中药“开关”药对石菖蒲—苏合香的挥发油提取工艺研究(1)
【摘要】目的：研究中药“开关”药对石菖蒲-苏合香挥发油的最佳提取工艺。方法：基于单因素试验基础，采用响应面法优化水蒸气蒸馏法提取挥发油的工艺条件。依据 Design-Expert 8061软件对各试验点的响应值进行回归分析。结果：中药“开关”药对石菖蒲-苏合香挥发油的提取工艺条件在药材粒度60目，液料比(mL∶[KG-*3/5]g)9∶[KG-*3/5]1，提取时间9h的提取率最高。结论：响应面法优选出的中药“开关”药对石菖蒲-苏合香挥发油的水蒸气蒸馏法提取工艺条件重复性好，操作可行。
【关键词】药对；挥发油；响应面法；水蒸气蒸馏法
【中图分类号】R2842【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2016)18-0021-03
石菖蒲为天南星科植物石菖蒲 Acorus tatarinowii Schott 的干燥根茎，具有化湿开胃、开窍豁痰、醒神益智的功效[1]，临床上主要用于心脑血管疾病的治疗，如昏迷、冠心病、心绞痛、心率失常、降血脂、抗心肌缺血、抑制血栓形成、抗黏、抗凝等[2-3]，同时能够改善脑水肿、抑制大鼠脑皮质和海马神经细胞凋亡、提高小鼠正常血脑通透性和机体耐缺氧能力作用[4]，也有报道其有抗恶性神经胶质瘤的作用[5]。苏合香为金缕梅科植物苏合香树Liquidambar orientalis Mill.的树干渗出的香树脂经加工精制而成[6]。苏合香性温、味辛，归心、脾经，具有开窍、破秽、止痛的功效，用于中风痰厥、卒然昏倒、胸痹心痛，胸腹冷痛，惊痫[7]。是芳香开窍药中较常用的一味中药，能够改善氧糖剥夺/复氧诱导的脑微血管内皮细胞的损伤，对脑起保护作用[8]。中医理论认为中药“开关”药对可以开窍启闭、宣发神气、调神定志、开其闭塞，治疗中风入脏者。本试验通过响应面设计法优化中药“开关”药对石菖蒲-苏合香挥发油的水蒸气蒸馏法提取工艺条件，考察不同因素对挥发油提取率的影响。
1仪器与材料
DFT-50粉碎机(温岭市林大机械有限公司)；TD2001B电子天平(余姚市金诺天平仪器有限公司)；PTHW电热套(巩义市予华仪器有限责任公司)；钢丝筛网(浙江上虞市道墟五四仪器厂)；挥发油提取器(巩义市予华仪器有限责任公司)；石菖蒲(生产批号：20151220，安徽亳州中药材交易中心)；苏合香(安徽亳州中药材交易中心)；二甲苯(辽宁新兴试剂有限公司)。
2方法
21药对挥发油的提取根据2015《中国药典》第四部通则2000中药其他方法-2204挥发油测定方法乙法进行提取。分别将石菖蒲、苏合香粉碎，过筛，称取20目的石菖蒲、苏合香各15g，混合在同一圆底烧瓶中，加入300mL水与适量沸石，混匀，连接挥发油提取器并加入1mL二甲苯，缓缓加热至沸，并保持微沸至规定时间。停止加热，放置至冷却，读取挥发油体积，计算挥发油提取率挥发油提取率=(提取的早发油体积/药材重量×100%)。
22响应面试验
221响应面试验设计在单因素试验设计的基础上，采用Design-Expert 8061软件，选择对药对石菖蒲-苏合香的挥发油提取率影响较大的三个因素作为自变量，分别为药材粒度、液料比和提取时间。以挥发油提取率为因变量，以最佳水平为中心，试验设计及结果见下表1、2。
222响应面分析利用软件Design-Expert 8061统计软件对试验结果进行分析，结果显示整个回归方程有统计学意义(F=741，P<001)表明回归模型拟合效果良好；拟合不足检验没有统计学意义(F=114，P>005)，表明模型中的自变量可以较好地解释因变量。以Y为因变量，分别对各因素进行二次多项式拟合，得拟合方程。Y=-1085409+0021167A+233847B+033068C-550000E-004AB+112500E-004AC+0024718BC-158496E-004A2-014002B2-0031334C2。详见表3。
由表3可知，实验模型具有极显著性。其中药材粒度因素的一次项对挥发油提取率的影响具有统计学意义(P<001)，液料比和提取时间的一次项对挥发油提取率的影响无统计学意义(P>005)；各交互项(AB、AC、BC)对挥发油提取率的影响都无统计学意义(P>005)；药材粒度、提取时间、液料比的二次项对挥发油提取率具有统计学意义(P<001)；试验模型的相关系数r=(022/025)×100%=88%，说明挥发油提取率的变化有88%来源于所选因变量(药材粒度、液料比、提取时间)，因此可以应用响应面分析法优选药对挥发油提取工艺。
利用Design-Expert V8061软件，各因素对挥发油提取率影响的三维响应面和二维等高线见图1～3。由于最佳水平范围是响应面顶端或其附近区域[9]，如果响应面坡度平缓，说明该因素对结果的改变不敏感；反之，则敏感。等高线的形状可反映出2个因素之间交互作用的强弱，椭圆形表示交互作用显著，圆形则相反。
由图1～3可知，每两个因素的交互作用对挥发油提取率影响的程度不同，通过等高线的平缓程度可知，液料比、药材粒度和药材粒度、提取时间对挥发油提取率影响较显著，而液料比、提取时间对挥发油提取率影响不明显。
223数学模型优化根据 Design-Expert V8061软件优化，可以得到药对石菖蒲-苏合香的挥发油提取率的最优条件为：药材粒度5429目，液料比(mL：g)903∶[KG-*3/5]1，提取时间894h，模型推测理论提取率为17593%。
224验证试验为考虑实际问题，将3因素调整为：药材粒度60目，液料比(mL∶[KG-*3/5]g)9∶[KG-*3/5]1，提取时间9h，进行3次平行验证试验，得到挥发油提取率分别为1742%、1749 %、1751%，平均提取率为 1747%，与理论提取率接近，表明采用数学模型对提取工艺进行优化是可行的。, http://www.100md.com(刘爽 宋晓黎 肖瑶 王鑫 李学涛)
【关键词】药对；挥发油；响应面法；水蒸气蒸馏法
【中图分类号】R2842【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2016)18-0021-03
石菖蒲为天南星科植物石菖蒲 Acorus tatarinowii Schott 的干燥根茎，具有化湿开胃、开窍豁痰、醒神益智的功效[1]，临床上主要用于心脑血管疾病的治疗，如昏迷、冠心病、心绞痛、心率失常、降血脂、抗心肌缺血、抑制血栓形成、抗黏、抗凝等[2-3]，同时能够改善脑水肿、抑制大鼠脑皮质和海马神经细胞凋亡、提高小鼠正常血脑通透性和机体耐缺氧能力作用[4]，也有报道其有抗恶性神经胶质瘤的作用[5]。苏合香为金缕梅科植物苏合香树Liquidambar orientalis Mill.的树干渗出的香树脂经加工精制而成[6]。苏合香性温、味辛，归心、脾经，具有开窍、破秽、止痛的功效，用于中风痰厥、卒然昏倒、胸痹心痛，胸腹冷痛，惊痫[7]。是芳香开窍药中较常用的一味中药，能够改善氧糖剥夺/复氧诱导的脑微血管内皮细胞的损伤，对脑起保护作用[8]。中医理论认为中药“开关”药对可以开窍启闭、宣发神气、调神定志、开其闭塞，治疗中风入脏者。本试验通过响应面设计法优化中药“开关”药对石菖蒲-苏合香挥发油的水蒸气蒸馏法提取工艺条件，考察不同因素对挥发油提取率的影响。
1仪器与材料
DFT-50粉碎机(温岭市林大机械有限公司)；TD2001B电子天平(余姚市金诺天平仪器有限公司)；PTHW电热套(巩义市予华仪器有限责任公司)；钢丝筛网(浙江上虞市道墟五四仪器厂)；挥发油提取器(巩义市予华仪器有限责任公司)；石菖蒲(生产批号：20151220，安徽亳州中药材交易中心)；苏合香(安徽亳州中药材交易中心)；二甲苯(辽宁新兴试剂有限公司)。
2方法
21药对挥发油的提取根据2015《中国药典》第四部通则2000中药其他方法-2204挥发油测定方法乙法进行提取。分别将石菖蒲、苏合香粉碎，过筛，称取20目的石菖蒲、苏合香各15g，混合在同一圆底烧瓶中，加入300mL水与适量沸石，混匀，连接挥发油提取器并加入1mL二甲苯，缓缓加热至沸，并保持微沸至规定时间。停止加热，放置至冷却，读取挥发油体积，计算挥发油提取率挥发油提取率=(提取的早发油体积/药材重量×100%)。
22响应面试验
221响应面试验设计在单因素试验设计的基础上，采用Design-Expert 8061软件，选择对药对石菖蒲-苏合香的挥发油提取率影响较大的三个因素作为自变量，分别为药材粒度、液料比和提取时间。以挥发油提取率为因变量，以最佳水平为中心，试验设计及结果见下表1、2。
222响应面分析利用软件Design-Expert 8061统计软件对试验结果进行分析，结果显示整个回归方程有统计学意义(F=741，P<001)表明回归模型拟合效果良好；拟合不足检验没有统计学意义(F=114，P>005)，表明模型中的自变量可以较好地解释因变量。以Y为因变量，分别对各因素进行二次多项式拟合，得拟合方程。Y=-1085409+0021167A+233847B+033068C-550000E-004AB+112500E-004AC+0024718BC-158496E-004A2-014002B2-0031334C2。详见表3。
由表3可知，实验模型具有极显著性。其中药材粒度因素的一次项对挥发油提取率的影响具有统计学意义(P<001)，液料比和提取时间的一次项对挥发油提取率的影响无统计学意义(P>005)；各交互项(AB、AC、BC)对挥发油提取率的影响都无统计学意义(P>005)；药材粒度、提取时间、液料比的二次项对挥发油提取率具有统计学意义(P<001)；试验模型的相关系数r=(022/025)×100%=88%，说明挥发油提取率的变化有88%来源于所选因变量(药材粒度、液料比、提取时间)，因此可以应用响应面分析法优选药对挥发油提取工艺。
利用Design-Expert V8061软件，各因素对挥发油提取率影响的三维响应面和二维等高线见图1～3。由于最佳水平范围是响应面顶端或其附近区域[9]，如果响应面坡度平缓，说明该因素对结果的改变不敏感；反之，则敏感。等高线的形状可反映出2个因素之间交互作用的强弱，椭圆形表示交互作用显著，圆形则相反。
由图1～3可知，每两个因素的交互作用对挥发油提取率影响的程度不同，通过等高线的平缓程度可知，液料比、药材粒度和药材粒度、提取时间对挥发油提取率影响较显著，而液料比、提取时间对挥发油提取率影响不明显。
223数学模型优化根据 Design-Expert V8061软件优化，可以得到药对石菖蒲-苏合香的挥发油提取率的最优条件为：药材粒度5429目，液料比(mL：g)903∶[KG-*3/5]1，提取时间894h，模型推测理论提取率为17593%。
224验证试验为考虑实际问题，将3因素调整为：药材粒度60目，液料比(mL∶[KG-*3/5]g)9∶[KG-*3/5]1，提取时间9h，进行3次平行验证试验，得到挥发油提取率分别为1742%、1749 %、1751%，平均提取率为 1747%，与理论提取率接近，表明采用数学模型对提取工艺进行优化是可行的。, http://www.100md.com(刘爽 宋晓黎 肖瑶 王鑫 李学涛)