星点设计-效应面法优化苗药六月还阳鲜榨汁的喷雾干燥工艺*

张 葭，何席呈，李 婷，杜汪洋，杜 江，3▲

(1贵州中医药大学，贵州 贵阳 550025；2贵州中医药大学第二附属医院，贵州 贵阳 550000；3贵州省苗医药重点实验室，贵州 贵阳 550025)

苗药六月还阳为景天科景天属费菜SedumaizoonL.的全草，为多年生肉质草本植物，又名景天三七、费菜、养心草等，我国大部分地区都有分布[1]。六月还阳为苗族地区常用药材，为药食两用植物[2]。该植物主要含有黄酮类[3]、酚酸类[4]、糖类[5]等成分，具有预防AS、止血、抗炎等作用[6-8]。药用生鲜是苗医用药的一大特色，苗医认为新鲜的药物作用强，起效迅速。由于鲜药不易贮藏制约了其在临床上的使用，喷雾干燥可用于含有不稳定有效成分的鲜药汁[9]。喷雾干燥与其他干燥技术相比具有干燥时间短、得粉率高、有效成分破坏率低的优势。本实验在单因素考察的基础上，以喷雾干燥干粉得粉率为指标，同时对多酚、总黄酮、总氨基酸三个大类成分进行测定，采用星点设计-效应面法优化苗药六月还阳鲜榨汁的喷雾干燥工艺，旨在保持新鲜药物的特性，为进一步合理研究与开发利用苗药六月还阳鲜药奠定基础。

1 仪器与材料

1.1 仪器

H-spray Mini 小型喷雾干燥机(北京霍尔斯)；MS105UD电子分析天平(MEFTTLER TOLEDO)；湘仪L530R离心机(湘仪离心机仪器有限公司)；DHG-9053A股风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)；UV-1800岛津紫外可见分光光度计(日本岛津)。

1.2 材料

新鲜苗药六月还阳样品采于贵州龙里，经贵州中医药大学鉴定教研室刘晓龙老师鉴定为景天科植物费菜SedumaizoonL.的鲜活植株。山奈酚、谷氨酸、没食子酸对照品购于北京中科仪友化工技术研究院(纯度≥98%)，三氯化铝、醋酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、茚三酮、碳酸钠、磷钼钨酸、甲醇均为分析纯。水为蒸馏水。

2 方法与结果

2.1 苗药六月还阳喷雾样品制备

取新鲜六月还阳药材压榨取汁，过滤，合并滤液，置于冰水备用。

2.2 水分测定

取喷雾干燥粉末0.3 g，精密称定，平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶中，按2015版《中国药典》的规定进行测定。

2.3 供试品溶液的制备

取六月还阳鲜榨汁喷雾干燥粉末0.3 g，精密称定，置于50 mL锥形瓶中，精密加入50 mL蒸馏水溶解，即得。

2.4 总酚含量的测定

精密量取供试品溶液0.55 mL于25 mL棕色容量瓶中，精密加入磷钼钨酸溶液1 mL，蒸馏水10 mL，用29%碳酸钠溶液定容至刻度，摇匀，放置30 min后以相应试剂为空白，按照紫外-可见分光光法(《中国药典》2015年版四部 通则0401)的方法，于760 nm处测定吸光度，计算含量。其回归方程：Y=0.0638X+0.0227，r=0.9999，总酚在2.1167～10.5833 μg/mL的浓度范围内线性关系良好。

2.5 总黄酮含量的测定

精密量取供试品溶液2 mL于10 mL容量瓶中，加50%甲醇至5 mL，加0.5 mol/L的三氯化铝溶液2 mL和1.5 mol/L的醋酸钾溶液2 mL进行显色，用50%甲醇溶液稀释至刻度，同时以不加入三氯化铝溶液的该溶液作为空白对照，照紫外-可见分光光法(《中国药典》2015年版四部 通则0401)的方法，于420.4 nm处测定吸光度，计算含量。其回归方程Y=0.0219X+0.0094，r=0.9998，总黄酮在5.2060～36.4420 μg/mL的浓度范围内线性关系良好。

2.6 总氨基酸含量的测定

精密量取供试品溶液0.35 mL于15 mL消化管，精密加入pH6.8磷酸缓冲溶液0.5 mL、2.0%茚三酮溶液0.5 mL，摇匀，沸水浴加热15 min，取出，冷却，精密加蒸馏水10 mL，摇匀，放置10 min后，以相应试剂为空白，照紫外-可见分光光法(《中国药典》2015年版四部 通则0401)的方法，于570 nm处测定吸光度，计算含量。其回归方程Y=5.57476X-0.33480，r=0.9991，总氨基酸在95.9324～185.6223 μg/mL的浓度范围内线性关系良好。

2.7 评价指标

苗药六月还阳鲜榨汁喷雾干燥干粉得粉率计算公式如下：

2.8 喷雾干燥工艺的单因素考察

2.8.1 进风温度的考察

取鲜榨汁5份，各50 mL，分别在进风温度180 ℃、175 ℃、170 ℃、160 ℃、150 ℃，进样速率15%、喷雾流速800 L/h的条件下进行喷雾干燥，结果喷雾干燥干粉得粉率分别为63.44%、63.56%、64.00%、60.80%、58.92%。

2.8.2 进样速率的考察

取鲜榨汁4份，各50 mL，分别在进样速率5%、10%、15%、20%，进风温度170℃、喷雾流速800 L/h的条件下喷雾干燥，结果喷雾干燥干粉得粉率分别为62.80%、64.44%、64.00%、45.44%。

2.8.3 喷雾流速的考察

取鲜榨汁4份，各50 mL，分别在喷雾流速900 L/h、800 L/h、700 L/h、600 L/h，进风温度170℃、进样速率10%的条件下喷雾干燥，结果喷雾干燥干粉得粉率分别为61.40%、64.00%、53.92%、46.32%。

2.9 星点设计-效应面法优化喷雾干燥工艺

2.9.1 试验设计

根据单因素考察结果，选取进风温度(X1)、进样速率(X2)、喷雾流速(X3)作为考察因素，结合星点设计的原理，运用Design-Exppert V8.0.6进行星点设计，试验因素和水平见表1。采用效应面法优化喷雾干燥工艺参数，试验安排及结果见表2。

表1 因素水平表

2.9.2 模型拟合

采用Design-Exppert V8.0.6软件对表2中的数据进行处理，分别以进风温度、进样速率、喷雾流速为自变量A、B、C，以喷雾干燥干粉得粉率为因变量，通过拟合优度分析优选拟合模型为：

表2 星点设计试验安排与结果

模型P<0.0001，说明模型显著，模型的失拟度检验P=0.1211(>0.05)失拟不显著，且模型的决定系数、校正决定系数分别为0.9559和0.9068，接近1，表明模型能很好地反映实验结果，模型拟合度好。

2.9.3 效应面优化与预测

根据所确立的多项式模型，绘制因素A、B、C对D影响的三维效应面图和等高线图，见图1、图2、图3。通过响应面软件分析，模型在最优解为进风温度190 ℃、进样速率8.67%、喷雾流速765.05 L/h，理论干粉得粉率为62.79%，综合实验设备的操作范围，将最优工艺定为进风温度190 ℃、进样速率8.6%、喷雾流速760 L/h，在此条件下进行3次平行验证，得粉率分别为62.56%、62.94%、63.86%，平均值为63.12%(表3)，与预测值接近。

图1 进风温度和进样速率对喷雾干燥干粉得率的效应面和等高线图

图2 进风温度和喷雾流速对喷雾干燥干粉得率的效应面和等高线图

图3 进样速率和喷雾流速对喷雾干燥干粉得率的效应面和等高线图

表3 验证试验结果(n=3)

3 讨论

本实验在单因素考察的基础上，通过星点设计-效应面法研究了苗药六月还阳鲜榨汁的喷雾干燥工艺参数与干粉得粉率之间的关系。通过拟合度分析优选拟合模型，由模型拟合结果可知：进风温度、进样速率和喷雾流速有较强交互作用，三个因素均对干粉得粉率影响显著(P<0.1)。验证试验证明所建立的数学模型预测准确，相对偏差为0.52%，优选的喷雾干燥工艺重现性好。

苗药六月还阳鲜榨汁喷雾干燥粉中的总酚、总黄酮、总氨基酸的含量随着干粉得粉率的提高而提高，三者在不同实验条件下的含量无明显差异(RSD<5%)，喷雾干燥与其他干燥技术相比具有时间短、得粉率高、对化学成分影响小的优势，有利于在鲜药研究中保持新鲜药物的特性。