響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化野菊花泡騰片的制備工藝

鄭彩美*，王育婷，黃華花，張娜，王琛，浦益瓊

1. 廈門醫(yī)學(xué)院緩控釋制劑研究中心，廈門醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系（廈門 361023）；

2. 上海中醫(yī)藥大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院（上海 201203）

野菊花為菊科植物野菊（Chrysanthemum indicumL.）的干燥頭狀花序，性微寒，味苦、辛，歸肝、心經(jīng)，具有清熱解毒、瀉火平肝的效用[1]*。野菊花野生資源十分豐富，廣泛分布于我國東北、華北、華中、華東及西南地區(qū)[2]*?，F(xiàn)代研究表明，野菊花具有抗病原微生物[3]*、降血壓[4]*、降血脂[5]*、保肝[6]*、抗衰老[7]*等藥理作用。作為藥食兩用的常見中草藥，其藥理作用廣泛，不良反應(yīng)較少，深受群眾喜愛，發(fā)展前景較廣闊。目前，鮮見關(guān)于野菊花泡騰片的研究報(bào)道，因此以單因素試驗(yàn)考察為基礎(chǔ)，再經(jīng)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化獲得野菊花泡騰片的最佳處方組成，為拓寬野菊花制劑品種提供新的思路和重要參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野菊花提取物（成都德思特生物技術(shù)有限公司）；DL-酒石酸、微晶纖維素（麥克林）；甜菊糖苷（源葉生物）；碳酸氫鈉、聚乙二醇6000（西隴科學(xué)）。

1.2 儀器與設(shè)備

BS224S電子天平[賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]；TDP型單沖壓片機(jī)（上海天祥·健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司）；YD-35智能片劑硬度儀、FT-2000AE脆碎度檢查儀（天津市天大天發(fā)科技有限公司）；PB-10數(shù)顯酸度計(jì)（德國Sartorius公司）；DH40EB除濕機(jī)（珠海格力電器股份有限公司）。

1.3 工藝流程

野菊花提取物+微晶纖維素+酒石酸+碳酸氫鈉+甜菊糖苷+PEG6000→粉碎→過篩（0180 mm）→混勻→壓片

1.4 綜合評(píng)分的計(jì)算

崩解時(shí)限（5 min）是評(píng)價(jià)泡騰片質(zhì)量的重要指標(biāo)，掩蓋野菊花提取物的苦味，改善泡騰片的口感亦是關(guān)鍵問題。綜上，響應(yīng)面試驗(yàn)以崩解時(shí)限和口感評(píng)分作為野菊花泡騰片的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以權(quán)重8∶2進(jìn)行綜合評(píng)分的計(jì)算。

崩解時(shí)限評(píng)分方法：設(shè)定試驗(yàn)組中崩解用時(shí)最短的為10分，每增加1 s減0.04分，具體計(jì)算公式見式（1）：

式中：Y為崩解時(shí)限折算分；t為崩解時(shí)間，s；t＇為試驗(yàn)組中用時(shí)最短崩解時(shí)間，s。

口感評(píng)分方法：選定6名有口感評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員組成評(píng)價(jià)小組，通過盲法試驗(yàn)對(duì)不同處方的野菊花泡騰片進(jìn)行評(píng)分，滿分5分?？诟性u(píng)價(jià)具體指標(biāo)如表1所示。

表1 口感評(píng)價(jià)指標(biāo)

綜上，綜合評(píng)分計(jì)算公式見式（2）：

1.5 單因素試驗(yàn)

1.5.1 野菊花提取物添加量的考察

固定酒石酸-碳酸氫鈉質(zhì)量比1∶2（占比40%）、甜菊糖苷添加量4%、PEG6000添加量1.5%，以填充劑微晶纖維素維持片重，采用直接混合壓片法進(jìn)行壓片，考察野菊花提取物添加量為5%，10%，15%，20%和30%時(shí)制備的野菊花泡騰片對(duì)壓片效果及泡騰片外觀的影響。

1.5.2 泡騰崩解劑酸堿比例的考察

固定其他組分及用量，考察酒石酸與碳酸氫鈉質(zhì)量比為2∶1，1∶1.5，1∶1，1∶2和1∶2.5時(shí)制備的野菊花泡騰片對(duì)崩解時(shí)限、溶液pH及溶液外觀的影響。

1.5.3 泡騰崩解劑添加量的考察

固定其他組分及用量，考察泡騰崩解劑添加量為25%，30%，35%，40%和45%時(shí)制備的野菊花泡騰片對(duì)崩解時(shí)限的影響。

1.5.4 甜菊糖苷添加量的考察

固定其他組分及用量，考察甜菊糖苷添加量為1%，2%，3%，4%和5%時(shí)制備的野菊花泡騰片對(duì)口感評(píng)分的影響。

1.5.5 PEG6000添加量的考察

固定其他組分及用量，考察PEG6000添加量為0.5%，1%，1.5%，2%和2.5%時(shí)制備的野菊花泡騰片對(duì)其重量差異及崩解時(shí)限的影響。

1.6 響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)

以單因素試驗(yàn)考察結(jié)果為基礎(chǔ)，確定因素與水平，并以綜合評(píng)分作為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化。

1.7 數(shù)據(jù)處理

利用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合。

1.8 工藝驗(yàn)證與質(zhì)量評(píng)價(jià)

按最佳工藝條件制備三批野菊花泡騰片，按照2020年版《中國藥典》四部通則對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.8.1 外觀檢查

采用肉眼觀察法，觀察片劑外觀是否完整光潔。

1.8.2 重量差異測(cè)定

按2020年版《中國藥典》四部通則重量差異檢查法（通則0101）進(jìn)行檢查，并計(jì)算20片片劑重量的SRSD值。

1.8.3 pH測(cè)定

取1片泡騰片，置于100 mL 20 ℃蒸餾水中，待完全崩解后用數(shù)顯酸度計(jì)測(cè)定溶液pH。

1.8.4 硬度及脆碎度測(cè)定

采用智能片劑硬度儀進(jìn)行片劑硬度檢查。

按2020年版《中國藥典》四部通則片劑脆碎度檢查法（通則0923）檢查，并根據(jù)式（3）計(jì)算減失質(zhì)量。

1.8.5 崩解時(shí)限測(cè)定

按2020年版《中國藥典》四部通則項(xiàng)下崩解時(shí)限檢查法（通則0921）進(jìn)行檢查，記錄從加入泡騰片至溶液不再有氣體逸出的時(shí)間間隔即為崩解時(shí)間，按此法重復(fù)測(cè)定6片，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 野菊花提取物添加量的確定

從表2可知，隨著野菊花提取物添加量的增加，泡騰片制備過程的黏沖現(xiàn)象逐漸加劇。當(dāng)野菊花提取物粉末添加量為5%及10%時(shí)，無黏沖現(xiàn)象發(fā)生，可制得完整、光潔的片劑；其添加量增加至15%時(shí)開始稍黏沖，但可制得完整片劑；而當(dāng)其添加量為20%和30%時(shí)，黏沖加劇，制得的泡騰片外觀不完整。綜合考慮壓片效果及片劑外觀，處方中野菊花提取物添加量為10%適宜。

表2 野菊花提取物添加量的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 泡騰崩解劑酸堿比例的確定

選擇酒石酸-碳酸氫鈉質(zhì)量比2∶1，1∶1和1∶2三個(gè)比例進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示當(dāng)酒石酸-碳酸氫鈉質(zhì)量比為1∶2時(shí)，溶液分散狀態(tài)良好，pH為酸性，崩解時(shí)限效果較佳，故選擇1∶1.5和1∶2.5比例繼續(xù)考察，結(jié)果如表3所示。通過綜合考察不同酸堿比例對(duì)崩解時(shí)限、溶液pH、溶液外觀三項(xiàng)指標(biāo)的影響，最終選定酒石酸-碳酸氫鈉質(zhì)量比1∶1.5，1∶2和1∶2.5三個(gè)水平進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)。

表3 泡騰崩解劑酸堿比例的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 泡騰崩解劑添加量的確定

由表4可知：當(dāng)崩解時(shí)間最短時(shí)，泡騰崩解劑添加量為30%，故選定泡騰崩解劑添加量25%，30%和35%三個(gè)水平進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)。

表4 泡騰崩解劑添加量的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.4 甜菊糖苷添加量的確定

通過盲法試驗(yàn)得出的口感評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。甜菊糖苷添加量在4%時(shí)野菊花泡騰片口感評(píng)分最高，因此選擇甜菊糖苷添加量3%，4%和5%三個(gè)水平進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)。

表5 甜菊糖苷添加量的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.5 PEG6000添加量的確定

由表6可知：片重波動(dòng)隨著PEG6000添加量的增加而有所改善，但崩解時(shí)限也相應(yīng)延長。綜上，確定處方中PEG6000添加量1.0%較適宜。

表6 PEG6000添加量的試驗(yàn)結(jié)果

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選定泡騰崩解劑酸堿比例（A）、泡騰崩解劑添加量（B）以及甜菊糖苷添加量（C）三因素三水平，如表7所示。

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平表

以單因素考察結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇響應(yīng)面Box-Bohnken試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果見表8和表9。

表8 Box-Bohnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表9 折算后的評(píng)價(jià)指標(biāo)得分及綜合評(píng)分 單位：分

2.2.2 回歸模型的建立與方差分析

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果（表6）進(jìn)行響應(yīng)面回歸分析，以綜合評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，得到關(guān)于泡騰崩解劑酸堿比例（A）、泡騰崩解劑添加量（B）和甜菊糖苷添加量（C）的擬合方程：Y=7.37+6.15A-2.93B+1.10C-4.13AB-11.83AC+1.14BC-17.60A2*-3.86B2*-2.17C2*。對(duì)該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表10。

由表10可知：模型F=7.09，P=0.008 6＜0.01，表明該回歸模型差異極顯著，失擬項(xiàng)F=5.06，P=0.075＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，R2*=0.901 1，表明該模型擬合程度好，三元二次回歸方程適合用于檢驗(yàn)結(jié)果。由方差分析中的F值及P值可知，3個(gè)因素對(duì)野菊花泡騰片綜合評(píng)分的影響順序?yàn)榕蒡v崩解劑酸堿比例（A）＞泡騰崩解劑添加量（B）＞甜菊糖苷添加量（C）。根據(jù)方差分析表明：影響極顯著（P＜0.01）的有一次項(xiàng)A和B；影響顯著（P＜0.05）的有二次項(xiàng)A2*、交叉項(xiàng)AC；影響不顯著（P＞0.05）的有一次項(xiàng)C、二次項(xiàng)B2*和C2*、交叉項(xiàng)AB和BC。舍去不顯著項(xiàng)可得到優(yōu)化模型方程：Y=7.37+6.15A-2.93B-11.83AC-17.60A2*。綜上分析，該響應(yīng)面模型準(zhǔn)確有效，可靠性好，可用于野菊花泡騰片制備工藝的預(yù)測(cè)。

表10 回歸模型的顯著性檢驗(yàn)及方差分析

2.2.3 交互效應(yīng)分析

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件繪制出不同因素對(duì)于綜合評(píng)分的三維曲線圖及等高線圖，以獲得三個(gè)因素的交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響。結(jié)果表明，交叉項(xiàng)AC之間的交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響顯著，與方差分析的結(jié)論一致，結(jié)果見圖1。

圖1 交互效應(yīng)圖

2.2.4 確定最佳工藝條件與結(jié)果驗(yàn)證

運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件分析得到野菊花泡騰片的最佳配方：泡騰崩解劑酸堿比例（即酒石酸-碳酸氫鈉質(zhì)量比）1∶2，泡騰崩解劑添加量25%，甜菊糖苷添加量5%。為檢驗(yàn)所得制備工藝的可行性，按最佳處方制備三批產(chǎn)品用以試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示野菊花泡騰片的綜合評(píng)分平均值為8.328分，結(jié)果與預(yù)測(cè)值8.464分接近，且各項(xiàng)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)均符合《中國藥典》要求。結(jié)果表明，采用響應(yīng)面法優(yōu)化的野菊花泡騰片的最佳處方有較高的可靠性和可行性。

3 結(jié)論

研究經(jīng)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化獲得野菊花泡騰片最佳處方組成：野菊花提取物10%，微晶纖維素59%，酒石酸8.33%，碳酸氫鈉16.67%，甜菊糖苷5%，PEG6000 1%。在該條件下，野菊花泡騰片的綜合評(píng)分平均值為8.328分，與預(yù)測(cè)值8.464分基本相符，說明響應(yīng)面法優(yōu)化的野菊花泡騰片的處方工藝準(zhǔn)確可靠。制得野菊花泡騰片均符合藥典標(biāo)準(zhǔn)，該制備工藝操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量可控，可為后續(xù)野菊花泡騰片的研究開發(fā)提供重要參考依據(jù)。

野菊花為藥食同源，將其制成泡騰片既豐富野菊花制劑種類，又方便使用，具有廣闊的發(fā)展前景。后期可對(duì)野菊花泡騰片的藥效、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等開展進(jìn)一步的研究。