星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)選蓬莪術(shù)醋制工藝

廖婉，傅舒，劉芳，章津銘，傅超美

中藥莪術(shù)為姜科植物蓬莪術(shù) Curcuma phaeocaulis Val.、廣西莪術(shù) Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang 或溫郁金 Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling 的干燥根莖，具有行氣破血，消積止痛的功效[1]。中醫(yī)傳統(tǒng)多以莪術(shù)醋制品治療癥瘕痞塊，瘀血經(jīng)閉等臨床病癥，入肝經(jīng)血分，力峻而勢猛，為活血破血之要藥。2010年版《中國藥典》中明確了莪術(shù)采用醋煮法，但由于莪術(shù)質(zhì)地堅(jiān)實(shí)要達(dá)到煮至透心，其醋煮時(shí)間不易掌握，目前莪術(shù)醋制方法、工藝均較混亂，并未規(guī)定工藝參數(shù)。為保證臨床用藥的質(zhì)量同時(shí)利于工業(yè)化大生產(chǎn)，本文對莪術(shù)醋制工藝進(jìn)行規(guī)范化研究。

1 儀器與試驗(yàn)材料

Agilent 1200高效液相色譜儀（Agilent 1200二極管陣列檢測器；Agilent 1200色譜工作站）（美國安捷倫科技有限公司）；Mettler AE240 十萬分之一電子分析天平（德國Mettler公司）；FA1104萬分之一電子分析天平（上海天平儀器廠）；KQ3200型超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4(國華電器有限公司)；揮發(fā)油提取器；PTHW普通恒溫電熱套1000 mL（河南愛博特科技有限公司）；101A電熱鼓風(fēng)干燥箱（吳江亞泰烘箱制造廠）。

生莪術(shù)飲片（購于四川新荷花飲片有限公司，生產(chǎn)批號：101012），經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)標(biāo)本中心盧先明教授鑒定為姜科植物蓬莪術(shù)Curcuma phaeocaulis Val.的干燥根莖；姜黃素對照品（四川省維克奇生物科技有限公司，批號：201008，純度：HPLC≥98%）；米醋（上海淘大食品有限公司，生產(chǎn)日期（批號）：20100315，9 ℃）；甲醇為色譜純，水為重蒸水(自制)，其它試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 因素、水平及指標(biāo)的確定

通過前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及查閱文獻(xiàn)可知，加醋量、烘制時(shí)間、烘制溫度是對醋煮工藝影響較大的三個(gè)因素，將其作為星點(diǎn)設(shè)計(jì)的自變量。在前期單因素預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以加醋比例（X1）、烘制時(shí)間（X2）、烘制溫度（X3）為主要考察指標(biāo)，其水平的安排遵循任意兩個(gè)物理量之間的差值與對應(yīng)代碼之間差值成等比的原則，選用三因素五水平的星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化并篩選最佳炮制工藝[2]，因素水平見表1。同時(shí)，以揮發(fā)油含量（Y1）、姜黃素含量（Y2）為評價(jià)指標(biāo)，采用綜合加權(quán)評分法計(jì)算，設(shè)揮發(fā)油含量為0.4，姜黃素含量為0.6，得綜合得分（OD）值，試驗(yàn)安排及結(jié)果見表2。

表1 醋煮工藝三個(gè)考察因素的代碼水平及對應(yīng)物理量

表2 醋煮工藝星點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表及各指標(biāo)值

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2.2 醋煮莪術(shù)試驗(yàn)方法

取凈莪術(shù)置制藥鍋中，加米醋及適量凈水浸沒，浸泡4 h，用文火煮至醋汁被吸盡，內(nèi)無白心時(shí)，取出，稍晾，切厚片，干燥。莪術(shù)每100 kg，用米醋20 kg。

2.3 模型擬合

采用Design Expert 7.0軟件，以綜合得分（OD）值為因變量（Y），對各自變量因素（Xi）進(jìn)行多種方程擬合，通過比較各擬合方程的擬合度，確定其擬合方式[3]。

線性方程擬合：Y=0.30+0.043X1－6.42×10－3X2－1.172×10－4X3（R2=0.6449）

二項(xiàng)式方程（Quadratic）擬合：

Y=0.32+0.043X1－6.42×10－3X2-1.172×10－4X3－9.101×10－3X1X2+4.67×10－3X1X3－0.020X2X3+3.643×10－3X12－0.011X22－0.013X32（R2=0.8239）；

三項(xiàng)式方程（C u b i c）擬合：Y=0.32+0.053X1+2.315×10－3X2－0.012X3－9.1 0 1×1 0－3 X 1 X 2+4.6 7×1 0－3 X 1 X 3－0.02X2X3+3.643×10－3X12－0.011X22－0.013X32－0.022X1X2X3－0.015X12X2+0.021X12X3－0.017X1X22（R2=0.9964）

由上可知，該工藝采用三項(xiàng)式方程擬合其擬合度R最大，說明該擬合方程最佳，故選擇擬合三項(xiàng)式方程優(yōu)選其工藝參數(shù)。

2.4 工藝參數(shù)優(yōu)化和預(yù)測

根據(jù)上述二次多項(xiàng)式模型，繪制因變量曲面圖和等高線，優(yōu)選三個(gè)因素的最佳取值范圍。綜合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，選取醋煮莪術(shù)的最佳工藝參數(shù)，見圖1～3。

圖1 OD值與A、C因素的效應(yīng)面圖和等高線

圖2 OD值與B、C因素的效應(yīng)面圖和等高線

圖3 OD值與A、B因素的效應(yīng)面圖和等高線

根據(jù)擬合方程、三維效應(yīng)面圖及等高線圖，采用Design Expert7.0 軟件分析得莪術(shù)醋煮優(yōu)化工藝條件為：取莪術(shù)飲片適量，加入30%米醋，拌勻悶潤2 h，煮至醋液收干，置于120 ℃中干燥30 min，取出稍冷即得。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

經(jīng)綜合評價(jià)，確定最優(yōu)炮制工藝為加醋30%及適量水，輔料總體積為藥材的4倍，浸潤2 h后，文火煮至液體輔料收干，置于120℃干燥箱中烘制30 min。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，將預(yù)測值與實(shí)測值進(jìn)行比較并計(jì)算偏差，結(jié)果見表3。

表3 各指標(biāo)預(yù)測值與實(shí)際值的比較

由表可知，預(yù)測值與實(shí)測值的偏差較小，所建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測性好，說明該工藝穩(wěn)定可行，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論與討論

3.1 醋煮輔料的選擇

《中國藥典》2010年版一部附錄ⅡD炮制通則項(xiàng)下規(guī)定，中藥煮法為中藥飲片加水或相應(yīng)輔料共煮，但并未明確所用醋的品種、規(guī)格，且未將所用醋按照炮制輔料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量控制，僅是沿用食品行業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)代研究表明，醋有同態(tài)發(fā)酵、液態(tài)發(fā)酵、配制醋；品種有米醋、陳醋、麥醋等；等級有特級、l、2級和普通級別；醋酸含量從3%～20%不等。同時(shí)醋作為食品調(diào)味劑用是要加入糖色、調(diào)味劑和香料等，而文獻(xiàn)記載作為炮制輔料的醋是不能加任何其他物質(zhì)的。因此，莪術(shù)醋煮工藝中醋的品種規(guī)格對其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響，還需進(jìn)一步研究，同時(shí)，也需要對中藥醋制所用醋進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定和質(zhì)量控制。

3.2 醋煮方式的選擇

《中國藥典》2010年版一部附錄ⅡD炮制通則項(xiàng)下規(guī)定，中藥煮法為中藥飲片加水或相應(yīng)輔料共煮透，而未規(guī)定其加熱時(shí)間、加熱方式、火力、火候等因素。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，將莪術(shù)藥材和醋浸泡液置于不同敞口的容器中或置于不同加熱工具（電爐、電熱套或電磁爐）上煎煮時(shí)，醋浸泡液收干時(shí)間長短不一。開口過大，則水分蒸發(fā)過快，且水分收干前莪術(shù)飲片易煮糊；開口過小，則水分蒸發(fā)慢，類似于回流提取過程，姜黃素和揮發(fā)油均損失較大。預(yù)試驗(yàn)單因素考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，容器開口不易調(diào)節(jié)，故未作為本研究的工藝考察因素。

3.3 優(yōu)化方法的選擇

目前國內(nèi)常用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，但這種方法是基于線性模型的設(shè)計(jì)，實(shí)際精度不夠，忽略了炮制各因素交互作用對飲片質(zhì)量的影響，建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測性較差。星點(diǎn)設(shè)計(jì)—效應(yīng)面優(yōu)化法是近年來國外常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法，CCD設(shè)計(jì)是多因素五水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具有非線性擬合的特點(diǎn)，其結(jié)果采用集數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法于一體的效應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化，一次設(shè)計(jì)即可獲得較佳條件，其應(yīng)用成熟，預(yù)測性較好。本文在工藝參數(shù)優(yōu)選過程中，通過對比線性模型、二項(xiàng)式方程、三項(xiàng)式方程的擬合參數(shù)，篩選出最佳擬合模式，使得工藝參數(shù)預(yù)測性更好。

[1] 中華人民共和國藥典委員會.《中華人民共和國藥典》一部[S].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2010.

[2] 潘瑩,江海燕.正交實(shí)驗(yàn)法改進(jìn)廣西莪術(shù)醋制炮制工藝的初探[J].時(shí)珍國醫(yī)國藥,2009,20(9):2265.

[3] 吳偉,崔光華.星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面優(yōu)化法及其在藥學(xué)中的應(yīng)用[J].Foreign Medical Sciences Section on Phamacy,2000,27(5):292.