星点设计_效应面法优选丹参提取工艺
第16卷第17期2010年12月中国实验方剂学杂志
ChineseJournalofExperimentalTraditionalMedicalFormulaeVol.16，No.17Dec.，2010
星点设计-效应面法优选丹参提取工艺
黄元红
1*
112
，卫天喜，张发生，杨军宣
（1.雅安三九药业有限公司，四川雅安625000；2.成都中医药大学药学院，成都611137）
［摘要］目的：星点设计-效应面法优选丹参的提取工艺。方法：以丹参酮ⅡA和丹酚酸B提取率，收膏率为考察指标，采用星点设计考察提取乙醇用量、提取时间以及乙醇浓度对提取工艺的影响，对结果进行多元线性回归和二项式拟合，用效应面法选择较佳工艺条件，并进行预测分析。结果：复相关系数上看，各项指标二项式拟合方程均优于多元线性回归方程，确定最每次1.5h，提取量预测值与理论值偏差小于3%。结论：星点设计-效应面法优选优提取工艺为加9倍量60%乙醇提取3次，丹参的提取工艺，方法简便，预测性良好。
［关键词］丹参；星点设计；效应面法；提取工艺［中图分类号］R283.6
［文献标识码］A
［9903（2010）17-0028-04文章编号］1005-
OptimalExtractionofEffectiveConstituentsfromRadixSalviaBasedon
CentralCompositeDesign/ResponseSurfaceMethodology
HUANGYuan-hong1*，WEITian-xi1，ZHANGFa-sheng1，YANGJun-xuan2
（1.Ya'anSanjiuPharmaceuticalCo.Ltd.，Ya'an625000，China；
2.CollegeofPharmacy，ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine，Chengdu611137，China）［Abstract］Objective：TooptimizetheprocessofextractingeffectiveconstituentsfromRadixSalviabycentralcompositedesign/responsesurfacemethodology.Method：Theeffectsofinfluencefactorssuchassolventfold，ethanolconcentrationandextracttimeonextractionrateoftanshinoneⅡaandsalvianolicacidwereinvestigatedbyusingbox-behnkendesignandresponsesurfacemethod.Thedatawereimitatedusingmulti-linearequationandsecond-orderpolynomialequation.
Result：Multiplecorrelationcoefficientsfromsecond-order
polynomialequationwerepriortothosefrommulti-linearequation.Theoptimumconditionofextractionprocesswas9foldsolvent，1.5hoursfordecoction，and3timesforextraction；theethanolconcentrationwas60%.Biasbetweenobservedandpredictedvalueswaslessthan3%.Conclusion：Theoptimummodelwashighlypredictive.
［Keywords］RadixSalvia；centralcompositedesign；responsesurfacemethodology；extractionprocess丹参为唇形科植物丹参SalviamiltiorrhizaBge干燥根及根茎。丹参的脂溶性有效部位主要为二萜类化合物：以丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹参酮I含量较高，其他为微量成分。其中丹参酮ⅡA活性强，含量高，具有抗肿瘤、抗菌、抗炎、抗雄性激素等药理作多作为工艺研究的指标性成分；水溶性成分中酚用，
是活血化瘀的有效成分，具有保护脑损酸类化合物，
伤、心脏以及抗氧化等作用，其中的丹酚酸B也常被作为指标性成分
［1］
。
目前国内多采取正交设计或均匀设计法优化中药的提取工艺，这两种方法多采用线性数学模型，虽有简便、试验次数较少等优点，但精度不太高。虽然丹参已有较成熟的提取工艺，一般为醇提后水提，由于耗时较多，生产周期较长，多次加热易使有效成分
［收稿日期］20100712（005）［通讯作者］
*
损失。而星点设计（centralcompositedesign，CCD）［2］由于其精密度高、预测值接近真实值，是近年常用的设计方法。本试验引入CCD方法，结合效
Tel：0835-黄元红，工程师，从事药品质量管理，
2876093，E-mail：[email protected]
·28·
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应面法优选丹参的提取工艺，旨在尽可能多地提取有效成分，
简化水提工艺的同时，为探讨星点设计-效应面法应用于中药提取工艺的可行性提供依据。1
仪器与试药
戴安高效液相色谱仪（P680四元泵，TCC-100型柱温箱，
ASI-100型自动进样器，UVD170U型紫外检测器）；FA1104型上皿电子天平（上海精科仪器厂）；BP211D型sartorius电子天平（北京赛多利斯科学仪器有限公司）；KromasilCl8柱（4.6mm×150mm，
5μm）；TGL-16G型高速离心机（上海安亭科学仪器有限公司）。
丹参酮ⅡA对照品（批号0823-9802）、丹酚酸B对照品（批号111562-200302）购自中国药品生物制品检定所（纯度为供含量测定用）。甲醇、乙腈为色谱纯，其他试剂均为分析纯。2方法与结果
2.1丹参酮ⅡA测定方法2.1.1
色谱条件
参照2010年版《中国药典》一部
丹参项下含量测定方法。色谱柱KromasilCl8柱（4.6mm×150mm，5μm）；流动相甲醇-水（70∶25）；流速1.0mL·min－1
；检测波长270nm。2.1.2
标准曲线制备
精密称取丹参酮ⅡA对照
品适量，置10mL棕色量瓶中，加甲醇制成200mg·L－1，精密吸取1mL置10mL棕色量瓶中，用甲醇释
至刻度，
配制成20mg·L－1
的对照品溶液。分别进样8，10，12，14，16，20μL，记录峰面积，以丹参酮ⅡA进样量X（μg）为横坐标，峰面积为纵坐标，进行线性回归，得回归方程Y=9.12X+0.0513，r=0.9999。结果表明，丹参酮ⅡA的进样量在0.016～0.400μg线性关系良好。2.1.3
供试品溶液的制备
精密称取所提取的浸
膏粉0.4g置50mL量瓶中，加入甲醇40mL，超声使溶解，加甲醇至刻度，摇匀，即得。2.2丹酚酸B测定方法2.2.1
色谱条件
参照2010年版《中国药典》一部
丹参项下丹参酚酸B含量测定方法。色谱柱KromasilC18柱（4.6mm×150mm，5μm）；流动相甲醇-乙腈-甲酸-水（30∶10∶1∶59）；检测波长286nm；柱温30℃；流速1.0mL·min－1。2.2.2
标准曲线制备
精密称得丹参酚酸B对照
品4.00mg，置25mL量瓶中，加75%甲醇稀释成0.16g·L－1的对照溶液，分别吸取2，
6，10，14，18，22μL注入液相色谱仪，以进样量为横坐标，峰面积为纵坐标，得标准曲线Y=17.16X－1.471，r=0.9998，表明丹酚酸B进样量在0.32～3.52μg时，峰面积与进样量线性关系良好。2.2.3
供试品溶液的制备
精密称取所提取的浸
膏粉0.1g置50mL量瓶中，加入75%甲醇40mL，超声使溶解，加75%甲醇至刻度，摇匀，即得。2.3
丹参药材含量测定
依照《中国药典》
2010年版一部丹参项下含量测定方法测定药材3批，丹参酮ⅡA和丹酚酸B平均质量分数分别为3.44，74.49mg·g－1。2.4丹参提取工艺优化2.4.1
星点试验设计与结果
考察因素为乙醇浓
度，提取次数，提取时间和溶剂用量，因提取次数为非连续变量，
回归处理较困难，结合预试验结果和工业生产的实际，暂固定为3次，其余因素的水平据预试验的结果而定。根据星点设计的原理，每因素设5水平，用代码值－α，－1，0，1，α来表示（3因素星点设计的α=1.732）。代码值所代表的实际操作物理量见表1，
试验安排与结果见表2。表1丹参提取工艺优化星点试验因素水平
水平
因素
1.732
－1011.732X1溶剂用量/倍67.27910.7312X2提取时间/h0.50.921.52.082.5X3乙醇体积分数/%
30
42.68
60
77.32
90
按照试验设计的统计学要求，各组试验的安排见表2，试验模型通过最小二乘法拟合二次多项式方程可以表达为：
Y=A0+
∑Ai
X
i
+
∑A
ii
X2i+
∑A
ij
XiXj
其中Y为效应值（丹参酮ⅡA提取量Y1、丹参酚酸提取量Y2、有效成分总量Y3、出膏率Y4），A0，Ai，Aii，Aij为方程系数，Xi，Xj（i=1，3；j≠i）为自变量编
码值。多项式模型方程拟合的性质由确定系数R
2
表达，其统计学上的显著性由F值检验；采用designexpert7.0软件分析。2.4.2
工艺优化
从以下拟合方程的相关系数来
看，
二次多项式拟合相关系数显著高于线性回归，采用二项式方程拟合的效果好。线性方程：
Y1=2.27+0.16X1+0.30X2+0.26X3（R2=0.3855，P
·29·
2010年12月ChineseJournalofExperimentalTraditionalMedicalFormulae
表2
丹参提取工艺星点试验设计与结果
Y2丹参酚酸B/mg·g－1
60.8279.8358.2169.3447.3456.3455.3468.3476.9477.3459.3480.4365.3455.3469.3470.4570.2369.8970.3869.56
Y3总量/mg·g－1
61.8481.1159.7571.7948.9958.6358.2371.5779.5780.0361.4682.7567.0956.9972.0173.0672.8672.5873.0172.2
Vol.16，No.17
Dec.，2010
No.[***********][1**********]20
X1－11－11－11－11－1.7321.[1**********]00
X2－1－111－1－11100－1.7321.[1**********]
X3－1－1－1－111110000－1.7321.732000000
Y1丹参酮ⅡA/mg·g－1
1.021.281.542.451.652.292.893.232.632.692.122.321.751.652.672.612.632.692.632.64
Y4出膏率/%
35.239.8834.2844.3736.3439.4535.6539.4542.1246.2338.4540.3440.9841.2345.3445.2346.0145.8945.2345.98
注：Y1与Y2为从药材中提取出有效成分含量，即提取出来的有效成分量与药材量的百分比。
Y2=66.51+3.77X1+3.10X2－4.15X3（R2=0.3700，P
Y3=68.78+3.93X1+3.40X2－3.90X3（R2=0.3635，P
Y4=41.38+2.06X1+0.44X2－0.17X3（R2=0.2027，P
二项式回归方程：
Y1=2.62+0.16X1+0.30X2+0.26X3－0.17X22－0.34X32（R2=0.7062，P
Y2=69.68+3.77X1+0.310X2－4.15X3+4.14X2X3－4.54X32（R2=0.6722，P
Y3=72.18+3.93X1+3.40X2－3.90X3+4.20X2X3－4.86X32（R2=0.6851，P
Y4=45.61+2.06X1－0.98X1X3－1.14X12－2.74X22－2.17X32（R2=0.7926，P
图1
乙醇浓度与提取时间对丹参中丹参酚酸B
提取的影响
由效应面图（1～3）可知，选择效应面图上丹参酮ⅡA，丹参酚酸B含量、总量以及收膏率指标大的区域，可求得提取工艺最佳工艺参数，自变量的最佳范围见表3
。
图2
乙醇浓度与提取时间对丹参中丹参酮ⅡA与丹参
酚酸B总量提取的影响
·30·
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图3
乙醇体积分数与乙醇用量对丹参收膏率的影响表3
效应面优化的最优提取工艺参数范围
评价指标
X1
X2X3Y292
～2.5
60～75Y391.5～2.550～70Y4
9～11.5
1.5
55～65
根据自变量最优预测范围，选取最佳工艺条件：用9倍量60%乙醇，提取1.5h，根据优化的处方，提取3批样品，
各考察指标与预测值相比较，偏差都较小，表明所建立的数学模型具有良好的预测性，所选的条件重复性良好，
验证了工艺可行性，如表4。表4
3批样品最佳工艺验证试验评价指标
预测值实测值偏差/%Y12.622.64±0.030.95Y269.6869.98±0.460.42Y372.1872.62±0.440.60Y4
44.32
45.61±0.38
2.83
3小结与讨论
星点设计是国外常用的试验设计方法，国内也
有用于优化处方或成型工艺的报道［3-5］
，在优化中药
的提取方面也逐渐开始使用
［6］
。本试验采用了星点
设计-效应面法对丹参提取工艺进行了优化，其充分考虑到各因素的交互作用，设计方法简单，试验次数少，在中心点进行重复试验以提高试验精度，同时采
用非线性模型拟合，复相关系数较高，可信度较好，预测值更接近真实值。此方法所得结果更加直观，便于分析，同时提高了试验精度，经验证该方法准确可行，从而为筛选中药提取工艺参数研究提供了新的试验方法。
本文研究丹参提取工艺，目的是用较简单的试验步骤提取出丹参中较多的有效成分，以简便操作、节约成本、并减少因长时间加热而造成丹参有效成
分的分解。本试验结合星点试验设计方法深入地对丹参提取工艺参数进行系统考察，
发现提取时间和乙醇浓度，以及乙醇浓度与乙醇用量的交互作用和变化趋势，并绘制了效应面图，有助于深入了解丹参提取过程的变量参数。结合预试验与星点设计-效应面法对丹参提取工艺进行了优化，最终确定丹参提取的条件是：9倍量60%乙醇回流提取3次，每次1.5h，丹参酮ⅡA和丹酚酸B提取率分别为76%和97.5%。［参考文献］
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［责任编辑仝燕］
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