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星点设计-效应面法优选蓬莪术醋制工艺



全 文 :中药与临床 Pharmacy and Clinics of Chinese Materia Medica 2011;2(6)·22·
中 药 莪 术 为 姜 科 植 物 蓬 莪 术 C u r c u m a
phaeocaulis Val.、广西莪术 Curcuma kwangsiensis
S.G.Lee et C.F.Liang 或温郁金 Curcuma wenyujin
Y.H.Chen et C.Ling 的干燥根茎,具有行气破血,消
积止痛的功效[1]。中医传统多以莪术醋制品治疗癥瘕
痞块,瘀血经闭等临床病症,入肝经血分,力峻而
势猛,为活血破血之要药。2010年版《中国药典》
中明确了莪术采用醋煮法,但由于莪术质地坚实要
达到煮至透心,其醋煮时间不易掌握,目前莪术醋
制方法、工艺均较混乱,并未规定工艺参数。为保
证临床用药的质量同时利于工业化大生产,本文对
莪术醋制工艺进行规范化研究。
1 仪器与试验材料
Agilent 1200高效液相色谱仪(Agilent 1200二
极管阵列检测器;Agilent 1200色谱工作站)(美国
安捷伦科技有限公司);Mettler AE240 十万分之一
电子分析天平(德国Mettler公司);FA1104万分之
一电子分析天平(上海天平仪器厂);KQ3200型超
声清洗器(昆山市超声仪器有限公司);数显恒温
水浴锅HH-4(国华电器有限公司);挥发油提取器;
PTHW普通恒温电热套1000 mL(河南爱博特科技有
限公司);101A电热鼓风干燥箱(吴江亚泰烘箱制
造厂)。
生莪术饮片(购于四川新荷花饮片有限公
司,生产批号:101012),经成都中医药大学标
本中心卢先明教授鉴定为姜科植物蓬莪术Curcuma
廖婉,傅舒,刘芳,章津铭,傅超美*
[摘要] 目的:优选醋煮莪术的炮制工艺参数,对莪术醋制工艺进行规范化研究。方法:采用星点设计-效应面优化法
(CCD-RSM),以姜黄素含量和挥发油含量为评价指标,优选加米醋量、烘制时间、烘制温度等莪术醋煮工艺参数。结
果:取莪术饮片适量,加入30%米醋,拌匀闷润2 h,煮至醋液收干,置于120 ℃中干燥30 min,取出稍冷即得。结论:星
点设计-效应面法优化莪术醋制工艺参数方法可行,建立的数学模型预测性良好。
[关键词] 蓬莪术;星点设计-效应面法;醋制工艺
[中图分类号] R 284.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-926X(2011)06-007-03
The Research of Optimizing the Processing with Vinegar for Curcuma phaeocaulis Val. by CCD-RSM/ LIAO Wan,FU
Shu, LIU Fang,ZHANG Jin-ming, FU Chao-mei*//(Pharmacy College of Chengdu University of TCM, Chengdu 611137, China)
[Abstract] Objective:Optimized the processing parameters of Curcuma rhizome boiled with vinegar, conduct the study of
standardization of Curcuma rhizome vinegar technology.Method: Dependent variables were the content of curcumin and essential
oil, by using Central Composite Design-Response Surface Methodology(CCD-RSM), to optimize the volume of the rice vinegar、
roast time、roast temperature and other technology parameters of Curcuma rhizome boiled with vinegar.Result:Taking some
Curcuma rhizoma, adding in 30%rice vinegar with mixed properly and stay for 2 hours, till vinegar evaporate to dryness, dried
for 30 minutes under the temperature 120℃ and took out a little cold for a quick.Conclusion:CCD-RSM can be used to optimize
the processing technology parameters of Curcuma rhizome boiled with vinegar, and the optimum mathematic model is highly
predictive.
[Key words] Curcuma phaeocaulis Val.; CCD-RSM; Processing with vinegar
星点设计-效应面法优选蓬莪术醋制工艺
·炮制制剂·
[基金项目] 四川省教育厅课题--基于“血清化学-血清药理学”
模式的莪术醋制机理研究(项目编号:11zb047)
[作者单位] 成都中医药大学药学院 中药资源系统研究与开发
利用省部共建国家重点实验室培育基地,四川 成
都 611137
[作者简介] 廖婉(1983-),女,汉族,四川都江堰,讲师,
研究方向:中药新制剂和新剂型的研究
Tel:13880602527 Email:22357393@qq.com
[通讯作者] 傅超美(1961-),男,汉族,四川简阳,博士生
导师,研究方向:中药新制剂和新剂型的研究
Email:chaomeifu@126.com
[收稿日期] 2011-09-27
中药与临床 Pharmacy and Clinics of Chinese Materia Medica 2011;2(6) ·23·
phaeocaulis Val.的干燥根茎;姜黄素对照品(四川省
维克奇生物科技有限公司,批号:201008,纯度:
HPLC≥98%);米醋(上海淘大食品有限公司,生
产日期(批号):20100315,9 ℃);甲醇为色谱
纯,水为重蒸水(自制),其它试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2.1 因素、水平及指标的确定
通过前期预实验结果及查阅文献可知,加醋
量、烘制时间、烘制温度是对醋煮工艺影响较大的
三个因素,将其作为星点设计的自变量。在前期单
因素预试验的基础上,以加醋比例(X1)、烘制时
间(X2)、烘制温度(X3)为主要考察指标,其水
平的安排遵循任意两个物理量之间的差值与对应代
码之间差值成等比的原则,选用三因素五水平的星
点设计-效应面法优化并筛选最佳炮制工艺[2],因素
水平见表1。同时,以挥发油含量(Y1)、姜黄素含
量(Y2)为评价指标,采用综合加权评分法计算,
设挥发油含量为0.4,姜黄素含量为0.6,得综合得分
(OD)值,试验安排及结果见表2。
OD=
表1 醋煮工艺三个考察因素的代码水平及对应物理量
因素 -1.682 -1 0 1 1.682
加醋比例X1(%) 3.18 10 20 30 36.82
烘制时间X2(min) 9.55 30 60 90 110.45
烘制温度X3(℃) 39.55 60 90 120 140.45
表2 醋煮工艺星点实验设计表及各指标值
实验号 X1 X2 X3 挥发油含量 姜黄素含量 综合评分
(%)Y1 (mg.g-1)Y2 (OD)Y
1 -1 -1 -1 0.426 0.010 0.260
2 1 -1 -1 0.485 0.012 0.297
3 -1 1 -1 0.409 0.008 0.247
4 1 1 -1 0.564 0.006 0.336
5 -1 -1 1 0.396 0.029 0.263
6 1 -1 1 0.653 0.023 0.407
7 -1 1 1 0.413 0.017 0.261
8 1 1 1 0.423 0.029 0.280
9 -1.682 0 0 0.364 0.026 0.241
10 1.682 0 0 0.684 0.022 0.424
11 0 -1.682 0 0.459 0.014 0.283
12 0 1.682 0 0.453 0.024 0.291
13 0 0 -1.682 0.415 0.054 0.303
14 0 0 1.682 0.396 0.027 0.261
15 0 0 0 0.485 0.031 0.318
2.2 醋煮莪术试验方法
取净莪术置制药锅中,加米醋及适量净水浸
没,浸泡4 h,用文火煮至醋汁被吸尽,内无白心
时,取出,稍晾,切厚片,干燥。莪术每100 kg,用
米醋20 kg。
2.3 模型拟合
采用Design Expert 7.0软件,以综合得分(OD)
值为因变量(Y),对各自变量因素(Xi)进行多种
方程拟合,通过比较各拟合方程的拟合度,确定其
拟合方式[3]。
线性方程拟合:Y=0.30+0.043X1-6.42×10-
3X2-1.172×10-4X3(R2=0.6449)
二项式方程(Quadratic)拟合:
Y=0.32+0.043X1-6.42×10-3X2-1.172×10-
4X3-9.101×10-3X1X2+4.67×10-3X1X3-
0.020X2X3+3.643×10-3X12-0.011X22-0.013X32
(R2=0.8239);
三 项 式 方 程 ( C u b i c ) 拟 合 :
Y=0.32+0.053X1+2.315×10-3X2-0.012X3-
9 . 1 0 1 × 1 0 - 3 X 1 X 2 + 4 . 6 7 × 1 0 - 3 X 1 X 3 -
0.02X2X3+3.643×10-3X12-0.011X22-0.013X32-
0 .022X1X2X3-0 .015X12X2+0 .021X12X3-
0.017X1X22(R2=0.9964)
由上可知,该工艺采用三项式方程拟合其拟合
度R最大,说明该拟合方程最佳,故选择拟合三项式
方程优选其工艺参数。
2.4 工艺参数优化和预测
根据上述二次多项式模型,绘制因变量曲面图
和等高线,优选三个因素的最佳取值范围。综合工
业生产实际情况,选取醋煮莪术的最佳工艺参数,
见图1~3。

图1 OD值与A、C因素的效应面图和等高线
中药与临床 Pharmacy and Clinics of Chinese Materia Medica 2011;2(6)·24·

图2 OD值与B、C因素的效应面图和等高线

图3 OD值与A、B因素的效应面图和等高线
根据拟合方程、三维效应面图及等高线图,采
用Design Expert7.0 软件分析得莪术醋煮优化工艺条
件为:取莪术饮片适量,加入30%米醋,拌匀闷润
2 h,煮至醋液收干,置于120 ℃中干燥30 min,取出
稍冷即得。
2.5 验证试验
经综合评价,确定最优炮制工艺为加醋30%及
适量水,辅料总体积为药材的4倍,浸润2 h后,文
火煮至液体辅料收干,置于120℃干燥箱中烘制30
min。重复3次实验,将预测值与实测值进行比较并
计算偏差,结果见表3。
表3 各指标预测值与实际值的比较
指标 预测值 实际值 偏差
挥发油含量(%) 0.649 0.638 -0.02
姜黄素含量(mg.g-1) 0.051 0.049 -0.04
综合评分OD值 0.410 0.406 -0.01
由表可知,预测值与实测值的偏差较小,所建
立的数学模型预测性好,说明该工艺稳定可行,具
有实际应用价值。
3 结论与讨论
3.1 醋煮辅料的选择
《中国药典》2010年版一部附录ⅡD炮制通则
项下规定,中药煮法为中药饮片加水或相应辅料共
煮,但并未明确所用醋的品种、规格,且未将所用
醋按照炮制辅料标准进行相关质量控制,仅是沿用
食品行业控制标准。现代研究表明,醋有同态发
酵、液态发酵、配制醋;品种有米醋、陈醋、麦醋
等;等级有特级、l、2级和普通级别;醋酸含量从
3%~20%不等。同时醋作为食品调味剂用是要加入
糖色、调味剂和香料等,而文献记载作为炮制辅料
的醋是不能加任何其他物质的。因此,莪术醋煮工
艺中醋的品种规格对其实验结果是否有影响,还需
进一步研究,同时,也需要对中药醋制所用醋进行
相应的规定和质量控制。
3.2 醋煮方式的选择
《中国药典》2010年版一部附录ⅡD炮制通则
项下规定,中药煮法为中药饮片加水或相应辅料共
煮透,而未规定其加热时间、加热方式、火力、火
候等因素。实验过程中发现,将莪术药材和醋浸泡
液置于不同敞口的容器中或置于不同加热工具(电
炉、电热套或电磁炉)上煎煮时,醋浸泡液收干时
间长短不一。开口过大,则水分蒸发过快,且水分
收干前莪术饮片易煮糊;开口过小,则水分蒸发
慢,类似于回流提取过程,姜黄素和挥发油均损失
较大。预试验单因素考察时发现,容器开口不易调
节,故未作为本研究的工艺考察因素。
3.3 优化方法的选择
目前国内常用正交实验设计进行优化,但这种
方法是基于线性模型的设计,实际精度不够,忽略
了炮制各因素交互作用对饮片质量的影响,建立的
数学模型预测性较差。星点设计—效应面优化法是
近年来国外常用的实验设计和优化方法,CCD设
计是多因素五水平的实验设计,具有非线性拟合的
特点,其结果采用集数学和统计学方法于一体的效
应面法进行优化,一次设计即可获得较佳条件,其
应用成熟,预测性较好。本文在工艺参数优选过程
中,通过对比线性模型、二项式方程、三项式方程
的拟合参数,筛选出最佳拟合模式,使得工艺参数
预测性更好。
[参考文献]
[1] 中华人民共和国药典委员会.《中华人民共和国药典》一
部[S].北京:中国医药科技出版社,2010.
[2] 潘莹,江海燕.正交实验法改进广西莪术醋制炮制工艺的初
探[J].时珍国医国药,2009,20(9):2265.
[3] 吴伟 ,崔光华 .星点设计-效应面优化法及其在药学中的
应用[J]. Foreign Medical Sciences Section on Phamacy,
2000,27(5):292.
(责任编辑:何瑶)