星点设计-响应面法优化大承气汤中和厚朴酚与厚朴酚的提取工艺

谢 臻， 曹 骋， 曾元儿， 江 滨＊

(1.广西中医学院药物分析教研室，广西 南宁 530001;2.广州中医药大学中药分析教研室，广东 广州 510006)

大承气汤主治伤寒、温病或瘟疫阳明腑实，为泻法的代表汤剂。其传统煎法为“先煎枳、朴，后下大黄，纳芒硝，溶化服”。但目前已发现，在药味组成、剂量配比完全相同的情况下，以不同煎法制成的大承气汤药效差异甚大［1-2］。因此，研究大承气汤的最佳提取条件，可为其复方配伍研究和质量控制奠定基础。

数学模型在药学中的应用越来越广泛，特别是在工艺的优化上，体现了应用数学模型的优势。星点设计在处方、方法和工艺的筛选与优化方面有着广泛的应用［3-8］。本实验旨在采用星点设计-响应面法优选法对大承气汤中和厚朴酚与厚朴酚提取工艺进行优化，为大承气汤中有效成分的提取提供依据，同时也为探讨该法应用于传统方剂提取工艺的可行性提供依据。

1 仪器与材料

LC-10AT高效液相色谱仪(日本岛津仪器有限公司);N2010色谱工作站(浙江大学智达信息工程有限公司);AEG-220电子分析天平(日本岛津仪器有限公司);

大黄、厚朴、枳实、芒硝饮片购于广州致信中药饮片有限公司，均由广州中医药大学中药鉴定教研室黄海波副教授鉴定。和厚朴酚对照品(批号110730-200408);厚朴酚对照品(批号110729-200310)，均购于中国药品生物制品检定所。

2 方法与结果

2.1 浸膏提取

按处方比例(大黄12 g、厚朴24 g、枳实12 g、芒硝9 g)的1/10，取枳实、厚朴，精密称定，按星点设计矩阵安排试验的提取条件，加热回流，滤过，药液中按处方比例加入大黄药材(精密称定)，再加热回流，滤过，向药液中溶入芒硝(精密称定)，微沸5 min，趁热滤过，提取药液经减压浓缩干燥，得干浸膏粉，备用。

2.2 色谱条件［9］

色谱柱C18柱(大连依利特分析仪器有限公司，Hypersil ODS2 5 μm，4.6 mm ×250 mm);流动相甲醇-水(78 ∶22);体积流量1 mL/min;柱温30℃;检测波长294 nm;进样量5 μL。

2.3 对照品溶液制备

精密称取厚朴酚对照品、和厚朴酚对照品适量，加甲醇分别制成每1mL含和厚朴酚0.12 mg、厚朴酚0.165 mg的溶液，摇匀，即得。

2.4 供试品溶液制备

取大承气汤干膏0.1 g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇25 mL，称定质量，摇匀，密塞，浸渍24 h，用甲醇补足质量，滤过，取续滤液，即得供试品溶液。

2.5 线性关系考察

按上述色谱条件，以峰面积积分值Y为纵坐标，对照品量X(μg)为横坐标，绘制标准曲线，分别得和厚朴酚与厚朴酚标准曲线方程为Y=259 340 2X－1 630.740 3，r=0.999 8;Y=3 950 803X－6 594.143 5，r=0.999 8;线性范围分别为 0.012 ～0.30 μg，0.033 ～0.825 μg。

2.6 预试验选择提取因素及相关水平

2.6.1 乙醇体积分数范围的选择 比较了以水，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%和95%乙醇作为提取溶剂对和厚朴酚与厚朴酚提取率的影响。结果以水溶剂时其提取率偏低，以50%和95%乙醇为溶剂时提取率较高，但芒硝在70%，80%和95%乙醇中难以溶解，而且预实验结果表明芒硝会对全方的成分溶出等产生影响，所以没有考虑将乙醇提取液缩、降低乙醇浓度后再加入芒硝。最后选择乙醇体积分数上限为60%，下限为20%。

2.6.2 提取时间的选择 比较提取时间为30、40、50、60、90和120 min对和厚朴酚与厚朴酚提取率的影响。结果表明提取90 min后，各提取率变化不大，所以选择提取时间范围为30～90 min。

2.6.3 提取次数与溶媒比范围的选择 提取次数一般为3次，但由于大承气汤的煎煮过程中大黄和芒硝需要后下，为了便于比较，本实验选择提取1次。比较了溶媒比为13、18、22、25倍量对和厚朴酚与厚朴酚提取率的影响，结果以溶媒比为22倍量时和厚朴酚与厚朴酚提取率较高，但考虑到提取成本，所以在选择溶媒比范围时把下限定为10倍量，上限定为25倍量。

2.7 星点设计实验

每个因素按星点设计矩阵选择的各水平及其对应的编码值见表1～2。

表1 星点设计因素与水平

2.7.1 星点设计试验数据的统计分析 按处方比例精密称取枳实 1.2 g、厚朴 2.4 g、大黄 1.2 g，芒硝 0.9 g，按表 2 星点设计矩阵安排试验。

取乙醇体积分数百分数(X1)、提取时间(X2)、溶媒比(X3)3个因素作处变量，以和厚朴酚与厚朴酚总提取百分含量(Y，和厚朴酚与厚朴酚质量总和/厚朴药材质量×100%)作因变量，采用星点设计的方法设计试验，对结果进行多元线性回归和二项式拟合，多元线性拟合模型Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3，二项式拟合模型:Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+b5X22+b6X32+b7X1X2+b8X1X3+b9X2X3。

2.7.2 模型拟合 以和厚朴酚与厚朴酚提取率为因变量，对实验结果进行多元线性回归和二项式按拟合，以方程的P＜0.05作为显著标准，选择有较大r值的模型，对方程进

表2 星点设计实验与结果

复相关系数r=0.947 45，相对多元线性拟合有提高，表明该方程有较大可信度，预测性较好。

2.7.3 工艺优化和预测 绘制响应曲面及其等高线图，见图1～3。应用 LINGO9.0软件求导，可得:当提取条件为60%乙醇、提取时间为90 min，溶媒比为19.92倍时，Y有预测的最大值4.62%。本实验最终选取大承气汤的最佳提取工艺条件为60%乙醇、提取时间为90 min，溶媒比为19.92倍。

2.7.4 验证实验 根据最佳工艺条件再提取大承气汤3份，结果与拟合方程预测的最大值比较，偏差=(预测值－实测值)/预测值×100%，结果见表3。行优化，得多元线性方程:

二项式方程:

表3 验证试验结果(n=3)

3 讨论

图1 乙醇体积分数和提取时间的响应曲面及其等高线图

图2 乙醇体积分数和溶媒比的响应曲面及其等高线图

星点设计-响应面优化法是适宜进行非线性拟合的优化法，通常在最佳条件附近，指标与影响因素之间的关系为非线性，此时不宜用线性方程进行拟合，应选用二次多项式或更高次的多项式进行拟合以得到最佳的模型拟合度。本实验中二项式模型的拟合相关系数高达0.947 45，模型可信度较高，通过预测分析也证实所建立的数学模型具有极佳的预测性。

本实验采用星点设计-响应面法得出了乙醇体积分数、提取时间、溶媒比对大承气汤中和厚朴酚与厚朴酚提取率的效应趋势，优化了大承气汤的提取工艺条件。从对本次实验数据所绘制的曲面图可以看出，乙醇体积分数、提取时间对考察指标的影响较大，而溶媒比对考察指标的影响相对较小。按实验所得的最佳提取条件测定和厚朴酚与厚朴酚总含量的提取转移率为89.44% ～94.33%。实验存在的问题，如在实际大生产中，需要考虑到大黄如何后下的，在以后的中试实验中要进一步研究。

图3 提取时间和溶媒比的响应曲面及其等高线图

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