Box-Behnken设计-效应面法优选中药赭石提取工艺

2014-04-12石典花孙立立

中成药 2014年12期

关键词：赭石面法药典

石典花, 张军, 孙立立

（山东省中医药研究院, 山东济南 250014）

Box-Behnken设计-效应面法优选中药赭石提取工艺

石典花, 张军, 孙立立*

（山东省中医药研究院, 山东济南 250014）

目的优选中药赭石最佳提取工艺。方法以水煎出物和有效元素 Fe的提取率为指标，采用 Box-Behnken 设计-效应面法对赭石颗粒的提取工艺进行优选。结果优选的最佳提取工艺为取 20 ～24 目赭石颗粒，加入 10 倍量的水，提取 3 次，每次 1.5 h。结论粒度对赭石提取具有极显著性影响，建议赭石以 20 ～24 目入药。

赭石;Box-Behnken 设计-效应面法; 水煎出物; 铁

赭石为氧化物类矿物药刚玉族赤铁矿，主含三氧化二铁（Fe2O3），味苦，性寒，归肝、心、肺、胃经。具有平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血之功效。用于眩晕耳鸣，呕吐，噫气，呃逆，喘息，吐血，衄血，崩漏下血［1］。主产于山西，河北，广东等地［2］。赭石首载于《神农本草经》，列为下品［3］。经对历代本草［4-15］、历版中国药典［1，16-22］、各地炮制规范［2，23-30］的查阅发现，赭石炮制方法的记载归纳为以下二种:①研碎或研，水飞;②煅红醋淬。历版《中国药典》对赭石炮制方法的记载归纳为以下二种: ①净制即除去杂质，砸碎;②醋煅即取净赭石，砸成碎块，照煅淬法煅至红透，醋淬，碾成粗粉。每 100 kg赭石，用醋 30 kg。目前临床用赭石饮片主要为生品和醋煅品，赭石净制可使药材粉碎，易于有效成分的煎出。通过采集各地药材市场及济南地区各大药店赭石生品饮片发现，目前市场上流通的赭石生品颗粒大小不一，有的呈块状，有的呈粉末状，有的则块状粉末均有，粒度不同其煎出物量及其所含成分的量亦有所不同，进而影响临床疗效。为考察不同粒度对煎出成分的影响程度，保证其最大程度煎出和稳定地发挥临床疗效，本研究将赭石分别制备成不同粒度的颗粒，采用 Box-Behnken 设计-效应面法对不同粒度赭石颗粒进行提取工艺优选，为赭石颗粒的临床合理应用提供数据参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器 IRISadvantage电感耦合等离子体发射光谱仪（美国热电公司），瑞士 METTLER XS205 DU10-5电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）， KDM型六孔可调温电加热套（菏泽鄄城华鲁电热仪器有限公司）。

1.2 试药盐酸，硫酸，磷酸，氟化钾，氯化亚锡，钨酸钠，三氯化钛，重铬酸钾，二苯胺磺酸钠等均为分析纯。

赭石:购自浙江中医药大学饮片厂，产地为山东，经山东省中医药研究院中药资源研究室林慧彬研究员鉴定为氧化物类矿物药刚玉族赤铁矿，批号为 110117，含铁量为53.28%，符合《中国药典》规定。

赭石颗粒:将赭石药材粉碎，分别过样品筛，制成12 ～16 目， 16 ～20 目， 20 ～24 目的颗粒。

2 Box-Behnken设计-效应面法优选赭石最佳提取工艺

2.1 Box-Behnken 设计-效应面法实验设计赭石传统用药方式为汤剂，根据传统煎药习惯，确定了影响赭石提取工艺的因素为赭石粒度，加水倍数，提取时间和提取次数。每个因素设立三个水平，以水煎出物和赭石中主要有效成分铁的含有量为评价指标，采用加权法进行评分，利用Box-Behnken 设计法优选赭石颗粒最佳提取工艺。

2.2 Box-Behnken 设计-效应面法因素水平根据传统煎药习惯，确定了影响赭石颗粒水煎出成分的因素和水平，见表1。

表1 因素水平

2.3 试验方法与结果取赭石颗粒 29 份，每份 10 g，分别置于 250 mL圆底烧瓶中，按 Box-Behnken 设计表安排的29种提取工艺，分别取不同粒度的赭石颗粒，加入相应量的水，按表 2给定的条件，分别进行提取。照《中国药典》 2010 年版一部附录 X A项下水溶性浸出物测定法项下热浸法测定水煎出物的量，采用电感耦合等离子体发射光谱仪（山东省分析测试中心）测定水煎液中 Fe的量，测定结果见表2。

表 2 Box-Behnken设计-效应面法设计表及实验结果

综合评分:传统水煎出物质量和有效元素的量有着同等重要的意义，因此两者的加权系数分别为 0.5，综合评分以下公式计算:

综合评分 =水煎出物得分 ×0.5+Fe量得分 ×0.5

其中水煎出物得分 =水煎出物量 ×100/水煎出物量最高值;Fe量得分 =Fe量 ×100/Fe量最高值

2.4 结果分析采用 Design-Expert 8.05 软件对表 2 结果进行二次回归效应面回归分析，建立多元二次效应面回归模型，得拟合方程为 Y=-95.366 67+0.604 17 ×A+ 15.721 67 ×B+42.063 33 ×C+20.568 33 ×D+0.056 250 × A×B+0.895 00 ×A×C+0.771 25 ×A×D+0.337 50 ×B× C+0.471 25 ×B×D-2.290 00 ×C×D-0.041 510 ×A2-0.856 67 ×B2-17.841 67 ×C2-5.845 42 ×D2，其中， Y为效应值，即赭石颗粒水煎出物和 Fe元素量的综合评分，A、 B、 C、 D四个为自变量，即粒度，加水倍数，提取时间和提取次数。各因素方差分析见表3。

表3 方差分析

由表 3 可知，模型的 F=52.05， P＜0.000 1，表明实验所采用的二次模型具有极显著的影响，在统计学上是有意义的。失拟项 P值为 0.603 2 ＞0.05，对模型是有利的，无明显失拟因素存在，因此该模型的建立是可取的，可用回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。

A、 B、 C、 D、 AD、 B2、 C2、 D2均小于 0.05，说明这几项对综合评分均有显著性影响; 其中 A、 C、 D、 B2、 C2、D2具有极显著性影响，剩余项的 P值均大于 0.05，对综合评分没有显著影响。

采用响应面设计预测综合评分的范围为 86.626 7 ～95.118 3，此时粒度范围为 17.42 ～19.99 目，加水倍数的范围为 8.47 ～12 倍，提取时间范围为 1.07 ～1.5 h，提取次数范围为 2.38 ～3 次。考虑到实际情况，将赭石颗粒的最佳提取工艺定为: 取净赭石颗粒 20 ～24 目，加入 10 倍量水，提取 3 次，每次 1.5 h。

2.5 验证试验取 20 ～24 目赭石颗粒 3 份，每份 20 g，按照确定的最佳提取工艺进行提取，并进行水煎出物和Fe的量，测得结果见表 4。结果与预测值96.98 基本一致，说明该提取工艺稳定，可行。

表4 验证试验结果

3 小结与讨论

采用 Box-Behnken 设计-效应面法对赭石颗粒的提取工艺进行了优选，优选得到的最佳提取工艺为:取净赭石颗粒 20 ～24 目，加入 10 倍量的水，提取 3 次，每次 1.5 h，该研究结果与传统赭石等矿物药需要先煎的习惯基本一致。

研究结果表明，赭石粒度、加水倍数、提取时间、提取次数对赭石颗粒提取均具有显著性影响，其中粒度大小对赭石有效成分的煎出具有极显著性影响，而且粒度越细水煎出物的量及有效元素 Fe量的越多，因此理论上应以细于24目赭石颗粒入药，为此采用上述确定的最佳提取工艺对细于 24 目的赭石颗粒及粉末进行提取，即加入 10 倍量的水，提取 3 次，每次 1.5 h，对其水煎出物量和有效元素含的量进行测定，结果水煎出物的量为 2.782 mg/g，有效元素 Fe的量为 19.021 μg/g，所测结果与 20 ～24 目赭石颗粒的水煎出物和含 Fe量无显著性差异，另外细于 24 目赭石颗粒在煎煮过程中细粉易透过无纺布，使得煎出液中残渣较多，患者难以服用。因此建议临床使用赭石饮片以20 ～24 目颗粒入药，并采用无纺布封塑包装成数包颗粒，以便于煎煮，保证临床疗效的稳定性。

［ 1 ］国家药典委员会.中华人民共和国药典:2010 年版一部［S］.北京: 中国医药科技出版社， 2010:348.

［2］中华人民共和国卫生部药政管理局.全国中药炮制规范［S］.北京: 人民卫生出版社， 1988:382.

［3］顾观光，辑.杨鹏举，校注.神农本草经［M］.北京: 学苑出版社， 2004:221.

［4］清·叶天士.本草经解［M］.上海: 上海卫生出版社，1957:97.

［5］王好古.汤液本草［M］.北京: 人民卫生出版社，1987:177.

［6］张璐.本经逢原［M］.上海: 上海科学技术出版社，1959:17.

［7］马兴民.新编中药炮制法［M］.增订本.陕西: 陕西科学技术出版社， 1983:810.

［8］清·汪訒庵.本草易读［M］.北京: 人民卫生出版社，1987:370.

［9］曹元宇，辑注.本草经［M］.上海: 上海科学技术出版社，1987:55.

［10］张赞臣.本草概要［ M］.上海: 上海卫生出版社，1956:347.

［11］梁·陶弘景.本草经集注［ M］.上海: 群联出版社，1955:83.

［12］日·稻宣义.炮制全书［M］.锌版影印.北京: 中国古籍出版社， 1981:162.