星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化苗藥六月還陽(yáng)鮮榨汁的噴霧干燥工藝*

張 葭，何席呈，李 婷，杜汪洋，杜 江，3▲

(1貴州中醫(yī)藥大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550025；2貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，貴州 貴陽(yáng) 550000；3貴州省苗醫(yī)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

苗藥六月還陽(yáng)為景天科景天屬費(fèi)菜SedumaizoonL.的全草，為多年生肉質(zhì)草本植物，又名景天三七、費(fèi)菜、養(yǎng)心草等，我國(guó)大部分地區(qū)都有分布[1]。六月還陽(yáng)為苗族地區(qū)常用藥材，為藥食兩用植物[2]。該植物主要含有黃酮類[3]、酚酸類[4]、糖類[5]等成分，具有預(yù)防AS、止血、抗炎等作用[6-8]。藥用生鮮是苗醫(yī)用藥的一大特色，苗醫(yī)認(rèn)為新鮮的藥物作用強(qiáng)，起效迅速。由于鮮藥不易貯藏制約了其在臨床上的使用，噴霧干燥可用于含有不穩(wěn)定有效成分的鮮藥汁[9]。噴霧干燥與其他干燥技術(shù)相比具有干燥時(shí)間短、得粉率高、有效成分破壞率低的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)在單因素考察的基礎(chǔ)上，以噴霧干燥干粉得粉率為指標(biāo)，同時(shí)對(duì)多酚、總黃酮、總氨基酸三個(gè)大類成分進(jìn)行測(cè)定，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化苗藥六月還陽(yáng)鮮榨汁的噴霧干燥工藝，旨在保持新鮮藥物的特性，為進(jìn)一步合理研究與開發(fā)利用苗藥六月還陽(yáng)鮮藥奠定基礎(chǔ)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

H-spray Mini 小型噴霧干燥機(jī)(北京霍爾斯)；MS105UD電子分析天平(MEFTTLER TOLEDO)；湘儀L530R離心機(jī)(湘儀離心機(jī)儀器有限公司)；DHG-9053A股風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；UV-1800島津紫外可見分光光度計(jì)(日本島津)。

1.2 材料

新鮮苗藥六月還陽(yáng)樣品采于貴州龍里，經(jīng)貴州中醫(yī)藥大學(xué)鑒定教研室劉曉龍老師鑒定為景天科植物費(fèi)菜SedumaizoonL.的鮮活植株。山奈酚、谷氨酸、沒食子酸對(duì)照品購(gòu)于北京中科儀友化工技術(shù)研究院(純度≥98%)，三氯化鋁、醋酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、茚三酮、碳酸鈉、磷鉬鎢酸、甲醇均為分析純。水為蒸餾水。

2 方法與結(jié)果

2.1 苗藥六月還陽(yáng)噴霧樣品制備

取新鮮六月還陽(yáng)藥材壓榨取汁，過(guò)濾，合并濾液，置于冰水備用。

2.2 水分測(cè)定

取噴霧干燥粉末0.3 g，精密稱定，平鋪于干燥至恒重的扁形稱量瓶中，按2015版《中國(guó)藥典》的規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

2.3 供試品溶液的制備

取六月還陽(yáng)鮮榨汁噴霧干燥粉末0.3 g，精密稱定，置于50 mL錐形瓶中，精密加入50 mL蒸餾水溶解，即得。

2.4 總酚含量的測(cè)定

精密量取供試品溶液0.55 mL于25 mL棕色容量瓶中，精密加入磷鉬鎢酸溶液1 mL，蒸餾水10 mL，用29%碳酸鈉溶液定容至刻度，搖勻，放置30 min后以相應(yīng)試劑為空白，按照紫外-可見分光光法(《中國(guó)藥典》2015年版四部 通則0401)的方法，于760 nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算含量。其回歸方程：Y=0.0638X+0.0227，r=0.9999，總酚在2.1167～10.5833 μg/mL的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.5 總黃酮含量的測(cè)定

精密量取供試品溶液2 mL于10 mL容量瓶中，加50%甲醇至5 mL，加0.5 mol/L的三氯化鋁溶液2 mL和1.5 mol/L的醋酸鉀溶液2 mL進(jìn)行顯色，用50%甲醇溶液稀釋至刻度，同時(shí)以不加入三氯化鋁溶液的該溶液作為空白對(duì)照，照紫外-可見分光光法(《中國(guó)藥典》2015年版四部 通則0401)的方法，于420.4 nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算含量。其回歸方程Y=0.0219X+0.0094，r=0.9998，總黃酮在5.2060～36.4420 μg/mL的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.6 總氨基酸含量的測(cè)定

精密量取供試品溶液0.35 mL于15 mL消化管，精密加入pH6.8磷酸緩沖溶液0.5 mL、2.0%茚三酮溶液0.5 mL，搖勻，沸水浴加熱15 min，取出，冷卻，精密加蒸餾水10 mL，搖勻，放置10 min后，以相應(yīng)試劑為空白，照紫外-可見分光光法(《中國(guó)藥典》2015年版四部 通則0401)的方法，于570 nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算含量。其回歸方程Y=5.57476X-0.33480，r=0.9991，總氨基酸在95.9324～185.6223 μg/mL的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.7 評(píng)價(jià)指標(biāo)

苗藥六月還陽(yáng)鮮榨汁噴霧干燥干粉得粉率計(jì)算公式如下：

2.8 噴霧干燥工藝的單因素考察

2.8.1 進(jìn)風(fēng)溫度的考察

取鮮榨汁5份，各50 mL，分別在進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃、175 ℃、170 ℃、160 ℃、150 ℃，進(jìn)樣速率15%、噴霧流速800 L/h的條件下進(jìn)行噴霧干燥，結(jié)果噴霧干燥干粉得粉率分別為63.44%、63.56%、64.00%、60.80%、58.92%。

2.8.2 進(jìn)樣速率的考察

取鮮榨汁4份，各50 mL，分別在進(jìn)樣速率5%、10%、15%、20%，進(jìn)風(fēng)溫度170℃、噴霧流速800 L/h的條件下噴霧干燥，結(jié)果噴霧干燥干粉得粉率分別為62.80%、64.44%、64.00%、45.44%。

2.8.3 噴霧流速的考察

取鮮榨汁4份，各50 mL，分別在噴霧流速900 L/h、800 L/h、700 L/h、600 L/h，進(jìn)風(fēng)溫度170℃、進(jìn)樣速率10%的條件下噴霧干燥，結(jié)果噴霧干燥干粉得粉率分別為61.40%、64.00%、53.92%、46.32%。

2.9 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥工藝

2.9.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素考察結(jié)果，選取進(jìn)風(fēng)溫度(X1)、進(jìn)樣速率(X2)、噴霧流速(X3)作為考察因素，結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)的原理，運(yùn)用Design-Exppert V8.0.6進(jìn)行星點(diǎn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素和水平見表1。采用效應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥工藝參數(shù)，試驗(yàn)安排及結(jié)果見表2。

表1 因素水平表

2.9.2 模型擬合

采用Design-Exppert V8.0.6軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別以進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)樣速率、噴霧流速為自變量A、B、C，以噴霧干燥干粉得粉率為因變量，通過(guò)擬合優(yōu)度分析優(yōu)選擬合模型為：

表2 星點(diǎn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)安排與結(jié)果

模型P<0.0001，說(shuō)明模型顯著，模型的失擬度檢驗(yàn)P=0.1211(>0.05)失擬不顯著，且模型的決定系數(shù)、校正決定系數(shù)分別為0.9559和0.9068，接近1，表明模型能很好地反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果，模型擬合度好。

2.9.3 效應(yīng)面優(yōu)化與預(yù)測(cè)

根據(jù)所確立的多項(xiàng)式模型，繪制因素A、B、C對(duì)D影響的三維效應(yīng)面圖和等高線圖，見圖1、圖2、圖3。通過(guò)響應(yīng)面軟件分析，模型在最優(yōu)解為進(jìn)風(fēng)溫度190 ℃、進(jìn)樣速率8.67%、噴霧流速765.05 L/h，理論干粉得粉率為62.79%，綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作范圍，將最優(yōu)工藝定為進(jìn)風(fēng)溫度190 ℃、進(jìn)樣速率8.6%、噴霧流速760 L/h，在此條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證，得粉率分別為62.56%、62.94%、63.86%，平均值為63.12%(表3)，與預(yù)測(cè)值接近。

圖1 進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)樣速率對(duì)噴霧干燥干粉得率的效應(yīng)面和等高線圖

圖2 進(jìn)風(fēng)溫度和噴霧流速對(duì)噴霧干燥干粉得率的效應(yīng)面和等高線圖

圖3 進(jìn)樣速率和噴霧流速對(duì)噴霧干燥干粉得率的效應(yīng)面和等高線圖

表3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果(n=3)

3 討論

本實(shí)驗(yàn)在單因素考察的基礎(chǔ)上，通過(guò)星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法研究了苗藥六月還陽(yáng)鮮榨汁的噴霧干燥工藝參數(shù)與干粉得粉率之間的關(guān)系。通過(guò)擬合度分析優(yōu)選擬合模型，由模型擬合結(jié)果可知：進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)樣速率和噴霧流速有較強(qiáng)交互作用，三個(gè)因素均對(duì)干粉得粉率影響顯著(P<0.1)。驗(yàn)證試驗(yàn)證明所建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，相對(duì)偏差為0.52%，優(yōu)選的噴霧干燥工藝重現(xiàn)性好。

苗藥六月還陽(yáng)鮮榨汁噴霧干燥粉中的總酚、總黃酮、總氨基酸的含量隨著干粉得粉率的提高而提高，三者在不同實(shí)驗(yàn)條件下的含量無(wú)明顯差異(RSD<5%)，噴霧干燥與其他干燥技術(shù)相比具有時(shí)間短、得粉率高、對(duì)化學(xué)成分影響小的優(yōu)勢(shì)，有利于在鮮藥研究中保持新鮮藥物的特性。