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

        2021-03-08 10:12:38何席呈杜汪洋
        貴州科學(xué) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:模型

        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 550025;2貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院,貴州 貴陽 550000;3貴州省苗醫(yī)藥重點實驗室,貴州 貴陽 550025)

        苗藥六月還陽為景天科景天屬費(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,我國大部分地區(qū)都有分布[1]。六月還陽為苗族地區(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)相比具有干燥時間短、得粉率高、有效成分破壞率低的優(yōu)勢。本實驗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),同時對多酚、總黃酮、總氨基酸三個大類成分進(jìn)行測定,采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化苗藥六月還陽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(日本島津)。

        1.2 材料

        新鮮苗藥六月還陽樣品采于貴州龍里,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、沒食子酸對照品購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 苗藥六月還陽噴霧樣品制備

        取新鮮六月還陽藥材壓榨取汁,過濾,合并濾液,置于冰水備用。

        2.2 水分測定

        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《中國藥典》的規(guī)定進(jìn)行測定。

        2.3 供試品溶液的制備

        取六月還陽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(《中國藥典》2015年版四部 通則0401)的方法,于760 nm處測定吸光度,計算含量。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,同時以不加入三氯化鋁溶液的該溶液作為空白對照,照紫外-可見分光光法(《中國藥典》2015年版四部 通則0401)的方法,于420.4 nm處測定吸光度,計算含量。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(《中國藥典》2015年版四部 通則0401)的方法,于570 nm處測定吸光度,計算含量。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 評價指標(biāo)

        苗藥六月還陽鮮榨汁噴霧干燥干粉得粉率計算公式如下:

        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 星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥工藝

        2.9.1 試驗設(shè)計

        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)合星點設(shè)計的原理,運(yùn)用Design-Exppert V8.0.6進(jìn)行星點設(shè)計,試驗因素和水平見表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,通過擬合優(yōu)度分析優(yōu)選擬合模型為:

        表2 星點設(shè)計試驗安排與結(jié)果

        模型P<0.0001,說明模型顯著,模型的失擬度檢驗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驗結(jié)果,模型擬合度好。

        2.9.3 效應(yīng)面優(yōu)化與預(yù)測

        根據(jù)所確立的多項式模型,繪制因素A、B、C對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%,綜合實驗設(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)測值接近。

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

        表3 驗證試驗結(jié)果(n=3)

        3 討論

        本實驗在單因素考察的基礎(chǔ)上,通過星點設(shè)計-效應(yīng)面法研究了苗藥六月還陽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,三個因素均對干粉得粉率影響顯著(P<0.1)。驗證試驗證明所建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測準(zhǔn)確,相對偏差為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,三者在不同實驗條件下的含量無明顯差異(RSD<5%),噴霧干燥與其他干燥技術(shù)相比具有時間短、得粉率高、對化學(xué)成分影響小的優(yōu)勢,有利于在鮮藥研究中保持新鮮藥物的特性。

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