星點設計-效應面法優選蓬莪術醋制工藝

廖婉，傅舒，劉芳，章津銘，傅超美

中藥莪術為姜科植物蓬莪術 Curcuma phaeocaulis Val.、廣西莪術 Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang 或溫郁金 Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling 的干燥根莖，具有行氣破血，消積止痛的功效[1]。中醫傳統多以莪術醋制品治療癥瘕痞塊，瘀血經閉等臨床病癥，入肝經血分，力峻而勢猛，為活血破血之要藥。2010年版《中國藥典》中明確了莪術采用醋煮法，但由于莪術質地堅實要達到煮至透心，其醋煮時間不易掌握，目前莪術醋制方法、工藝均較混亂，并未規定工藝參數。為保證臨床用藥的質量同時利于工業化大生產，本文對莪術醋制工藝進行規范化研究。

1 儀器與試驗材料

Agilent 1200高效液相色譜儀（Agilent 1200二極管陣列檢測器；Agilent 1200色譜工作站）（美國安捷倫科技有限公司）；Mettler AE240 十萬分之一電子分析天平（德國Mettler公司）；FA1104萬分之一電子分析天平（上海天平儀器廠）；KQ3200型超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；數顯恒溫水浴鍋HH-4(國華電器有限公司)；揮發油提取器；PTHW普通恒溫電熱套1000 mL（河南愛博特科技有限公司）；101A電熱鼓風干燥箱（吳江亞泰烘箱制造廠）。

生莪術飲片（購于四川新荷花飲片有限公司，生產批號：101012），經成都中醫藥大學標本中心盧先明教授鑒定為姜科植物蓬莪術Curcuma phaeocaulis Val.的干燥根莖；姜黃素對照品（四川省維克奇生物科技有限公司，批號：201008，純度：HPLC≥98%）；米醋（上海淘大食品有限公司，生產日期（批號）：20100315，9 ℃）；甲醇為色譜純，水為重蒸水(自制)，其它試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 因素、水平及指標的確定

通過前期預實驗結果及查閱文獻可知，加醋量、烘制時間、烘制溫度是對醋煮工藝影響較大的三個因素，將其作為星點設計的自變量。在前期單因素預試驗的基礎上，以加醋比例（X1）、烘制時間（X2）、烘制溫度（X3）為主要考察指標，其水平的安排遵循任意兩個物理量之間的差值與對應代碼之間差值成等比的原則，選用三因素五水平的星點設計-效應面法優化并篩選最佳炮制工藝[2]，因素水平見表1。同時，以揮發油含量（Y1）、姜黃素含量（Y2）為評價指標，采用綜合加權評分法計算，設揮發油含量為0.4，姜黃素含量為0.6，得綜合得分（OD）值，試驗安排及結果見表2。

表1 醋煮工藝三個考察因素的代碼水平及對應物理量

表2 醋煮工藝星點實驗設計表及各指標值

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2.2 醋煮莪術試驗方法

取凈莪術置制藥鍋中，加米醋及適量凈水浸沒，浸泡4 h，用文火煮至醋汁被吸盡，內無白心時，取出，稍晾，切厚片，干燥。莪術每100 kg，用米醋20 kg。

2.3 模型擬合

采用Design Expert 7.0軟件，以綜合得分（OD）值為因變量（Y），對各自變量因素（Xi）進行多種方程擬合，通過比較各擬合方程的擬合度，確定其擬合方式[3]。

線性方程擬合：Y=0.30+0.043X1－6.42×10－3X2－1.172×10－4X3（R2=0.6449）

二項式方程（Quadratic）擬合：

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）；

三項式方程（C u b i c）擬合：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，該工藝采用三項式方程擬合其擬合度R最大，說明該擬合方程最佳，故選擇擬合三項式方程優選其工藝參數。

2.4 工藝參數優化和預測

根據上述二次多項式模型，繪制因變量曲面圖和等高線，優選三個因素的最佳取值范圍。綜合工業生產實際情況，選取醋煮莪術的最佳工藝參數，見圖1～3。

圖1 OD值與A、C因素的效應面圖和等高線

圖2 OD值與B、C因素的效應面圖和等高線

圖3 OD值與A、B因素的效應面圖和等高線

根據擬合方程、三維效應面圖及等高線圖，采用Design Expert7.0 軟件分析得莪術醋煮優化工藝條件為：取莪術飲片適量，加入30%米醋，拌勻悶潤2 h，煮至醋液收干，置于120 ℃中干燥30 min，取出稍冷即得。

2.5 驗證試驗

經綜合評價，確定最優炮制工藝為加醋30%及適量水，輔料總體積為藥材的4倍，浸潤2 h后，文火煮至液體輔料收干，置于120℃干燥箱中烘制30 min。重復3次實驗，將預測值與實測值進行比較并計算偏差，結果見表3。

表3 各指標預測值與實際值的比較

由表可知，預測值與實測值的偏差較小，所建立的數學模型預測性好，說明該工藝穩定可行，具有實際應用價值。

3 結論與討論

3.1 醋煮輔料的選擇

《中國藥典》2010年版一部附錄ⅡD炮制通則項下規定，中藥煮法為中藥飲片加水或相應輔料共煮，但并未明確所用醋的品種、規格，且未將所用醋按照炮制輔料標準進行相關質量控制，僅是沿用食品行業控制標準。現代研究表明，醋有同態發酵、液態發酵、配制醋；品種有米醋、陳醋、麥醋等；等級有特級、l、2級和普通級別；醋酸含量從3%～20%不等。同時醋作為食品調味劑用是要加入糖色、調味劑和香料等，而文獻記載作為炮制輔料的醋是不能加任何其他物質的。因此，莪術醋煮工藝中醋的品種規格對其實驗結果是否有影響，還需進一步研究，同時，也需要對中藥醋制所用醋進行相應的規定和質量控制。

3.2 醋煮方式的選擇

《中國藥典》2010年版一部附錄ⅡD炮制通則項下規定，中藥煮法為中藥飲片加水或相應輔料共煮透，而未規定其加熱時間、加熱方式、火力、火候等因素。實驗過程中發現，將莪術藥材和醋浸泡液置于不同敞口的容器中或置于不同加熱工具（電爐、電熱套或電磁爐）上煎煮時，醋浸泡液收干時間長短不一。開口過大，則水分蒸發過快，且水分收干前莪術飲片易煮糊；開口過小，則水分蒸發慢，類似于回流提取過程，姜黃素和揮發油均損失較大。預試驗單因素考察時發現，容器開口不易調節，故未作為本研究的工藝考察因素。

3.3 優化方法的選擇

目前國內常用正交實驗設計進行優化，但這種方法是基于線性模型的設計，實際精度不夠，忽略了炮制各因素交互作用對飲片質量的影響，建立的數學模型預測性較差。星點設計—效應面優化法是近年來國外常用的實驗設計和優化方法，CCD設計是多因素五水平的實驗設計，具有非線性擬合的特點，其結果采用集數學和統計學方法于一體的效應面法進行優化，一次設計即可獲得較佳條件，其應用成熟，預測性較好。本文在工藝參數優選過程中，通過對比線性模型、二項式方程、三項式方程的擬合參數，篩選出最佳擬合模式，使得工藝參數預測性更好。

[1] 中華人民共和國藥典委員會.《中華人民共和國藥典》一部[S].北京:中國醫藥科技出版社,2010.

[2] 潘瑩,江海燕.正交實驗法改進廣西莪術醋制炮制工藝的初探[J].時珍國醫國藥,2009,20(9):2265.

[3] 吳偉,崔光華.星點設計-效應面優化法及其在藥學中的應用[J].Foreign Medical Sciences Section on Phamacy,2000,27(5):292.