91学术服务平台

您好,欢迎来到91学术官网!站长邮箱:91xszz@sina.com

发布论文

论文咨询

基于正交试验设计-组合赋权TOPSIS法的菟丝子酒炙工艺优化

  2024-09-20    117  上传者:管理员

摘要:目的:优选菟丝子酒炙炮制工艺,为规范酒菟丝子炮制工艺提供参考。方法:基于L9(3~4)正交试验设计,以饮片外观性状、金丝桃苷含量、总黄酮含量、醇溶性浸出物含量为指标,以加酒量(A)、闷润时间(B)、炒制温度(C)、炒制时间(D)为考察因素,采用层次分析法(AHP)结合熵权法的组合赋权方式计算综合评分,利用逼近理想解排序(TOPSIS)模型筛选出酒菟丝子炮制的最佳工艺参数并进行工艺验证。结果:筛选出最优炮制工艺为生药材加10%黄酒,闷润6 h,炒炙温度为300℃,炒炙10 min。结论:运用正交试验设计-组合赋权TOPSIS法优选菟丝子酒炙工艺,结果简便、准确、可行。

  • 关键词:
  • 工艺优化
  • 正交试验
  • 组合赋权
  • 逼近理想解排序模型
  • 酒菟丝子
  • 加入收藏

菟丝子,旋花科植物南方菟丝子Cuscuta australis R.Br.或菟丝子Cuscuta chinensis Lam.的干燥成熟种子,主要治疗肝肾不足所致的腰膝酸软、阳痿遗精等病证[1],被广泛应用于临床中药配伍中。菟丝子为种子类药材,种皮坚硬有效成分难以溶出,“逢子必炒”是我国古代医家关于种子类药材临床使用的经验总结,具有丰富的科学内涵[2]。除清炒法,加辅料炒也是常用炮制方法,如盐炒、酒炒等。菟丝子酒炒法首见于明代张介宾所著《景岳全书》[3]。《中华人民共和国药典》(简称《中国药典》)中并未收录酒菟丝子,但《黑龙江中药饮片炮制规范及标准》《云南中药饮片规范》等地方标准中有收录。有学者认为借助酒引药上行的特点,酒菟丝子可治疗因肝肾亏虚所致的下陷之证[4]。传统酒炙法,只能根据操作者的经验和手感进行炮制,炮制饮片的质量良莠不齐,炮制工艺参数难以量化[5]。

为进一步规范酒菟丝子炮制工艺,本研究参考地方标准及2020版《中国药典》,基于正交试验设计,以外观性状、醇溶性浸出物含量、总黄酮含量、金丝桃苷含量作为指标,利用主观赋权的层次分析法(AHP)和客观赋权的熵权法,分别确定酒菟丝子各指标的主观权重和客观权重,再利用二者结合得到各指标的复合权重计算综合得分,最后利用逼近理想解排序法(TOPSIS法)确定最优炮制工艺,以期为后续酒菟丝子的研究及饮片质量标准的制定提供参考。


1、仪器与材料


1.1仪器

Ultimate 3000高效液相色谱仪(赛默飞世尔科技有限公司);ME204E型万分之一分析天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司);XS205DU十万分之一分析天平(梅特勒-托利多国际有限公司);JM-30D-40液晶单频超声波清洗仪(深圳市洁盟清洗设备有限公司);LC-EA6S电陶炉(广东顺德忠臣电器有限公司);WGH201纯水机(YAMATO科学株式会社);UV2550紫外分光光度计(岛津,北京京科瑞达科技有限公司)。

1.2材料

试剂:黄酒(即墨老酒,山东即墨黄酒厂有限公司);甲醇、乙腈(色谱纯,美国DNK公司);磷酸(色谱纯,天津市科密欧化学试剂有限公司);无水乙醇(分析纯,天津市永大化学试剂有限公司);超纯水(实验室自制)。

试药:菟丝子,购于禾宝中药饮片公司(批号21081902),经山东省中医药研究院林慧彬研究员鉴定为旋花科植物南方菟丝子Cuscuta chinensis Lam.的干燥成熟种子;亚硝酸钠、硝酸铝(天津市盛鑫源伟业贸易有限公司);氢氧化钠(成都市科隆化学品有限公司)。

对照品:金丝桃苷(批号111521-201809)购自中国食品药品检定研究院;芦丁(批号T20N11Z131674)购自上海源叶生物科技有限公司。


2、方法与结果


2.1酒菟丝子的炮制

取约200 g净菟丝子药材,用适量黄酒闷润后,置热锅内,快速翻炒至有爆裂声,倒至托盘内,摊晾。

2.2外观性状评价

中药炮制品的外观性状一直是古代医家判断药材质量的主要依据,也是判断饮片炮制程度的重要标准。本研究将外观性状评价纳入评价指标,从表面颜色、质地、气味三个方面对酒菟丝子进行评价。参考地方标准及《中国药典》,建立外观性状评价标准。见表1。

2.3醇溶性浸出物含量测定

精密称定60℃干燥至恒重的酒菟丝子药材粉末(过四号筛,颗粒粒度约为250µm)2 g,参照2020年版《中国药典》[1]2201项下热浸法测定。

表1 酒菟丝子外观性状评价标准

2.4总黄酮含量测定

2.4.1供试品溶液的制备

取恒重的酒菟丝子药材粉末1 g于圆底烧瓶中,取70%乙醇溶液30 m L于400 W下超声40 min后过滤,残渣及烧瓶反复洗涤3~5次,合并滤液并定容至50 m L量瓶中,备用。

2.4.2对照品溶液的制备

精密称取芦丁对照品适量,用70%乙醇溶解制成浓度为0.280 mg/m L的芦丁对照品母液。

2.4.3测定波长的选择

全波长扫描结果表明样品及对照品在508 nm处均有最大吸收。

2.4.4线性关系考察

精密吸取芦丁对照品溶液0 m L、0.5 m L、1.0 m L、2.0 m L、3.0 m L、4.0 m L分别置10 m L量瓶中,加5%亚硝酸钠溶液0.3 m L,摇匀,放置6 min;加入10%硝酸铝溶液0.3 m L,摇匀,放置6 min,加入5%氢氧化钠溶液4 m L,再用水稀释至刻度,摇匀,放置15 min。芦丁加入量为0时作空白对照,以吸光度A值为纵坐标,质量浓度为横坐标进行线性回归,得回归方程Y=10.421X+0.005 5,r=0.998,结果表明芦丁在0.014 2~0.113 6 mg/m L范围内线性关系良好。

2.4.5方法学考察

按照《中国药典》[6]规定对试验精密度、重复性、稳定性、加样回收率进行考察,RSD均<3%,平均加样回收率为100.3%。

2.4.6样品测定

取各样品制备供试品溶液,依法测定。

2.5金丝桃苷含量测定

2.5.1色谱条件及系统适用性

Thermo AcclaimTMC18色谱柱(250.0 mm×4.6 mm,5.0µm),流动相:乙腈-0.1%磷酸溶液(17∶83),进样量10µL,流速为1.0 m L/min,柱温30℃,检测波长360 nm。

2.5.2对照品溶液的制备

甲醇溶解适量金丝桃苷对照品,制成浓度为1.08 mg/m L的对照品母液。

2.5.3供试品溶液的制备

精密称定干燥至恒重的药材粉末(过四号筛,颗粒粒度约为250µm)1 g,加40 m L 80%甲醇,500 W下超声1 h,放冷,定容至50 m L,摇匀,取续滤液,即得。

2.5.4线性关系考察

精密吸取对照品母液0.1 m L、0.3 m L、0.5 m L、1.0 m L、1.5 m L,分别定容至10 m L量瓶后进样。以对照品浓度为横坐标,峰面积为纵坐标,得线性回归方程Y=0.400 5X-1.453 7,r=0.998。结果表明金丝桃苷在10.80~162.00µg/m L范围内线性关系良好。

2.5.5方法学考察

按照2020版《中国药典》[6]规定对试验精密度、重复性、稳定性、加样回收率进行考察,RSD均<3%,平均加样回收率为99.4%。

2.5.6样品测定

取各样品制备供试品溶液,依法测定。

2.6单因素考察

以外观性状作为评价指标,进行单因素考察。菟丝子为种子类药材,种皮致密坚硬,黄酒用量及闷润时间的改变并不会使药材外观性状发生明显变化,因此通过查阅文献资料确定黄酒用量(A)为10%~20%;闷润时间(B)为4~8 h,并在黄酒用量20%、闷润时间8 h时考察不同的炒制时间和炒制温度对饮片外观性状的影响。见表2、表3。当炒制时间为5 min、温度为150℃时,饮片与生品无异;当炒制时间超过13 min、温度超过300℃时,饮片呈焦糊状,炒制太过。因此确定炒制温度(C)为200~300℃;炒制时间(D)为7~13 min。

2.7正交试验优化酒菟丝子炮制工艺

根据单因素考察结果,确定各考察因素的试验范围为:黄酒用量(A)10%~20%;闷润时间(B)4~8 h;炒制温度(C)200~300℃;炒制时间(D)7~13 min。在各因素考察范围内每个因素拟定3个水平,以金丝桃苷含量(%)、总黄酮含量(%)、醇浸出物含量(%)、外观性状为评价指标筛选最优工艺,按L9(34)正交试验表设计研究。见表4。

2.8层次分析法(AHP)-熵权法计算复合评分

本研究以酒菟丝子总黄酮含量、金丝桃苷含量、醇溶性浸出物、外观性状四个指标进行综合评价,筛选最优工艺。利用AHP主观赋权和熵权法客观赋权结合得到的复合权重确定各成分含量的权重比,各指标值分别进行均一化处理后,按照权重相加得分即为综合得分,总得分越高越好。

2.8.1 AHP确定权重(Wi)

通过专家打分,对各参数的重要性进行排序。菟丝子主要药效成分为黄酮类成分,故认为炮制后总黄酮含量应为重要指标;金丝桃苷含量是《中国药典》中规定的唯一质控标准,较为重要;醇浸出物含量能够全面反映炮制前后的溶出度差异,外观性状作为中药炮制及鉴别的传统标准,二者具有同等重要的地位。因此,确定层次顺序为总黄酮>金丝桃苷>醇溶性浸出物=外观性状。采用1~9标度法确定了各指标的判断优先矩阵,见表5。矩阵CR<0.1,通过一致性检验。计算各指标权重系数,见表6,具体步骤参考文献方法[7-9]。

2.8.2熵权法确定权重(Ji)

熵是一种物理计量单位,熵越大说明数据越混乱,携带的信息越少,权重也越小。熵值法则是结合熵值提供的信息值来确定权重的一种研究方法,是一种客观赋权方法。具体步骤参考文献方法[10],所得权重见表6。

2.8.3 AHP-熵权法复合权重(Fi)

参考文献方法[11]按下式计算AHP-熵权法复合权重,菟丝子总黄酮、金丝桃苷、醇浸出物、外观性状复合权重见表6。

2.9正交试验结果及方差分析

结果表明,四个因素中,仅炒制温度(C)对于研究结果有显著影响(P<0.05)。各因素影响大小顺序为C>D>B>A,最佳炮制工艺为A1B2C3D2,即黄酒用量为10%,闷润时间6 h,炒制温度300℃,炒制时间10 min。见表7、表8。

表2 不同炒制温度对酒菟丝子外观性状的影响

表3 不同炒制时间对酒菟丝子外观性状的影响

表4 酒菟丝子炮制工艺优化正交表

表5 炮制工艺指标准则层判断矩阵

表6 评价指标的权重

2.10组合赋权-逼近理想解排序(TOPSIS)模型计算结果及聚类分析

按正交试验方差分析所得到的最优工艺进行炮制作为T10批,并测定各指标含量,金丝桃苷含量为0.32%,总黄酮含量为2.35%,醇溶性浸出物含量为21.10%,外观性状评分8。将10批样品各指标数据作为原始矩阵,重新计算10批样品的Fi,最终确定各指标Fi分别为总黄酮39.15%、金丝桃苷28.90%、醇浸出物12.67%、外观性状19.29%。并将10批样品利用组合赋权-TOPSIS模型进行综合评分排序,见表9。T10为最逼近理想解的,即酒菟丝子最佳炮制工艺为A1B2C3D2,与正交试验方差分析结果一致。

利用SPSS 21.0软件采用组间连接法、平方欧氏距离为度量标准对生菟丝子T0及10批酒菟丝子进行聚类分析,见图1。所有样品聚为两大类,其中T1、T0聚为Ⅱ类,其他样品聚为Ⅰ类。在Ⅰ类中,排名前5的样品(T2、T3、T5、T7、T10)聚为一类,其他样品(T4、T6、T8、T9)聚为另一类,该结果与TOPSIS模型的分析结果一致,表示本试验所建立的模型用来筛选菟丝子酒炙工艺准确、可靠。

2.11炮制工艺验证

称取生菟丝子药材3份,每份200 g,按最佳炮制工艺进行炮制,分别测定金丝桃苷含量、总黄酮含量、醇溶性浸出物含量,并与生品做对比。结果见表10。表明此炮制工艺稳定、可行。且与生品比较,三者含量均有提高,表明菟丝子酒炙后可以增加菟丝子中活性成分含量。


3、讨论


菟丝子中的主要药效成分为黄酮类化合物[12],大量实验研究证明菟丝子总黄酮对生殖系统疾病[13-15]、心脑血管系统疾病[16-17]、骨骼类疾病[18-19]等均有良好的治疗作用。菟丝子有效成分在醇中溶出度高,醇溶性浸出物含量能够较好反映有效成分的溶出情况。目前《中国药典》中菟丝子及其炮制品仅以金丝桃苷含量为指标衡量饮片质量。单一成分指标并不能全面反映药材质量,因此本研究将金丝桃苷、总黄酮含量、醇溶性浸出物共同作为衡量酒菟丝子炮制工艺筛选的指标,饮片的外观性状也是传统药材质量评价指标之一,亦将其纳入评价指标中。在测定醇溶性浸出物含量前对不同浓度的乙醇(40%、稀乙醇、60%、70%、80%、95%)进行考察,测定醇溶性浸出物含量。结果表明稀乙醇浸出物含量最高,因此确定稀乙醇溶液作为提取溶剂。

表7 酒菟丝子工艺的L9(34)正交试验结果

表9 10批菟丝子炮制品正、负理想解,欧式贴进度及排序

表8 正交试验方差分析结果

图1 生菟丝子与酒菟丝子聚类分析

表1 0 菟丝子酒炙炮制工艺验证结果

AHP法是通过若干因素两两比较得出相对重要性的评价方法,是比较常用的评价方法。但此方法是根据专家的经验和偏好来进行打分赋权,主观性过强,对结果的影响较大。熵权法根据信息量的大小来确定权重大小,反映出数据的隐藏信息,克服了主观赋权的不稳定性,能够全面反映数据信息,但得出的权重可能与实际指标的重要程度不完全相符[20-21],因此采用主、客观赋权相结合的方式可得到更为合理的指标权重。TOPSIS模型是在有限的方案中找到正、负理想解,并计算各个评价对象与二者之间的距离,最优解靠近正理想解同时远离负理想解[10,22]。最终确定酒菟丝子最优炮制工艺为生药材加10%黄酒闷润6 h后,在300℃下炒炙10 min。正交试验方差分析结果与TOPSIS模型最优解一致,且验证实验证明此方法优选酒菟丝子的炮制工艺准确可行。

本研究结合多指标成分,采用正交试验组合赋权-TOPSIS模型优选出酒菟丝子最优炮制工艺参数,为其开发利用及质量标准的制定提供参考。与生品对比,酒菟丝子金丝桃苷含量、总黄酮含量、醇溶性浸出物含量均较高,后期还需结合药理实验验证菟丝子炮制后的增效作用机制。


参考文献:

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M].北京:中国医药科技出版社,2020:322.

[2]石芸,徐长丽,金俊杰,等.“逢子必炒”炮制理论的传统认识与现代研究进展[J].中草药,2022,53(7):2227-2236.

[3]张介宾.景岳全书[M].上海:上海科学技术出版社,1959:932-1077.

[4]张德昌,曹谷珍.对药典中菟丝子炮制方法的商榷[J].中医药研究,2001,17(1):50-51.

[5]王斌,梁伟龙,林钦贤,等.正交试验法优选酒香附炮制工艺[J].亚太传统医药,2021,17(2):40-43.

[6]国家药典委员会.中华人民共和国药典:四部[M].北京:中国医药科技出版社,2020:315.

[7]王文端,崔洁,施露,等.基于层次分析和正交设计法优选甘草提取工艺[J].中国现代中药,2017,19(8):1181-1186.

[8]金新政,厉岩.优序图和层次分析法在确定权重时的比较研究及应用[J].中国卫生统计,2001,18(2):119-120.

[9]石振武,赵敏.运用层次分析法确定指标的权值[J].科技和产业,2008,8(2):23-25.

[10]顾志荣,王亚丽,孙宇靖,等.熵权TOPSIS模型在甘肃产当归药材综合质量评价中的应用[J].中药材,2014,37(9):1549-1553.

[11]万影.基于熵权和改进的AHP法的房地产投资风险评价[J].华东交通大学学报,2009,26(6):119-123.

[12]王尧尧,王蕾,戚莹雪,等.菟丝子药材化学成分研究进展[J].山东中医药大学学报,2020,44(6):705-712.

[13]苗明三,彭孟凡,闫晓丽.菟丝子总黄酮对多囊卵巢综合征大鼠模型的影响[J].中国实验方剂学杂志,2019,25(5):143-150.

[14]杨一博,徐颖,王璐,等.基于Notch信号通路探索菟丝子总黄酮配伍雷公藤多苷对生理小鼠卵巢生殖干细胞的作用及机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(5):9-15.

[15]李利娟,刘文涛,罗欢欢,等.菟丝子总黄酮对小鼠睾丸间质细胞凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、Caspase-3的影响[J].解放军医学院学报,2022,43(2):199-204.

[16]王晓敏,席晓甜,刘海云,等.菟丝子总黄酮对血管平滑肌细胞凋亡及凋亡相关蛋白的影响[J].中国老年学杂志,2015,35(20):5742-5744.

[17]刘海云,崔艳茹,伍庆华,等.菟丝子总黄酮对过氧化氢损伤的血管内皮细胞的保护作用[J].中国实验方剂学杂志,2013,19(18):215-218.

[18]王翔宇,冯晓云,任红叶,等.菟丝子提取物通过BMP2/Smad4信号通路对MC3T3-E1细胞增殖的影响[J].中华中医药杂志,2019,34(6):2687-2689.

[19]刘芳.菟丝子总黄酮对成骨细胞骨代谢的影响[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(19):232-234.

[20]张林英,徐颂军.基于熵权的珠江三角洲自然保护区综合评价[J].生态学报,2011,31(18):5341-5350.

[21]叶伟.基于AHP和熵权法的电梯安全综合评价[J].标准科学,2022(6):112-116.

[22]李灿,张凤荣,朱泰峰,等.基于熵权TOPSIS模型的土地利用绩效评价及关联分析[J].农业工程学报,2013,29(5):217-227.


基金资助:国家重点研发计划项目(编号:2017YFC1701500); 山东省科技型中小企业创新能力提升工程(编号:2022TSGC1059); 中央本级重大增减支项目(编号:2060302);


文章来源:张秀如,杨金平,焦春梅,等.基于正交试验设计-组合赋权TOPSIS法的菟丝子酒炙工艺优化[J].山东中医药大学学报,2024,48(05):596-602.

分享:

91学术论文范文

相关论文

推荐期刊

网友评论

加载更多

我要评论

山东中医药大学学报

期刊名称:山东中医药大学学报

期刊人气:6190

期刊详情

主管单位:山东省教育厅

主办单位:山东中医药大学

出版地方:山东

专业分类:医学

国际刊号:1007-659X

国内刊号:37-1279/R

邮发代号:24-023

创刊时间:1977年

发行周期:双月刊

期刊开本:大16开

见刊时间:10-12个月

论文导航

查看更多

相关期刊

热门论文

【91学术】(www.91xueshu.com)属于综合性学术交流平台,信息来自源互联网共享,如有版权协议请告知删除,ICP备案:冀ICP备19018493号

微信咨询

返回顶部

发布论文

上传文件

发布论文

上传文件

发布论文

您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!

知 道 了

登录

点击换一张
点击换一张
已经有账号?立即登录
已经有账号?立即登录

找回密码

找回密码

你的密码已发送到您的邮箱,请查看!

确 定