Box-Behnken法設(shè)計(jì)優(yōu)化熱毒寧梔子浸膏干燥工藝

1、響應(yīng)面法設(shè)計(jì)優(yōu)化熱毒寧注射液梔子浸膏帶式干燥工藝黃道省1,3，石偉2,3，韓蕾1,2,3，孫科3,4 ,吳建雄1,3，徐桂紅1,3 ，畢宇安1,3，王振中1,3，蕭偉1,3*1. 江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇 連云港 2220012. 南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 2100003. 中藥制藥過(guò)程新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 2220014. 西北大學(xué)，陜西 西安 710069摘 要： 目的 優(yōu)化熱毒寧梔子浸膏的干燥工藝。方法 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用 Box-Behnken效應(yīng)面法，以梔子苷含量為響應(yīng)值，建立數(shù)學(xué)模型，獲得干燥最佳工藝。結(jié)果 通過(guò)二次回歸模型響應(yīng)面分析得出最佳干燥工藝參數(shù)

2、共有2 個(gè)，其一為干燥溫度98.51 ， 干燥時(shí)間 89.23 min， 進(jìn)料速度99.75 r·min-1， 其二是干燥溫度98.49 ， 干燥時(shí)間89.19 min， 進(jìn)料速度為99.77 r·min-1。在此最佳工藝條件下，梔子苷含量為563.307 mg·g-1。 考慮到設(shè)備本身的參數(shù)，故將工藝定為干燥溫度98.5 ， 干燥時(shí)間89 min， 進(jìn)料速度99.8 r·min-1。 按照該工藝參數(shù)進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)；結(jié)果顯示,在此最佳工藝條件下干燥,梔子苷的含量為564.108 mg·g-1， RSD2 %， 與預(yù)測(cè)值相對(duì)偏差0.14 %。

3、 結(jié)論 建立的模型可靠，具有良好的預(yù)測(cè)性，由響應(yīng)面法優(yōu)化得到的熱毒寧梔子浸膏的干燥工藝切實(shí)可行，具有良好的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：梔子浸膏；真空帶式干燥；單因素；響應(yīng)面法；梔子苷Optimization of vacuum belt drying process of Gardenia Jasminoides Ellis which is the middle material of ReDuNing by Response Surface MethodologyHUANG Daosheng 1, 3, SHI Wei 2, 3, Han Lei1,2, 3,Sun Ke 3,4,WU Jianxi

4、ong i1, 3,XU Guihong i1, 3, BI Yuan i1, 3, WANG Zhengzhong2, 3, XIAO Wei 1, 3 *1. Jangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd., Lianyungang 222001, China2. Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210000, China3. State Key Laboratory of New-tech for Chinese Medicine Pharmaceutical Process, Lianyung

5、ang 222001, China4. North West University ，Northwest University, Xian,Shaanxi 710069, ChinaAbstract: Objective:To optimalize conditions of the vacuum belt drying process of Gardenia Jasminoides Ellis which is the middle material of reduning injection. .Methods:Response surface method(RSM) was used t

6、o establish the mathematical model of the determination of gardenoside to obtain the optimum drying conditions based on Single factor experiments.Results:The optimum drying conditions obtained through RSM analysis were as follows: firstly ,drying tempreture 98.51, drying time 89.23min, feeding speed

7、 99.75r·min-1; secondly ,drying tempreture 98.49, drying time 89.19min, feeding speed 99.77 r·min-1. Under the optimal drying condition, the determination of gardenoside was 563.307 mg·g-1. Considering the parameters of the equipment ,We put the drying conditions as follows:drying tem

8、preture 98.5, dryingtime89min,feeding speed 99.8 r·min-1.Conclusion:According to the process parameters for three validation tests,the results showed that under the optimal drying condition,the determination of gardenoside experimental value was 564.108 mg·g-1. The relative standard deviat

9、ion less than 2% and the experimental values agree with the predicted from the regression model with a relative error less than 0.14%. Conclusion: The Model is reliable and has good predictive, Optimization vacuum belt drying process by RSMGardenia Jasminoides Ellis which is the middle material of r

10、eduning injection is feasible and it has good guidance function. keywords: Gardenia Jasminoides Ellis;vacuum belt drying ; Single factor experiments ;Response Surface Methodology; gardenoside 【基金項(xiàng)目】國(guó)家科技部，計(jì)劃名稱(chēng)：國(guó)家重大新藥創(chuàng)制，項(xiàng)目名稱(chēng)：現(xiàn)代中藥創(chuàng)新集群與數(shù)字制藥技術(shù)平臺(tái)項(xiàng)目編號(hào)：2014DSG（YX）140901*通信作者 蕭 偉，男，博士生導(dǎo)師，研究員。研究方向?yàn)橹兴幮聞┬偷难芯颗c開(kāi)發(fā)

11、。Tel: (0518)81152337 E-mail: wzhzh-nj163.ne 作者簡(jiǎn)介：黃道省，男，江蘇連云港人，主要從事中藥新藥及中藥制藥新技術(shù)研發(fā)，TelE-mail: 852441871熱毒寧注射液臨床上用于治療上呼吸道感染1（外感風(fēng)熱證）所致的高熱、微惡風(fēng)寒、頭身痛、咳嗽、痰黃等癥。其由梔子、金銀花、青蒿三味藥組成，其中梔子單獨(dú)提取，處理后的梔子浸膏采用真空干燥箱進(jìn)行干燥，主要存在干燥時(shí)間長(zhǎng)、干燥后的干膏較硬，難粉碎，梔子苷含量偏低的缺陷。而帶式真空干燥機(jī)是一種連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料形式的接觸式真空干燥設(shè)備，對(duì)比其他干燥方法，其具備自動(dòng)化程度高、干燥溫度

12、低、環(huán)境密閉、連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)2-3。本實(shí)驗(yàn)采用帶式干燥新技術(shù)及Box-Behnken法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)熱毒寧梔子浸膏的干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化，為進(jìn)一步提升熱毒寧注射液的質(zhì)量提供技術(shù)參考。1 儀器與試藥戴安3000高效液相色譜儀，XP6電子天平（METTLER TOLEDO）； BP211D型電子分析天平（METTLER TOLEDO）； MTVBD-1-4-1真空帶式干燥機(jī)（上海朗逸節(jié)能有限公司）。梔子苷對(duì)照品（中國(guó)食品藥品檢定研究院，批號(hào)110708-200506，純度：99%?；乙腈（色譜純）；水為自制超純水，其余均為分析純。梔子中間體（江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司；批號(hào)141101）。2 方法與結(jié)果2

13、.1 干燥工藝設(shè)定好真空帶式干燥機(jī)的溫度、真空度、干燥時(shí)間；待各參數(shù)到達(dá)設(shè)定值后將梔子中間體吸入真空帶式干燥機(jī)中干燥，干燥后取出樣品即可。2.2 梔子苷的測(cè)定方法2.2.1色譜條件色譜柱：Agilent TC-C18 （4.6 mm×250 mm，5 m）；流動(dòng)相為：乙腈（A）-水（B），15：85洗脫）；流速為 1.0 mL·min-1；檢測(cè)波長(zhǎng)為 238 nm；進(jìn)樣體積為 10 L。圖1 對(duì)照品與樣品色譜圖2.2.2 對(duì)照品溶液的制備精密稱(chēng)取梔子苷對(duì)照品適量，精密稱(chēng)定，置棕色量瓶中，加甲醇制成每含梔子苷0.6572 mg·mL-1的對(duì)照品溶液。2.2.3 供試

14、品溶液的制備精密稱(chēng)取梔子干膏0.1g， 加50% 甲醇定容至50mL， 超聲至完全溶解，放冷，取5mL定容至10mL即得。2.2.4 線(xiàn)性關(guān)系考察取梔子苷對(duì)照品適量，精密稱(chēng)定，加50% 甲醇制成所需濃度的對(duì)照品溶液，作為儲(chǔ)備液（4.212 mg·mL-1）。取儲(chǔ)備液0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2 mL， 分別用50% 甲醇定容至5mL， 搖勻，分別進(jìn)樣，測(cè)定，以峰面積為縱坐標(biāo)（Y），對(duì)照品濃度（mg·mL-1）為橫坐標(biāo)（X），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)得回歸方程為：梔子苷： Y=319.7688X+0.7994 (r=1.0000), 梔子苷在0.084242.

15、69568 mg·mL-1 范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。2.2.5 精密度試驗(yàn)精密吸取混合對(duì)照品溶液10 L，按“2.2.1”色譜條件，進(jìn)樣，測(cè)定，連續(xù)6次。以梔子苷的峰面積計(jì)算，RSD為1.15%，結(jié)果表明，儀器精密度良好。2.2.6 穩(wěn)定性試驗(yàn)精密吸取“2.2.3”項(xiàng)供試品溶液，分別于制備后0、2、6、4、8、10、12、24 h分別進(jìn)樣，按“2.2.1”項(xiàng)色譜條件測(cè)定，以梔子苷峰面積計(jì)算，結(jié)果RSD為1.04%，結(jié)果表明供試品溶液放置24 h穩(wěn)定。2.3 單因素實(shí)驗(yàn)影響帶式干燥機(jī)干燥效果的主要因素有干燥溫度、干燥時(shí)間、進(jìn)料速度、浸膏相對(duì)密度、真空度等，通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)得知，將梔子浸膏相

16、對(duì)密度固定為1.25（40），其余可控且影響較大的因素為干燥溫度、干燥時(shí)間、進(jìn)料速度三個(gè)因素。故先以單因素實(shí)驗(yàn)研究干燥溫度、干燥時(shí)間、浸膏相對(duì)密度三個(gè)因素對(duì)梔子苷含量的影響。2.3.1 干燥溫度對(duì)梔子苷含量的影響確定干燥時(shí)間為90 min，進(jìn)料速度為100 rmin-1，分別以70、80、90、100、110的干燥溫度進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，以2.2.1項(xiàng)下條件測(cè)定當(dāng)中梔子苷的含量見(jiàn)圖2。由圖2可知，隨著干燥溫度的升高，梔子干膏中梔子苷的含量增大，當(dāng)干燥溫度高于于 100時(shí)，梔子苷的含量開(kāi)始下降。因此，確定干燥溫度選擇100。圖2干燥溫度單因素考察結(jié)果2.3.2 干燥時(shí)間對(duì)梔子苷含量的影響確定干燥溫度為

17、100， 浸膏進(jìn)料速度為100 r·min-1， 干燥時(shí)間分別為60、70、80、90、100 min，進(jìn)行試驗(yàn)以2.2.1項(xiàng)下條件測(cè)定當(dāng)中當(dāng)中梔子苷的含量變化情況見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著干燥時(shí)間的增加，梔子干膏中梔子苷的含量逐漸增大，當(dāng)時(shí)間超過(guò) 90min 時(shí)，梔子苷的含量趨于下降狀態(tài)。因此，確定干燥時(shí)間為 90 min。圖3 干燥時(shí)間單因素考察結(jié)果2.3.3 浸膏進(jìn)料速度對(duì)梔子苷含量的影響確定干燥溫度為100， 干燥時(shí)間為90 min， 梔子中間體浸膏進(jìn)料速度在70、80、90、100 110 r·min-1， 進(jìn)行試驗(yàn)以2.2.1項(xiàng)下條件測(cè)定當(dāng)中梔子苷的轉(zhuǎn)移率見(jiàn)圖4。

18、 由圖4 可知，隨浸膏進(jìn)料速度的增大，梔子中間體中梔子苷的含量逐漸增大，當(dāng)進(jìn)料速度大于100 r·min-1時(shí)，梔子苷的含量趨于下降狀態(tài)。因此，確定梔子浸膏進(jìn)料速度為100 r·min-1。圖4 進(jìn)料速度單因素考察結(jié)果2.4 干燥工藝優(yōu)選2.4.1 設(shè)計(jì)方案 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)梔子浸膏的干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化。以干燥溫度（A）、干燥時(shí)間（B）、進(jìn)料速度（C）為考察因素，根據(jù)Box-Behnken效應(yīng)面法設(shè)計(jì)原理，每因素設(shè)3 個(gè)水平，用代碼值-1，0，1表示，因素水平見(jiàn)表1。 以干膏中梔子苷的含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Design-Exoect V8.0.6 軟件進(jìn)行多元

19、線(xiàn)性回歸和二項(xiàng)式方程擬合，得回歸方程：R1=-4194.74632+32.84405A+32.10588B+34.24705C+1.94375E-003AB-1.61000E-004AC-0.061132BC-0.16751C2-0.14682B2-0.14424C2，以梔子苷的含量為分析指標(biāo)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3.表明建立的二次項(xiàng)模型具有高度的顯著性，模型決定系數(shù)R2=0.9122，表面模型擬合度良好。通過(guò)求解回歸方程，得最佳干燥工藝,共有兩組最佳參數(shù)，其一為干燥溫度98.51， 干燥時(shí)間89.23min， 進(jìn)料速度99.75 r·min-1； 另其二為干燥溫度98.49， 干燥

20、時(shí)間89.19min， 進(jìn)料速度為99.77 r·min-1, 此時(shí)梔子苷含量預(yù)測(cè)值均為563.307mg·g-1。 根據(jù)回歸方程，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面和等高線(xiàn)分析見(jiàn)圖4， 結(jié)果顯示：自變量A和C的交互作用對(duì)梔子苷的含量影響最大且極顯著，其次是A與B；B和C的交互作用對(duì)梔子苷的含量幾乎無(wú)影響。表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平的編碼水平因素A干燥溫度（）B干燥時(shí)間（min）C進(jìn)料速度（ rmin-1）-19080900100901001110100110表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果stdrun溫度()時(shí)間（min）速度（ rmin-1）含量（mg/

21、g）2111080100531.92788211090110526.214016310090100570.732914410090100562.374645110100100 521.2221961008090528.9996127100100110526.2140189080100541.9531691109090526.748231090100100530.4699131110090100571.5657512909090537.05487139090110536.5850171410090100555.4405111510080110536.9417101610010090542.724

22、7151710090100554.0163表3梔子苷含量方差分析方差來(lái)源SSdfMSFP模型3718.299413.148.080.0058A 199.511199.513.90.0888B 46.04146.040.90.3743C 11.45111.450.220.6504AB0.1510.152.96E-030.9582AC1.04E-0311.04E-032.03E-050.9965BC149.481149.482.920.1311A21181.4811181.4823.10.002B2907.581907.5817.750.004C2876.051876.0517.130.0044殘

23、差357.95751.14失擬項(xiàng)86.69328.90.430.7453誤差271.26467.82總離差4076.24162.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 考慮到設(shè)備本身的參數(shù)，故將工藝定為干燥溫度98.5，干燥時(shí)間89min，進(jìn)料速度99.8 r·min-1， 按照該參數(shù)進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)；結(jié)果顯示,采用該工藝參數(shù)進(jìn)行干燥,梔子苷的含量為564.108 mg·g-1， RSD2%， 與預(yù)測(cè)值相對(duì)偏差0.14%， 說(shuō)明建立的模型可靠，具有良好的預(yù)測(cè)性，故帶式干燥方法可以應(yīng)用于梔子浸膏的干燥。圖5 干燥溫度、干燥時(shí)間、進(jìn)料速度對(duì)梔子苷含量（R1）的響應(yīng)面和等高線(xiàn)3 討論目前，中藥浸膏干燥多

24、采用真空干燥箱或者噴霧干燥的方式進(jìn)行干燥，真空干燥箱干燥的弊端為干燥時(shí)間長(zhǎng)，有效成分損失大，或因操作不當(dāng)導(dǎo)致干燥后的干膏互相粘連，難粉碎；噴霧干燥存在粉體過(guò)細(xì)易吸濕或因操作問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致噴干粉黏壁使得實(shí)際得率偏低等缺陷3-4。而我國(guó)在微波干燥技術(shù)的應(yīng)用研究起步較晚，存在干燥過(guò)程難控制的缺點(diǎn)5，而真空帶式干燥機(jī)是一種連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料形式的接觸式真空干燥設(shè)備，具有干燥溫度低，干燥過(guò)全封閉的優(yōu)點(diǎn)，適用于熱敏性、易氧化的中藥浸膏干燥6-7。Box-Behnken法作為函數(shù)估算的工具，將各因素與試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系函數(shù)化，解決了目前正交實(shí)驗(yàn)只能給出最佳因素水平組合卻無(wú)法找出整體因素中的最佳組合和響應(yīng)值的缺陷，由于其具有設(shè)計(jì)方法較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)周期短，回歸方程精度高等優(yōu)點(diǎn)，在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛8-11。本研究在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從影響帶式干燥機(jī)干燥效果的主要因素如干燥溫度、干燥時(shí)間、進(jìn)料速度、浸膏相對(duì)密度、真空度等因素中，將梔子浸膏相對(duì)密度固定為1.25（40），以梔子苷