效应面法优化芪白平肺颗粒中人参黄芪浸膏真空带式干燥工艺

材料

高效液相色谱仪（Ultimate3000，SEDEX80LTELSD检测器）；电子分析天平（BP211D，XP6；METTLERTOLEDO）；真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

黄芪甲苷对照品（中国食品药品检定研究院，批号110781201314）；人参皂苷Rg₁，Rb₁，Re对照品（中国食品药品检定研究院，批号分别为110703201128，110704201122，110754200822）；乙腈（色谱纯）；水为超纯水，其余试剂均为分析纯。

2方法与结果

2.1人参黄芪浸膏的制备方法

人参、黄芪药材提取后，提取液减压浓缩至1.30g·mL^-1，得人参黄芪浸膏，备用。

2.2人参皂苷与黄芪甲苷的测定方法

2.2.1色谱条件KromasilC₁₈色谱柱（4.6mm×250mm，5μm），流动相水（A）乙腈（B）；梯度洗脱程序为0～20min，20%A；20～28min，20%～28%A；28～46min，28%～37%A。流速1.5mL·min^-1，柱温25℃；蒸发光散射检测器条件：漂移管温度40℃，载气N₂，压力3.5bar（1bar=1×105Pa）。色谱图见图1。

a.混合对照品；b.供试品；c.缺黄芪阴性供试品；d.缺人参阴性供试品；1.人参皂苷Rg₁；2.人参皂苷Re；3.人参皂苷Rb₁，4.黄芪甲苷。

2.2.2对照品溶液的制备取人参皂苷Rg₁、人参皂苷Re、人参皂苷Rb₁和黄芪甲苷对照品适量，精密称定，加甲醇制得每1mL含人参皂苷Rg₁、人参皂苷Re、人参皂苷Rb₁、黄芪甲苷各0.400mg的混合对照品储备液。

2.2.3供试品溶液的制备取样品3g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇100mL，密塞，称定质量，超声处理（40kHz，250W）45min，放冷，再称定质量，用甲醇补足减失的质量，摇匀，离心，精密量取上清液50mL，蒸干，残渣加水30mL使溶解，用水饱和的正丁醇萃取4次，每次30mL，合并正丁醇液，用氨试液洗涤3次，每次30mL，弃去氨试液，正丁醇液浓缩至干，残渣加甲醇溶解并定容于5mL量瓶中，摇匀，即得。

2.3真空带式干燥工艺条件的筛选

以人参皂苷（Rg₁+Re）、人参皂苷Rb₁、黄芪甲苷的转移率为指标，采用单因素实验研究加热系统温度、干燥时间、浸膏相对密度3个因素对真空带式干燥效果的影响[6]。

2.3.1浸膏相对密度对指标成分转移率的影响取2.1项下人参黄芪浸膏，稀释、浓缩至相对密度为1.25，1.27，1.30，1.32，1.35g·mL^-1，进行真空带式干燥，测定干燥后各干膏中指标成分的转移率见图2。浸膏相对密度1.25g·mL^-1时指标成分转移率较低，由于浸膏流动性较大，喷于履带后出现溢出现象，导致部分浸膏损失，产品收率降低。随浸膏相对密度的增大，干膏中指标成分的转移率增大，当浸膏相对密度大于1.30g·mL^-1时，指标成分的转移率趋于饱和状态。浸膏密度1.32g·mL^-1时干燥进料出现堵塞现象。因此，确定浸膏相对密度为1.27～1.32g·mL^-1。

2.3.2加热系统温度对指标成分转移率的影响取2.1项下人参黄芪浸膏，加热系统温度分别设定为80，85，90，95，100℃进行真空带式干燥，测定干膏中指标成分的转移率见图3。随着加热系统温度的升高，干膏中指标成分的转移率增大，当加热系统温度高于90℃时，指标成分的转移率开始下降，其中80，100℃时指标成分的转移率相对较低。因此，确定加热系统温度选择85～95℃。

2.3.3干燥时间对指标成分转移率的影响取2.1项下人参黄芪浸膏，干燥时间分别为80，90，100，110，120min，进行真空带式干燥，测定干膏中指标成分的转移率见图4。干燥时间80min时指标成分的转移率最低，由于干燥温度相对较低浸膏没有完全干燥导致；随着干燥时间的增加，干膏中指标成分的转移率增大，当110min时，指标成分的转移率趋于饱和状态；120min时，人参皂苷转移率呈下降趋势。因此，确定干燥时间为100～120min。

2.4真空带式干燥工艺优化

2.4.1BoxBehnken优化设计在单因素实验的基础上应用响应面法对人参黄芪浸膏真空带式干燥工艺进行优化。以加热系统温度、干燥时间、浸膏相对密度为因变量，以人参皂苷（Rg₁+Re）、人参皂苷Rb₁、黄芪甲苷转移率为指标，采用DesignExoectV8.0.6软件进行多元线性回归和二项式方程拟合[7]。因素水平见表1，结果见表2。

2.4.2BoxBehnken试验结果分析实验数据利用DesignExpert8.0.6软件对表2的试验结果进行二次多元回归拟合，得人参皂苷（Rg₁+Re）转移率（Y₁）与干燥时间（A）、加热系统温度（B）、浸膏相对密度（C）二次多项回归模型方程Y₁=88.01+1.51A-

1.96B-0.19C-0.015AB-0.34AC-2.16BC-1.57A²-1.64B²-2.87C²，相关系数R²=0.9005；人参皂苷Rb₁转移率（Y₂）与干燥时间（A）、加热系统温度（B）、浸膏相对密度（C）二次多项回归模型方程Y₂=88.34+1.13A-2.71B-0.22C-1.32AB-0.35AC-0.94BC-3.52A²-4.63B²-1.34C²，相关系数相关系数R²=0.9656；黄芪甲苷转移率（Y₃）与干燥时间（A）、加热系统温度（B）、浸膏相对密度（C）二次多项回归模型方程Y₃=82.40+1.02A-1.68B-0.50C+0.040AB+0.64AC-1.29BC-1.44A²-1.08B²-2.72C²，相关系数相关系数R²=0.9533。这3个模型的R²接近1，说明通过二次回归得到人参皂苷（Rg₁+Re）、人参皂苷Rb₁、黄芪甲苷转移率模型与试验拟合较好。同时，效应面二次回归方程方差分析结果显示，人参皂苷（Rg₁+Re）转移率（Y₁）、人参皂苷Rb₁转移率（Y₂）、黄芪甲苷转移率（Y₃）建立的回归整体模型均达到极显著（P<0.01）；失拟项不显著，因此建立的Y₁，Y₂，Y₃3个二次模型均成立。方差分析结果见表3。

人参皂苷（Rg₁+Re）转移率模型（Y₁）回归方程的方差分析表明，A，B，BC，C²项达显著水平（P<0.05）；C，AB，AC，A²，B²不显著。在所选择的试验范围内，3个因素对人参皂苷（Rg₁+Re）影响的排序为加热系统温度（B）>干燥时间（A）>浸膏相对密度（C）。自变量A，B，C之间交互作用与因变量Y₁人参皂苷（Rg₁+Re）转移率的三维效应面图见图5。

人参皂苷Rb₁转移率模型（Y₂）回归方程的方差分析表明，A，B，A²，B²，C²项达显著水平（P<0.05）；C，AB，AC，BC不显著。在所选择的试验范围内，3个因素对人参皂苷Rb₁影响的排序为加热系统温度（B）>干燥时间（A）>浸膏相对密度（C）。自变量A，B，C之间交互作用与因变量Y₂人参皂苷Rb₁转移率的三维效应面图见图6。

黄芪甲苷转移率模型（Y₃）回归方程的方差分

2.4.3效应面预测与工艺验证应用DesignExpert8.0.6软件对Y₁，Y₂，Y₃3个二次回归方程求解，得优化后最佳干燥工艺：干燥时间112.05min，加热系统温度87.37℃，浸膏相对密度1.30g·mL^-1。综合考虑到实际操作需要，确定最佳工艺为干燥时间112min，加热系统温度87℃，浸膏相对密度1.30g·mL^-1。按照此工艺进行3批工艺验证，得到干膏中人参皂苷（Rg₁+Re）转移率分别为89.01%，87.78%，87.24%（均值88.01%，RSD1.0%）；人参皂苷Rb₁转移率分别为88.87%，86.62%，86.44%（均值87.31%，RSD1.6%）；黄芪甲苷转移率分别为83.25%，84.73%，85.05%（均值84.34%，RSD1.1%）三者的实验值与模型预测值比较，偏差分别为1.00%，1.12%，1.39%，说明模型优化结果可信。偏差[8]=（实测值-预测值）/预测值×100%。

3结论与讨论

效应面法是采用多元二次回归方程来拟合效应值与因素之间关系的一种优化统计方法，通过对效应曲面及等高线的分析来寻求最优工艺参数，适用于多因素、多水平的试验。该设计法具有精度高、预测性好的特点，现已广泛用于药学研究领域[9]。真空带式干燥技术是中药浸膏进行干燥的新型干燥方法，在整个干燥过程中，待干燥物料处于一定的真空和密闭环境中[10]，而且干燥时间较短，物料的外观性状好，可较好地保留药物的有效成分，干燥过程温和，适用于绝大多数的天然植物的提取物，尤其是对于黏性高、易结团、热塑性、热敏性的物料[11]，可以最大限度地保证产品质量，得到高质量、低成本的最终产品。

本文通过单因素实验发现，在真空带式干燥过程中加热系统温度、干燥时间、浸膏相对密度对人参黄芪浸膏中主要指标成分转移率有一定的影响。选用BoxBehnken效应面法考察加热系统温度、干燥时间、浸膏相对密度对指标成分转移率的影响，结果得到真空带式干燥的最佳生产工艺：干燥时间112min，加热系统温度87℃，浸膏相对密度1.30g·mL^-1。通过3批放大工艺验证，得人参皂苷（Rg₁+Re）转移率88.01%，人参皂苷Rb₁转移率87.31%，黄芪甲苷转移率84.34%，与模型预测值（人参皂苷Rg₁+Re转移率88.90%，人参皂苷Rb₁转移率88.30%，黄芪甲苷转移率83.12%）偏差为1.00%，1.12%，1.39%，证明效应面法拟合预测程度较好，干燥后指标成分的含量与干膏的含水率均符合标准要求，表明优化后芪白平肺颗粒中人参黄芪浸膏真空带式干燥工艺合理、可行。

本研究未对干燥时的进料速度进行进一步考察，因此本项目组将结合物料的流动性、输送带的速度等条件对进料速率对干燥效果的影响做进一步研究，从而可以为产品的后期产业化提供更加完善的技术参数。

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[责任编辑孔晶晶]