Box-Behnken设计-效应面法优选黄芩饮片产地炮制加工关键技术研究

葛秀允 辛 华 武卫红 史国玉 商庆节

山东医学高等专科学校，山东济南250002

黄芩为唇形科植物黄芩（Scutellaria baicalensisGeorgi）的根，具有清热燥湿、泻火解毒、止血、安胎的功效[1]。其道地产区主要有山东、内蒙古、山西等地。黄芩是山东的主要道地药材之一，采收后在产地自然晒干，以原药材的形式流通，在饮片生产企业进行水处理软化、切制、烘干等工序加工制成饮片使用。这种加工模式，存在“二次加工”和水处理的问题，化学成分易溶于水后流失，导致饮片质量下降[2-5]。目前，对黄芩的研究报道主要集中在化学成分和药理作用方面，国内尚未见到采用烘制法进行产地炮制加工方面的文献报道。

本研究针对上述加工模式的弊端，对影响黄芩饮片质量的加热温度、时间和物料厚度进行Box-Behnken设计-效应面法优选，确定最佳产地炮制加工关键技术，避免“二次加工”，节省加工成本，减少化学成分流失，提高黄芩饮片质量[6]。

1 仪器与试药

1.1 实验仪器

Ultimate 3000高效液相色谱仪、二极管阵列检测器、Chromeleon 7工作站（美国Thermo科技公司），SB-5200 DTS超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司），BP211D型电子天平（sartorius公司）（精确至0.01 mg），Lichrospher C18色谱柱[月旭科技（上海）股份有限公司，4.6 mm×250 mm，5 μm]。

1.2 试药

黄芩苷（成都普思生物科技有限公司，批号分别为：160803-201821）、甲醇（上海星可高纯溶剂有限公司，色谱纯）、乙腈（上海星可高纯溶剂有限公司，色谱纯）、磷酸（天津市科密欧化学试剂有限公司，批号：20160629，色谱纯）、蒸馏水（广州屈臣氏食品饮料有限公司），其余试剂均为分析纯。

黄芩药材采自山东省潍坊市临朐县，经山东省中医药研究院中药资源研究室靳光乾主任中药师鉴定为唇形科植物黄芩的根。

1.3 实验设计

1.3.1 因素水平选择 目前黄芩饮片炮制工艺为产地采收晒干，药材净制后，投入到沸水中煮10 min或蒸30 min，切片，晒干或烘干。对以上存在“二次加工”的现象，根据预实验，采用不同温度烘制加工黄芩饮片，制备饮片，并进行综合质量评价，确定影响黄芩饮片质量的主要因素。以外观性状、浸出物和黄芩苷的含量为评价指标，采用加权法进行评分。1.3.2 因素水平 根据《中华人民共和国药典（一部）》[1]黄芩项下黄芩饮片的炮制方法，对影响黄芩饮片质量的关键因素进行实验，确定了烘制温度1（100℃）、烘制温度2（60℃）和烘制温度3（40℃）三个关键技术参数。进一步采用Box-Behnken 设计-效应面法优选产地炮制加工关键技术。影响黄芩产地炮制工艺的因素和水平见表1。

表1 因素水平

2 方法与结果

取黄芩鲜药材29份，每份500 g，除去须根，清水洗净，晾干，按Box-Behnken设计表安排的29种工艺分别制备黄芩饮片样品。根据《中华人民共和国药典（一部）》[1]、《山东省中药饮片炮制规范》2012年版黄芩项下性状规定，请3名炮制专家和老药工进行外观性状质量评价。包括黄芩饮片的形状（满分50分）、表面颜色（满分30分）、气味（满分20分）。按照《中华人民共和国药典（一部）》[1]浸出物测定法项下热浸法测定黄芩饮片醇溶性浸出物的含量，并按照其黄芩项下含量测定方法测定黄芩苷的含量。测定结果见表2。

表2 Box-Behnken设计-效应面法设计表及实验结果

综合评分：中药饮片的传统质量评价是以饮片外观性状为主要指标，同时结合浸出物含量和黄芩苷含量进行综合评分。外观性状项加权系数为0.4，其他两项加权系数为0.3。

综合得分=性状项得分×0.4+浸出物含量得分×0.3+黄芩苷含量得分×0.3。其中浸出物得分=浸出物含量/浸出物含量最高值×100；黄芩苷含量得分=黄芩苷含量/黄芩苷含量最高值×100。

2.1 结果分析

采用Design-Expert 8.05软件对表1～2实验结果进行二次回归效应面回归分析，建立多元二次效应面回归模型，得拟合方程为Y=-228.58319+25.11717×A+18.79313×B+15.94944×C+8.04394×D+0.14625×A×B+0.29750×A×C+0.20047×A×D-0.10983×B×C+0.00650×B×D-0.077292×C×D-4.07381×A2-0.63841×B2-1.33628×C2-0.18377×D2，其中Y为效应值，即黄芩饮片外观性状、浸出物含量和黄芩苷含量综合评分，A、B、C、D为自变量，即物料厚度、不同温度的烘制时间。各因素方差分析见表3。

表3 方差分析

由表3可知，模型的F=439.0100，P＜0.0001，提示实验所采用的二次模型具有极显著的影响，差异有统计学意义。失拟项P=0.1668，提示无明显失拟因素存在，可用回归方程代替实验真实点对实验结果进行分析。

A、B、C、D、AB、AC、AD、BC、CD、A2、B2、C2、D2均P＜0.05，提示这几项对综合评分均有影响，其中A、C、D、AD、A2、B2、C2、D2具有显著性影响，剩余项P＞0.05，对综合评分没有影响。

采用Box-Behnken设计-效应面法确定的黄芩饮片最优产地炮制加工关键技术为：物料厚度4.10 cm，100 ℃烘制14.86 min，60℃烘制5.15 h，40℃烘制23.31 h。结合大生产的实际情况确定黄芩饮片的产地炮制加工关键技术为：取黄芩药材鲜品，洗净，物料厚度4 cm，100℃烘制15 min，60℃烘制5 h，40℃烘制24 h，取出切薄片，干燥，筛去碎屑。

2.2 验证试验

取黄芩鲜药材3份，每份1 kg，按照确定的产地炮制加工工艺进行制备，并进行综合质量评价，测得结果见表4。说明该制备工艺稳定性较好，可行性较高。

表4 验证试验结果

2.3 黄芩饮片含量测定结果

取上述购进的黄芩药材鲜品，自然晒干，按照《中华人民共和国药典（一部）》[1]黄芩项下方法制备黄芩饮片，并按照药典方法测定黄芩苷含量，共制备三个批次，结果分别为9.13%、8.92%、9.07%，平均含量为9.04%，说明该方法稳定、重复性高。

3 讨论

中药包括中药材、中药饮片和中成药三大部分。中药材疗效为三者之首，中药饮片居中药材和中成药之间。中药饮片是指在中医药理论指导下，根据辨证论治和调剂、制剂的需要，对中药材进行特殊加工炮制后的制成品。中药材必须炮制成饮片后方能入药，这是中医临床用药的特点之一。中医采用饮片组方制剂应用于临床治疗，是中医治病用药的特色所在。饮片质量的优劣不但直接影响自身的临床疗效，也关系到中成药的临床疗效。

目前，中药材在产地采收、晒干后即进入市场流通，在饮片生产企业进行水处理软化、切制、烘干等工序加工制成饮片。增加了中间的储存、运输环节，运输周期长及贮藏不当会造成中药饮片质量下降和损耗，而且会增加中药饮片生产企业在设备、人力和能源方面的投入成本。黄芩在产地加工方面存在“二次加工”现象，加工和炮制环节脱节，导致饮片质量下降[7-8]。

本研究通过不同温度对黄芩药材鲜品进行烘制，杀酶保苷，通过程序降温进行干燥，至软硬适度时进行切制，产出的黄芩饮片较为优质。避免了传统炮制加工方式中存在的“二次加工”、多次水处理，避免黄芩药材有效成分流失、饮片质量下降[9-15]。本研究确定的加工法可有效提高黄芩饮片中黄芩苷的含量，比传统方法加工的黄芩饮片中黄芩苷含量提高近20%，且能缩短加工时间，其工艺参数明确，适合规范化、规模化生产。该方法可提高黄芩饮片的质量，保证临床疗效，为中药饮片产地炮制加工提供了示范作用，具有重要的经济和社会价值。