基于多指標-響應曲面法優選“建昌幫”姜天麻提取工藝

周莉莉，張霞，彭巧珍，謝宇璐，葉喜德*，金鐳*（. 中國人民解放軍聯勤保障部隊第九〇一醫院藥劑科，合肥 00；. 江西中醫藥大學藥學院，南昌 0004；. 南昌航空大學信息工程學院，南昌 006）

天麻為蘭科無綠葉并寄生草本植物天麻Gastrodia elataBl.的干燥塊莖[1]。性甘、味平，入肝經。具熄風止痙、祛風之痛之效，為治偏頭痛之要藥。始載于《神農本草經》并列之為上品[2]。天麻主含酚類、多糖、有機酸類、甾醇類、氨基酸及多種微量元素等成分[3]。

天麻炮制方法較多，如煨法、酒炙、蜜麩炒等，但未見炮制機制的研究。天麻姜制始載于《幼幼集成》[4]，后為江西“建昌幫”列為其特色飲片之一[5]。目前江西、廣東、福建等各地方炮制規范均收錄了姜天麻[6-8]，但均未見其炮制機制的研究。“建昌幫”認為姜制天麻可增強其祛痰熄風，定眩止痛之功。研究表明，天麻經姜制后，其化學成分發生了變化，而且動物行為學試驗表明該炮制利于天麻對大鼠腦組織的保護[9-10]，且姜天麻對硝酸甘油誘導的大鼠偏頭痛抑制作用強于《中國藥典》收錄的天麻炮制品[11-12]。顯然，天麻經姜制后藥效增強，與其發生的有效成分變化有關。但如何使這些成分充分溶出，仍缺乏最佳提取工藝。基于前期炮制品制備探討的姜天麻炮制工藝[13]，本研究采用UPLC 定量分析，以天麻素，天麻苷元，對羥基苯甲酸，巴利森苷A、B、C、E 等多指標為質量評價方法，并結合響應曲面法[14]對料液比、提取溫度及提取溶劑之間的交互作用進行考察，優選出姜天麻最佳提取工藝參數，提高該炮制品中有效成分得率，為后續研究提供數據支撐。

1 材料

1.1 儀器

Waters Acquity（e2695）超高效液相色譜儀（新加坡Waters 公司）；TGL-16B 高速離心機（上海安亭科學儀器廠）；AR240 十萬分之一電子天平（Mettler Toledo 公司）；KQ-500E 超聲清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 試藥

天麻素（批號：CHB190212）、 天麻苷原（CHB190214）、 對羥基苯甲醇（批號：CHB180226）、巴利森苷A（批號：CHB180222）、巴利森苷B（批號：CHB180223）、巴利森苷C（批號：CHB180224）、 巴利森苷E（批號：CHB180225）（對照品，質量分數≥98%，成都克洛瑪生物科技有限公司）；水為超純水，乙腈、甲醇為色譜純，磷酸為分析純。

天麻、生姜于（代富安蟲草參茸行，批號：20200173），經江西中醫藥大學龔千鋒教授鑒定分別為蘭科天麻（Gastrodia elataBlume.）干燥塊莖、植物姜（Zingiber officinaleRose.）的新鮮根莖。

2 方法與結果

2.1 色譜條件

色譜柱為Acquity UPLC BEH C18（100 mm×2.1 mm，1.7 μm），體積流量0.2 mL·min－1，柱溫35℃。流動相為乙腈（A）-0.05%磷酸水溶液（B），梯度洗脫：0 ～14 min，3%～29%A；檢測波長為220 nm。理論塔板數按天麻素峰計算不低于5000。

2.2 對照品制備

精密稱取天麻素0.002 58 g、天麻苷元0.004 96 g、對羥基苯甲酸0.002 48 g、巴利森苷A0.002 54 g、巴利森苷B 0.004 97 g、巴利森苷C 0.002 37 g、巴利森苷E 0.002 22 g，用水溶液（乙腈-水＝3∶97）定容于5 mL 量瓶中。

2.3 供試品制備

2.3.1 姜天麻制備[13]按“建昌幫”炮制規范炮制，打粉過3 號篩，備用。

2.3.2 供試品制備 精密稱取姜天麻粉末1.00 g，置50 mL 錐形瓶中，加入20 mL 70%乙醇溶液，搖勻，靜置30 min，稱定重量，30℃超聲30 min，放冷，再稱定重量，用70%乙醇溶液補足減失量，過濾，取續濾液10 mL，揮去溶液，用水溶液（乙腈-水＝3∶97）溶解，定容置25 mL 量瓶。取溶液適量，離心（15 000 r·min－1、10 min），0.22 μm濾膜過濾，即得供試品溶液。

2.3.3 混合對照品的制備 吸取“2.2”項下各對照品天麻素200 μL、天麻苷元10 μL、對羥基苯甲酸20 μL、巴利森苷A 200 μL、巴利森苷B 200 μL、巴利森苷C 150 μL、巴利森苷E 250 μL 加入2 mL EP 管，高速離心后，過0.22 μm 濾膜，即得混合對照品。

2.4 方法學考察

分別精密吸取混合對照品、供試品溶液各2 μL，注入液相色譜儀測定。天麻素，天麻苷元，對羥基苯甲酸，巴利森苷A、B、C、E 的保留時間分別為2.91、4.74、6.81、7.07、11.46、9.39、10.03 min。混合對照品與供試品各成分分離度良好，見圖1。

圖1 天麻對照品（A）和供試品溶液（B）Fig 1 Gastrodia elata reference substance（A）and test solution（B）

2.4.1 線性關系考察 吸取“2.3.3”項下混合對照品溶液，逐級稀釋并進樣測定，結果見表1。

表1 各成分線性關系考察結果Tab 1 Linearity of each component

2.4.2 精密度考察 取混合對照品重復進樣6 次，進行精密度試驗。天麻素、天麻苷元和對羥基苯甲酸的峰面積RSD分別為0.68%、1.1%、1.3%；巴利森苷A、B、C、E 的峰面積RSD分別為0.19%、0.22%、0.46%、0.37%。

2.4.3 穩定性考察 于1、4、8、12、16、24 h測定同一份供試品溶液（7 號樣品）的穩定性，得天麻素、天麻苷元和對羥基苯甲酸的峰面積RSD分別為0.27%、2.82%、3.0%；巴利森苷A、B、C、E 的峰面積RSD分別為1.3%、0.57%、2.1%、0.37%。

2.4.4 重復性考察 精密稱取同一炮制方法下姜天麻粉末1.00 g，依“2.3.2”項下方法（7 號樣品）制備，分別平行制備6 份。分別進樣2 μL，測定峰面積，得天麻素、天麻苷元和對羥基苯甲酸的峰面積RSD分別為2.8%、2.0%、2.8%；巴利森苷A、B、C、E 的峰面積RSD分別為2.4%、2.8%、1.4%、1.5%。

2.4.5 加樣回收考察 精密量取已測定的供試品溶液 3 份，每份1 mL，分別按供試品的80%、100%、120%加入混合對照品溶液（天麻素0.100 mg·mL－1，天麻苷元0.010 mg·mL－1，對羥基苯甲酸0.010 mg·mL，巴利森苷A、B、C、E分別為0.099、0.193、0.059、0.108 mg·mL－1）每個平行3 份，進樣測定各指標含量，測得天麻素、天麻苷元和對羥基苯甲酸平均回收率（RSD）分別為103.12%（1.8%）、98.67%（2.8%）、100.34%（1.8%）。巴利森苷A、B、C、E 平均回收率（RSD）分別為101.56%（3.0%）、104.65%（1.8%）、99.13%（2.4%）、102.43%（2.5%）。

2.5 提取工藝單因素考察

由于天麻中巴利森苷類成分具有熱不穩定性[15]。因此，選擇適宜的提取溶媒、提取時間和提取溫度是提高該類成分得率的主要因素。本研究選擇提取溶媒、提取時間、超聲溫度、提取時間、料液比、粒徑條件進行考察。

稱取姜天麻粉末1.0000 g 5 份，固定其他條件不變，分別考察不同提取溶劑（水和不同濃度乙醇）、超聲溫度（20、30、40、50、60 ℃）、提取時間（20、30、40、50、60 min）、料液比（1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35）、 粒徑（過10、24、50、60、80 目篩）對提取效率的影響，結果如圖2 所示。

圖2 不同提取條件對提取效率的影響Fig 2 Effect of different extraction conditions on extraction efficiency

2.6 響應曲面試驗

2.6.1 試驗設計 根據“2.5”項下單因素試驗考察結果，設計因素水平見表2。

表2 響應面因素及水平Tab 2 Factor and level of response surface

2.6.2 試驗結果 通過天麻目前研究進展及藥理作用權重分配，確定綜合評分（Z）＝天麻素×30% ＋天麻苷元×20% ＋對羥基苯甲酸×10%＋巴利森苷A×10%＋巴利森苷B×10%＋巴利森苷C×10%＋巴利森苷E×10%。設計3 因素3 水平試驗設計方案，應用Design-Expert V8.0.6 軟件，中心組合設計Box-Behnken 分析處理，得到3 因素3 水平共17 組試驗。試驗方案分析及結果見表3。

表3 響應面設計方案及試驗結果Tab 3 Response surface design

2.6.3 響應面分析 響應曲面3D 圖（見圖3）分析可得，傾斜度越高說明兩因素交互作用越明顯，并且顏色越深變化加劇[16]。由3D 響應圖可知溶劑與溫度、料液比交互作用顯著，響應面存在極值，由等高圖可得提取溫度對綜合得分的影響大于提取溶劑與料液比。

圖3 提取溶劑（A）、提取溫度（B）、料液比（C）交互作用Fig 3 Interaction of extraction solvent（A），extraction temperature（B）and solid-liquid ratio（C）

最后得到姜制天麻最佳工藝條件為70%乙醇提取溶劑，提取溫度78.49℃，料液比1∶15，天麻素，天麻苷元，對羥基苯甲酸及巴利森苷A、B、C、E 和綜合得分預測值分別為0.2641、0.0066、0.0107、0.2759、0.11676、0.1170、0.3294、1.7599 mg·g－1。基于此，結合單因素和實際生產考慮，姜制天麻工藝條件可為清蒸切片潤制，70%乙醇、80 ℃、1∶15 超聲提取40 min。

2.6.4 驗證試驗 精密稱取1.0000 g 姜天麻3 份，按照優選最佳工藝進行提取，結果平均綜合評分為1.8083 與模型預測值（1.7599）相近，相對誤差小于5%。

3 討論

課題組前期相繼開展了姜天麻炮制前后主成分差異、藥效等方面研究[17-19]，證實了天麻經姜制后可使其藥效增強，并與炮制后的變化成分密切相關，但未就姜天麻有效成分提取工藝開展研究。而響應曲面法依據試驗中的隨機誤差，可連續對試驗中各個水平進行分析，能用相對較少的試驗次數，對試驗因素水平中的交互作用做較全面的分析[20-22]。因此，本試驗采用響應曲面設計法對姜天麻提取工藝進行優選。

對天麻化學成分研究，常選擇天麻素和天麻苷元為主，其工藝優化也多局限于單個成分。但隨著研究的深入，天麻中酚類成分更多地被證實為其入血效應成分。如巴利森苷A、B 分別具有改善學習記憶力、抗哮喘等作用[23-25]。為此，本試驗在考察提取時間、提取溫度、料液比、提取溶劑、提取粒徑等單因素試驗的基礎上，選取提取溶劑、料液比和提取溫度的交互作用進行響應曲面試驗，以天麻素，天麻苷元，對羥基苯甲酸，巴利森苷A、B、C、E 為指標進行綜合評價，建立了天麻7 種主要成分UPLC 含量測定方法，確定“建昌幫”姜天麻最佳提取工藝，且綜合評價優化工藝穩定可行，響應模型擬合度良好，達到工藝優化目的。

表4 差分析Tab 4 Variance analysis