全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45卷 第 8期 2014年 4月

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微晶纤维素对五倍子提取物可压缩性和成型性的影响
曹韩韩 1, 2，杜若飞 1, 2，杨嘉宁 1, 2，冯 怡 1, 2*，赵立杰 1, 2，王松涛 1, 3
1. 上海中医药大学 中药现代制剂技术教育部工程研究中心，上海 201203
2. 上海张江中药现代制剂技术工程研究中心，上海 201203
3. 上海中医药大学中药学院，上海 201203
摘 要：目的 研究微晶纤维素对五倍子提取物（GCE）的可压缩性和成型性的影响。方法 选择 4种型号的微晶纤维素分
别以不同的比例与 GCE混合均匀，使用 Korsch XP—1型智能感应压片机压片，采用塑性常数、快速弹性松弛、压缩比、屈
服压力、抗张强度等参数及其变化规律来评价粉体的可压缩性和成型性。结果 GCE的可压缩性和成型性非常差，4种微晶
纤维素中 CeolusKG802对 GCE的快速弹性松弛和压缩比的改善最为明显。对于塑性常数和抗张强度：当微晶纤维素加入量
较低时，AvicelDG 对两者改善最为明显；当加入量较高时，CeolusKG802 对两者改善最为明显。对于屈服压力：微晶纤维
素的加入量较低时，CeolusKG802对屈服压力的减小优于其他 3种，高加入量则相反。结论 4种微晶纤维素在压缩过程中
均呈现了良好的可压缩性和成型性，但不同型号的微晶纤维素表现出不同的优势。通过研究混合粉体的压缩性，得到了不同
比例和不同型号微晶纤维素对 GCE的压缩参数的改变规律。
关键词：微晶纤维素；五倍子提取物；直接压片；可压缩性；成型性
中图分类号：R283.6 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2014)08 - 1072 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.08.007
Effect of microcrystalline cellulose on compressibility and moldability of Galla
chinensis extract
CAO Han-han1, 2, DU Ruo-fei1, 2, YANG Jia-ning1, 2, FENG Yi1, 2, ZHAO Li-jie1, 2, WANG Song-tao1, 3
1. Engineering Research Center of Modern Preparation Technology of Traditional Chinese Medicine, Ministry of Education,
Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China
2. Modern Preparation Technology Research Center of Traditional Chinese Medicine, Zhangjiang High-Technology Park, Shanghai
201203, China
3. School of Pharmacy, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China
Abstract: Objective To study the effect of microcrystalline cellulose (MCC) on compressibility and moldability of Galla chinensis
extract (GCE). Methods Four types of MCC were chosen and mixed with GCE respectively in different proportions. The powder was
tabletted by Korsch XP—1 Intelligent Induction Tablet Machine, and the compressibility and moldability were evaluated using
plasticity constant, elastic recovery, compression ratio, yield pressure, tensile strength, and their change rules as indexes. Results The
compressibility and moldability of GCE were poor. CeolusKG802 was the best at improving elastic recovery and compression ratio
among the four kinds of MCC. AvicelDG improved the plasticity constant and tensile strength most when the adding amount was low,
and CeolusKG802 improved them most when the adding amount was high. To yield pressure, CeolusKG802 exhibited greater
reduction than the other MCC when added in a low amount. As for a high amount, the result was opposite. Conclusion MCC has good
compressibility and moldability in the compression process; Different types of MCC have different advantages. The change law of
compression parameters is obtained by investigating the compression of mixed powders of MCC with different proportions on GCE.
Key words: microcrystalline cellulose; Galla chinensis extract; direct compression tableting; compressibility; moldability



收稿日期：2013-11-30
基金项目：上海市科委项目（13DZ2290400）；浦东新区科技发展基金（PKF-2003-003）
作者简介：曹韩韩（1986—），男，博士研究生，研究方向为中药制剂关键技术与基础理论研究。E-mail: caohanhan@126.com
*通信作者 冯 怡 Tel: (021)51322491 E-mail: fyi@vip.sina.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45卷 第 8期 2014年 4月

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在粉末直接压片过程中，辅料是制剂的重要组
分。制剂的质量和疗效不仅取决于主药和生产工
艺，与辅料的性质也有关系 [1-2]。微晶纤维素
（microcrystalline cellulose，MCC）是粉末直接压片
中的常用辅料，是用无机酸对 α-纤维素处理得到的
纯化部分解聚纤维素，电镜下为多孔类结晶束和微
晶束构成的白色或黄白色粉末，在药物尤其是片剂
制备过程中，由于具有良好的流动性和崩解性，及
低压条件下呈现出良好的可压缩性和成型性，微晶
纤维素常作为片剂的填充剂和稀释剂[3]。
粉体的可压缩性，即在一定压力下粉体体积减
小的能力；粉体的成型性，即粉体能够形成具有一
定机械强度的压缩物的能力[4-5]。对于药物粉体来
说，压缩性和成型性是紧密联系在一起的，因此，
把粉体的可压缩性和成型性简称为压缩成型性。在
粉体的压缩成型过程中发生复杂的形变过程，包括
压缩过程中压制成型的可能性、紧密性及坚实性，
是粉末弹性、塑性等多种性质的综合效应的结果。
在中药片剂的生产过程中，常以中药提取物粉末为
原料。目前多数中药片剂并没有采用粉末直接压片
工艺，原因是该技术还有诸多制约因素需要研究[6-7]。
随着中药市场纯粉片的流行，研究者们已经开始探
索中药提取物是否适合直接压片或添加更少的辅料
来达到成型的目的[8]，所以中药提取物和辅料的混
合物直接压片是值得研究的课题。
本研究将五倍子提取物（Galla chinensis
extract，GCE）与不同型号的微晶纤维素（AvicelDG、
CeolusKG802、CeolusPH301、MCCWJ101）以不同
的比例混合直接压片。以塑性常数、屈服压力、快
速弹性松弛、压缩比、抗张强度等压缩成型参数为
考察指标，研究微晶纤维素对 GCE的可压缩性和成
型性的影响，进一步分析 4种型号的微晶纤维素对
GCE可压缩性和成型性的规律，指导处方设计过程
中辅料种类的筛选和用量的优化，为中药粉体直接
压片提供参考依据。
1 仪器与材料
Korsch XP—1型智能感应压片机（德国 Korsch
AG公司），SOTAX HT 10型片剂脆碎度测定仪（瑞
士 SOTAX 公司），实验室制剂多功能设备（德国
ERWEKA 公司），YP502N 电子天平（上海精密科
学仪器有限公司）。
GCE（宁波立华制药有限公司，批号 20120501，
含五倍子鞣质 50%～78%，水分 1%～5%，细度
100%过 80目标准筛），AvicelDG（美国 FMC公司
惠赠，批号 XN9820884），CeolusKG802（批号
K9A5）、CeolusPH301（批号 3944）日本旭化成公
司惠赠，MCCWJ101（安徽山河药用辅料有限公司，
批号 111201）。
2 方法与结果
2.1 样品的制备
将 GCE中分别加入 AvicelDG、CeolusKG802、
CeolusPH301、MCCWJ101 4 种微晶纤维素。每种
的加入量均分为 5%、10%、20%、40%、60%、80%
6个水平。使用实验室多功能设备混合 7 min，转速
为 200 r/min。将 GCE和 4种不同型号的微晶纤维
素混合均匀，备用。
2.2 片剂的制备
使用 Korsch XP—1型智能感应压片机，调节下
冲填充深度至 8.0 mm，调节上冲控制压力在 4 kN，
选择 8.5 mm 的圆柱形冲头。每次压片前用毛刷将
0.5%的硬脂酸镁无水乙醇混悬液涂抹在模孔内壁
和上、下冲，用吹风机加热，待无水乙醇挥发至干，
将 GCE、4种微晶纤维素以及混合均匀后的粉末加
入中模，选择 single-stroke功能，开始压片，压制 3
片并立即称其片质量。用 Pharmresearch®软件记录
和处理相关数据，结果见表 1。
2.3 粉体可压缩性和成型性的评价指标
片剂的压缩过程分为填充、颗粒滑动和重排引
起的致密化、颗粒的弹塑性变形和固结，塑性好的
物质具有较好的可压性，结合力强。颗粒在冲模内
的固结有 2种机制：破碎引起的固结和塑性变形引
起的固结[9]。塑性、弹性、弹性-塑性比等是与压缩
性和成型性密切相关的性质[10]，这些性质可以用压
片过程中的参数来表示，压缩性可以用塑性常数、
压缩比、快速弹性松弛、屈服压力来表示，成型性
可以用抗张强度来表示。
2.3.1 塑性常数[11] 净输入功与片质量的比值，表
示平均每克物质发生塑性形变所需要的能量。
Esp＝Wnet/M
Esp为塑性常数，Wnet为净输入功，M为片质量
塑性常数是粉体固有的性质，由其物理性质决
定。塑性常数越大，说明压缩过程中每克粉体所受
到的有效功越大，粉体的可压缩性越好。在 4种微
晶纤维素中 CeolusKG802塑性常数最大，大于 GCE
的 2倍，这说明 CeolusKG802塑性优于 GCE。由图
1 可知，随着微晶纤维素加入比例的提高，塑性常
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45卷 第 8期 2014年 4月

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表 1 GCE、微晶纤维素和混合粉体的压缩性和成型性参数 ( ± = 3x s , n )
Table 1 Compressibility and moldability parameters of GCE, MCC, and mixed powder ( ± = 3x s , n )
样品 塑性常数 / (J·g−1) 压缩比 / % 快速弹性松弛 / % 屈服压力 / MPa 抗张强度 / MPa
AvicelDG 13.75±0.25 21.56±0.13 5.62±0.22 74.39±0.28 4.67±0.18
CeolusKG802 15.83±0.46 16.87±0.33 6.56±0.74 71.69±2.55 6.25±0.05
CeolusPH301 14.80±0.47 28.55±0.01 4.46±0.33 61.66±0.67 3.59±0.12
MCCWJ101 13.89±0.56 22.07±0.06 5.17±0.32 58.44±0.57 3.30±0.24
GCE 7.39±2.45 32.47±5.36 5.17±1.25 101.84±1.92 0
GCE＋5% AvicelDG 8.89±0.22 33.35±0.05 4.18±0.41 98.45±0.93 1.10±0.05
GCE＋10% AvicelDG 9.34±0.33 32.81±0.04 4.26±1.48 96.83±0.40 1.11±0.07
GCE＋20% AvicelDG 10.35±0.57 30.44±0.29 4.41±0.35 87.45±3.86 1.40±0.12
GCE＋40% AvicelDG 11.60±0.60 29.23±0.29 4.24±0.19 73.94±0.65 1.94±0.46
GCE＋60% AvicelDG 12.45±0.47 27.96±0.13 5.55±0.59 75.50±0.65 2.69±0.12
GCE＋80% AvicelDG 13.63±0.18 25.58±0.03 5.33±0.37 69.74±0.04 3.51±0.12
GCE＋5% CeolusKG802 7.59±0.54 32.23±0.74 4.57±0.16 92.54±0.41 0.30±0.02
GCE＋10% CeolusKG802 8.52±0.26 30.84±0.66 4.66±0.53 89.18±1.41 0.28±0.04
GCE＋20% CeolusKG802 9.69±0.42 29.32±0.27 4.80±0.15 80.40±0.53 0.72±0.09
GCE＋40% CeolusKG802 12.21±0.65 25.64±0.09 5.44±0.34 79.92±0.85 1.72±0.27
GCE＋60% CeolusKG802 14.36±0.50 22.67±0.32 6.69±0.32 78.71±0.78 2.94±0.21
GCE＋80% CeolusKG802 15.68±0.68 20.19±0.25 6.57±0.67 74.02±1.01 4.51±0.31
GCE＋5% CeolusPH301 7.50±0.43 34.63±0.15 4.17±0.58 95.31±1.08 0.33±0.02
GCE＋10% CeolusPH301 7.84±0.50 34.21±0.02 4.08±0.40 88.52±0.40 0.42±0.04
GCE＋20% CeolusPH301 8.66±0.58 32.88±0.16 4.54±0.39 86.23±6.08 0.48±0.08
GCE＋40% CeolusPH301 10.12±0.21 33.15±0.02 4.11±0.15 69.99±0.58 0.73±0.04
GCE＋60% CeolusPH301 12.49±0.20 32.33±0.39 4.37±0.32 76.67±0.69 1.47±0.03
GCE＋80% CeolusPH301 14.19±0.95 31.51±0.03 4.57±0.41 67.06±0.57 2.41±0.08
GCE＋5% MCCWJ101 7.22±0.41 32.88±0.07 4.32±0.42 95.49±1.27 0.33±0.02
GCE＋10% MCCWJ101 8.17±0.40 31.80±0.04 4.12±0.45 89.70±1.76 0.42±0.04
GCE＋20% MCCWJ101 8.87±0.40 31.78±0.07 4.69±0.46 83.63±1.21 0.36±0.04
GCE＋40% MCCWJ101 10.41±0.12 29.96±0.30 4.62±0.48 71.82±1.62 0.59±0.02
GCE＋60% MCCWJ101 12.97±0.12 30.45±0.02 3.44±0.16 76.51±0.48 0.83±0.03
GCE＋80% MCCWJ101 13.35±0.14 26.73±0.08 4.36±0.53 65.77±0.49 1.87±0.13




图 1 GCE 中加入不同比例微晶纤维素时的塑性常数
( ± = 3x s , n )
Fig. 1 Plasticity constants of GCE added with different
proportions of MCC ( ± = 3x s , n )
数有着不同程度的提高。在加入微晶纤维素 0～30%
时，AvicelDG 对 GCE 的塑性常数影响最大。但加
入量大于 30%时，则表现为 CeolusKG802 对 GCE
的塑性常数影响最大。当加入量在 0～60%时，
CeolusPH301和 MCCWJ101对 GCE的塑性常数增
大比较相似，在加入量大于 60%时，MCCWJ101
和 AvicelDG对 GCE的塑性常数的改变基本相似。
2.3.2 压缩比 压缩比是加压前粉末的体积与脱模
后压坯的体积之比，粉体的压缩比和松密度有关，
粉体的松密度越大，内聚力越高，压缩比越大，孔
隙率越低，可压性越差，若要增加粉体的可压性就
要减小粉体的松密度，从而减小粉体压缩时的压缩
16

14

12

10

8

6
塑
性
常
数
/
(J
·g
−
1 )
GCE＋AvicelDG
GCE＋CeolusKG802
GCE＋CeolusPH301
GCE＋MCCWJ101
0 20 40 60 80 100
微晶纤维素 / %
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45卷 第 8期 2014年 4月

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比。由图 2可知，4种微晶纤维素均能减小 GCE的
压缩比，CeolusKG802对 GCE的压缩比改变较大，
MCCWJ101和AvicelDG对压缩比的改变基本一致，
CeolusPH301对压缩比的改变较小。



图 2 GCE 中加入不同比例微晶纤维素时的压缩比
( ± = 3x s , n )
Fig. 2 Compression ratios of GCE added with different
proportions of MCC ( ± = 3x s , n )
2.3.3 快速弹性松弛[12] 快速弹性松弛是指粉体
在压缩过程中上冲位移（压力）最大时片子边缘厚
度和弹性复原后边缘厚度之间的距离。
FES＝(H1－H2) / H2
FES即快速弹性松弛，H1是上冲压力最大时片子边缘厚度，
H2是压缩过程结束时片子的厚度
片剂从模孔中移出后，由于内应力的作用而发
生弹性膨胀。如果在压力解除后，片剂产生较大的
快速弹性松弛，就会发生裂片等现象。一般药物的
快速弹性松弛为 2%～10%，如果药物的快速弹性松
弛较大，硬度低，则易于裂片。对于此种情况可加
入可压性较好的辅料以改善压缩成型性。由表 1和
图 3可知，GCE和微晶纤维素以及不同比例的混合
物的快速弹性松弛为（3.44±0.16）%～（6.69±
0.32）%，说明这些粉体的快速弹性松弛基本都在
正常范围内。
4 种微晶纤维素的加入量在 0～20%时，GCE
的快速弹性松弛均出现下降的趋势。CeolusKG802
的加入量为 20%～60%时，快速弹性松弛急剧上升，
当大于 60%时达到了平稳状态；AvicelDG加入量在
40%～60%时，快速弹性松弛急剧上升，当加入量
大于 60%时，达到了平稳状态；CeolusPH301 和
MCCWJ101的加入量在 20%以上时，基本趋于稳定
的状态。由此可见，某些微晶纤维素的加入可以提
高片剂的快速弹性松弛，选择合适型号和比例的微
晶纤维素作为辅料可以使片剂更易成型。
2.3.4 屈服压力 Heckel方程是目前解析压缩过程
的常用方程，该方程最主要的意义在于对常数 k的



图 3 GCE 中加入不同比例微晶纤维素时的快速弹性松弛
( ± = 3x s , n )
Fig. 3 Elastic recovery of GCE added with different
proportions of MCC ( ± = 3x s , n )

解析。Heckel提出 k的倒数是压缩粉体的屈服压力
（YP）。Paronen 等[13-14]提出，Heckel 曲线的线性部
分表明了压缩层的弹性变形、塑性流动和粒子破碎
的过程。1/k越小（即屈服压力越小）说明颗粒的塑
性变形性越好，压缩性越好。
ln[1/(1－D)]＝kP＋A
D为相对密度，P压力，k和 A为常数
由图 4可知，微晶纤维素加入均可以降低 GCE
的屈服压力。CeolusKG802的加入量在 0～20%时，
屈服压力急速下降，大于 20%后下降速度趋于平缓；
AvicelDG、CeolusPH301 和 MCCWJ101 在加入量
0～40%时，屈服压力急剧下降，加入量大于 40%以
后，屈服压力的下降的趋势有所减缓，但是在加入
量为 60%时，屈服压力略有上升，说明这 3种微晶
纤维素的加入量并不是越多越好，需要通过筛选合
适的比例以达到较好的成型效果。基于成本和效益
考虑，选择加入量为 40%时就可以达到预期效果。
2.3.5 抗张强度（σ） 利用硬度测定仪测定片剂的



图 4 GCE 中加入不同比例微晶纤维素时的屈服压力
( ± = 3x s , n )
Fig. 4 Yield pressures of GCE added with different
proportions of MCC ( ± = 3x s , n )
GCE＋AvicelDG
GCE＋CeolusKG802
GCE＋CeolusPH301
GCE＋MCCWJ101
35

30

25

20

15
压
缩
比
/
%

0 20 40 60 80 100
微晶纤维素 / %
GCE＋AvicelDG
GCE＋CeolusKG802
GCE＋CeolusPH301
GCE＋MCCWJ101
0 20 40 60 80 100
微晶纤维素 / %
110

100

90

80

70

60

50
屈
服
压
力
/
M
Pa

7.5


6.5


5.5


4.5


3.5
快
速
弹
性
松
弛
/
%

GCE＋AvicelDG
GCE＋CeolusKG802
GCE＋CeolusPH301
GCE＋MCCWJ101
0 20 40 60 80 100
微晶纤维素 / %
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厚度、直径与片剂的径向破碎力（F），计算片的抗
张强度。
σ＝2F/πhD
F为径向破碎力，D为片直径，h为片厚度
抗张强度被广泛使用来评价片剂的强度，其反
映了片剂单位面积的破碎力。当药物以不同处方在
相同压力下制备片剂时，如果其中某处方的抗张强
度较大，或在较小的压力下制成的片剂强度较大，
则说明该处方的结合力强，压缩成型性好[15]。
由表 1和图 5可知，固定压片压力为 4 kN的条
件下，GCE片子的抗张强度为 0 MPa，说明在此压
力下 GCE压缩成型性非常差。随着 4种微晶纤维素
的加入，不同处方得到的片剂抗张强度均有提高。
在加入 5% AvicelDG后，抗张强度提高到（1.10±
0.05）MPa，说明只需加入少量的 AvicelDG即可显
著提高 GCE 的抗张强度。当加入量约为 50%时，
CeolusKG802 和 AvicelDG 的抗张强度有一个交叉
点；加入量大于 50%时，则 CeolusKG802对抗张强
度的提高大于 AvicelDG。而 CeolusPH301 和
MCCWJ101对抗张强度的提高不及前2种型号的微
晶纤维素。因此，对于抗张强度不够的片剂可以考
虑加入适量的微晶纤维素从而达到较好的压缩性。




图 5 GCE 中加入不同比例微晶纤维素时的抗张强度
( ± = 3x s , n )
Fig. 5 Tensile strength of GCE added with different
proportions of MCC ( ± = 3x s , n )

3 讨论
本研究通过测定片剂的压缩和成型参数，从而
得到微晶纤维素对 GCE 的可压缩性和成型性影响
规律。由实验结果可以得出，虽然 GCE在 4 kN条
件下不能直接压片，但可通过加入不同型号和比例
的微晶纤维素来改善其可压缩性和成型性，从而达
到直接压片的目的。通过实验可以看出，不同型号
的微晶纤维素影响可压缩性和成型性参数的侧重点
不同：在塑性常数和抗张强度方面，当加入量较少
时，AvicelDG对 GCE的改善优于其他 3种，原因
是 AvicelDG 是微晶纤维素和磷酸氢钙经喷雾干燥
的共处理物，因而其具有较好的塑性和抗张强度。
但加入量较大时，CeolusKG802却表现出了优势，
这是由于CeolusKG802本身就具有较好的压缩成型
性；在压缩比和弹性复原率方面，CeolusKG802优
于其他 3种；对于屈服压力，微晶纤维素的加入量
在 0～20%时，CeolusKG802要优于其他 3种型号。
但随着加入量的增大，CeolusKG802对屈服压力的
改善不是很明显。
粉体压缩是一个复杂的过程。目前的理论认为，
片剂是由粉粒通过结合键而构成的压缩体，其强度
是片剂中所有颗粒间各种相互作用力总和的外在表
现，且具有方向性，某方向上的强度就是该方向上
所有合力的表现。对于塑性形变压实粒子和破碎形
变压实的物料，主要是靠分子间远程引力和大量的
弱引力结合，形成高强度片剂。因此在这样一个复
杂的压缩过程中，利用压缩和成型性参数来评价压
缩和成型性的优劣是研究制剂成型的重要手段。
由于不同的中药材其组织结构不同，所含的成
分复杂，导致中药粉体的物理性质复杂性，使其粉
体的直接压片技术还处于初步阶段。在中药粉体的
直接压片过程中往往需要加入辅料。辅料是片剂的
重要成分，其可以改善片剂的可压缩性和成型性，
从而得到较好的产品，国内外已有 1 000多种辅料。
本研究所选用的辅料是具有较高结晶度的微晶纤维
素。纤维素的结晶度能影响其包括压实性、吸水性
在内的多种性质，从而影响纤维素的流动性和稳定
性。本研究考察了微晶纤维素对 GCE的可压缩性和
成型性的影响，对于辅料改善中药粉体的压缩的规
律今后将继续深入研究。
参考文献
[1] Jackson K, Young D, Pant S. Drug-excipient interactions
and their affect on absorption [J]. Pharm Sci Technol
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GCE＋CeolusKG802
GCE＋CeolusPH301
GCE＋MCCWJ101
7

6

5

4

3

2

1

0
抗
张
强
度
/
M
Pa

0 20 40 60 80 100
微晶纤维素 / %
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45卷 第 8期 2014年 4月

·1077·
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