星點設計-效應面法優化黃連煮散顆粒煎煮工藝及其與傳統飲片化學計量對比研究

徐曉秋，傅超美，季寧平，彭偉

黃連為毛茛科植物黃連Coptis chinensis Franch、三角葉黃連Coptis deltoidea C.Y. Cheng et Hsiao或云連Coptis teeta Wall.的干燥根莖。具有清熱燥濕、瀉火解毒的功效[1]；其主要有效成分為生物堿類化合物。為提高中藥飲片利用率，以節約藥材、節省時間為目的，我們將黃連傳統飲片開發成黃連煮散顆粒。煮散顆粒是綜合了中藥傳統制劑形式“煮散”與現代制劑技術，除水以外不外加任何輔料，只改變傳統飲片物理形態的現代新型飲片。由于煮散顆粒改變了傳統飲片的物理性狀，粒度的變化勢必將影響浸提效果，進而其浸提方法將有異于傳統飲片。本課題組前期試驗已考察出陳皮、黃柏、干姜煮散顆粒在不同煎煮時間點煎出效率均顯著性高于傳統飲片[2~4]，進而為考察出較佳的黃連煮散顆粒臨床運用方法，選用星點設計-效應面法優化其煎煮工藝。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

SHIMADZU LC-10AT高效液相色譜儀(日本島津公司)； Sartorius-BS110S分析天平(德國賽多利斯公司)；粉碎機DJ靈巧型(上海淀久中藥機械制造有限公司)；電子恒溫水浴鍋DZKW-4(北京中興偉業儀器有限公司)。

1.2 試藥

黃連飲片(購于四川新荷花中藥飲片有限公司，批號：1105114)，經成都中醫藥大學中藥標本館盧先明教授鑒定為黃連Coptis chinensis Franch.的干燥根莖；鹽酸小檗堿對照品(中國藥品生物制品檢定所，批號：0713-9906)；乙腈為色譜純；水為超純水；其他試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 黃連煮散顆粒的制備

將黃連飲片進行粉碎并使其粉末通過七號藥篩，加適量水混勻制得軟材，制成顆粒，干燥，整粒，即得。

2.2 干膏收率的測定

取黃連煮散顆粒約5 g，精密稱定，按星點設計表2進行試驗，取各試驗安排下的提取液續濾液定容至1000 mL，精密移取100 mL置于已干燥至恒重的蒸發皿中，水浴揮干，置烘箱內105 ℃干燥3 h，取出，移置干燥器中，冷卻后精密稱定重量，結果見表2。

2.3 鹽酸小檗堿的HPLC測定[1]

2.3.1 色譜條件 色譜柱Diamonsil C18(5 μm,250 mm×4.6 mm)；流動相：乙腈-0.05 mol﹒L-1磷酸二氫鉀(50：50)(每100mL中加十二烷基硫酸鈉0.4 g，再以磷酸調節pH值為4.0)；檢測波長：345 nm；流速：1 mL﹒min-1；柱溫：30 ℃；理論板數按鹽酸小檗堿峰計算應不低于5000。

2.3.2 對照品溶液的制備 取鹽酸小檗堿對照品適量，精密稱定，加甲醇制成每1 mL含鹽酸小檗堿124 μg的標準溶液，備用。

2.3.3 供試品溶液的制備 取黃連煮散顆粒約5 g，精密稱定，按星點設計表2進行試驗，取各試驗安排下的提取液續濾液定容至1000 mL，用0.45 μm微孔濾膜濾過，取續濾液，即得。

2.3.4 標準曲線的繪制 取“2.3.2”項下鹽酸小檗堿對照溶液2,4,6,8,10 μL注入液相色譜儀，測定峰面積。以進樣量為橫坐標(X)、峰面積值為縱坐標(Y)繪制標準曲線。計算得回歸方程：Y=4890516X+2111，R=0.9999，鹽酸小檗堿在24.8～124 μg﹒mL-1范圍內線性關系良好。

2.3.5 鹽酸小檗堿的測定 取“2.3.3”項下供試品溶液，參照《中國藥典》2010年版一部附錄Ⅵ D高效液相色譜法，依次進行含量測定，結果見表2。

2.4 星點設計試驗

2.4.1 因素、水平及指標的確定[5]采用單因素考察法對黃連煮散顆粒煎煮效率各影響因素進行了初步考察。結果表明，煎煮加水量及煎煮時間是影響煎煮效率的最主要因素，因此將加水量(X1)(倍)及煎煮時間(X2)作為主要考察因素，根據預試驗分別設定其范圍為X1: 10～20倍；X2: 5～20分鐘。因煎煮次數為非連續變量，難以進行回歸分析，結合實際生產情況，煎煮次數定為2次。以干膏得率(Y1)、鹽酸小檗堿煎出率(Y2)為考察指標，采用二因素五水平星點設計-效應面法優化并篩選最佳煎煮工藝，因素水平見表1，試驗安排及結果見表2。

表1 考察因素代碼水平及對應物理量Tab.1 Factors and levels

表2 星點試驗設計及結果Tab.2 Central composite design and results

2.4.2 模型擬合 采用design expert 7.0對試驗數據進行分析，以干膏收率(Y1)、鹽酸小檗堿煎出率(Y2)為因變量，對各自變量因素(Xi)進行多元線性回歸和二項式擬合，模型的好壞通過復相關系數進行判定。多元線性模型擬合方程如下：

由以上分析可知，二次多項式模型復相關系數明顯高于多元線性方程復相關系數，說明該煎煮工藝各項指標采用二項式方程擬合更為恰當，故選擇二項式擬合方程優選工藝參數。

2.4.3 工藝參數優化和預測 根據上述擬合二次多項式模型，繪制因變量隨自變量變化的三維效應面圖和二維等高圖，見圖1、圖2，由干膏收率篩選范圍為加水量為15～18.54(倍)，煎煮時間范圍為12.5～17.8(分鐘)；由鹽酸小檗堿煎出率篩選范圍為加水15～18.54(倍)，時間為8～17.8(分鐘)。結合實際生產情況和節省時間、能源的目的，優選最佳工藝為：取規定量黃連煮散顆粒，加入15倍水煎煮兩次，每次15分鐘。

圖1 干膏得率與兩因素的等高圖和效應面圖

圖2 鹽酸小檗堿含量與兩因素的等高圖和效應面圖

2.4.4 驗證試驗 經綜合評價，確定最優煎煮工藝為取規定量黃連煮散顆粒，加入15倍水煎煮2次，每次15分鐘。重復6次實驗，比較預測值與實測值，并計算偏差，結果見表3。

表3 驗證實驗(n=6)Tab.3 Verif i cation experiment(n=6)

由表可知，各項偏差的絕對值均小于5%，表明實驗預測值和實測值偏差較小，所建立的數學模型預測性較好，能較好的描述自變量與因變量的關系，表明該工藝穩定可行。

2.4.5 黃連煮散顆粒與傳統飲片化學計量關系對比研究 取黃連片約5 g，精密稱定，精密加水75 mL煎煮2次，每次15 min，合并煎液，濾過，濾液置1000 mL量瓶中，加水至刻度，搖勻，備用。參照“2.2”和“2.3.6”項下測定干膏收率和鹽酸小檗堿煎出率，重復6次試驗，對比黃連煮散顆粒和傳統飲片煎出效率，結果見表4。

表4 黃連煮散顆粒與傳統飲片化學計量關系對比研究(n=6)Tab.4 Comparison study of chemical constitutions between Powder and Pieces of Rhizoma of Coptis chinensis

由以上試驗可知，黃連煮散顆粒煎液中鹽酸小檗堿煎出率是傳統飲片的1.57倍，干膏收率是傳統飲片的1.87倍。因此從鹽酸小檗堿煎出率和干膏收率角度出發，黃連煮散顆粒煎煮效率較傳統飲片有大幅度提高。

3. 結論與討論

3.1 星點設計、均勻設計及正交設計都是運用已經非常成熟的試驗設計方法，相較于均勻設計與正交試驗設計，星點設計結合效應面法所建立的模型精確度更高，試驗預測值更接近真實值，因此試驗采用該方法。

3.2 飲片制成煮散顆粒后，粒度減小，溶劑與顆粒接觸面積增大，溶劑易于滲透進顆粒內部，并且由于擴散面大、擴散距離短，也有利于成分擴散，因此提高了飲片浸提效率，節約了藥材與煎煮時間。但過細的粉末吸附作用增強，且會給浸提與濾過操作帶來不便[7]，因此一般情況在不影響煮散顆粒成型性的前提下應選擇較大粒徑的粉末進行制粒。但粉末粒度的篩選需要綜合藥材自身特性在試驗的基礎上得以確定。

3.3 由黃連煮散顆粒與傳統飲片化學計量關系對比研究試驗結果可知，從鹽酸小檗堿煎出率和干膏收率角度出發，黃連煮散顆粒煎煮效率明顯優于傳統飲片，一定程度上體現了煮散顆粒這種現代新型飲片提高飲片利用率，節省藥材及能源的特點。

3.4 黃連煮散顆粒與傳統飲片之間的化學成分對比研究除了需進行化學計量的研究還應該引入藥理藥效試驗進行對比，所以本試驗的化學計量對比研究旨在為后續更深入的探索提供借鑒。

[1] 國家藥典委員會. 中國藥典:2010年版一部[S].北京:中國醫藥科技出版社,2010:285.

[2] 鄭為騫,傅超美,胡慧玲,等. 陳皮現代飲片與傳統飲片煎出效果對比研究[J]. 中藥與臨床,2011,2(3):36.

[3] 林俊芝,傅超美,毛茜,等. 黃柏飲片與煮散顆粒在不同煎煮時間點鹽酸小檗堿含量和干膏收率的比較[J]. 中國實驗方劑學雜志,2012,18(12):41.

[4] 馬雪瑋,傅超美,劉婧,等. 干姜煮散顆粒與傳統飲片在不同煎煮時間點干膏收率與6-姜辣素含量的對比研究[J]. 成都大學學報(自然科學版),2012,31(2):121.

[5] Wu W, Cui G H. Application of Central Composite Design-Response Surface Methodology in Pharmacy[J]. Foreign Med Sci Pharm (國外醫學藥學分冊),2000,27(5):292.

[6] Liu Yj, Xiang Rw. Application of Central Comosite Design/Response Surface Methodology in Pharmacy Experiment Design[J]. Chin MAP(中國現代應用藥學雜志),2007,24(6): 455.

[7] 張兆旺.中藥藥劑學[M].北京:中國中醫藥出版社,2007:83.