星點設計-響應面法優化大承氣湯中和厚樸酚與厚樸酚的提取工藝

謝 臻， 曹 騁， 曾元兒， 江 濱＊

(1.廣西中醫學院藥物分析教研室，廣西 南寧 530001;2.廣州中醫藥大學中藥分析教研室，廣東 廣州 510006)

大承氣湯主治傷寒、溫病或瘟疫陽明腑實，為瀉法的代表湯劑。其傳統煎法為“先煎枳、樸，后下大黃，納芒硝，溶化服”。但目前已發現，在藥味組成、劑量配比完全相同的情況下，以不同煎法制成的大承氣湯藥效差異甚大［1-2］。因此，研究大承氣湯的最佳提取條件，可為其復方配伍研究和質量控制奠定基礎。

數學模型在藥學中的應用越來越廣泛，特別是在工藝的優化上，體現了應用數學模型的優勢。星點設計在處方、方法和工藝的篩選與優化方面有著廣泛的應用［3-8］。本實驗旨在采用星點設計-響應面法優選法對大承氣湯中和厚樸酚與厚樸酚提取工藝進行優化，為大承氣湯中有效成分的提取提供依據，同時也為探討該法應用于傳統方劑提取工藝的可行性提供依據。

1 儀器與材料

LC-10AT高效液相色譜儀(日本島津儀器有限公司);N2010色譜工作站(浙江大學智達信息工程有限公司);AEG-220電子分析天平(日本島津儀器有限公司);

大黃、厚樸、枳實、芒硝飲片購于廣州致信中藥飲片有限公司，均由廣州中醫藥大學中藥鑒定教研室黃海波副教授鑒定。和厚樸酚對照品(批號110730-200408);厚樸酚對照品(批號110729-200310)，均購于中國藥品生物制品檢定所。

2 方法與結果

2.1 浸膏提取

按處方比例(大黃12 g、厚樸24 g、枳實12 g、芒硝9 g)的1/10，取枳實、厚樸，精密稱定，按星點設計矩陣安排試驗的提取條件，加熱回流，濾過，藥液中按處方比例加入大黃藥材(精密稱定)，再加熱回流，濾過，向藥液中溶入芒硝(精密稱定)，微沸5 min，趁熱濾過，提取藥液經減壓濃縮干燥，得干浸膏粉，備用。

2.2 色譜條件［9］

色譜柱C18柱(大連依利特分析儀器有限公司，Hypersil ODS2 5 μm，4.6 mm ×250 mm);流動相甲醇-水(78 ∶22);體積流量1 mL/min;柱溫30℃;檢測波長294 nm;進樣量5 μL。

2.3 對照品溶液制備

精密稱取厚樸酚對照品、和厚樸酚對照品適量，加甲醇分別制成每1mL含和厚樸酚0.12 mg、厚樸酚0.165 mg的溶液，搖勻，即得。

2.4 供試品溶液制備

取大承氣湯干膏0.1 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入甲醇25 mL，稱定質量，搖勻，密塞，浸漬24 h，用甲醇補足質量，濾過，取續濾液，即得供試品溶液。

2.5 線性關系考察

按上述色譜條件，以峰面積積分值Y為縱坐標，對照品量X(μg)為橫坐標，繪制標準曲線，分別得和厚樸酚與厚樸酚標準曲線方程為Y=259 340 2X－1 630.740 3，r=0.999 8;Y=3 950 803X－6 594.143 5，r=0.999 8;線性范圍分別為 0.012 ～0.30 μg，0.033 ～0.825 μg。

2.6 預試驗選擇提取因素及相關水平

2.6.1 乙醇體積分數范圍的選擇 比較了以水，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%和95%乙醇作為提取溶劑對和厚樸酚與厚樸酚提取率的影響。結果以水溶劑時其提取率偏低，以50%和95%乙醇為溶劑時提取率較高，但芒硝在70%，80%和95%乙醇中難以溶解，而且預實驗結果表明芒硝會對全方的成分溶出等產生影響，所以沒有考慮將乙醇提取液縮、降低乙醇濃度后再加入芒硝。最后選擇乙醇體積分數上限為60%，下限為20%。

2.6.2 提取時間的選擇 比較提取時間為30、40、50、60、90和120 min對和厚樸酚與厚樸酚提取率的影響。結果表明提取90 min后，各提取率變化不大，所以選擇提取時間范圍為30～90 min。

2.6.3 提取次數與溶媒比范圍的選擇 提取次數一般為3次，但由于大承氣湯的煎煮過程中大黃和芒硝需要后下，為了便于比較，本實驗選擇提取1次。比較了溶媒比為13、18、22、25倍量對和厚樸酚與厚樸酚提取率的影響，結果以溶媒比為22倍量時和厚樸酚與厚樸酚提取率較高，但考慮到提取成本，所以在選擇溶媒比范圍時把下限定為10倍量，上限定為25倍量。

2.7 星點設計實驗

每個因素按星點設計矩陣選擇的各水平及其對應的編碼值見表1～2。

表1 星點設計因素與水平

2.7.1 星點設計試驗數據的統計分析 按處方比例精密稱取枳實 1.2 g、厚樸 2.4 g、大黃 1.2 g，芒硝 0.9 g，按表 2 星點設計矩陣安排試驗。

取乙醇體積分數百分數(X1)、提取時間(X2)、溶媒比(X3)3個因素作處變量，以和厚樸酚與厚樸酚總提取百分含量(Y，和厚樸酚與厚樸酚質量總和/厚樸藥材質量×100%)作因變量，采用星點設計的方法設計試驗，對結果進行多元線性回歸和二項式擬合，多元線性擬合模型Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3，二項式擬合模型:Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+b5X22+b6X32+b7X1X2+b8X1X3+b9X2X3。

2.7.2 模型擬合 以和厚樸酚與厚樸酚提取率為因變量，對實驗結果進行多元線性回歸和二項式按擬合，以方程的P＜0.05作為顯著標準，選擇有較大r值的模型，對方程進

表2 星點設計實驗與結果

復相關系數r=0.947 45，相對多元線性擬合有提高，表明該方程有較大可信度，預測性較好。

2.7.3 工藝優化和預測 繪制響應曲面及其等高線圖，見圖1～3。應用 LINGO9.0軟件求導，可得:當提取條件為60%乙醇、提取時間為90 min，溶媒比為19.92倍時，Y有預測的最大值4.62%。本實驗最終選取大承氣湯的最佳提取工藝條件為60%乙醇、提取時間為90 min，溶媒比為19.92倍。

2.7.4 驗證實驗 根據最佳工藝條件再提取大承氣湯3份，結果與擬合方程預測的最大值比較，偏差=(預測值－實測值)/預測值×100%，結果見表3。行優化，得多元線性方程:

二項式方程:

表3 驗證試驗結果(n=3)

3 討論

圖1 乙醇體積分數和提取時間的響應曲面及其等高線圖

圖2 乙醇體積分數和溶媒比的響應曲面及其等高線圖

星點設計-響應面優化法是適宜進行非線性擬合的優化法，通常在最佳條件附近，指標與影響因素之間的關系為非線性，此時不宜用線性方程進行擬合，應選用二次多項式或更高次的多項式進行擬合以得到最佳的模型擬合度。本實驗中二項式模型的擬合相關系數高達0.947 45，模型可信度較高，通過預測分析也證實所建立的數學模型具有極佳的預測性。

本實驗采用星點設計-響應面法得出了乙醇體積分數、提取時間、溶媒比對大承氣湯中和厚樸酚與厚樸酚提取率的效應趨勢，優化了大承氣湯的提取工藝條件。從對本次實驗數據所繪制的曲面圖可以看出，乙醇體積分數、提取時間對考察指標的影響較大，而溶媒比對考察指標的影響相對較小。按實驗所得的最佳提取條件測定和厚樸酚與厚樸酚總含量的提取轉移率為89.44% ～94.33%。實驗存在的問題，如在實際大生產中，需要考慮到大黃如何后下的，在以后的中試實驗中要進一步研究。

圖3 提取時間和溶媒比的響應曲面及其等高線圖

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