正交试验设计法在中药提取规范化中的运用

正交试验设计法在中药提取规范化中的运用

黄峰 2110948107

广东药学院2009级中药学研究生

【摘要】目的：运用正交试验设计方法使中药提取工艺规范化和数据化，为中药提取过程标准化(GEP)的建设提供参考。方法：采用理论分析与实例介绍相结合的方法，从正交试验设计法的应用方面阐述了数理统计学在中药提取规范化即GEP实施中的运用。结果：通过运用正交试验设计法可以获得最佳的和最合理的提取工艺条件使之达到规范化、科学化、数据化。结论：在实施GEP中运用正交试验设计法是必要的和重要的。

【关键词】正交试验设计；中药提取规范

随着科学技术的进步和各学科理论知识的相互渗透，利用现代数学统计学方法优化试验设计已经成为中药研究的重要领域。按照数学统计学方法设计一系列试验，从而得出某种科学的指标，优化出中药提取最佳条件。当前中药提取的工艺要求规范化，即以GEP为目标[1,2]，因此所有工艺设计都要经过科学的实验筛选。这就是利用数学方法，结合药剂学理论和提取、纯化方法，事先确定考察因素及因素的几种状态，设计出试验次数少、成本低且又具有一般性的试验方案，从而筛选出最佳工艺条件。目前我们通常应用的是正交试验设计实验。 1.正交试验设计法的应用 1.1 正交试验设计法的原理

在中药提取和药物生产过程中，总希望要做到数量多、时间快、质量好、消耗少地完成试验。这就要通过多次实验来优选最佳条件，在优选最佳条件的过程中，如果试验设计做得好，即使实验次数不多，也可以得到满意的结果；反之，如果试验设计得不好，试验次数多也不能获得满意结果。尤其在考察的条件(即因素，如温度、时间、浓度、pH值、次数、粒径、溶剂量、方法等)较多，并且每个条件又有若干等级(即所谓的水平)的情况下，怎样合理地设计试验是很值得研究的一个问题。正交试验设计就是一个处理多因素、多水平试验的一种科学方法[3,4]。

正交试验设计的关键是表头设计，事先必须理清所考察的因素数和各因索的水平数，水平相等的表头要查一般正交试验设计表，水平不等的表头要查混水平正交设计表。对于各因素间有无相互作用也在考虑之内，若有相互作用的须用交互作用正交表。正交试验设计可以有多个考察指标，一般单指标的数据处理方法用方差分析法，多指标的数据处理方法可用综合平衡或综合评分法处理[5]。

我们在中药提取工艺学研究中常用的正交表有两种[6]。

其一是正交表L8(27)，即水平数为2，因素最多可安排7个，试验次数是8次；其二是正交表L9(34)，即水平数为3，因素最多可以安排4个，试验次数是9次。各表的因素数可以选满，也可以有空白。试验的考察指标可以是化学指标(如有效成分含量)，可以是物理指标(如固形物总量)，或是药理效应指据(如作用强度)；可以是单指标，也可以是二个以上指标。

对于考察结果的判断有二种方法：①直观分析。可以从极差的大小来确定因素的主次，用各水平数据之和的大小来确定水平的优劣。极差为某因素下水平数据之和的最大值减去最小值而得，极差越大说明该因素影响越大，即为主要因素。水平数据之和大者为优选条件。②方差分析。为避免实验误差因素，可选用F检验的方差分析确证因素的水平变化所引起静的实验结果的变差大大超过实验误差。但若方差分析结果没有显著性差异时，则可从极差分析中选择最佳工艺条件，只能说明因索的水平变化对工艺影响较小。 1.2. 正交试验设计法在实例应用中的分析

用正交试验法研究三七提取工艺中，试验的考察指标为测定每个样品中的三七总皂苷量[7]。

在对溶媒和提取方法初步选择以后，选定乙醇浓度、提取方法和乙醇用量作为考察的3个因素，每个因素各取3个水平。试验采用L9(34)表头迸行正交试验设计，试验结果通过三七总皂苷含量加以表达，并计算极差。

通过极差分析可以看出，影响最大的因素是提取方法，以渗漉法为最好：其次是乙醇浓度，以75％为最好；乙醇用量影响最小，以l0倍量为最佳。直观分析结果以A2B1C2为最佳工艺。

为进一步确证，将数据进行方差分析。结果与直观分析相一致。最佳工艺为采用渗漉法、75％乙醇收集10倍量体积。通过科学的数据处理，使三七提取工艺

规范化，数据化。

2 结论

以上从正交试验设计方面介绍了在中药提取工艺规范化，即GEP实施中数理统计学的运用，都是一些普及的内容，但却显示了较之比较试验法更优越、更科学之处。只有充分而灵活地运用数理统计学于中药提取工艺设计之中，才能实现GEP所期待的目标，才能奠定好中药现代化实现的基础。