响应面分析法在中药提取和制备工艺中的应用

李学明 林善华 陈华龙

摘要：目的：使用响应面分析法优化栀子黄色素提取工艺以及其制备工艺。方法：本研究应用单因素实验结合响应面分析法，通过选取乙醇浓度、料液比以及提取温度三大变量，通过对提取工艺进行三因素三水平分析以得到最佳的组合方式，从而达到对栀子黄色素提取工艺以及制备工艺进行优化的目的。结果：乙醇浓度为67.8%，料液比为1：10，提取温度为68℃为栀子黄色素最佳提取工艺，在该条件下，栀子黄色素吸光值的模型预测值为0.7012，而实际验证的栀子黄色素吸光值为0.7017，与模型预测值相近（P>0.05）。结论：应用单因素实验结合响应面分析法对栀子黄色素提取以及制备工艺进行优化具有合理、简便等特点，采用该法优化的提取工艺具有能耗少，得率高等优势，值得进一步推广及应用。

关键词：响应面分析法;栀子黄色素;提取工艺;三因素三水平分析;单因素试验

【中图分类号】R283    【文献标识码】A    【文章编号】2107-2306（2019）06-236-02

中药有效成分的提取效果往往受到多种因素及其相互作用的影响，各因素之间彼此牵制，使得对提取效果的评估较为困难，因此，运用科学的设计策略对中药有效成分的提取以及制备工艺进行优化具有至关重要的意义。既往，传统的设计方法主要为正交设计法、均匀设计法以及单因素试验法，但是上述方法因其均存在计算繁琐，优化不够全面等缺陷而使其进一步推广受到了限制。而响应面分析法主要是通过确定各自变量因素及其相互作用对因变量响应值的影响，进而全面而准确表述出各自变量对响应值的影响，并拟合出各因素之间相互影响的回归方程，通过对回归方程进行解析从而得到最佳的自变量量组合方式。如上所述，响应面分析法因其具备简单、高效、准确等优势而被广泛应用于各类重要提取与制备工艺的优化中。因此，为了系统探究使用响应面分析法优化栀子黄色素提取工艺以及其制备工艺的效果，本研究应用单因素实验结合响应面分析法，通过选取乙醇浓度、料液比以及提取温度三大变量，通过对提取工艺进行三因素三水平分析以得到最佳的组合方式，以期达到对栀子黄色素提取工艺以及其制备工艺进行优化的目的。

1.材料与方法

1.1实验材料

所购入栀子均经药学部中药鉴定室鉴定，并符合《中华人民共和国药典》相关项要求，将栀子剥壳、粉碎，备用。

1.2实验试剂与仪器

本实验试剂与仪器包括无水乙醇、超纯水（自制）、回流提取仪、电子天平、中药摇摆式粉碎机、旋转蒸发仪、紫外分光光度计以及离心机等。

1.3栀子黄色素的提取方法

使用电子天平称取5g栀子粉末于圆底烧瓶中，加入特定体积以及浓度的乙醇，在对应温度下浸堤固定时间，提取液抽滤，并使用旋转蒸发仪浓缩回收乙醇，得到对应的粗体液。在提取时，通过采用回流加热装置以避免溶剂的挥发，溶剂浸没药材表面后，于水浴中加热回流，此时提取液经抽滤管抽入浓缩器，进而完成栀子黄色素的提取。

1.4栀子黄色素吸光值的测定方法

使用1cm的标准比色皿，以纯水作为空白对照，将提取得到的粗提液于紫外分光光度计上进行测定，测定的波长为440 nm纳米处的吸光值A。

1.5使用响应面分析方法优化提取条件

本实验以单因素试验为基础，选取预期各类研究因素作为自变量，吸光值A作为因变量响应值，通过选取乙醇浓度、料液比以及提取温度三大变量，通过对提取工艺进行三因素三水平分析以得到最佳的组合方式，从而达到对栀子黄色素提取工艺以及制备工艺进行优化的目的。

2.结果

2.1响应面分析结果

响应面分析结果如表1所述，利用Design Expert 软件对实验结果进行回归拟合，得到以栀子黄色素的吸光值为响应值，以乙醇浓度、料液比以及提取温度为三大自变量的拟合方程：Y =0.71 +0.012 X1 -0.064 X2 -0.020X3+0.028X1X2-0.016 X1X3-0.049 X2X3-0.060 X1-0.027 X2-0.081X3，其中，X1为乙醇浓度、X2为料液比，X3为提取温度。

2.2关于拟合回归方程的差异性分析

从拟合回归方程的差异性分析来看，模型差异是显著的（P<0.05），该模型的相关系数为R等于0.932，说明模拟回归方程的拟合度很好，能较为准确对表述出各自变量对响应值的影响。通过回归模型最佳的自变量量组合方式进行预测，乙醇浓度为67.8%，料液比为1：10，提取溫度为68℃为栀子黄色素最佳提取工艺，在该条件下，栀子黄色素吸光值的模型预测值为0.7621，而实际验证的栀子黄色素吸光值为0.7717，与模型预测值相近（P>0.05）。

3.讨论

中药复方剂具有高效、低毒以及不宜产生耐药性等优势，故而开发安全低毒且高效的中药复方剂一度成为研究者们关注的重点，其中，对相关中药复方剂的提取以及制备工艺进行开发和优化尤为重要。中药有效成分的提取效果往往受到多种因素及其相互作用的影响，使得对提取效果的评估较为困难，因此，运用科学的设计策略对中药有效成分的提取以及制备工艺方案进行设计与优化是提取效果是否可以得到显著提升的关键因素。而响应面分析法主要是通过确定各自变量因素及其相互作用对因变量响应值的影响，进而全面而准确表述出各自变量对响应值的影响，并拟合出各因素之间相互影响的回归方程，通过对回归方程进行解析从而得到最佳的自变量量组合方式，由此可知该法具备准确、全面等特点。因此，为了系统探究使用响应面分析法优化栀子黄色素提取工艺以及其制备工艺的效果，本研究应用单因素实验结合响应面分析法，通过选取乙醇浓度、料液比以及提取温度三大变量，通过对提取工艺进行三因素三水平分析以得到最佳的组合方式，以期达到对栀子黄色素提取工艺以及其制备工艺进行优化的目的。结果表明，乙醇浓度为67.8%，料液比为1：10，提取温度为68℃为栀子黄色素最佳提取工艺，在该条件下，栀子黄色素吸光值的模型预测值为0.7012，而实际验证的栀子黄色素吸光值为0.7017，与模型预测值相近，充分验证了应用单因素实验结合响应面分析法对栀子黄色素提取以及制备工艺进行优化具有合理性，本研究优化和提取的制备工艺可最大效率利用原料，提高资源利用效率。

参考文献：

[1] 王秋红， 赵珊， 王鹏程， et al. 半仿生提取法在中药提取中的应用[J]. 中国实验方剂学杂志， 2016（18）：187-191.

[2] 毛莹， 李东霞， 夏春丽， et al. 正交设计法优选忍冬藤中绿原酸提取工艺[J]. 世界中医药， 2016， 11（7）：1337-1339.

[3] 刘晶， 刘莹， 张妍， et al. 均匀设计法优化酸枣仁百合的提取工艺研究[J]. 化学工程师， 2018（6）.

[4] 曹珍， 王振杰， 赵建成， et al. 单因素和正交试验法优选大叶藓（Rhodobryumroseum）傅里叶红外光谱处理条件[J]. 河北省科学院学报， 2016（3）：67-74.

[5] 贺银菊， 彭召旭， 杨再波， et al. 响应面分析法优化四药门花叶总黄酮提取工艺[J]. 中国食品添加剂， 2018（6）.

[6] 虞立， 万海同， 何昱， et al. 基于两种分析方法优化红花中羟基红花黄色素A提取工艺[J]. 中药材， 2018（11）.

7. 郑麟枫， 张烊烊， 刘婷， et al. 响应面法优化药王茶总黄酮提取工艺[J]. 陕西中医药大学学报， 2019（3）.

作者简介：李学明，男，1972年10月出生，本科学历，民族：汉;籍贯：广东韶关;职称：副主任中药师;研究方向：主要从事中药炮制和中药制剂研究。