引言

在藥用明膠、膠囊用明膠及其他凝膠類藥用輔料的質(zhì)量控制中，凝膠強度（亦稱凝凍強度或凍力）是最核心的物理性能指標之一。它直接影響軟膠囊的成型性、硬膠囊的崩解行為以及膠類中藥的臨床療效。歐洲藥典第8版（European Pharmacopoeia 8.0，簡稱EP 8.0）對凝膠強度的測定方法作出了明確規(guī)定，成為出口歐洲市場的藥用明膠及空心膠囊產(chǎn)品必須遵循的質(zhì)量標準。

EP 8.0中關于凝膠強度測定的方法，詳細規(guī)定了測試原理、儀器設備、樣品制備、測試條件、結果計算與報告方式。其本質(zhì)是經(jīng)典勃魯姆（Bloom）測試法在藥用輔料領域的標準化應用。該測試法由Oscar Bloom于1925年提出，歷經(jīng)百年驗證，至今仍是國際通用的凝膠強度檢測方法。本文將系統(tǒng)解析EP 8.0凝膠強度測定法的物理原理、核心參數(shù)、標準化操作流程及結果表達方式，幫助明膠生產(chǎn)企業(yè)建立符合國際標準的檢測體系。

一、凝膠強度的物理定義與EP 8.0的測量本質(zhì)

在藥用輔料的質(zhì)量控制語境下，凝膠強度（Gel Strength）系指在特定的測定溫度下，將特定面積的探頭以一定速率垂直下降至凝膠表面下某一固定距離時，所需施加的力值。

EP 8.0將這一物理模型進一步標準化為：將規(guī)定濃度的明膠溶液在特定溫度下冷卻形成膠凍，用特定規(guī)格的圓柱形探頭以恒定速度垂直下壓膠凍表面至規(guī)定深度時，所承受的最大力值即為凝膠強度。

測量的物理本質(zhì)是抗穿透力測定。當探頭以恒定速度刺入凝膠表面時，凝膠內(nèi)部的分子網(wǎng)絡會對探頭產(chǎn)生抵抗作用。探頭越往下壓，凝膠網(wǎng)絡受到的壓縮和剪切應力越大，探頭所承受的阻力也隨之增大。當探頭達到規(guī)定的4mm深度時，這一過程中記錄到的最大力值，即為凝膠強度的量化表征。這一力值綜合反映了凝膠內(nèi)部三維網(wǎng)絡結構的致密程度和分子間作用力的強弱。

二、Bloom測試法的核心原理

EP 8.0所采用的凝膠強度測定方法，本質(zhì)上是Bloom測試法（又稱勃魯姆法）。該測試法的核心原理可概括為：

在嚴格規(guī)定的條件下，用直徑為12.7mm的圓柱形探頭，以0.5mm/s的恒定速度，垂直壓入濃度為6.67%的明膠膠凍表面以下4mm時，所施加的最大力值即為該樣品的凝膠強度，以Bloom克（g）為單位。

這一測試原理之所以能夠成為國際通用的標準方法，在于它科學地模擬了凝膠材料在實際使用中的力學行為。探頭以恒定速度刺入凝膠的過程，本質(zhì)上是對凝膠網(wǎng)絡結構施加的一次“標準化的力學加載"——加載速度決定了凝膠的粘彈性響應方式，刺入深度決定了測試的應變水平，而探頭直徑則決定了應力分布的面積。

探頭邊緣的銳利設計是Bloom測試法的一個關鍵細節(jié)：探頭需采用直角圓柱形設計（探頭端面與側(cè)面呈90°直角），確保穿刺時應力集中于探頭邊緣，避免因探頭形狀不同導致的測量偏差。普通圓柱探頭或球頭探頭不能替代，否則測試結果不被EP 8.0認可。

三、EP 8.0規(guī)定的核心參數(shù)

EP 8.0對凝膠強度測定儀和測試條件提出了明確的量化要求：

探頭規(guī)格（12.7±0.1mm） 是Bloom測試法沿用百年的標準規(guī)格，由美國明膠制造商協(xié)會（GMIA）和歐洲明膠制造商協(xié)會（GME）共同標準化。探頭面積的準確性是保證數(shù)據(jù)可比性的基礎——探頭面積偏差5%即可導致結果誤差高達10%。

測試速度（0.5mm/s） 的設定基于凝膠材料的粘彈性特性。速度過快會產(chǎn)生慣性效應導致強度值偏高，速度過慢則可能因凝膠的應力松弛使結果偏低。采用閉環(huán)控制系統(tǒng)可確保速度輸出的穩(wěn)定性。

刺入深度（4mm） 取代了早期以“觀察到凝膠破裂"為判定依據(jù)的不精確做法。位移測量精度需達到0.01mm，確保穿刺深度準確可控。

樣品濃度（6.67%） 是Bloom測試法的標準濃度，與EP 8.0、中國藥典、GB 6783-2013及ISO 9665等國際標準保持一致。

恒溫溫度（10℃±0.1℃） 是凝膠強度測定中最關鍵的控溫參數(shù)。研究表明，溫度從10℃升至10.5℃可能導致Bloom值下降5%~8%，因此溫度控制的精度是影響測試結果的關鍵因素。EP 8.0要求恒溫水浴箱具備±0.1℃的控溫精度。

四、完整的樣品制備流程

EP 8.0對明膠樣品的制備提出了嚴格的標準化要求：

第一步：精確稱量與溶脹
使用精度不低于0.1mg的分析天平，精確稱取7.5g明膠樣品，放入標準Bloom瓶（內(nèi)徑59±1mm，高度85mm）中，加入105ml蒸餾水。加蓋后靜止1-4小時，使明膠樣品充分吸水溶脹。

第二步：水浴加熱溶解
將樣品瓶置于65±2℃的水浴中加熱15分鐘，水浴加熱過程中持續(xù)攪拌，使明膠樣品溶解。溫度控制至關重要——溫度過高會導致明膠分子鏈降解，溫度過低則無法溶解。

第三步：室溫冷卻
將樣品瓶從水浴中取出，在室溫下冷卻15分鐘。冷卻過程中應避免振動，以防破壞后續(xù)凝膠網(wǎng)絡的形成。

第四步：恒溫冷凝
加膠塞密封樣品瓶，將樣品瓶置于10.0±0.1℃的恒溫冰浴中，靜置17±1小時。這一過程中明膠分子鏈充分交聯(lián)，形成穩(wěn)定的三維凝膠網(wǎng)絡結構。恒溫時間的偏差會直接影響凝膠網(wǎng)絡的成熟度，進而影響強度測定結果。

第五步：擦干與定位
擦干樣品瓶外壁的水分后進行凝膠強度測定。測定點必須為樣品表面的中心點。中心點定位的準確性直接影響測試結果的可重復性。

五、結果表達方式與曲線判讀

1. 測試過程與曲線記錄

將制備好的凝膠樣品瓶置于測試臺上，12.7mm圓柱形探頭移動至樣品表面上方。啟動測試程序后，探頭以0.5mm/s的恒定速度向下移動，接觸凝膠表面后持續(xù)刺入至4mm深度。在整個刺入過程中，高精度力值傳感器實時記錄探頭所承受的阻力變化，并繪制完整的力-位移曲線（或力-時間曲線）。

2. 曲線峰值（最大力）的判讀方法

力-位移曲線的峰值點出現(xiàn)在探頭刺入至4mm深度的瞬間——此時凝膠網(wǎng)絡被壓縮至最*程度，探頭所承受的阻力達到最大值。該峰值力即為該次測量的凝膠強度值。測試儀器自動識別并記錄這一峰值數(shù)據(jù)。

3. 結果報告方式

EP 8.0規(guī)定，取兩組測量曲線峰值點的平均值作為該樣品的凝膠強度報告值。最終結果以Bloom克（g） 為單位報告。

Bloom值的物理含義是：使12.7mm直徑探頭刺入6.67%明膠膠凍表面以下4mm所需的最大力值，以克（g）表示。若所需力值為200g，則Bloom值為200g。

六、符合EP 8.0國際標準的測試設備

EP 8.0對凝膠強度測定儀的精度和功能提出了明確要求：

力值測量系統(tǒng)：測量誤差需控制在±1%以內(nèi)，分辨率需達到0.01N。對于明膠類樣品，強度范圍通常在100-500 Bloom g，低量程段的精度尤為重要。

位移與速度控制：位移精度需達到0.01mm，速度精度需滿足0.5mm/s的恒定輸出要求。采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的設備可確保速度輸出的穩(wěn)定性。

探頭系統(tǒng)：標配直徑12.7±0.1mm的圓柱形探頭，探頭需表面光滑、邊緣尖銳。探頭邊緣的銳利設計是Bloom測試法的關鍵要求，普通圓柱探頭或球頭探頭不能替代。

樣品瓶：需配套標準Bloom瓶，規(guī)格為內(nèi)徑59±1mm、高度85mm。

數(shù)據(jù)管理：需具備完整的測試數(shù)據(jù)記錄與報告生成功能，支持審計追蹤，符合GMP及21 CFR Part 11規(guī)范。

以濟南西奧機電有限公司研發(fā)的凝膠強度測試儀為例，其技術參數(shù)與EP 8.0方法高度匹配：標配12.7±0.1mm柱形探頭、0.5mm/s精確速度控制、位移精度0.01mm、力值分辨率0.01N，同時支持EP 8.0、中國藥典2025版0634及GB 6783等多標準測試程序。PLC工業(yè)控制系統(tǒng)與7英寸觸摸屏使操作人員能夠輕松設定符合EP 8.0要求的測試參數(shù)，實時監(jiān)控測試過程并自動生成符合藥典格式的檢測報告。

對于明膠及空心膠囊出口企業(yè)而言，選擇符合EP 8.0要求的凝膠強度測試儀，建立標準化的操作流程，是確保檢測結果獲得歐洲市場認可、順利通過藥典合規(guī)審查的基礎保障。

常見問題解答

問：EP 8.0凝膠強度測定法中的探頭為什么必須是12.7mm的圓柱形探頭？

答：12.7mm是Bloom測試法沿用百年的標準規(guī)格，由美國明膠制造商協(xié)會（GMIA）和歐洲明膠制造商協(xié)會（GME）共同標準化。探頭需采用直角圓柱形設計（端面與側(cè)面呈90°直角），確保穿刺時應力集中于探頭邊緣。探頭面積偏差5%即可導致結果誤差高達10%，因此探頭規(guī)格的準確性是保證數(shù)據(jù)可比性的基礎。

問：EP 8.0樣品制備中為什么需要17±1小時的恒溫時間？

答：明膠凝膠的形成是一個緩慢的物理交聯(lián)過程。17±1小時的恒溫時間確保明膠分子鏈充分交聯(lián)，形成穩(wěn)定的三維凝膠網(wǎng)絡結構。恒溫時間不足會導致凝膠網(wǎng)絡未充分形成，強度值偏低；時間過長則可能發(fā)生脫水或老化，影響測定結果的準確性。

問：凝膠強度測試結果以Bloom克為單位報告，這個單位與克（g）有何關系？

答：Bloom克（Bloom g）與克（g）在數(shù)值上是一致的。Bloom值的物理含義是：使12.7mm直徑探頭刺入6.67%明膠膠凍表面以下4mm所需的最大力值，以克（g）表示。若所需力值為200g，則Bloom值為200g。

問：符合EP 8.0的凝膠強度測試儀是否也能滿足中國藥典2025版0634的要求？

答：可以。EP 8.0與中國藥典2025版0634在核心測試參數(shù)上高度一致——樣品濃度均為6.67%，探頭直徑均為12.7mm，測試速度均為0.5mm/s，刺入深度均為4mm，恒溫溫度均為10.0±0.1℃。一臺符合EP 8.0要求的凝膠強度測試儀通常也能滿足中國藥典0634的檢測要求。建議選擇同時預置兩套標準測試程序的設備，實現(xiàn)“一機雙標、一次檢測、雙標認可"。

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