正交試驗設(shè)計法在佛手多糖提取工藝研究中的應(yīng)用

盧夢驍 曹麗英 劉曉茵

1.同濟大學(xué)理學(xué)院數(shù)學(xué)系，上海 200092；2.白求恩醫(yī)科大學(xué)制藥廠，吉林長春 130012；3.長春醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，吉林長春 130031

中藥的提取工藝復(fù)雜，影響因素多，提取工藝要求越來越規(guī)范，所有工藝設(shè)計都要經(jīng)過科學(xué)的試驗篩選，因此，運用現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法優(yōu)化試驗設(shè)計已經(jīng)成為中藥研究的重要領(lǐng)域[1-3]。正交試驗是研究多因素、多水平的一種設(shè)計方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，正交試驗設(shè)計是分式析因設(shè)計的主要方法，是一種高效率、快速、經(jīng)濟的試驗設(shè)計方法。通過正交試驗找出各因素的主次關(guān)系和最優(yōu)搭配條件，可以明顯縮短提取工藝研究的時間，降低研究成本。本文通過單因素試驗確定因素水平，利用正交試驗設(shè)計優(yōu)化微波法提取佛手多糖的工藝，以更好的開發(fā)和利用佛手多糖。報道如下：

1 儀器與試藥

1.1 儀器

U1901雙光束紫外可見分光光度計，XH-200A型微波萃取儀。

1.2 試劑

佛手（吉林藥材公司），葡萄糖標準品（飛宇生物科技有限公司，批號：FY18720206），苯酚（開原化學(xué)試劑一廠，批號：20051011）、濃硫酸（北京化工廠，批號：20090603）、95%乙醇（北京化工廠，批號：20100615）等均為分析純試劑。

2 方法與結(jié)果

2.1 標準曲線的制備

依據(jù)文獻[4]中的標準曲線制備方法，以濃度C對吸光度A 做標準曲線，回歸方程為：A=0.040 8C＋0.211，r=0.998 5。

2.2 佛手多糖樣品溶液的制備

精密稱取干燥至恒重的佛手5.0 g，依據(jù)正交試驗設(shè)計條件，加水提取，提取液濃縮后定容于100 mL的容量瓶中，室溫冷卻后，再次定容。精密量取5 mL提取液，加入5倍體積的95%乙醇，靜止過夜，離心3 min（3 000 r/min），所得沉淀分別用30 mL無水乙醇、丙酮、乙醚分3次進行洗滌至洗滌液無色為止，得粗多糖，定容于100 mL容量瓶中，即得供測定用佛手多糖樣品溶液。

2.3 佛手多糖樣品液的測定

精密吸取佛手樣品液1.0 mL，根據(jù)文獻[4]中樣品測定方法操作。

2.4 單因素試驗

根據(jù)文獻[4]中所述方法，對本次試驗做如下設(shè)計：

2.4.1 提取次數(shù) 試驗設(shè)計和結(jié)果見表1、圖1。

表1 提取次數(shù)及結(jié)果（%）

根據(jù)圖1所示，選擇2次較為合適。

2.4.2 提取時間 試驗設(shè)計和結(jié)果見表2、圖2。

表2 提取時間及結(jié)果

根據(jù)圖2所示，多糖得率在8 min前隨著提取時間的延長而遞增，8 min以后，多糖收率反而下降。

2.4.3 微波功率 試驗設(shè)計和結(jié)果見表3、圖3。

表3 微波功率及結(jié)果

根據(jù)圖3所示，當(dāng)微波功率為550 W時，多糖得率最高。

2.4.4 料液比 試驗設(shè)計和結(jié)果見表4、圖4。

表4 料液比及結(jié)果（%）

根據(jù)圖4所示，當(dāng)料液比為1∶20時，多糖得率達到最高點。

2.5 正交試驗設(shè)計與統(tǒng)計學(xué)分析

2.5.1 試驗條件的優(yōu)化 依據(jù)單因素試驗結(jié)果，以提取時間

（A）、微波功率（B）、料液比（C）為因素，作如下 3 因素、3 水平的正交試驗。選擇正交表L9（34），因素-水平設(shè)計如表5。

表5 因素-水平優(yōu)化試驗設(shè)計

表6 正交試驗結(jié)果

2.5.2 統(tǒng)計學(xué)分析 根據(jù)本試驗具體情況，結(jié)合參考文獻[5-6]，做如下設(shè)計：

根據(jù)表5進行正交設(shè)計，選用正交表L9（34）進行正交試驗，結(jié)果和方差分析見表6、7。

表7 方差分析表

2.5.3 結(jié)果分析

（1）RC＜RA＜RB表明，影響佛手多糖得率從主到次的因素排序為A，B，C，即浸提時間、微波功率和料液比。（2）由k1A＜k3A＜k2A知，因素A的水平2比其它兩個水平好。同樣由k1B＜ k3B＜ k2B，k3C＜ k1C＜ k2C可知，最佳工藝條件是 A2B2C2，即：提取時間8 min，微波功率550 W，料液比1∶20，該結(jié)論與由圖5得出的結(jié)論一致。（3）顯著性判別：在水平α=0.05下，F(xiàn)0.05（2，2）=19，由于 FA、FB、FC均小于 19，故三個因素對佛手多糖的得率影響均不顯著。

通過以上分析結(jié)果表明，佛手多糖的最佳工藝條件為：提取時間為8 min，微波功率為550 W，料液比為1∶20。

3 討論

（1）佛手作為傳統(tǒng)中藥，在以往的研究中認為其中的有效成分是揮發(fā)油類等，化學(xué)成分分析結(jié)果表明，佛手是一種富含香豆素類化合物的植物，同時還含有黃酮類、檸檬苦素類等成分[7]。因此，對此研究的較多。佛手多糖作為佛手提取主要成分后的副產(chǎn)物，近年來發(fā)現(xiàn)其具有多方面的生理活性，而且研究多處于藥理研究階段。本文通過對佛手多糖提取工藝優(yōu)化的研究，可以更有效的開發(fā)和利用佛手資源，達到變廢為寶的理想效果。（2）本文采用的試驗方法快速、靈敏、重現(xiàn)性好，是進行多糖測定的非常有效可靠的方法。（3）用正交試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理，方法科學(xué)合理，是進行優(yōu)化中藥有效成份提取工藝的最佳設(shè)計。（4）隨著佛手多糖保健功能研究的不斷深入，利用佛手多糖開發(fā)的保健品或藥品的市場前景為人們所看好。若能加深對佛手多糖功能方面的研究，如其抗衰老、降血糖、降血脂作用等[9]，并將其應(yīng)用到保健品、藥品和食品中，生產(chǎn)出有利于人民身體健康的、經(jīng)濟效益高的產(chǎn)品，那么佛手這一中國古老的傳統(tǒng)中藥材，定能開出更加燦爛的花朵。

[1]祝國強，滕海英，黃平.正交試驗設(shè)計方法在醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2007，20（4）：568-569.

[2]周淑晶，張義英，白術(shù)杰.應(yīng)用正交設(shè)計法研究乙酸異丁酯的合成工藝[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2006，19（3）：319-320.

[3]王建明，王和平，于鶴丹.數(shù)理統(tǒng)計學(xué)在中藥提取規(guī)范化中的運用[J].中國實驗方劑學(xué)雜志，2007，13（5）：59-61.

[4]紀耀華，紀躍芝，馬愛民，等.微波法提取大黃多糖最佳工藝優(yōu)化研究[J].中藥材，2009，32（8）：1291-1293.

[5]梅長林，周家良.實用統(tǒng)計方法[M].北京：科學(xué)出版社，2006：218-238.

[6]洪偉，吳承禎.試驗設(shè)計與分析-原理、操作、案例[M].北京：中國林業(yè)出版社，2004：208-235.

[7]周春麗，郭衛(wèi)東.佛手種質(zhì)資源研究進展[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，42（3）：89.

[8]何海高，凌羅慶.佛手柑化學(xué)成分的研究[J].藥學(xué)學(xué)報，1985，20（6）：433-435.