星点设计-效应面法优化黄连煮散颗粒煎煮工艺及其与传统饮片化学计量对比研究

徐晓秋，傅超美，季宁平，彭伟

黄连为毛茛科植物黄连Coptis chinensis Franch、三角叶黄连Coptis deltoidea C.Y. Cheng et Hsiao或云连Coptis teeta Wall.的干燥根茎。具有清热燥湿、泻火解毒的功效[1]；其主要有效成分为生物碱类化合物。为提高中药饮片利用率，以节约药材、节省时间为目的，我们将黄连传统饮片开发成黄连煮散颗粒。煮散颗粒是综合了中药传统制剂形式“煮散”与现代制剂技术，除水以外不外加任何辅料，只改变传统饮片物理形态的现代新型饮片。由于煮散颗粒改变了传统饮片的物理性状，粒度的变化势必将影响浸提效果，进而其浸提方法将有异于传统饮片。本课题组前期试验已考察出陈皮、黄柏、干姜煮散颗粒在不同煎煮时间点煎出效率均显著性高于传统饮片[2~4]，进而为考察出较佳的黄连煮散颗粒临床运用方法，选用星点设计-效应面法优化其煎煮工艺。

1 仪器与试药

1.1 仪器

SHIMADZU LC-10AT高效液相色谱仪(日本岛津公司)； Sartorius-BS110S分析天平(德国赛多利斯公司)；粉碎机DJ灵巧型(上海淀久中药机械制造有限公司)；电子恒温水浴锅DZKW-4(北京中兴伟业仪器有限公司)。

1.2 试药

黄连饮片(购于四川新荷花中药饮片有限公司，批号：1105114)，经成都中医药大学中药标本馆卢先明教授鉴定为黄连Coptis chinensis Franch.的干燥根茎；盐酸小檗碱对照品(中国药品生物制品检定所，批号：0713-9906)；乙腈为色谱纯；水为超纯水；其他试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 黄连煮散颗粒的制备

将黄连饮片进行粉碎并使其粉末通过七号药筛，加适量水混匀制得软材，制成颗粒，干燥，整粒，即得。

2.2 干膏收率的测定

取黄连煮散颗粒约5 g，精密称定，按星点设计表2进行试验，取各试验安排下的提取液续滤液定容至1000 mL，精密移取100 mL置于已干燥至恒重的蒸发皿中，水浴挥干，置烘箱内105 ℃干燥3 h，取出，移置干燥器中，冷却后精密称定重量，结果见表2。

2.3 盐酸小檗碱的HPLC测定[1]

2.3.1 色谱条件 色谱柱Diamonsil C18(5 μm,250 mm×4.6 mm)；流动相：乙腈-0.05 mol﹒L-1磷酸二氢钾(50：50)(每100mL中加十二烷基硫酸钠0.4 g，再以磷酸调节pH值为4.0)；检测波长：345 nm；流速：1 mL﹒min-1；柱温：30 ℃；理论板数按盐酸小檗碱峰计算应不低于5000。

2.3.2 对照品溶液的制备 取盐酸小檗碱对照品适量，精密称定，加甲醇制成每1 mL含盐酸小檗碱124 μg的标准溶液，备用。

2.3.3 供试品溶液的制备 取黄连煮散颗粒约5 g，精密称定，按星点设计表2进行试验，取各试验安排下的提取液续滤液定容至1000 mL，用0.45 μm微孔滤膜滤过，取续滤液，即得。

2.3.4 标准曲线的绘制 取“2.3.2”项下盐酸小檗碱对照溶液2,4,6,8,10 μL注入液相色谱仪，测定峰面积。以进样量为横坐标(X)、峰面积值为纵坐标(Y)绘制标准曲线。计算得回归方程：Y=4890516X+2111，R=0.9999，盐酸小檗碱在24.8～124 μg﹒mL-1范围内线性关系良好。

2.3.5 盐酸小檗碱的测定 取“2.3.3”项下供试品溶液，参照《中国药典》2010年版一部附录Ⅵ D高效液相色谱法，依次进行含量测定，结果见表2。

2.4 星点设计试验

2.4.1 因素、水平及指标的确定[5]采用单因素考察法对黄连煮散颗粒煎煮效率各影响因素进行了初步考察。结果表明，煎煮加水量及煎煮时间是影响煎煮效率的最主要因素，因此将加水量(X1)(倍)及煎煮时间(X2)作为主要考察因素，根据预试验分别设定其范围为X1: 10～20倍；X2: 5～20分钟。因煎煮次数为非连续变量，难以进行回归分析，结合实际生产情况，煎煮次数定为2次。以干膏得率(Y1)、盐酸小檗碱煎出率(Y2)为考察指标，采用二因素五水平星点设计-效应面法优化并筛选最佳煎煮工艺，因素水平见表1，试验安排及结果见表2。

表1 考察因素代码水平及对应物理量Tab.1 Factors and levels

表2 星点试验设计及结果Tab.2 Central composite design and results

2.4.2 模型拟合 采用design expert 7.0对试验数据进行分析，以干膏收率(Y1)、盐酸小檗碱煎出率(Y2)为因变量，对各自变量因素(Xi)进行多元线性回归和二项式拟合，模型的好坏通过复相关系数进行判定。多元线性模型拟合方程如下：

由以上分析可知，二次多项式模型复相关系数明显高于多元线性方程复相关系数，说明该煎煮工艺各项指标采用二项式方程拟合更为恰当，故选择二项式拟合方程优选工艺参数。

2.4.3 工艺参数优化和预测 根据上述拟合二次多项式模型，绘制因变量随自变量变化的三维效应面图和二维等高图，见图1、图2，由干膏收率筛选范围为加水量为15～18.54(倍)，煎煮时间范围为12.5～17.8(分钟)；由盐酸小檗碱煎出率筛选范围为加水15～18.54(倍)，时间为8～17.8(分钟)。结合实际生产情况和节省时间、能源的目的，优选最佳工艺为：取规定量黄连煮散颗粒，加入15倍水煎煮两次，每次15分钟。

图1 干膏得率与两因素的等高图和效应面图

图2 盐酸小檗碱含量与两因素的等高图和效应面图

2.4.4 验证试验 经综合评价，确定最优煎煮工艺为取规定量黄连煮散颗粒，加入15倍水煎煮2次，每次15分钟。重复6次实验，比较预测值与实测值，并计算偏差，结果见表3。

表3 验证实验(n=6)Tab.3 Verif i cation experiment(n=6)

由表可知，各项偏差的绝对值均小于5%，表明实验预测值和实测值偏差较小，所建立的数学模型预测性较好，能较好的描述自变量与因变量的关系，表明该工艺稳定可行。

2.4.5 黄连煮散颗粒与传统饮片化学计量关系对比研究 取黄连片约5 g，精密称定，精密加水75 mL煎煮2次，每次15 min，合并煎液，滤过，滤液置1000 mL量瓶中，加水至刻度，摇匀，备用。参照“2.2”和“2.3.6”项下测定干膏收率和盐酸小檗碱煎出率，重复6次试验，对比黄连煮散颗粒和传统饮片煎出效率，结果见表4。

表4 黄连煮散颗粒与传统饮片化学计量关系对比研究(n=6)Tab.4 Comparison study of chemical constitutions between Powder and Pieces of Rhizoma of Coptis chinensis

由以上试验可知，黄连煮散颗粒煎液中盐酸小檗碱煎出率是传统饮片的1.57倍，干膏收率是传统饮片的1.87倍。因此从盐酸小檗碱煎出率和干膏收率角度出发，黄连煮散颗粒煎煮效率较传统饮片有大幅度提高。

3. 结论与讨论

3.1 星点设计、均匀设计及正交设计都是运用已经非常成熟的试验设计方法，相较于均匀设计与正交试验设计，星点设计结合效应面法所建立的模型精确度更高，试验预测值更接近真实值，因此试验采用该方法。

3.2 饮片制成煮散颗粒后，粒度减小，溶剂与颗粒接触面积增大，溶剂易于渗透进颗粒内部，并且由于扩散面大、扩散距离短，也有利于成分扩散，因此提高了饮片浸提效率，节约了药材与煎煮时间。但过细的粉末吸附作用增强，且会给浸提与滤过操作带来不便[7]，因此一般情况在不影响煮散颗粒成型性的前提下应选择较大粒径的粉末进行制粒。但粉末粒度的筛选需要综合药材自身特性在试验的基础上得以确定。

3.3 由黄连煮散颗粒与传统饮片化学计量关系对比研究试验结果可知，从盐酸小檗碱煎出率和干膏收率角度出发，黄连煮散颗粒煎煮效率明显优于传统饮片，一定程度上体现了煮散颗粒这种现代新型饮片提高饮片利用率，节省药材及能源的特点。

3.4 黄连煮散颗粒与传统饮片之间的化学成分对比研究除了需进行化学计量的研究还应该引入药理药效试验进行对比，所以本试验的化学计量对比研究旨在为后续更深入的探索提供借鉴。

[1] 国家药典委员会. 中国药典:2010年版一部[S].北京:中国医药科技出版社,2010:285.

[2] 郑为骞,傅超美,胡慧玲,等. 陈皮现代饮片与传统饮片煎出效果对比研究[J]. 中药与临床,2011,2(3):36.

[3] 林俊芝,傅超美,毛茜,等. 黄柏饮片与煮散颗粒在不同煎煮时间点盐酸小檗碱含量和干膏收率的比较[J]. 中国实验方剂学杂志,2012,18(12):41.

[4] 马雪玮,傅超美,刘婧,等. 干姜煮散颗粒与传统饮片在不同煎煮时间点干膏收率与6-姜辣素含量的对比研究[J]. 成都大学学报(自然科学版),2012,31(2):121.

[5] Wu W, Cui G H. Application of Central Composite Design-Response Surface Methodology in Pharmacy[J]. Foreign Med Sci Pharm (国外医学药学分册),2000,27(5):292.

[6] Liu Yj, Xiang Rw. Application of Central Comosite Design/Response Surface Methodology in Pharmacy Experiment Design[J]. Chin MAP(中国现代应用药学杂志),2007,24(6): 455.

[7] 张兆旺.中药药剂学[M].北京:中国中医药出版社,2007:83.