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基于AHP-熵权法结合正交试验优选银杏叶传统水提纯化工艺

更新时间:2024年05月31日阅读:999次 下载:488次 下载 手机版

作者: 姜誉弘 1 邹恺平 2

作者单位: 1. 南京中医药大学附属医院(江苏省中医院)药学部(南京 210029) 2. 南京中医药大学附属医院(江苏省中医院)制剂部(南京 210029)

关键词: 银杏叶 水提 纯化 总银杏酸 总黄酮醇苷 层次分析法-熵权法

DOI: 10.12173/j.issn.1008-049X.202312016

基金项目: 南京药学会—常州四药医院药学科研基金资助项目(2020YX012)

引用格式: 姜誉弘,邹恺平.基于AHP- 熵权法结合正交试验优选银杏叶传统水提纯化工艺[J]. 中国药师,2024, 27(5):747-755.DOI: 10.12173/j.issn.1008-049X.202312016.

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摘要| Abstract

目的  优选银杏叶最佳传统水提工艺和纯化工艺。

方法  以总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率和出膏率为考察指标,采用层次分析法(AHP)-熵权法确定权重系数,在单因素试验的基础上,采用正交试验优选出银杏叶的最佳水提和纯化工艺。

结果  最佳水提工艺为:银杏叶饮片装量比为1/2,加8倍水,提取2次,每次30 min;最佳纯化工艺为:水提药液减压浓缩至相对密度1.08,4 ℃静置48 h,静置后的上层药液2 029×g离心5 min。

结论  该方法稳定可行,能最大程度地去除有害成分总银杏酸,保留有效成分总黄酮醇苷。

全文| Full-text

银杏叶为银杏科植物银杏Ginkgo biloba L.的干燥叶,具有活血化瘀、通络止痛、敛肺平喘、化浊降脂的功效,用于瘀血阻络、胸痹心痛、中风偏瘫、肺虚咳喘、高脂血症[1]。现代医学常用其治疗糖尿病[2]、高血压[3-4]、阿尔兹海默症[5]等,在药品、保健品、化妆品等领域应用也十分广泛。银杏叶含特有的生物活性成分,主要为总黄酮醇苷、银杏内酯、总银杏酸等,其中总黄酮醇苷[6]的主要功效为抗氧化性,银杏内酯有血小板拮抗作用,总银杏酸被认定为主要毒性成分[7],具有免疫毒性、致敏性和细胞毒性,过度服用可导致腹痛、腹泻、过敏性皮炎等不良反应发生,但也有研究表明总银杏酸具有显著的抗肿瘤活性[8],对致病真菌球黑孢霉、链格孢霉、扩展青霉有抑制作用[9],故其药用价值备受争议。

现代制剂中应用的主要是银杏叶提取物,且对其中总银杏酸的去除均采用化学纯化法,如溶剂萃取法[10]、超临界CO2流体萃取法[11]、大孔树脂脱除法[12]等,但这些方法均不适用于现在备案制要求下的医疗机构制剂开发。为此本研究旨在传统工艺配制中药制剂(以下简称“传统中药制剂”)的前提下,考察银杏叶提取、纯化过程对总银杏酸转移率和总黄酮醇苷转移率的影响,在保证其安全有效的前提下,应用于更多传统中药制剂的开发。

1 材料

1.1 主要仪器

WatersAcquity Arc型高效液相色谱仪,包括2489检测器和Empower工作站(美国沃特世公司);SK6200H型超声波清洗机(上海科导超声仪器有限公司);DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);AX224ZH/ E型万分之一电子分析天平(奥豪斯仪器有限公司);BP211D型十万分之一电子分析天平(德国赛多利斯科学仪器有限公司);ST16型高速离心机(美国赛默飞世尔科技公司);I-100型旋转蒸发仪(瑞士步琦有限公司)。

1.2 主要药品与试剂

白果新酸(批号:111690-201805,纯度99.7%)、总银杏酸(定位用,批号:111594-201605)、槲皮素(批号:100081-201610,纯度99.1%)、山柰素(批号:110861-202013,纯度 93.2%)等对照品均购自中国食品药品检定研究院;异鼠李素对照品(上海麦克林生化科技股份有限公司,批号:C13366424,纯度≥98.0%);乙腈、甲醇为色谱纯,其余试剂为分析纯,水为超纯水。

银杏叶饮片(安徽鑫泰药业有限公司,产地:江苏邳州,批号:201101)经江苏省中医院刘志辉主任中药师鉴定为银杏科植物银杏Ginkgo biloba L.的干燥叶。

2 方法与结果

2.1 含量测定

2.1.1 供试品溶液的制备

精密吸取水提液5 mL置锥形瓶中,加入甲醇-25%盐酸溶液(4 ∶ 1)的混合溶液20 mL,称重,加热回流30 min,放冷,加混合溶液补足重量,过0.22 μm滤膜,即得。

2.1.2 对照品溶液的制备

分别精密称取槲皮素、异鼠李素、山柰素和白果新酸对照品适量,加甲醇配制成浓度分别为1.070 0、0.417 2、1.056 0、1.011 0 mg/mL的对照品溶液,备用。

2.1.3 色谱条件

采用HPLC法,色谱柱:Agilent EC-C18

(100 mm×4.6 mm,2.7 μm);流动相:0.4%磷酸水(A)-甲醇(B),梯度洗脱(0~10 min,35%~ 40%B;10~30 min,40%~55%B;30~40  min,55%~90%B;40~65 min,90%B;65~70 min,90%~35%B;70~75 min,35%B);检测波长:0~40 min,360 nm;40~75 min,310  nm;柱温:30  ℃;流速:1 mL/min;进样量:10 μL。HPLC色谱图见图1。

  • 图1 HPLC色谱图
    Figure 1.HPLC chromatograms
    注:A. 供试品溶液;B. 混合对照品溶液;C. 空白溶剂;1. 槲皮素;2. 异鼠李素;3. 山柰素;4. 白果新酸。

2.1.4 线性考察

分别精密吸取上述对照品适量,用甲醇配制成各系列浓度的标准溶液,按“2.1.3”项下色谱条件进样测定,以各成分浓度为横坐标(X,μg/mL)、峰面积为纵坐标(Y)绘制标准曲线,计算得回归方程:槲皮素:Y=3.532×104X+9.021×104(r=0.999 8);异鼠李素:Y=3.219×104X+4.040×104(r=0.999 8);山柰素:Y=2.711×104X+413.28(r=0.999 9);白果新酸:Y=5 062.8X-178.16(r=1.000 0)。各成分的线性范围分别为:1.086 7~278.200 0 μg/mL、0.488  9~125.160 0 μg/mL、0.016 5~4.224 0 μg/mL和0.079 0~20.220 0 μg/mL。

2.1.5 精密度试验

精密吸取含槲皮素(浓度:34.775  0  μg/ mL)、异鼠李素(浓度:15.645  0  μg/ mL)、山柰素(浓度:0.528  0  μg/ mL)和白果新酸(浓度:2.527  5  μg/ mL)的混合对照品溶液,按“2.1.3”项下色谱条件连续进样6次,记录色谱图,计算得槲皮素、异鼠李素、山柰素和白果新酸峰面积的RSD分别为0.32%、0.35%、2.00%和0.93%(n=6),结果表明仪器精密度良好。

2.1.6 稳定性试验

精密吸取同一份银杏叶水提液,按“2.1.1”项下方法制备供试品溶液,并按“2.1.3”项下色谱条件分别在0、2、4、6、12、24 h进样测定,计算得槲皮素、异鼠李素、山柰素和白果新酸峰面积的RSD分别为3.85%、3.42%、4.05%和2.54%(n=6),结果表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.1.7 重复性试验

精密吸取银杏叶水提液6份,按“2.1.1”项下方法制备供试品溶液,并按“2.1.3”项下色谱条件进样测定,计算得槲皮素、异鼠李素、山柰素和白果新酸的平均含量分别为996.12、309.62、3.49和3.36 μg/mL,各成分的RSD分别为4.50%、3.78%、3.34%和2.84%(n=6),结果表明该方法重复性良好。

2.1.8 加样回收率试验

精密吸取已知含量的银杏叶水提液2 mL,平行6份,加入适量的槲皮素、异鼠李素、山柰素和白果新酸对照品溶液,按“2.1.1”项下方法制备供试品溶液,并按“2.1.3”项下色谱条件进样测定,计算各成分的加样回收率,结果见表1。

  • 表格1 加样回收率试验结果
    Table 1.Results of sample recovery rate tests

2.1.9 含量测定方法

总黄酮醇苷含量=(槲皮素含量+山奈素含量+异鼠李素含量)×2.51;以白果新酸为对照,采用外标法计算总银杏酸含量[1]。指标成分的转移率(%)=指标成分在煎煮液中的质量/指标成分在饮片中的质量×100%。

2.2 出膏率测定

精密吸取银杏叶水提液5 mL,置恒重蒸发皿中,105 ℃烘干3 h,置干燥器中冷却30 min,精密称定重量,按以下公式计算出膏率:

出膏率(%)= 干膏重量(g)×总体积(mL) ×100%

饮片重量(g)×取样量(mL)

2.3 提取工艺考察

2.3.1 单因素考察

以总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率和出膏率为考察指标,在固定其他3个条件不变的前提下,分别对包煎袋装量比(0、1/4、1/2、3/4、1)、加水量(6、8、10、12倍)、提取时间(10、20、30、40 min)和提取次数(1、2、3次)进行单因素考察,平行测定3次,结果见图2。综合考虑各指标结果,分别选择包煎袋装量比(1/4、1/2、3/4)、加水量(8、10、12倍)、提取时间(20、30、40 min)和提取次数(1、2、3次)进一步优化工艺。

  • 图2 银杏叶提取工艺参数的单因素考察结果(n=3)
    Figure 2.Results of single factor study on extraction parameters of Ginkgo folium (n=3)
    注:左边纵坐标对应总黄酮醇苷转移率和出膏率;右边纵坐标对应总银杏酸转移率。

2.3.2 指标权重系数的确定

①采用AHP法确定权重[13],研究各因素对银杏叶提取工艺的影响,确定权重系数。层次分析法既考虑了主观上对各项指标的重视程度,又考虑了各项指标原始数据之间的相互联系及其影响[14]。采用1~9标度法,考虑到药物的安全性最重要,因此确定总银杏酸转移率权重高于其他指标,银杏叶中的主要有效成分为总黄酮醇苷,出膏率是影响后续传统中药制剂成型工艺的重要指标,因此两者同等重要。总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率、出膏率作为权重指标进行量化处理,3个指标的重要顺序依次为:总银杏酸转移率>总黄酮醇苷转移率=出膏率。因总银杏酸转移率较总黄酮醇苷转移率而言介于“稍微重要”和“比较重要”之间,赋值4;总银杏酸转移率较出膏率而言介于“稍微重要”和“比较重要”之间,赋值4;总黄酮醇苷转移率较出膏率而言“同样重要”,赋值1;构建两两比较的优先判断矩阵,见表2。

  • 表格2 指标成对比较的判断优先矩阵
    Table 2.Judgment priority matrix for comparison on index pairs

根据构建的矩阵结果,利用yaahp软件计算得总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率、出膏率的权重系数(Wj1)依次为0.666 7、0.166 7、0.166  7,一致性比率(consistency ratio,CR)为0.00(<0.10),表明此判断矩阵具有一致性,权重系数合理有效。

②采用熵权法根据各项指标观测值所提供信息量的大小来确定指标权重,不依赖于决策者的主观态度,为一种客观赋权法[15]。对正交试验设计结果进行标准化处理后,采用信息熵权法对各指标进行赋值,计算得总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率、出膏率的权重系数(Wj2)。

③采用AHP-熵权法计算复合权重,将AHP法、熵权法确定的各指标Wj1和Wj2相结合,计算综合权重系数(Wj),公式为:

2.3.3 提取正交试验

根据“2.3.2”项下计算方法,确定提取正交试验中总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率、出膏率的Wj2依次为0.283 1、0.320 0、0.396 9,Wj依次为0.612 3、0.173 1、0.214 6。结合以上权重系数结果和规格化方程计算各指标的规格值[16],采用以下公式计算加权综合评分:

式中XA为总银杏酸转移率,XB为总黄酮醇苷转移率,XC为出膏率。分别称取银杏叶饮片50 g,选取装量比(A)、加水量(B)、提取时间(C)、提取次数(D)为考察因素进行正交试验,因素水平见表3,正交试验结果见表4,方差分析见表5。

  • 表格3 银杏叶提取工艺因素水平表
    Table 3.Factor level table of extraction parameters of Ginkgo folium

  • 表格4 银杏叶提取工艺正交试验设计与结果
    Table 4.Orthogonal experimental design and results of extraction parameters of Ginkgo folium

  • 表格5 银杏叶提取工艺正交试验方差分析表
    Table 5.Variance analysis of orthogonal experiment of Ginkgo folium exaction process
    注:F0.05(2,2)=19.00;*为有显著差异。

综上结果分析,极差最大的是加水量,且其对综合评分有显著影响。各因素影响顺序依次为:B(加水量)>D(提取次数)>A(装量比)>C(提取时间),最优提取工艺为:A2B1C2D2,即装量比为1/2,加8倍水,提取2次,每次提取30 min。

2.3.4 提取工艺的验证试验

称取银杏叶饮片50 g,按照“2.3.3”项下确定的最佳提取工艺,平行制备3份,总银杏酸的转移率分别为0.080%、0.085%、0.082%,RSD为2.80%(n=3);总黄酮醇苷转移率分别为38.54%、39.36%、39.38%,RSD为1.23%(n=3);出膏率分别为18.05%、18.63%、18.82%,RSD为2.17%(n=3)。结果表明,最佳提取工艺稳定可行。

2.4 浓缩工艺考察

有文献报道,总银杏酸的熔点约136 ℃,沸点约500 ℃,达到200 ℃会发生脱酸反应,因此总银杏酸具有一定的热稳定性[17]。结合实际大生产的应用情况,分别对银杏叶水煎药液进行常压浓缩和减压浓缩(60 ℃,90 mbar)考察,平行测定3份,结果得到常压浓缩后总银杏酸的转移率为0.096%、总黄酮醇苷转移率为31.26%、出膏率为18.48%,减压浓缩后总银杏酸的转移率为0.098%、总黄酮醇苷转移率为38.53%、出膏率为18.57%。结果表明,减压浓缩的结果均略高于常压浓缩,结合实际生产中减压浓缩效率较高等因素,因此最终选择减压浓缩作为最佳浓缩工艺。

2.5 纯化工艺考察

通过前期预试验发现,银杏叶水煎药液在经过静置和离心后,总银杏酸的含量显著降低,最大程度地保留了有效成分总黄酮醇苷,对出膏率的影响不大。因此,银杏叶经过水提浓缩后,对静置和离心工艺进行如下考察。

2.5.1 静置工艺考察

结合实际生产条件以及可行性,分别对静置药液的相对密度(1.06、1.08、1.10、1.12)、静置温度(4 ℃、常温)、静置时间(12、24、36、48 h)进行单因素考察。相对密度1.06(4  ℃,24 h,编号S1)、相对密度1.08(4 ℃,24 h,编号S2)、相对密度1.10(4 ℃,24 h,编号S3)、相对密度1.12(4 ℃,24 h,编号S4)、静置温度常温(相对密度1.08,24 h,编号S5)、静置12 h(相对密度1.08,4 ℃,编号S6)、静置36 h(相对密度1.08,4 ℃,编号S7)、静置48 h(相对密度1.08,4 ℃,编号S8)的考察结果见图3,最终确定的静置工艺为:相对密度1.08,置4 ℃静置48 h。

  • 图3 银杏叶静置工艺考察结果
    Figure 3.Results of study on the static technology of Ginkgo folium
    注:左边纵坐标对应总黄酮醇苷转移率和出膏率;右边纵坐标对应总银杏酸转移率。

2.5.2 离心工艺正交试验

根据“2.3.2”项下计算方法,确定提取正交试验中,总银杏酸转移率、总黄酮醇苷转移率、出膏率的Wj2依次为0.380 4、0.405 2、0.214 4,Wj依次为0.710 6、0.189 3、0.100 1。结合以上权重系数结果和规格化方程计算各指标的规格值 [15],用以下公式计算加权综合评分:

式中XA为总银杏酸转移率,XB为总黄酮醇苷转移率,XC为出膏率。选取离心力(A)、离心时间(B)、离心次数(C)为考察因素,进行正交试验,因素水平见表6,正交试验结果见表7,方差分析见表8。

综上结果分析,极差最大的是离心次数,但3个因素对综合评分均无显著影响。各因素影响顺序依次为:C(离心次数)>A(离心力)>B(离心时间),最优离心工艺为:A3B1C1,即离心力为2 029×g,离心时间5 min,离心1次。

  • 表格6 银杏叶离心工艺因素水平表
    Table 6.Factor level table of centrifugation process of Ginkgo folium

  • 表格7 银杏叶离心工艺正交试验设计与结果
    Table 7.Orthogonal experimental design and results of centrifugation process of Ginkgo folium

  • 表格8 银杏叶离心工艺正交试验方差分析表
    Table 8.Variance analysis of orthogonal experimentl of Ginkgo folium centrifugation process
    注:F0.05(2,2)=19.00。

2.5.3 离心工艺的验证试验

按照以上优选最佳离心工艺进行验证试验,平行制备3份,总银杏酸的转移率分别为0.018%、0.016%、0.017%,RSD为4.57%(n=3);总黄酮醇苷转移率分别为27.88%、28.46%、26.63%,RSD为1.23%(n=3);出膏率分别为16.61%、17.43%、16.53%,RSD为2.98%(n=3),结果表明,最佳纯化工艺稳定可行。

3 讨论

本研究参考《中国药典(2020版)》银杏叶项下检测方法[1]和相关文献报道[18],分别考察了水煎药液的不同提取溶剂甲醇、甲醇-25%盐酸溶液(4 ∶ 1)的混合溶液,结果发现在甲醇-25%盐酸溶液(4 ∶ 1)的混合溶液条件下,供试品溶液中目标成分出峰数目多且提取更完全。本试验对供试品溶液进行全波长扫描,结合文献报道 [19- 20],总黄酮醇苷在前40 min均被洗脱出来,最大吸收波长为360 nm,总银杏酸在后35 min被洗脱出来,最大吸收波长为310 nm,因此对波长进行分段设置。该方法稳定可行,有效成分和有害成分能被同时检出。

在预试验中,对银杏叶浸泡条件进行考察,结果表明,浸泡与否及浸泡时间对银杏叶中各成分转移率和出膏率几乎无影响,因此考虑成本因素,提取工艺中选择不浸泡。另按照煎药室管理规范要求,对银杏叶进行提取,总银杏酸转移率为0.12%。此外还购买了市面上不同厂家售卖的银杏茶,按照其泡茶步骤,检测出银杏茶茶水中总银杏酸的转移率为0.10%~0.54%。而按照本研究优选的提取、纯化工艺,银杏叶水煎药液中总银杏酸平均转移率仅为0.017%。总银杏酸分别在包煎后和水提药液静置离心工艺后,转移率显著降低,同时总黄酮醇苷转移率和出膏率无明显差异,极大地提高了银杏叶入药的安全性,且最大程度地保留了有效性。因此,建议本研究优化的银杏叶提取、纯化方法可应用于实际生产中,以保证含银杏叶的传统中药制剂的安全有效。

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