星點設計—效應面法優化五味子咀嚼片處方

李繼彬，邢正英，李 晗，楊金榮，房志仲

（天津醫科大學藥學院，天津市臨床藥物關鍵技術重點實驗室，天津 300070）

論著

星點設計—效應面法優化五味子咀嚼片處方

李繼彬，邢正英，李 晗，楊金榮，房志仲

（天津醫科大學藥學院，天津市臨床藥物關鍵技術重點實驗室，天津 300070）

目的：以自提五味子浸膏為模型藥物，應用星點設計-效應面法優化其咀嚼片處方。方法：采用濕法制粒，以處方中蔗糖、阿司帕坦、磷酸氫鈣的用量為主要考察因素，以制劑的硬度、口感為評價指標，根據星點設計原理進行試驗，采用多元線性回歸和二次多項式方程擬合指標與影響因素之間的數學模型，經效應面法預測最佳處方。結果：采用二次多項式擬合的相關系數優于線性方程，具有較高的可信度。綜合效應面優化和評估結果，最終五味子咀嚼片的最佳處方為：蔗糖用量（X1）：41%；阿司帕坦用量（X2）：1.6%；磷酸氫鈣用量（X3）：40.6%。結論：通過星點設計-效應面優化法所建立的模型可以用于五味子咀嚼片處方的優化。

五味子咀嚼片；星點設計-效應面法；處方篩選；硬度；口感

五味子始記載于《神農本草經》斂肺生津、補腎養心、收斂固澀之功效，主治肺虛喘咳、津虧口渴、自汗盜汗、夢遺滑精、久瀉久痢、失眠健忘、心悸怔忡，是常用中藥之一[1]。70年代初，我國臨床研究中發現五味子能明顯降低肝炎患者血清谷丙轉氨酶水平[2]，臨床研究表明其中7種木脂素均能降低肝炎患者血清谷丙轉氨酶水平，并由此研發出治療肝炎的藥物聯苯雙酯，臨床上主要用于慢性肝炎的治療。此外其還具有抗癌、抗艾滋病毒（HIV）、拮抗血小板活化因子（PAF）和抑制醛糖還原酶等多種活性[3]。五味子作為一種新型的“藥食同源”功能性保健食品，在國際上應用范圍愈來愈廣泛。目前市面上未見五味子單方制劑，本試驗采用純中藥制劑口服

咀嚼給藥，藥物經咀嚼后能更好的被吸收，保證有效成分快速發揮作用，提高了生物利用度。咀嚼片（chewable tablets）是指于口腔中咀嚼后吞服的片劑[4]，是近年來發展起來的一種速效制劑。與普通片相比有以下優點：崩解時間短、分散狀態好、藥物溶出迅速；吸收快、生物利用度高，服用不受時間地點的限制。可咀嚼、含吮或用水分散后服用，減少了藥物對胃腸道的刺激，在良好口感的基礎上，加上富有吸引力的形狀和色澤，從藥物心理學角度考慮，更易被患者接受，尤其適合兒童、老人、中風患者及吞咽困難的患者。本試驗制備了五味子咀嚼片，并通過星點設計（central composite design,CCD）－效應面法（response surface methodology）優化處方。

1 材料與方法

1.1試藥 五味子浸膏（五味子藥材購自天津市中新藥業有限公司，自提）；蔗糖（蘇州中泰藥用輔料公司，批號：20110221）；阿司帕坦；枸櫞酸（天津風船化學試劑科技有限公司，批號：20110712）；薄荷腦（成都科龍化學試劑廠，批號：20130502）；磷酸二氫鈣（分析純，湖州展望藥業有限公司，批號：20140123）；PVP（ISP，批號：052299107）；自制重蒸水。

1.2 儀器 單沖壓片機；電熱鼓風干燥箱（天津市天宇實驗儀器機械廠）；KQ-200KDB型高功率數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；ALC-210.4型電子分析天平（北京賽多利斯系統儀器有限公司）；黃海YPD-200C片劑硬度儀（上海黃海藥檢儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 用法用量及制備工藝[4]參照2015年版《中國藥典》中五味子用量為每天2～6 g，根據藥物特殊性質，本試驗中片重最終設定為1 g，其中五味子原料藥含量為0.43 g/g，每天3次，每次2片。采用濕法制粒，將除磷酸氫鈣外的各輔料過80目，主藥與磷酸氫鈣過60目后，混合均勻，以10%PVP醇溶液作為粘合劑制軟材，24目篩制粒，40℃烘箱干燥，16目篩整粒后壓片，控制硬度在6～7 kg。

1.3.2 填充劑的篩選 五味子中含有揮發油類，吸濕性強，在處方設計時選用了磷酸氫鈣，以減少吸濕性。經過大量試驗摸索最終確定磷酸氫鈣用量為0.4 g/g時，壓片過程不會出現粘沖，咀嚼片的外觀整潔，口服時沒有砂礫感。

1.3.3 矯味劑的篩選 咀嚼片常需加入甜味劑和芳香矯味劑來改善患者用藥時的口感，以利于提高順應性[5]。試驗分別考察了蔗糖、阿司帕坦、木糖醇對五味子咀嚼片的矯味效果，結果表明蔗糖和阿司帕坦合用時，苦味明顯改善。另外考察了蜜桃香精、草莓香精、枸櫞酸、薄荷腦等對片劑的矯味效果，結果表明選用枸櫞酸、薄荷腦后，氣味涼爽，味道適宜。

1.3.4 粘合劑的篩選 中藥浸膏在制備過程中對溫濕度有一定要求，粘合劑和輔料選擇不適合會造成顆粒黏度大，壓片易粘沖。本試驗采用濕法制粒制備五味子咀嚼片，選擇黏度適宜的黏合劑。初步選擇了20%乙醇、75%乙醇、10%PVP醇溶液進行試驗。見表1。

試驗表明，采用10%PVP醇溶液為黏合劑時，顆粒中細粉含量適中，顆粒均勻，且所壓制的咀嚼片片面光滑，硬度適中。故選用10%PVP醇溶液作為本品黏合劑。

1.3.5 評分標準的選擇[6]由8人組成評定小組依據評分標準，分別對咀嚼片的口感、硬度評分，計算總評分，具體評分標準見表2。

表1 黏合劑對顆粒均勻度、片劑外觀的影響Tab 1 The adhesive effect on particle uniformity,tablet appearance

表2 評分標準Tab 2 Standards for evaluation

1.3.6 星點設計—效應面法優化處方[7-9]星點設計結合效應面法是近些年來藥學科研工作者常用的一種試驗設計方法，可以集數學和統計于一體。與國內經常采用的均勻設計和正交設計相比具有精度高、預測性好、簡便等優點。根據前期試驗結果，以影響咀嚼片口感和硬度的主要因素蔗糖、阿司帕坦、磷酸氫鈣的含量為影響因素，以硬度和口感的綜合評分作為評價指標。采用三因素五水平的星點設計對五味子咀嚼片的處方進行優化。因素水平設計見表3，根據預試驗選定蔗糖的用量占處方總重（X1）的0～45%，阿司帕坦的用量占處方總重（X2）的0～20%，磷酸氫鈣的用量占處方總重（X3）的20%～45%，以硬度、口感評分作為評價指標，進行星點設計-效應面優化法優化制劑處方，共設計20個試驗，試驗安排見表4，其中15～20是重復試驗。按照下列方程進行多元線性和非線性擬合。

多元線性方程：Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3

多元非線性方程：Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+ b5X22+b6X32+b7X1X2+b8X1X3+b9X2X3

表3 3個考察因素的代碼水平以及對應的物理量Tab 3 Independent variables and their values in coded and physical form

2 結果

根據安排表進行試驗，試驗設計及評分結果見表4。結果采用SPSS19.0軟件，分別以受試者對硬度和口感的綜合評分值對所選的3個因素進行多元線性回歸和非線性擬合。采用Microcal Origin8.0軟件分別繪制各指標與3個因素的三維效應面和等高線圖。

表4 試驗設計及評分結果Tab 4 Design and test results

硬度綜合評分（Y1）對各指標擬合的多元線性、非線性回歸方程及其復相關系數如下：Y1=20.432－0.014X1－0.003X2+0.324X3（R2=0.712，r=0.843）

Y1=0.224X1+0.232X2+1.620X3－0.006X12－0.014X22－0.022X32－0.007X1X2+0.003X1X3+0.006X2X3－2.078（R2=0.837，r=0.915)

多元線性回歸擬合方程的復相關系數較低，自變量與因變量之間線性關系較差，故不宜使用線性模型進行優化分析。因此采用非線性模型進行優化分析。采用Microcal Origin 8.0軟件繪制硬度綜合評分的三維效應面圖和等高線圖。結果見圖1～3。

圖1 硬度評分的效應面圖和三維等高線圖(X1=22.5)Fig 1 The surface and three-dimensional contour plots of hardness grade(X1=22.5)

圖2 硬度評分的效應面圖和三維等高線圖（X2=10）Fig 2 The surface and three-dimensional contour plots of hardness grade（X2=10）

圖3 硬度評分的效應面圖和三維等高線圖（X3=32.5）Fig 3 The surface and three-dimensional contour plots of hardness grade（X3=32.5）

從圖中可以看出蔗糖（X1）、阿司帕坦（X2）、磷酸氫鈣（X3）的用量對咀嚼片的硬度均有一定的影響，在一定范圍內，試驗者對咀嚼片硬度的評分較高。根據效應面優選出的3個因素最佳處方范圍為：X1：10%～35%；X2：1%～18%；X3：32.5%～45%。

口感綜合評分（Y2）對各指標擬合的多元線性、非線性回歸方程及其復相關系數如下：

Y2=30.584+0.073X1－0.202X2+0.074X3（R2=0.780，r=0.883）

Y2=20.260+0.215X1+0.215X2+0.569X3－0.004X12－0.013X22－0.009X32－0.007X1X2+0.003X1X3+（4.040E-9）X2X3（R2=0.899，r=0.948）

多元線性回歸擬合方程的復相關系數較低，自變量與因變量之間線性關系較差，故不宜使用線性模型進行優化分析。因此采用非線性模型進行優化分析。采用Microcal Origin 8.0軟件繪制口感綜合評分的三維效應面圖和等高線圖。結果如圖4～6。

從圖中可以看出蔗糖（X1）、阿司帕坦（X2）、磷酸氫鈣（X3）的用量對咀嚼片的口感均有一定的影響，在一定范圍內，試驗者對咀嚼片口感的評分較高。根據效應面優選出的3個因素最佳處方范圍為：X1：20%～45%；X2：0～4%；X3：27.5%～41%。

圖4 口感評分的效應面圖和三維等高線圖(X1=22.5)Fig 4 The surface and three-dimensional contour plots of taste grade(X1=22.5)

圖5 口感評分的效應面圖和三維等高線圖(X2=10)Fig 5 The surface and three-dimensional contour plots of taste grade(X2=10)

圖6 口感的效應面圖和三維等高線圖(X3=32.5)Fig 6 The surface and three-dimensional contour plots of taste grade(X3=32.5)

3 討論

糊精與淀粉配合用作填充劑時，有黏合作用。但容易造成片面麻點或使藥物溶出遲緩，易影響藥物含量測定。蔗糖粉為片劑優良的稀釋劑，有矯味和黏合作用，可以增加片劑的硬度和片面光滑度。筆者也曾單獨選用阿司帕坦作為矯味劑，但達到理想的矯味效果時，口感過于甜膩。因此選用阿司帕坦配合蔗糖使用。綜合以上兩個考察指標所優選出的最佳處方范圍，取兩個范圍的交集，得出處方優化最終處方，根據口感適量增加蔗糖用量，最終的處方：蔗糖用量（X1）：41%；阿司帕坦用量（X2）：1.6%；磷酸氫鈣用量（X3）：40.6%。

在藥學制劑工藝和處方篩選過程中，常需要同時考察多個因素對結果的影響并進行優化。試驗中用到的星點設計解決了均勻設計以及正交設計中存在的試驗精度不高，試驗取值僅僅是接近最佳取值，不能靈敏考察各因素的交互作用等問題[10]，同時具有操作簡單，試驗次數較少的優勢，因此國內外近年來常用此法進行試驗設計，并廣泛用于制劑研究、中藥炮制、制粒和提取等工藝研究中。

[1]王浴生.中藥藥理與應用[M].北京:人民衛生出版社，1983:177-177

[2] 冮怡琳.杜萍，畢珊珊.五味子有效成分的研究[J].科技創新導報，2013，34（2）:20

[3]仰榴青，吳向陽，徐佐旗，等.五味子及其制劑中木脂素類成分含量測定的研究進展[J].中國中藥雜志,2005,30(9):650

[4] 劉英.中藥制劑掩味方法概述[J].亞太傳統醫藥,2012,8(8):214

[5]楊建宏，吳瑩，李治芳，等.枸杞多維鈣咀嚼片的處方篩選及制備工藝的優化[J].天津藥學，2009，21（6）:5

[6]劉遜，陳儉清，李明雁，等.星點設計-效應面法優化連翹顆粒劑的制備工藝研究[J].東北農業大學學報，2012，43（6）：130

[7]陳飛，邢雪飛，白雪，等.星點設計-效應面法優選欣寧泡騰片提取工藝[J].中草藥，2014，45（11）：1566

[8] 施明毅，李建利，謝燕，等.星點設計-效應面法優選冠心康膠囊揮發油提取工藝[J].中國實驗方劑學雜志，2012，18（19）：47

[9]劉艷杰，項榮武.星點設計效應面法在藥學試驗設計中的應用[J].中國現代應用藥學，2007，24（6）：455

（2015-11-18收稿）

Optimizing the formation of schisandra chinensis chewable tablets by central composite design-reponse surface methodology

LI Ji-bin,XING Zheng-ying,LI Han,YANG Jin-rong,FANG Zhi-zhong
（College of Pharmacy,Tianjin Medical University,Tianjin Key Laboratory on Technologies Enabling Development of Clinical Therapeutics and Diagnostics(Theranostics),Tianjin 300070,China)

Objective:To use the schisandra fruit extract as model drug,and the application of star design-response surface method to optimize its chewable tablet prescription.Methods:The wet legal system grain to the prescription,the amount of sugar,aspartame,calcium hydrogen phosphate were used as the main factors,and the appearance of the preparation,hardness,texture as the evaluation index. According to the principle of star design experiment,multiple linear regression and quadratic polynomial equation fitting index and influencing factors,a mathematical model，was used to predict the best prescription by response surface method.Results:The correlation coefficients of quadratic polynomial fitting were superior to those of the linear equation,with better credibility comprehensive response surface optimization and evaluation results.The best prescription for sucrose:41%,aspartame:1.6%,calcium hydrogen phosphate:40.6%. Conclusion:Cental composite design response surface method can be used in fructus schisandrae chewable tablets.

schisandra chinensis chewable tablets;central composite design-reponse surface methodo;prescription screening; hardness;taste

R94

A

1006－8147（2016）06-0537-04

李繼彬（1991-），女，碩士在讀，研究方向：藥物制劑與質量控制；通信作者：房志仲，E-mail：fangzhizhong@tijmu.edu.cn。