提及。也可采用其他材料或混合物制作胶囊，例如明胶。在随后的应用发展过程中，明胶因其良好的成膜性、成品率高等特性，逐渐成为生产胶囊的主流材质，在很长一段时期内，动物性明胶胶囊几乎成为药用胶囊的等同概念。
然而随着科技的发展和人类需求的变化，动物性明胶胶囊的缺点也逐渐显现。首先，受其来源所限，明胶胶囊在食用安全性方面存在隐患，例如牛源性动物胶囊可能携带动物蛋白朊病毒，为服用者带来感染疯牛病的隐患；其次，在动物明胶的提取过程中，需要耗费大量的水电资源，不可避免地造成严重的环境污染；另外，从药效角度来讲，动物明胶成分为蛋白质，含有大量氨基，当遇到内容物中含有醛基等基团时，就会发生交联反应，导致药物变性，药效丧失，甚至对人体健康造成危害；尤有甚者，在近期曝光的“毒胶囊”事件中，不法厂商以废弃的皮革边角料为原料提取明胶，制作药用胶囊，而皮革在加工过程中需经含铬的鞣制剂处理，皮革边角料以及熬制的明胶中都有大量的重金属铬残留，这些重金属铬通过口服胶囊进入体内，会对人体多器官造成损害并存在致癌危险。小小一粒胶囊引发如此多的问题，寻找明胶胶囊替代品越来越有必要，于是，植物胶囊重新回到了人们的视线内。
所谓植物胶囊，顾名思义是以植物成分取代动物明胶制得的胶囊，目前采用的植物成分主要包括纤维素、淀粉、植物性水解胶等，新兴的植物胶囊在安全性上具有明显优势，同时具有原料来源广泛、贮存要求低、不易与内容物反应等诸多优点，得到了国内外科研人员和生产厂商的广泛关注。植物胶囊制备原料越来越丰富，制备工艺不断改进，成品性能也有大幅度提升，目前已取代动物性明胶胶囊，成为药用胶囊的主要发展方向。
二 成分及主要原料
植物胶囊的主要成分包括成膜材料、凝胶剂以及添加剂，其中成膜材料是囊材的主要成分，通常占囊材质量的30%～70%。诞生初期的植物胶囊在凝胶温度、囊壁韧度等方面存在不足，推广应用受到限制，于是凝胶剂被加入到囊材成分中，用于增加胶液的黏性，获得崩解时间和贮存条件达标的植物胶囊，凝胶剂的加入量通常为成膜材料的1/3至1/2。添加剂主要为助凝剂，用于调节胶液混合物的螯合机理，加入量较少，通常在囊材质量中占5%以下。
目前广泛采用的植物性成膜材料有植物纤维、淀粉和植物蛋白。
羟丙甲基纤维素是一种主要的植物纤维成膜剂[2]，由短棉绒或木浆经醚化制成。其用于生产植物胶囊的时间较长、技术较为成熟。单独使用的羟丙甲基纤维素在体内崩解性差，加入植物性水解胶体作为凝胶剂后，崩解性得到改善。
从原料来源广泛性和生产成本低廉性的角度来讲，淀粉是极具潜力的植物胶囊成膜材料。目前已有马铃薯、玉米、木薯、小麦、地瓜等众多作物提取的淀粉用于制作植物胶囊[3]。然而，天然淀粉成膜后较脆，容易发生断裂，直接用于制作胶囊往往无法满足坚韧度的要求，因而通常将天然淀粉经变性处理后使用，即通过物理、化学或微生物处理等方法在天然淀粉上引入官能团，以改善天然淀粉的成膜性、稳定性等性质。常见的用于植物胶囊成膜性材料的变性淀粉有氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉等。 植物种子蛋白也可作为植物胶囊成膜材料使用，同样具有来源广泛、价格低廉的优势，例如大豆分离蛋白。植物蛋白可单独作为成膜材料使用，也可与羟丙甲基纤维素、淀粉等其他成膜材料混合，获得改善的成膜品质。
凝胶剂是使胶液达到适宜黏度的关键性组分，其成分为植物性水解胶体，在自然界中有多种来源，例如以红藻胶、琼脂凝胶为代表的海藻胶，以瓜尔胶、亚麻籽胶、罗望子胶等为代表的种子胶，以及各种果胶、树胶等。此外，由微生物发酵而得的普鲁兰多糖、黄原胶等微生物胶也可作为凝胶剂在植物胶囊中使用，由于其非动物性的属性，同样具有明显的安全性优势。研究人员发现，当多种胶同时使用时，可产生协同增黏效应，复合胶比单独使用的各种胶体具有更优的性能，因而在制备植物胶囊的过程中，往往将选择几种胶体混合使用。
植物胶囊中的添加剂主要为助凝剂，通过提供一价或二价阳离子的盐，如柠檬酸钾、氯化钾、氯化钙、磷酸钾等，来调节胶液混合物的螯合机理。
三 制备工艺与设备
目前植物胶囊的制备工艺大体上仍沿用传统动物胶囊的蘸胶制备工艺，并采用现有明胶胶囊的机器进行制作，以节约生产成本。蘸胶工艺是将各种原材料溶解、混合均匀，利用模板蘸胶，干燥脱模后制得。模板通常为整齐排列的多根不锈钢针，将针的尖端部分浸入配制好的胶液中进行蘸胶，蘸胶完成后从胶液中抽出，转入烘干装置中进行干燥处理，就在每根不锈钢针模板的尖端形成套置在其上的二分之一胶囊壳毛坯，经过拔壳处理将二分之一胶囊壳毛坯从针尖模板上脱模下来，修剪掉多余的长度，罐装药用成分作为内容物后两两套合，即成一个完整的药用胶囊。近年来，随着植物胶囊的发展与普及，越来越多的企业针对植物胶囊的生产工艺和设备进行改进，主要涉及胶液输送、原辅料精确配比、温度控制、高效脱模等各方面。
四 在中国的发展现状
中国早在2007年就针对植物胶囊设立“海藻多糖植物空心胶囊的研制及产业化”课题，属国家“十一五”863计划重点项目。该课题由中国科学院海洋研究所承担，经过几年的攻关研究，在关键技术上取得突破进展，优化了海藻多糖植物空心胶囊配方，其产品在崩解时限、贮存稳定性等方面均符合国家标准，后续将致力于产业化规模生产的实现。除中科院海洋研究所外，也有浙江大学、北京理工大学、上海理工大学等多家高校和科研机构针对植物胶囊开展相关研究。
目前，我国生产植物胶囊的企业及其产品主要有秦皇岛药用胶囊有限公司的海藻多糖空心胶囊、江苏辰星海洋生物科技有限公司的海藻多糖空心胶囊，以及山西吉呈生物技术有限公司的普鲁多糖胶囊等。此外也有自主研发的植物胶囊生产设备问世，例如丹东金丸集团有限公司的智能型植物胶囊生产线、北京长征天民高科技有限公司的植物软胶囊设备等。
五 前景与挑战
植物胶囊相较传统明胶胶囊的优势已是业内共识。但成膜稳定不足，崩解时限、干燥失重等指标无法达到现有标准，以及生产成本居高不下等问题，都给植物胶囊的大范围推广带来阻碍，植物胶囊的配方优化、工艺改进等方面的许多问题仍有待解决。然而众多研究人员显然对此充满信心，美国已预计在几年内实现植物胶囊市场占用率达到80%以上，而我国针对植物胶囊的研究也全面展开，大量专利及学术报道纷纷涌现。相信在不久的将来，植物胶囊终将取代传统明胶胶囊，为人类健康带来有效保障。
参考文献
[1] 李承献.明胶在胶囊中的应用（一）[J].明胶科学与技术，2012，32（1）：40-46.
[2] 浙江大学.以纤维素硫酸钠为主要原料的植物胶囊及制备方法：中国，101244276A[P].2008-08-20.
[3] 刘宇.木薯淀粉植物胶的制备工艺及制得的植物胶、植物胶囊：中国，101338045A[P].2009-01-07.