劉蕓,趙鵬,宋逍,王昌利

(1.陜西中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院藥劑科,咸陽 712046；2.陜西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,咸陽 712046)

·藥物制劑與藥品質(zhì)量控制·

響應(yīng)面法優(yōu)化陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝*

劉蕓1,趙鵬2,宋逍2,王昌利2

(1.陜西中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院藥劑科,咸陽 712046；2.陜西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,咸陽 712046)

目的 優(yōu)化陜西產(chǎn)重樓多糖的提取工藝和條件。方法采用單因素實(shí)驗(yàn),以陜西產(chǎn)重樓多糖提取率為評價(jià)指標(biāo),通過響應(yīng)面分析方法確定陜西產(chǎn)重樓多糖最佳提取工藝和條件。結(jié)果陜西產(chǎn)重樓多糖最佳工藝條件:提取溫度92℃,提取時(shí)間2.6 h,液料比15(mL∶g),平均提取率為3.22%。結(jié)論優(yōu)化的陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝條件可行。

重樓,陜西產(chǎn);多糖;響應(yīng)面優(yōu)化法;提取

陜西產(chǎn)重樓是百合科植物七葉一枝花[Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara]的干燥根莖[1],又名金線重樓、螺螄七、七葉一枝花等,是著名的“太白七藥”之一。陜西產(chǎn)重樓具有清熱解毒、消腫鎮(zhèn)痛等功效,現(xiàn)代藥理研究表明其具有抗腫瘤、止咳平喘、止血等作用[2-3]。目前對于重樓的活性成分研究主要集中在皂苷、黃酮、植物甾醇等方面[4-7],鑒于多糖是中藥材中普遍存在的活性成分之一,具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗衰老等藥理作用[8],在保健食品和醫(yī)療藥品開發(fā)方面具有廣闊的前景。有關(guān)陜西產(chǎn)重樓多糖的提取工藝研究筆者尚未見報(bào)道,故應(yīng)用響應(yīng)面優(yōu)化法對陜西產(chǎn)重樓多糖的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。

1 材料與儀器

1.1 材料 重樓購自西安市萬壽路中藥材批發(fā)市場,產(chǎn)地為陜西省寶雞市眉縣,經(jīng)陜西中醫(yī)學(xué)院宋逍副教授鑒定為百合科植物七葉一枝花[Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara]的干燥根莖。實(shí)驗(yàn)用葡萄糖對照品(中國食品藥品檢定研究院,批號: 110833-200503)、無水乙醇、硫酸、苯酚均為分析純。

1.2 儀器 電子天平(梅特勒-托利多有限責(zé)任公司)；EYELA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司)；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；紫外-可見分光光度計(jì)(日本島津公司)。

2 方法與結(jié)果

2.1 陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝流程 見圖1所示,將干燥的陜西產(chǎn)重樓粉碎,過孔徑0.250 mm(60目)篩。用無水乙醇對重樓顆粒進(jìn)行脫脂處理,脫脂后的重樓按照一定的料液比加水,加熱浸提2次,過濾,濾液按生藥體積比1∶1濃縮,濃縮液加無水乙醇至終濃度為80%,靜置過夜后抽濾,真空干燥濾餅,可得陜西產(chǎn)重樓粗多糖。

2.2 重樓多糖含量與提取率 多糖含量的測定按照文獻(xiàn)[9]報(bào)道的苯酚-硫酸法并稍作調(diào)整,精密稱取干燥至恒重的葡萄糖對照品10 mg,置100 mL量瓶中,加水溶解并稀釋至刻度,搖勻,即得葡萄糖對照品溶液。準(zhǔn)確量取上述對照品溶液1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 mL,分別置10 mL量瓶中,再分別取0.5 mL置試管中,加濃硫酸5 mL和5%苯酚1 mL,在波長490 nm處測定吸光度(A值),進(jìn)行線性回歸,標(biāo)準(zhǔn)曲線為:A=0.010 3C+0.000 4,r=0.999 1,濃度線性范圍為0～50 μg·mL-1。

多糖提取率的計(jì)算用下式:

2.3 陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 利用Box-Behnken響應(yīng)面法,對重樓多糖的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。在單因素的基礎(chǔ)上,確定提取次數(shù)為2次,以多糖提取率為指標(biāo),對多糖的提取溫度、液料比及提取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化研究,確定陜西產(chǎn)重樓多糖的最優(yōu)提取工藝條件。實(shí)驗(yàn)因素和水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平表Tab.1 Factors and levels of the experiment

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與多糖提取率預(yù)測方程對陜西產(chǎn)重樓多糖的提取先進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn),分別考察了提取溫度、提取時(shí)間、液料比及提取次數(shù)對陜西產(chǎn)重樓多糖提取率的影響。結(jié)果表明,提取溫度、時(shí)間及液料比均對提取率有顯著影響,而提取次數(shù)影響不顯著,因此對上述3個(gè)有顯著影響的因素按照表1的設(shè)計(jì)方案,用Box-Behnken響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn),總計(jì)有17組實(shí)驗(yàn)方案組合,其中的12組是析因?qū)嶒?yàn),5組是中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn),用來評估整個(gè)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的誤差。結(jié)果見表2,3。

表2 Box-Behnken優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果Tab.2 Optimization and results of Box-Behnken

采用Design-Expert 7.01版軟件對響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行研究,結(jié)果見表3,按照各因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響進(jìn)行二次方程擬合,得到下式:

由表3的分析結(jié)果可以看出,回歸方程的F值為168.92,其顯著水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.05,說明利用響應(yīng)面法擬合得到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@著性高,按照擬合模型得到的回歸方程,考察其因變量與自變量之間的線性相關(guān)系數(shù)后發(fā)現(xiàn),r=16.91/16.93=0.998 8,表明用該數(shù)學(xué)模型來評估各相關(guān)因素對重樓多糖的提取率的影響比較真實(shí)可靠。從表3的方差分析結(jié)果可以看出,響應(yīng)面治療組合的各單因素中對重樓多糖提取率的結(jié)果均有顯著影響,對其影響最大的是提取溫度,其次為提取時(shí)間,液料比無明顯的影響。

2.2 等高線圖和響應(yīng)面圖分析 通過響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分析可以得到相應(yīng)的響應(yīng)面圖。響應(yīng)面圖可以直觀地反映各單因素對重樓多糖提取率的影響以及各單因素之間交互影響的強(qiáng)弱關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見響應(yīng)面曲面圖及等高線圖2～4。

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

圖2 時(shí)間與液料比對多糖提取率的交互影響Fig.2 Interation of time and ratio of water to material on polysaccharide yeild

圖3 時(shí)間與溫度對多糖提取率的交互影響Fig.3 Interation of time and temperature on polysaccharide yeild

圖4 液料比與溫度對多糖提取率的交互影響Fig.4 Interation of ratio of water to material and temperature on polysaccharide yeild

從圖2～4可以直觀地看出:溫度對陜西產(chǎn)重樓多糖提取率的影響最大,其描繪得到的曲線較為陡峭；其次是提取時(shí)間的影響,其曲線相對于溫度而言,相對平滑一些；影響最小的是液料比,其曲線平滑,反映出的數(shù)值變化不大。對回歸方程求一階導(dǎo)數(shù)[10-11],計(jì)算得到X1=0.22,X2=0.13,X3=0.49。按照回歸模型預(yù)測的熱水浸提法提取陜西產(chǎn)重樓多糖的最優(yōu)工藝條件是提取溫度為92.2℃,提取時(shí)間為2.57 h,液料比為14.98(mL∶g),在此工藝條件下,預(yù)測提取得到陜西產(chǎn)重樓多糖提取率為3.26%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果從實(shí)際工藝操作方便考慮,微調(diào)提取的最佳工藝條件為提取溫度為92℃,提取時(shí)間為2.6 h,液料比為15 (mL∶g),在此工藝條件下重復(fù)操作3次,陜西產(chǎn)重樓多糖的平均提取率為3.22%,實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測值基本相符。

3 討論

采用Box-Behnken響應(yīng)面法對陜西產(chǎn)重樓多糖的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究,得到了和實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬和程度較高的數(shù)學(xué)模型和較優(yōu)的陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝條件。研究結(jié)果對陜西產(chǎn)重樓多糖提取工藝的放大研究、多糖分離純化以及結(jié)構(gòu)解析、藥理實(shí)驗(yàn)等研究,均具有一定的參考價(jià)值。

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DOI 10.3870/yydb.2014.09.028

Optimization for Extracting Polysaccharide from Paris polyphylla Smith var.chinensis (Franch.)Hara in Shaan'xi by Response Surface Method

LIU Yun1,ZHAO Peng2,SONG Xiao2,WANG Chang-li2
(1.Department of Pharmacy,Affiliated Hospital of Shanχi University of Traditional Chinese Medicine,Xianyang 712046,China;2.School of Pharmacy,Shan'Xi University of Traditional Chinese Medicine,Xianyang 712046,China)

Objective To select the optimum extracting method of polysaccharide fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi.MethodsThe optimum extraction technology and condition were determined by using response surface methodology and single factor experiment,with the extraction ratio of polysaccharides fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi as indicator.ResultsThe optimum extraction condition for the polysaccharides was as follows:extracting at 92℃for 2.6 h and with the liquid to solid ratio of 15(mL∶g).The average extraction yield of polysaccharide was 3.22%under the optimum extraction condition.ConclusionThe method is suitable for the extraction and determination of polysaccharides fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi.

Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi;Polysaccharides;Response surface methodology optimization;Extraction

R282.71；TQ460.6

B

1004-0781(2014)09-1212-04

2013-11-12

2014-01-07

*陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目(09JS014)

劉蕓(1966-),女,陜西咸陽人,主管藥師,研究方向?yàn)樘烊凰幬锓蛛x純化及制劑工藝。電話:(0) 13809142465。

趙鵬(1977-),男,山西臨猗人,副教授,博士,研究方向?yàn)樘烊凰幬锓蛛x純化、修飾及制劑工藝研究。電話: (0)15619526266,E-mail:zhaopeng65@sina.com。