響應曲面法優(yōu)化厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物的制備工藝

岳金金，張喜月，劉金穎，劉慧婷，張 玲

（遼寧醫(yī)學院畜牧獸醫(yī)學院，遼寧錦州 121001）

厚樸酚是從中藥厚樸中提取的一種含有酚羥基的生物活性物質，具有擴張血管、抗炎、抗菌、抑制血小板聚集和抗心律失常等多種作用，在醫(yī)藥等領域中有廣泛的應用。但厚樸酚性狀不穩(wěn)定，在水中的溶解度和分散性差，不易加工、貯藏，使其應用受到一定的限制（沈映君，1997）。β-環(huán)糊精（β-CD）具有空腔內徑大小適中、包合力強、經濟易得等優(yōu)點，與難溶性藥物容易形成穩(wěn)定的水合物，制成的包合物具有性質穩(wěn)定、不易揮發(fā)、有較高的水溶性和良好的分散性等特點，不僅能增加藥物分子的溶解度，還能提高藥物的穩(wěn)定性和生物利用度（安偉娟等，2008）。

本試驗采用研磨法制備厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物（厚樸酚-β-CD），運用響應曲面法優(yōu)化其制備工藝條件，為工業(yè)化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 儀器 DZKW-4電子恒溫水浴鍋 （北京中興偉業(yè)儀器有限公司）、FA1004N電子天平 （上海精密科學儀器有限公司）、SHZ-ⅢB型循環(huán)水真空泵 （浙江臨海市精工真空設備廠）、DHG-9245A型電熱恒溫鼓風干燥箱 （上海一恒科學儀器有限公司）、紫外分光光度計（南京強拓科技有限公司）。

1.1.2 試劑 厚樸酚 （西安開來生物工程有限公司，批號：538438）；β-環(huán)糊精（中國上?；菔郎噭┯邢薰?，批號：120108）；甲醇、異丙醇、無水乙醇和石油醚均為國產分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 厚樸酚包合物的制備 參照桂卉等（2005）的方法，精密稱取β-環(huán)糊精，加入4倍量的水攪拌溶解，制備出β-環(huán)糊精的飽和水溶液。將飽和水溶液倒入研缽中，并將研缽置于60℃恒溫水浴鍋中，研磨1 h后，待β-環(huán)糊精呈現(xiàn)糊狀后，緩慢滴加用有機溶劑溶解的厚樸酚，繼續(xù)研磨，直至再次呈現(xiàn)糊狀后使用真空泵抽濾，并用石油醚洗滌三次，干燥后備用。

1.2.2 厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物中厚樸酚含量的測定

1.2.2.1 對照品溶液的制備 取60℃減壓干燥4 h的厚樸酚對照品適量，精密稱定，置100 mL量瓶中，加無水甲醇（色譜純）溶解并稀釋至刻度，搖勻，用0.45 μm濾膜過濾，即得對照品溶液。

1.2.2.2 標準曲線的制備 精密稱取適量厚樸酚，用無水乙醇稀釋成濃度為 3、5、7、9、11、13、15 μg/mL的系列標準溶液，于298 nm處測定吸光度，確定濃度（C）與吸光度（A）之間的線性關系。

1.2.2.3 含量測定 稱取厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物1 mg，用50%乙醇溶解，定容至10 mL；再吸取1.0 mL置于10 mL容量瓶中用50%乙醇溶液稀釋并定容。在298 nm處測定樣品的吸光度，根據(jù)回歸方程求得厚樸酚的濃度，從而求出包合物中厚樸酚的含量。

1.2.3 單因素試驗 以β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例（A）、研磨時間（B）、研磨溫度（C）3 個因素進行單因素試驗，按照1.2.1所述方法包合厚樸酚，并計算出被包合的厚樸酚的量。

1.2.3.1 β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例對厚樸酚含量的影響 在研磨時間30 min、研磨溫度60℃的條件下，研究β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例分別為3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1 時對厚樸酚含量影響。

1.2.3.2 研磨時間對厚樸酚含量的影響 在β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例為5∶1、研磨溫度60℃的條件下，研究研磨時間分別為 10、20、30、40、50 min時對厚樸酚含量的影響。

1.2.3.3 研磨溫度對厚樸酚含量的影響 在β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例為5∶1、研磨時間30 min的條件下，研究包合溫度分別為 45、50、55、60、65 ℃時對厚樸酚含量的影響。

1.2.3.4 響應曲面設計 在單因素試驗結果的最優(yōu)水平基礎上，根據(jù)Box-Behnken設計原理，以厚樸酚含量（Y）為響應值，利用Design Expert 7.0軟件設計三因素三水平的響應曲面試驗，選取β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例（A）、研磨時間（B）、研磨溫度（C）三個影響因素，因素及水平見表1。

表1 響應面優(yōu)化試驗因素與水平

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例對厚樸酚含量的影響 由圖1可見，隨β-環(huán)糊精與厚樸酚比例的增加，包合物中厚樸酚的含量開始增高，當比例達到5∶1時厚樸酚含量最高，之后開始下降。從厚樸酚含量考慮，將二者比例控制在5∶1左右為宜。

圖1 β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例對厚樸酚含量影響

2.1.2 研磨時間對厚樸酚含量的影響 由圖2可見，隨著研磨時間的延長，包合物中厚樸酚含量開始增大，當時間為30 min時，厚樸酚含量達到一定高度。之后隨著研磨時間的繼續(xù)延長，厚樸酚含量不再有明顯增加。結合實際情況考慮將研磨時間控制在30 min左右為宜。

圖2 研磨時間對厚樸酚含量影響

2.1.3 研磨溫度對厚樸酚含量的影響 由圖3可見，隨著研磨溫度的增加，厚樸酚含量增大，當研磨溫度達到60℃時，厚樸酚含量最高，隨后又有所下降。綜合考慮經濟因素和后續(xù)工藝的簡化，研磨溫度以60℃左右為宜。

2.2 響應曲面優(yōu)化試驗 響應曲面優(yōu)化試驗的取值見表2，共15個試驗點。前面12個是析因點，自變量取值在A、B、C所構成的三維頂點；后面3個為零點，為區(qū)域的中心點，用以估計試驗誤差（任濤和鐘潔，2011）。每次制得的包合物中厚樸酚含量見表2。

圖3 研磨溫度對厚樸酚含量影響

表2 厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物制備工藝優(yōu)化方案及結果

2.2.1 回歸方程 用響應曲面法對β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例（A）、研磨時間（B）、研磨溫度（C）進行三因素三水平的分析，確定制備包合物的最佳條件，結果見表2。利用軟件對表2試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到模型的二次多項回歸方程為：Y=20.50-0.34A+0.15B+0.038C-0.22AB-0.40AC-0.33BC-1.85A2-0.77B2-0.30C2。

2.2.2 回歸模型方差分析 由表3結果可知，方程一次項A、二次項A2、B2和交互項中AC對厚樸酚含量的影響均達極顯著水平（P＜0.01），二次項C2和交互BC對厚樸酚含量的影響顯著 （P＜0.05），其余項均不顯著。

2.2.3 響應曲面分析 利用Design Expert 7.0軟件對表3的數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合，建立響應曲面，結果如圖4所示。

圖4a反映地是研磨溫度為60℃時，β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例和研磨時間對厚樸酚-β-環(huán)糊精包合物中厚樸酚含量的影響。當β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例較低時，厚樸酚含量隨著研磨時間的增加先增加后減小，當比例接近5∶1、時間接近30 min時，厚樸酚含量達到最大值。

表3 回歸模型方差分析

圖4b反映地是研磨時間為30 min，β-CD與厚樸酚的比例和研磨溫度對包合物中厚樸酚含量的影響。包合物中厚樸酚含量隨β-CD與厚樸酚的比例的增加而快速增加，當比例在5∶1附近、研磨溫度大于60℃時可以達到響應值最高點。

圖4c反映地是β-CD與厚樸酚的比例為5∶1時，研磨溫度和研磨時間對厚樸酚含量的影響。結合圖中曲線走勢可見，曲線相對較陡，兩因素的交互作用對厚樸酚含量的影響顯著（P＜0.05）。

2.2.4 確定最優(yōu)條件及驗證試驗 通過軟件分析得到厚樸酚-β-CD的最優(yōu)條件為：研磨溫度60.81℃、研磨時間30.96 min、β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例為4.89∶1，此時模型預測厚樸酚含量為20.59%?？紤]實際操作，將試驗條件修改為包合溫度61℃、包合時間31 min、β-環(huán)糊精與厚樸酚的比例為4.9∶1。在此修正條件下進行了3次平行驗證試驗，厚樸酚-β-CD包合率的平均值為20.27%，RSD為0.47%，與理論預測值（20.59%）相比誤差為0.32%。

3 討論與結論

由回歸模型方差分析結果可知：模型P＜0.01，說明本次試驗的響應回歸模型具有極顯著水平；模型的校正系數(shù)R2＞0.99，說明該模型與實際試驗擬合性非常好；R2Adj的數(shù)值表示該模型能解釋97.36%響應值的變化，試驗誤差小，可以很好地描述β-CD與厚樸酚的比例、研磨時間、研磨溫度與厚樸酚-β-CD包合率的真實關系。方程一次項、二次項和交互項的P值表明各個因素與響應值之間不是簡單的線性關系，而具有一定的交互作用，采用響應曲面法進行的優(yōu)化試驗所得回歸方程模型可以用來分析預測厚樸酚-β-CD的包合結果。得出最佳工藝條件為：研磨溫度61℃、研磨時間31 min、β-環(huán)糊精與厚樸酚比例為 4.9∶1。通過在最佳條件下的驗證試驗表明，厚樸酚-β-CD包合物中厚樸酚含量為20.27%?？梢娺\用響應曲面法優(yōu)化厚樸酚-β-CD的制備工藝可以獲得最大的厚樸酚含量，參數(shù)準確可靠，具有實用價值。

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[2]桂卉，劉東文，顏紅，等.白術、木香混合揮發(fā)油β-CD包合物的制備與鑒定[J].中成藥，2009，31（6）：864.

[3]任濤，鐘潔.響應曲面法優(yōu)化超聲波輔助提取蒲公英糖蛋白工藝[J].食品工業(yè)科技，2011，32（7）：297～302.

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