星點設計—效應面法優(yōu)選芪天顆粒醇提工藝△

何承輝，劉宣麟，古麗斯坦·阿吾提，邢建國*，王巧梅

(1.新疆維吾爾自治區(qū)藥物研究所，新疆 烏魯木齊 830004；2.石河子大學，新疆 石河子 832000)

·中藥工業(yè)·

星點設計—效應面法優(yōu)選芪天顆粒醇提工藝△

何承輝1，劉宣麟1，古麗斯坦·阿吾提1，邢建國1*，王巧梅2

(1.新疆維吾爾自治區(qū)藥物研究所，新疆 烏魯木齊 830004；2.石河子大學，新疆 石河子 832000)

目的：優(yōu)選芪天顆粒醇提最優(yōu)工藝。方法：采用星點設計—效應面法，以乙醇濃度、乙醇用量、提取時間為主要影響因素，芍藥苷、紅景天苷2種成分含量為評價指標，通過對各因素的多元線性回歸及二項式擬合，采用效應面法和等高線疊加優(yōu)選最佳提取工藝，并進行預測分析。結果：確定芪天顆粒醇提的最佳提取工藝為加10倍60%乙醇，提取2次，每次1.5 h。結論：星點設計—效應面法優(yōu)選芪天顆粒醇提工藝，實際值與預測值吻合度高，預測性良好，方法簡單易行，對工業(yè)生產(chǎn)有一定的意義。

星點設計；芪天顆粒；芍藥苷；紅景天苷；提取工藝；效應面

芪天顆粒是在新疆一老中醫(yī)多年臨床常用湯劑的基礎上開發(fā)研制的口服制劑，由黃芪、赤芍、紅景天等4味中藥組成，具有益氣活血、養(yǎng)心通脈、化瘀止痛之功能，在臨床用于氣虛血瘀所致的冠心病心絞痛。處方中黃芪含有皂苷類有效成分，赤芍中含有單萜及其苷類化合物，紅景天中含苷類成分，這些有效成分含有益氣行血、活血化瘀、通絡開竅等藥理作用[1-3]。因此，根據(jù)各藥材有效部位和有效成分的理化性質，對黃芪、赤芍、紅景天這3味藥材選用乙醇提取。在實驗設計上采用了精度較高、預測性較好的星點設計，以2種苷類成分為評價指標進行綜合評分，繪制三維效應曲面關系圖，采用等高線倆倆疊加的方式進行優(yōu)化。本實驗選用星點設計—效應面法優(yōu)化芪天顆粒的醇提工藝，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

SPD-10AVP型高效液相色譜儀(日本島津)；色譜分析柱Kromasil ODS(250 mm×4.6 mm，5 μm)；BS110S型電子天平(Sartoriμs)；Millipore simplicity-185超純水器(美國密理博公司)；KQ-100DE型數(shù)控超聲波發(fā)生器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2 試藥

芍藥苷、紅景天苷(中國食品藥品檢定研究院，批號分別為110818-201005，110818-201005，供含量測定用)；色譜甲醇(美國霍尼韋爾HoneywellB&J)；磷酸(上?；瘜W試劑有限公司，分析純)。

黃芪、赤芍、紅景天均購自于安徽省亳州市德昌藥業(yè)有限公司，經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)藥物研究所何江副研究員進行鑒定，按照《中華人民共和國藥典》2010年版各藥材項下規(guī)定檢驗，均符合要求。

2 方法和結果

2.1 含量測定

2.1.1 色譜條件 色譜柱Kromasil ODS柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相：甲醇(A)-0.02%磷酸(B)，梯度洗脫：0～15 min，A∶B為19∶81；15～50 min,A∶B為19∶81～27∶73；50～60 min，A∶B為27∶73；檢測波長：275 nm(紅景天苷，0～25 min)，230 nm(芍藥苷，26～60 min)；流速：1.0 mL·min-1；柱溫：35 ℃；進樣量：10 μL。

2.1.2 供試品溶液的制備 按照星點試驗安排的設計編碼進行試驗，精密稱取黃芪、赤芍、紅景天飲片，加入適量乙醇，浸泡4 h后回流提取，合并濾液，濾液過濾定容，搖勻取樣，平行3次，將樣品稀釋，微孔濾膜(0.45μm)濾過，備用。

2.1.3 對照品溶液的制備 精密稱取芍藥苷、紅景天苷對照品適量至容量瓶中，分別加甲醇溶解，制成每毫升含有紅景天苷0.506 mg、芍藥苷0.543 mg的混合對照品溶液。

2.1.4 線性關系考察 精密吸取混合對照 品溶液(紅景天苷506 μg·mL-1，芍藥苷543 μg·mL-1)2.0、3.0、4.0、5.0、7.0 mL，分別置10 mL量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，按上述色譜條件進樣測定。以峰面積(Y)為縱坐標進行線性回歸，得紅景天、芍藥苷回歸方程分別為Y=3 164.7X-3 999.3 (r=0.999 8)；Y=2 884.6X+2 000.0 (r=0.999 8)。結果表明，紅景天苷在50.6～354.2 μg·mL-1、芍藥苷在54.3～380.1 μg·mL-1線性關系良好。

2.1.5 精密度試驗 精密吸取上述對照品溶液10 μL，重復進樣6次，依法測定，結果芍藥苷、紅景天苷峰面積RSD分別為1.62%、1.09%，表明精密度良好。

2.1.6 穩(wěn)定性試驗 取星點試驗下6號樣品儲備液，過0.45 μm微孔濾膜，在0～12 h內每2 h進樣1次，按上述色譜條件測定。結果各成分峰面積RSD均小于5(n=6)，表明供試品溶液在12 h內穩(wěn)定。

2.1.7 加樣回收率試驗 精密量取星點試驗下6號樣品儲備液，計算加入等量待測物質的對照品溶液，按上述色譜條件下測定，計算芍藥苷和紅景天苷的加樣回收率。結果平均回收率均在95%～105%，RSD均小于5(n=6)。

2.2 星點設計試驗

2.2.1 因素、水平及指標的確定 影響醇提工藝主要因素有乙醇濃度(X1)、乙醇用量(X2)、提取時間(X3)、提取次數(shù)、藥材粒度，由于提取次數(shù)、藥材粒度為非連續(xù)性變量，不能進行回歸處理，結合預試驗單因素考察結果及工業(yè)生產(chǎn)實際，確定提取次數(shù)為2次，藥材粒度為中藥飲片；其余因素、水平見表1。

表1 星點設計因素與水平

2.2.2 試驗安排與指標測定 按星點設計3因素設計試驗，按2.1.2項下方法制備供試品溶液，以總皂苷含量、芍藥苷含量、紅景天苷含量、浸出物量綜合評分為考察指標，星點試驗結果見表2。

表2 星點設計與結果

2.2.3 結果分析 指標權重的確定：以總皂苷含量、紅景天苷含量、芍藥苷含量和浸出物量為指標綜合評價(權重系數(shù)分別為0.3、0.3、0.3、0.1)。

綜合評分=(總皂苷含量/最大總皂苷含量)×30%+(紅景天苷含量/最大紅景天苷含量)×30%+(芍藥苷含量/最大芍藥苷含量)×30%+(醇浸出物得率/最大醇浸出物得率)×10%

模型擬合：采用Design-Expert8.0.5b軟件對綜合評分進行多元線性回歸，結果r=0.058 5，相關系數(shù)較低，擬合度不佳，預測性較差，因此線性模型不適合，故采用二項式擬合，得到回歸方程：Y=-366.914 45+13.593 23X1+1.282 1X2+24.345 8X3+0.050 735X1X2-0.217 08X1X3-0.972 27X2X3-0.107 24X12-0.151 06X22-0.136 97X32(r=0.972 0)，比較線性回歸與二次多項式擬合的結果可知，二次多項式表現(xiàn)出更好的相關性。

方差分析：采用ANOVA分析效應面的回歸參數(shù)，方差分析結果見表3。

表3 二項式模型及方差分析

方差分析結果顯示，該二項式擬合模型F值為38.51，P﹤0.000 1，表明建立的模型具有統(tǒng)計學意義；確定系數(shù)Radj2為0.946 7，說明方程的因變量與全體自變量之間的線性關系是顯著的，響應值的變化有94.67%來源于本研究所選定的自變量。模型的變異系數(shù)為0.88%，說明該模型的精度很好。同時，方程的失擬項不顯著，回歸方程在整個回歸區(qū)域內擬合情況良好，可用該回歸模型代替真實試驗點對結果進行分析。表3顯示，各因素對響應值作用的顯著性排序為X1>X2>X3。二次項X12對指標影響顯著。以上結果印證了芪天顆粒提取模型中各因素對考察指標的影響并不是簡單的線性關系。

等高線圖和效應面圖分析：對擬合的模型進行適合性檢驗，以通過檢驗的合適的數(shù)學模型為基礎，描繪三維效應面，由于三維效應面只能表達含2個自變量函數(shù)的曲面圖，因此固定3個自變量中的1個，并設其值為中值，代入原方程，應用Design-Expert8.0.5b統(tǒng)計軟件繪制三維曲面圖及等高線圖，見圖1～3。從圖中還可以看出，每個效應面都具有各自的較優(yōu)區(qū)域，通過效應面圖及等高線疊加區(qū)域，得出較佳工藝范圍為X1：59.05%～70.95%；X2：8.81倍～11.19倍；X3：1.20～1.80 h；結合實際生產(chǎn)條件，最終確定工藝為加10倍60%乙醇，提取2次，每次1.5 h。

圖1 乙醇用量、乙醇濃度及其相互作用對提取 工藝影響的響應面

圖2 提取時間、乙醇濃度及其相互作用對提取 工藝影響的響應面

圖3 提取時間、乙醇用量及其相互作用對提取 工藝影響的響應面

驗證試驗：根據(jù)最優(yōu)工藝制備3批樣品，測定其總皂苷、芍藥苷、紅景天苷含量和浸出物量，結果總皂苷平均含量為26.16 mg·g-1、芍藥苷平均含量為30.67 mg·g-1、紅景天苷平均含量為9.58 mg·g-1，醇浸出物量29.81%，總評歸一值0.921 3，預測值0.915 8，偏差率為-0.60%，說明本試驗建立的數(shù)學模型可靠，具有良好的預測性。

3 討論

目前國內中藥提取工藝優(yōu)化的相關報道多采用正交設計法，是采用線性模型。正交設計法具有試驗次數(shù)少、簡單方便等優(yōu)點，但是，也有其缺點，即沒有直觀圖形，無法直觀判別優(yōu)化區(qū)域，因此，預測性較差。星點設計—效應面法是近年來在優(yōu)化中藥提取工藝方面應用十分廣泛的一種方法[4-6]。適用于非線性擬合，具有實驗次數(shù)少、精密度高、預測性好等優(yōu)點[7]。本實驗在單因素試驗的基礎上，采用星點設計—效應面法優(yōu)選工藝，其結果更具可靠性。以擬合的二次方程為模型，得出總評OD值的預測值為0.213，經(jīng)過3次驗證試驗，得到總評OD值的平均值為0.915 8，偏差率為-0.60%，表明星點設計—效應面法優(yōu)化本方的工藝預測性較好。

筆者以多指標成分綜合評分作為評價指標，優(yōu)化了芪天顆粒醇提工藝。最終確定醇提最佳工藝：10倍60%乙醇，提取2次，每次1.5 h。分析結果得乙醇濃度、乙醇用量和提取時間對綜合評分有不同程度的影響，其中乙醇濃度影響最顯著，各因素間存在不同程度的交互作用。星點設計的理論優(yōu)化結果與試驗值差異小，采用非線性擬合模型接近客觀事實，效應面三維圖使因素對指標的影響更為直觀、方便，精度高。本實驗優(yōu)化出了本方醇提的最佳工藝，為下一步的制劑成型奠定了基礎。

[1] 劉德麗，包華音，劉楊.近5年黃芪化學成分及藥理作用研究進展[J].食品與藥品，2014，16(1)：68.

[2] 陸小華，馬驍，王建，等.赤芍的化學成分和藥理作用研究進展[J].中草藥，2015，46(4)：5955.

[3] 趙慧，孫長山，賈凌云，等.正交試驗優(yōu)選紅景天的提取工藝[J].中成藥，2005，27(11)：1344.

[4] 汪晶，吳曉燕，狄留慶.星點設計-效應面法優(yōu)選涼血通瘀顆粒醇提工藝[J].南京中醫(yī)藥大學學報，2012，28(2)：169.

[5] 盧君蓉，傅超美，劉芳，等.星點設計-效應面法優(yōu)選丹參中丹參總酚酸的提取工藝[J].中成藥，2012，34(7)：1373.

[6] 楊秀梅，黃勤挽，歐小群，等.星點設計-效應面法優(yōu)化加味圣愈湯的水提工藝[J].中藥與臨床，2014，5(5)：13.

[7] 吳偉，崔光華.星點設計-效應面優(yōu)化法及其在藥學中的應用[J].國外醫(yī)學·藥學分冊，2000，27(5)：292.

OptimizationofAlcoholExtractingProcessBasedonCentralCompositeDesignandResponseSurfaceMethodologyforQitianGranules

HE Chenghui1，LIU Xuanlin1，Gulisitan·AWUTI1，XING Jianguo1*，WANG Qiaomei2

(1.XinjiangInstituteofMateriaMedica，Urumqi830004，China；2.ShiheziUniversity，Shihezi832000，China)

Objective：To optimize the alcohol extraction process for Qitian Granules by central composite design and response surface methodology.Methods：Central composite design and response surface methodology were used to optimize the alcohol extracting process.The main influentia1 factors of extraction efficiency were ethanol concentration，reflux time，and solvent ratio.The conditions of the extraction were evaluated by the two compositions of paeoniflorin and salidroside.Multiple linear regression and binomial fitting models were performed with the main influential factors.Response surface and superposition of contour line were used to optimize the process and to predict the response in the optimal region.Results：The analysis indicated the optimum conditions of the extracting were 60% ethanol，10 fold solvent，extracting for 2 times and for 1.5 h.Conclusion：It shows that the optimum process for extracting is simple，more convenient and with an higher precision，which is significant to industry production.

Central composite design；Qitian Granules；paeoniflorin；salidroside；extraction process；response surface

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.10.019

2016-01-22)

新疆地產(chǎn)中藥民族藥新藥研發(fā)項目(Q2015-01-03)

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邢建國，研究員，研究方向：中藥制劑研究；Tel：(0991)2300682，E-mail：xjguodd@163.com