技术领域
[0001] 本
发明属于中药制药技术领域，具体涉及一种多指标优选气滞 胃痛中挥发油提取工艺参数的方法。
背景技术
[0002] 气滞胃痛颗粒剂临床上用于肝郁气滞、胸痞胀满、胃脘
疼痛。 由柴胡、枳壳、白芍、甘草、香附、延胡索等组成，其组方来源于 《伤寒论》中的“四逆散”。许雯雯等人通过研究得出结论，该药已 在全国数千家医院推广应用20余年，有效率达85％以上。其中触及 无机离子、非挥发性成分、挥发性成分等，化学组成非常复杂。张 春艳等人经过对气滞胃痛颗粒挥发性成分表征及药材归属研究，得 出结论，该药的主要挥发性成分来源于枳壳与香附2味单味药，其 中枳壳具备理气、抑菌、祛痰、镇咳、行滞等作用，柠檬烯作为枳 壳主要的挥发性成分具备减痛、抑菌、消炎、
预防和
治疗癌症的作 用，香附具有疏肝理气、调经止痛之效，α-香附
酮和香附烯酮是香附 中挥发油的主要成分，具有抗菌消炎、
镇痛、抑制子宫收缩等作用， 在治疗妇科
疾病中有广泛的应用。
[0003] 常用挥发油的提取方法为：按组方比例称取一定量的药材，将 药材
粉碎后加入圆底烧瓶中加入适量的
水并浸泡一定时间，连接挥 发油提取装置与回流冷凝管，置于电热套中先将电热套调制最大温 度使其
沸腾后调节电热套
温度至100℃，使其保持微沸状态加热提取 一定时间。该方法中挥发油的提取主要受：药材粉碎粒度、浸泡时 间、加水量和提取时间因素的影响。如何使挥发油提得多，更好的 发挥其药效是一个关键性问题。目前关于优选挥发油最佳提取工艺 的研究报道多采用
正交试验法并以挥发油提取率单一指标为评判标 准。挥发油组成成分复杂，其主要有效成分是发挥药效的关键，气 滞胃痛颗粒中主要挥发性成分来源于枳壳与香附2味单味药，其中 枳壳具备理气、抑菌、祛痰、镇咳、行滞等作用，柠檬烯作为枳壳 主要的挥发性成分具备减痛、抑菌、消炎、预防和治疗癌症的作用， 香附具有疏肝理气、调经止痛之效，α‐香附酮和香附烯酮是香附中 挥发油的主要成分，具有抗菌消炎、镇痛、抑制子宫收缩等作用。 这些有效成分含量的多少与药效的发挥有着直接联系，固除挥油提 取率外，挥发油主要有效成分的含量也应作为筛选挥发油最佳提取 工艺的指标，应该以挥发油提取率和挥发油有效成分含量大小建立 综合指标的方法更准确的优选挥发油的最佳提取工艺。
发明内容
[0004] 针对现有方法的不足，现发明一种多指标优选气滞胃痛中挥发 油提取工艺参数的方法，旨在更有效的提取中药材中的挥发性成分。
[0005] 一种多指标优选气滞胃痛中挥发油提取工艺参数的方法，其步 骤为：
[0006] (1)进行单因素试验：按组方比例称取一定量的药材，连接挥发油 提取装置与回流冷凝管，置电热套中先将电热套调制最大温度使其 沸腾后调节电热套温度至100℃，使其保持微沸状态加热提取一定时 间。分别对药材粉碎粒度、加水量、浸泡时间、提取时间四个影响 因素进行单因素考察，根据单因素考察的结果确定最终的因素水平 方案；
[0007] 一般实际情况下，药材粉碎粒度的水平可固定，所以确定加水 量、浸泡时间、提取时间为最终的因素水平；
[0008] (2)应用响应面
软件进行实验设计：采用软件如Design Expert10软 件，选取步骤(1)确定的因素水平方案即：加水量、浸泡时间、提 取时间3个因素为变量，每个因素3个水平；以枳壳、醋香附总挥 发油提取率、柠檬烯含量、香附酮含量及香附烯含量为响应值，运 用Box‐Behnken设计模型设计3因素3水平共15个试验点的响应面 分析试验(12个析因实验及3个中心试验)并按照15组分析试验逐 一进行挥发油提取，将所得各指标结果记录至表格中；
[0009] (3)应用信息熵法计算综合指标；根据步骤(2)中所得15组方案 中各指标结果，应用信息熵法，计算各指标的权重系数wi，i＝1,2,3,4， 依次分别对应总挥发油提取率、柠檬烯含量、香附酮含量、香附烯 含量的权重系数；
[0010] (4)计算综合指标M；根据步骤(3)求得的各指标权重系数wi， 应用公式M＝(挥发油提取率/挥发油提取率max)×w1+(柠檬烯含量/柠 檬烯含量max)×w2+(香附酮含量/香附酮含量max)×w3+(香附烯酮含 量/香附烯酮含量max)×w4，计算综合指标M，并记录至试验结果表 中；
[0011] (5)模型方程的建立与方差分析；
应用软件如Design Expert10软件 对步骤(4)中所得数据综合指标M进行多元回合拟合分析，得综合 指标M对加水倍数A浸泡时间B与提取时间C3个变量的二次多项 回归模型及方差分析与显著性检验结果；
[0012] (6)最佳工艺的确定与验证；采用软件如Design Expert10软件对步 骤(5)中所得二次多项回归模型进行分析，得挥发油提取的最佳提 取工艺及模型预测的最佳M值；对筛选出的最佳工艺进行验证求其 M值，并于模型预测的最佳M值进行比较。
[0013] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0014] 1.挥发油的提取受提取时间、浸泡时间及加水量三个因素的影响， 正交试验法只能进行线性数学模型拟合，确定单一因素与试验结果 影响，进而确定最佳提取工艺，得到的结果往往与真实值有较大差 异。而响应面法通过Design Expert 10软件，可以更直观的分析各 交互因素对试验结果的三维立体图与等高线图，通过二项式模型方 程拟合，结果与真实值差异较小。
[0015] 2.关于挥发油最佳提取工艺的研究，目前多采用挥发油提取率单一 因素作为筛选的评判标准，而挥发油中各有效成分的含量大小也是 其发挥药效的重要因素。本方法先以枳壳、醋香附总挥发油得率为 指标进行单因素试验，再综合挥发油得率、柠檬烯、香附酮、及香 附烯酮的含量多指标进行最佳工艺的筛选，提高其准确性。因柠檬 烯与香附烯酮及香附烯的含量有差异，易于提取柠檬烯的方法不一 定适合香附烯酮及香附烯。针对此，利用信息熵法科学的赋予各指 标权重系数进而计算其综合评分M，通过对综合评分M分析，筛选出 的最佳工艺更加严谨，能有效提高气滞胃痛中挥发油的含量，为气 滞胃痛的进一步开发提供科学依据。
[0016] 3.本方法由响应面法设计实验方案记录结果；由信息熵法赋予各指 标权重系数，计算综合评分；在通过响应面法对所得综合评分进行 分析，确定最佳提取工艺。与现有方法相比更加的科学、严谨，且 简单可行，便于实验研究。
附图说明
[0017] 图1加水量(A)和浸泡时间(B)交互因素的响应面图；
[0018] 图2加水量(A)和浸泡时间(B)交互因素的等高线图；
[0019] 图3加水量(A)和提取时间(C)交互因素的响应面图；
[0020] 图4加水量(A)和提取时间(C)交互因素的等高线图；
[0021] 图5浸泡时间(B)和提取时间(C)交互因素的响应面图；
[0022] 图6浸泡时间(B)和提取时间(C)交互因素的等高线图；
具体实施方式
[0023] 以下参照具体
实施例来说明本发明，这些具体实施例对本发明 做进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
[0024] 实施例1
[0025] 基于响应面法与信息熵法多指标优选气滞胃痛颗粒中挥发油提取工 艺。
[0026] 1.1单因素试验确定各因素水平
[0027] 1)称取样品4份，其中3份按2015版中国药典规定分别制成粗粉、 中粉和细粉，另1份保持饮片不变，固定浸泡时间3h、提取时间3h 及7倍加水量，按2.1项方法提取计算挥发油提取率，考察饮片粒 度对挥发油提取的影响，结果为：0.25％，0.5％，0.45％，0.3％。粗 粉所提挥发油含量最高，固饮片粒径定为粗粉；称取样品5份，按 2015版药典规定制成粗粉，固定浸泡时间3h，7倍加水量，分别提 取2，4，6，8，10h。准确读取所提挥发油的量计算挥发油提取率， 考察提取时间对挥发油提取的影响，结果为：0.45％，0.6％，0.7％， 0.7％，0.7％。在提取时间为6h时挥发油提取量达到峰值，固选取5， 6，7h三个水平；称取样品5份，按2015版药典规定制成粗粉，固 定浸泡时间3h及提取时间3h，分别加入7倍，9倍，11倍，13倍， 15倍的水，同上考察加水倍数对挥发油提取的影响，结果为：0.5％， 0.6％，0.65％，
0.8％，0.8％加水倍数为13倍时挥发油提取量达到峰 值，固选取12，13，14h三个水平；称取样品5份，按2015版药典 规定制成粗粉，固定7倍加水量及提取时间3h，分别浸泡0h，1h，
2h，3h，4h同上，考察浸泡时间对挥发油提取的影响，结果为：0.3％， 0.35％，0.35％，
0.3％，0.3％。在浸泡时间为1h时挥发油提取量达到 峰值，最终定为0.5，1，1.5h。
[0028] 2)根据单因素试验结果，确定最终的因素水平表，见表1；
[0029] 表1试验设计因素水平表
[0030]
[0031] 1.2应用响应面软件进行实验设计：
[0032] 在单因素试验结果的
基础上，采用Design Expert10软件，选取 加水量、浸泡时间、提取时间3个因素为变量，以枳壳、醋香附总 挥发油提取率、柠檬烯含量、香附酮含量及香附烯含量为响应值， 运用Box‐Behnken设计模型设计3因素3水平15个试验点的响应面 分析试验(12个析因实验及3个中心试验)并对按照15组方案提取 挥发油，将所得各指标结果记录至表格中，B‐B试验方案与各指标结 果见表2
[0033] 表2 B‐B试验方案与各指标试验结果
[0034]
[0035] 1.3信息熵法对数据的分析
[0036] 一个评价指标系统中，有m个评价对象，n个评价指标，其形 成的原始指标数据矩阵为Y＝(yij)mn。对于某项指标i，指标yij的 差距越大，则表明该项指标处于“无序”状态，则该指标在评价中 所起的作用越大；如果某项指标值相等(可等价的认为pi的值相等)， 则说明该项指标处于“有序”状态，该项指标在综合评价中不起作 用。利用信息熵计算各指标的权重，为中药提取多指标的综合评价 提供依据。其计算步骤为:
[0037] 1)建立原始评价指标矩阵(Xij)mn：
[0038]
[0039] 2)将原始数据阵(Xij)mn转为“指标概率”矩阵(pij)mn：
[0040]
[0041] 注：Pi是某个信息的概率，且0≤pi≤1，因此应将矩阵(Xij)mn 归一化得指标“概率”矩阵。Pij表示第j个试验在第i个评价指标 下的“概率”。
[0042] 3)计算各项指标信息熵(Hi)，得Hi为：
[0043] [0.9992 0.9943 0.9949 0.9943]。 k＝1/lnn
[0044] 4)计算各指标的权重系数，得到最终的数据结果。公式及结果如下。
[0045]
[0046] 得Wi为：[0.0411 0.3312 0.2985 0.3292]；
[0047] 即挥发油提取率、柠檬烯含量、香附酮含量、香附烯酮含量各指标 的权重系数为[0.0411、0.3312、0.2985、0.3292]
[0048] 1.4响应面法对数据进行分析优选最佳提取工艺
[0049] 按公式求综合评价指标M。经Design Expert10软件对数据M(综 合指标)进行多元回合拟合分析，得枳壳、醋香附总挥发油提取率(Y) 对加水倍数(A)浸泡时间(B)与提取时间(C)3个变量的二次多 项回归模型为：Y＝0.91+0.029A+0.049B+0.037C‐0.036 AB+0.061AC+0.035BC‐0.061A2‐0.088B2‐0.070C2.方差分析与显著性检 验见表3.[0050] 1)
[0051] 表3方差分析及显著性检验
[0052]
[0053]
[0054] 2)由表3结果可知：本试验模型(p＝0.0061＜0.01)显著性为极显 著，失拟项(p＝0.5700＞0.05)显著性为不显著，表明该模型真实可 靠。因PA＞PC＞PB固三个因素对M(综合评分)的影响程度为：B ＞C＞A.一次项中A、B、C均具有显著性且A、C具有极显著性；二 次项中A2、B2、C2均具有显著性；交互因素AC具有显著性。 R2＝0.9579、R2adj＝0.8820,表明该模型可以解释88.20％响应值的变化； 相关系数r＝0.11/0.12＝0.91.67，表明响应值的变化有91.67％来源于所 选变量，证明该模型拟合程度较好，可用于分析和预测枳壳、醋香 附总挥发油的提取。
[0055] 3)经Design Expert10软件对1.4中所得二次多项回归模型进行分析， 得挥发油提取的最佳提取工艺及模型预测的最佳M值。最终得到枳 壳、醋香附总挥发油的最佳提取工艺为：加水量13.418倍、浸泡时 间1.149h、提取时间6.518h.各影响因素对挥发油提取综合评分M的 二维等高线和三维立体图如下：由图5三维立体图可知，当提取时 间为理论最佳提取时间6.518h时，加水倍量(A)与浸泡时间(B) 所对应曲面较陡，表明加水倍量、与浸泡时间对枳壳、醋香附总挥 发油提取综合评分M的影响具有显著性；图6两因素的等高线图呈 圆形表明两交互因素不具有显著性。由三维立体图可知，当浸泡时 间为理论最佳值1.149h时，提取时间(C)与加水量(A)所对应曲 面较平缓，表明其对于综合评分M的响应面坡度影响显著性不高。 两个因素等高线图的
颜色由外到内颜色逐渐加深表明其响应值逐渐 增加，在圆心处得到最大响应值，且等高线图呈椭圆形且
密度较大， 表明两因素之间的交互作用具有显著性。由三维立体图可知，当加 水量为理论最佳13.418倍时，提取时间(C)所对应的曲面坡度较陡， 表明该因素对枳壳、醋香附总挥发油提取综合因素M的影响因素显 著；浸泡时间(B)所对应的曲面坡度较缓，其对总挥发油提取综合 评分M的影响不如提取时间。两因素的等高线图呈圆形表明两交互 因素不具有显著性。
[0056] 1.5最佳工艺的验证
[0057] 最终得到枳壳、醋香附总挥发油的最佳提取工艺为：加水量 13.418倍、浸泡时间1.149h、提取时间6.518h.考虑便于实际操作将 其调整为加水量13倍、浸泡时间1.1h、提取时间6.5h.
[0058] 采用所得最佳提取方法提取3次，得枳壳、醋香附总挥发油综 合指标M值为：0.9316、0.912、0.923.平均值为：0.9222，与模型预 测值0.9322的偏离率为1％，表明本实验预测性较好，模型可靠度高。
