張彥青, 喬龍東，張婷, 葉媛媛, 張明春，解軍波*

（1天津商業(yè)大學(xué) 生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134；2天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134）

姬松茸（Agaricus blazei Murill），又叫巴西蘑菇，是一種珍貴的藥食兼用真菌[1]。現(xiàn)代研究表明，姬松茸具有抗氧化[2]、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)[3]、抗病毒[4]等多種生物活性，因此逐漸成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外食用菌研究開發(fā)的熱點(diǎn)品種。姬松茸的化學(xué)成分種類多樣，包括多糖、蛋白、核酸、甾醇、三萜以及脂肪酸[5-6]等。其中，多糖被認(rèn)為是姬松茸主要的活性物質(zhì)，具有顯著的抗腫瘤[7]、抗氧化[8]、腎臟保護(hù)[9]、心肌保護(hù)[10]、免疫調(diào)節(jié)[11]、降血糖[12]等作用，在新型保健食品方面有較為廣闊的開發(fā)前景,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于獸藥等產(chǎn)品中[13-14]。

分散片是指在水中能迅速崩解并均勻分散的片劑[15]，與普通片劑、膠囊劑等固體制劑相比，具有制備簡(jiǎn)單、服用方便、崩解迅速及吸收快等特點(diǎn)。星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法具有實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，精密度比傳統(tǒng)的正交設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)法更高、且預(yù)測(cè)值接近真實(shí)值的特點(diǎn)，尤其是對(duì)非線性模型的實(shí)驗(yàn)，分析所得結(jié)果的準(zhǔn)確度更高[16-17]。

為了更好的開發(fā)利用姬松茸多糖資源，本研究采用濕粉制粒壓片法制備多糖分散片，并采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)曲面法優(yōu)化該分散片的處方，對(duì)姬松茸的綜合利用和新產(chǎn)品開發(fā)具有一定的實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

姬松茸多糖 自制；β-環(huán)狀糊精 郁南縣永光環(huán)狀糊精有限公司; 交聯(lián)羧甲基纖維素鈉天津市雅博生物工程技術(shù)有限公司；微晶纖維素 JRS PHARMA; 滑石粉、羥丙纖維素 北京鳳禮精求商貿(mào)有限責(zé)任公司。

BP211D電子分析天平 德國(guó)Sartoriμs公司；DP30A型單沖式壓片機(jī) 北京國(guó)藥龍立科技有限公司；ZBS-6G智能崩解實(shí)驗(yàn)儀 天津大學(xué)無(wú)線電廠； YD-I片劑硬度測(cè)試儀天津市鑫洲科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 姬松茸多糖的制備 取姬松茸干品，粉碎，過60目篩，得姬松茸粉。將上述姬松茸粉進(jìn)行微波提取[1]。將所得姬松茸水提液，冷卻至室溫，離心10分鐘（4500r/分鐘）。取上清液，加入5倍體積量乙醇，醇沉12小時(shí)，分取沉淀，并采用三氯醋酸法進(jìn)行脫蛋白處理，即得。

1.2.2 分散片的制備 按濕法制粒壓片法，將原輔料分別過100目篩，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的處方比例稱取姬松茸多糖、羥丙纖維素和微晶纖維素等，混合均勻后加入潤(rùn)濕劑(95%乙醇溶液)制成軟材，過18目篩制濕顆粒，60℃干燥箱干燥1.5h，18目篩整粒，加入處方量的交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、滑石粉，混合均勻后壓片，片重為200mg。

1.2.3 崩解時(shí)限檢查 按照2010年版《中華人民共和國(guó)藥典》二部附錄XA[18]崩解時(shí)限測(cè)定方法，隨機(jī)取6片分散片，用崩解儀測(cè)定崩解時(shí)間，在3min內(nèi)崩解視為合格。

1.2.4 分散均勻性檢查 按照2010年版《中華人民共和國(guó)藥典》二部附錄IA[18]分散片項(xiàng)下要求，隨機(jī)取6片分散片，振搖3min，應(yīng)全部崩解并通過二號(hào)篩為合格。

1.2.5 硬度測(cè)定 按最佳工藝處方制備3批姬松茸多糖分散片，每批隨機(jī)取6片，采用片劑硬度測(cè)試儀測(cè)定其硬度。

1.2.6 考察因素的確定 采用單因素考察法對(duì)處方中各影響因素的作用進(jìn)行了初步考察，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以對(duì)姬松茸多糖分散片質(zhì)量影響較大的姬松茸多糖用量（X1），交聯(lián)羧甲基纖維素鈉用量（X2）和羥丙纖維素的用量（X3）為自變量，以崩解時(shí)間（Y）采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3因素5水平實(shí)驗(yàn)，制備分散片（方法同1.2.1），并保證每片重200mg（±5%）。

1.2.7 效應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)CCD法(central composite design)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用公式α=(2k)1/4計(jì)算α值（k：待考察因素的個(gè)數(shù)）。本試驗(yàn)中k為3，計(jì)算可得α=1.682；對(duì)每個(gè)因素確定5個(gè)水平（0、±1、±α），各因素及水平見表1。

表1 考察因素各水平的代碼值及實(shí)際操作物理量Table 1 The code value and actual amount of investigated factors levels

1.2.8 最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件的選擇

將參數(shù)優(yōu)化擬合后代入方程，得到Y(jié)值對(duì)實(shí)驗(yàn)因素的響應(yīng)曲面關(guān)系。通過直觀作圖分析法或者對(duì)方程用求偏導(dǎo)等方法，可得到使Y值最低的因素值。本試驗(yàn)采用Microsoft Excel中規(guī)劃求解功能求得曲面中最低點(diǎn)[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 星點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

星點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果見表2，以崩解時(shí)限作為評(píng)判姬松茸多糖分散片的考察指標(biāo)，篩選最佳處方，同時(shí)考察其分散均勻性。

表2 星點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果Table 2 The design and result of central composite design-response surface methodology

*：崩解時(shí)間大于300的以300計(jì)。

2.2 處方優(yōu)化與預(yù)測(cè)

當(dāng)考察多因素時(shí)，由于各因素之間存在相互影響關(guān)系，所對(duì)應(yīng)的效應(yīng)面往往彎曲度較大，線性模型相關(guān)系數(shù)較低，模型預(yù)測(cè)性較差，而采用二次以上的多元非線性方程式則能提高優(yōu)化效果。本試驗(yàn)以X1、X2、X3為自變量,Y為因變量，進(jìn)行多元線性回歸和二次多項(xiàng)式回歸，以擬合優(yōu)度(R2)和置信度(P)作為模型的判定指標(biāo)，如下所示：

多元線性模型：Y=B0+B1X1+B2X2+B3X3

二次多項(xiàng)式模型：Y=B0+B1X1+B2X2+B3X3+B4X1X2+B5X2X3+B6X1X3+B7X12+B8X22+ B9X32，其中B0為常數(shù)項(xiàng)。

數(shù)據(jù)經(jīng)多元線性回歸處理后，得擬合方程為：Y=105.95 + 77.59X1-26.41X2+26.61X3(R2=0.7734, p=0.0018)，由R2值（0.7734）可知，Y值與各因素之間線性相關(guān)性較差。因此，進(jìn)一步采用二次多項(xiàng)式非線性回歸擬合，所得方程如下：Y = 72.22 +77.59X1- 26.41X2+23.61X3-9.50X1X2+ 32.25X1X3-14.25X2X3+26.13X12+37.80X22- 14.53X32(R2=0.9309, p=0.0024) 。結(jié)果（R2=0.9309）表明，擬合效果明顯優(yōu)于多元線性回歸，因此可以作為本試驗(yàn)分析及預(yù)測(cè)的模型。

對(duì)各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。p值代表各項(xiàng)系數(shù)的可信程度，由顯著性檢驗(yàn)可知，模型中一次項(xiàng)X1(p<0.001)極顯著，二次項(xiàng)X22(p<0.05)顯著，其它因素不顯著。表明多糖用量對(duì)姬松茸多糖分散片的崩解時(shí)間有顯著影響。

表3 二項(xiàng)式回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表Table 3 Regression coefficients and analysis of of the response surface model

根據(jù)二項(xiàng)式擬合方程，采用軟件描繪Y值對(duì)兩因素的三維效應(yīng)面圖 (其他1個(gè)自變量設(shè)為中心點(diǎn)值) ，見圖1-3。

圖1 Y值對(duì)X1和X2的三維效應(yīng)面圖Fig.1 Three-dimensional response surface of Y in relation to X1 and X2

由圖1可知，當(dāng)固定多糖用量不變時(shí)，隨著交聯(lián)羧甲基纖維素鈉用量的增大，分散片的崩解時(shí)間呈先減少后增加的趨勢(shì)；而固定交聯(lián)羧甲基纖維素鈉用量不變時(shí)，隨著多糖用量的增大，崩解時(shí)間呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

圖2 Y值對(duì)X1和X3的三維效應(yīng)面圖Fig.2 Three-dimensional response surface of Y in relation to X1 and X3

由圖2可知，當(dāng)固定羥丙纖維素用量不變時(shí)，隨著多糖用量的增大，分散片的崩解時(shí)間呈增加的趨勢(shì)；只有當(dāng)多糖用量較大時(shí)（50%），羥丙纖維素的用量對(duì)崩解時(shí)間的影響較明顯。

圖3 Y值對(duì)X2和X3的三維效應(yīng)面圖Fig.3 Three-dimensional response surface of Y in relation to X2 and X3

由圖3可知，當(dāng)固定羥丙纖維素用量不變時(shí)，隨著交聯(lián)羧甲基纖維素鈉的增大，分散片的崩解時(shí)間呈先減少后增加的趨勢(shì)；羥丙纖維素的用量對(duì)崩解時(shí)間的影響較小。

在三維效應(yīng)面圖中，選取較理想的區(qū)域，考察其Y值較小的自變量范圍，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝，優(yōu)化最佳處方條件為多糖用量27.54%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉7.79%，羥丙纖維素4.17%，微晶纖維素59.5%，滑石粉1%。

按照優(yōu)化處方比例及1.2.2項(xiàng)下姬松茸多糖分散片的制備方法，制備姬松茸多糖分散片3批，檢測(cè)其片劑的崩解時(shí)間，結(jié)果見表4。

表4 最優(yōu)化處方的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的比較（崩解時(shí)間）Table 4 Comparison of measured value and predicted value of optimal formulation（disintegrating time）

1 22.62 23 1.68 3.07 2 22.62 23.2 2.56 2.34 3 22.62 23.4 3.45 1.93

從表4可知，各項(xiàng)指標(biāo)誤差均小于5%，說(shuō)明本試驗(yàn)所建立的模型方程能非常好地描述效應(yīng)面與各因素之間的關(guān)系。

使用片劑硬度測(cè)定儀對(duì)3批姬松茸多糖分散片的硬度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表5。

表5 硬度測(cè)定結(jié)果Table 5 The results of hardness test

由上表可知，3批姬松茸多糖分散片的硬度均在3.0～5.0kg范圍內(nèi)，RSD均小于2%，說(shuō)明該處方工藝滿足分散片的制備要求。

3 結(jié)論

本研究通過星點(diǎn)設(shè)計(jì)法，對(duì)處方進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行二元多項(xiàng)式擬合，并利用響應(yīng)面模型對(duì)崩解時(shí)間進(jìn)行方差分析，繪制了崩解時(shí)間與影響顯著的自變量的三維效應(yīng)面，得出預(yù)測(cè)條件和預(yù)測(cè)結(jié)果。優(yōu)化處方是姬松茸多糖27.54%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉7.79%，羥丙纖維素4.17%，微晶纖維素59.5%，滑石粉1%。按此處方制備了3批分散片，其實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的偏差較小，說(shuō)明該方法預(yù)測(cè)性能較好，可以準(zhǔn)確地優(yōu)化姬松茸多糖分散片的處方。

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