目的  采用多指标综合加权评分法结合Box-Behnken响应面法，优选姜炭炮制工艺参数，为其深入研究提供依据。

方法  运用HPLC法测定姜炭中6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和姜酮的含量。在单因素试验基础上，以炒制温度、炒制时间、切片厚度为考察因素，以4种成分的含量为评价指标，采用层次分析法-熵权法结合Box-Behnken响应面法，系统考察各因素对姜炭炮制工艺的影响。

结果  优选的炮制工艺参数为：干姜片25.0 g，炒制温度220℃，炒制时间9 min，切片厚度4 mm。按最佳工艺平行制备3份样品，其综合评分的RSD为0.56%。

结论  优选的姜炭炮制工艺稳定可靠、科学合理，可为姜炭的深入研究提供参考。

姜炭来源于姜科植物姜（Zingiber officinale Roscoe）的干燥根茎，经高温炒制而成，古称“黑姜”或“炮姜”，主产于四川、贵州等地，素有“温中圣药”之称[1]。其炮制历史可追溯至汉代《金匮要略》，张仲景即以“姜炭”入药治疗虚寒出血；后世历代医籍如《本草纲目》《本草备要》亦记载其具有“炒炭存性，止血而不滞瘀”之效[2]。姜炭味苦、涩，性温，归脾、胃、肾经，功能温经止血、温中止痛，主治脾胃虚寒引起的吐血、便血、崩漏及虚寒性腹痛、泄泻等[3]。

现代研究表明，姜炭的止血作用与其炮制过程中姜辣素类成分（如6-姜酚、8-姜酚）的氧化转化及姜酮等活性物质的生成密切相关，而炮制工艺的差异会直接影响成分转化路径与药效强度 [4]。传统姜炭炮制以“武火炒炭，存性为度”为核心，但“存性”标准长期依赖经验判断，炒制温度、时间及切片厚度等关键参数缺乏量化依据，导致成品质量参差不齐[5]。文献[6]考证显示，姜炭炮制方法历经演变：唐代《食疗本草》载“姜块煅炭存性”，宋代《太平惠民和剂局方》始见“麸炒法”，至明清时期逐渐形成“控温炒炭”工艺。然而，《中国药典（2025年版）》及各省炮制规范中，仅粗略描述为“炒至表面焦黑、内部棕褐色”，未明确具体工艺参数，制约了姜炭的工业化生产与临床合理应用[7]。

近年来，相关研究多聚焦于单一成分（如姜酚）或药效评价，忽视了炮制过程中多成分协同转化规律与内在质量的关联性[8]。为此，本研究采用层次分析-熵权法（analytic hierarchy process-entropy weight method，AHP-EWM）结合Box-Behnken响应面法，以姜辣素类成分（6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、姜酮）为综合评价指标，系统优化姜炭炮制工艺[9]，以期为姜炭的规范化生产及质量标准的提升提供参考。

1 材料

1.1 主要仪器

Agilent 1260型高效液相色谱仪，包括1260 Infinity II柱温箱和1260 Infinity II二极管阵列检测器（美国安捷伦仪器有限公司）；KQ-500E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；YF-111B型高速中药粉碎机（瑞安市永历制药机械有限公司）；JY系列电子天平（上海衡平仪器仪表厂）；BT25S型十万分之一电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；QRZG-S60 型直线往复式切药机（杭州海善制药设备有限公司）。

1.2 主要药品与试剂

对照品6-姜酚（批号：wkq22102710）、8-姜酚（批号：wkq22081209）、10-姜酚（批号：wkq23091307）、姜酮（批号：wkq22101308）均购自四川省维克奇生化技术公司，纯度均≥98%；干姜（批号：231201，产地：安徽亳州）经江西中医药大学中药鉴定室刘应蛟副教授鉴定为姜科植物姜（Zingiber officinale Roscoe）的干燥根茎；甲醇和乙腈为色谱纯，其余试剂均为分析纯，水为娃哈哈纯净水。

2 方法与结果

2.1 含量测定方法的建立

2.1.1 色谱条件

色谱柱：Syncronis C₁₈柱（150 mm× 4.6  mm，5 μm）；流动相：水（A）-乙腈（B），梯度洗脱（0~30 min，65%~30% A；30~45 min，30%~10% A；45~46 min，10%~65% A）；流速：1.0  mL/min，检测波长：280 nm，柱温：30℃，进样量：20 μL[10]。

2.1.2 对照品溶液的制备

分别精密称取6-姜酚11.0 mg、8-姜酚3.5  mg、10-姜酚4.0 mg、姜酮1.75 mg，置于25  mL量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，制成浓度分别为0.44、0.14、0.16、0.07 mg/mL的混合对照品溶液，备用。

2.1.3 供试品溶液的制备

精密称取姜炭粉末（过五号筛）2.0 g，置250 mL具塞锥形瓶中，精密加入甲醇50 mL，密塞，摇匀，称定重量。超声处理（功率：500 W，频率：40 kHz）45 min，取出，冷却至室温，再次称重，用甲醇补足减失的重量，摇匀，经0.22  μm微孔滤膜滤过，取续滤液，即得。

2.1.4 系统适用性试验

精密量取空白溶剂、混合对照品溶液及供试品溶液适量，按“2.1.1”项下色谱条件进样分析，记录色谱图（图1）。结果显示，在该色谱条件下，空白溶剂对测定无干扰；供试品溶液中姜酮、6-姜酚、8-姜酚及10-姜酚的色谱峰与相邻杂质峰均能达到基线分离，且峰形对称，表明该方法专属性良好，符合含量测定要求。

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  图1 HPLC 色谱图

  Figure 1.HPLC chromatogram

  注：A. 空白溶剂；B. 混合对照品溶液；C. 供试品溶液；1. 姜酮；2.  6-姜酚；3. 8-姜酚；4. 10-姜酚。

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2.1.5 线性关系考察

取“2.1.2”项下混合对照品溶液，用甲醇依次梯度稀释2、4、8、16、32、64倍，得到6个不同浓度的对照品溶液。按“2.1.1”项下色谱条件依次进样测定，以各成分质量浓度为横坐标（X， μg/mL）、色谱峰面积为纵坐标（Y）进行线性回归，绘制标准曲线。结果见表1。

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  表格1 4种成分的线性回归分析结果

  Table 1.Linear regression analysis results of four components

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2.1.6 精密度考察

取同一份混合对照品溶液（姜酮、6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚浓度分别为0.035、0.220、0.070、0.080 mg/mL），按“2.1.1”项下色谱条件连续进样6次，记录各成分峰面积。结果显示，6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚及姜酮峰面积的RSD分别为0.22%、0.19%、0.45%、0.60%（n=6），表明仪器精密度良好。

2.1.7 稳定性考察

取同一份姜炭供试品溶液，分别于制备后0、2、4、8、12、24 h按“2.1.1”项下色谱条件进样测定，记录6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚及姜酮的峰面积。结果显示，各成分峰面积的RSD分别为0.65%、1.09%、0.96%、2.74%（n=6），表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.1.8 重复性考察

精密称取同一批姜炭粉末（过五号筛）6份，每份1.0 g，按“2.1.3”项下方法平行制备6份供试品溶液，再按“2.1.1”项下色谱条件依次进样测定，计算各成分含量。结果显示，6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚与姜酮的平均含量分别为2.63、10.55、2.25、3.55 mg/g，其峰面积的RSD分别为0.48%、0.37%、2.51%、2.03%（n=6），表明该方法重复性良好。

2.1.9 加样回收率试验

精密称取已知含量的同一批姜炭粉末（6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、姜酮含量分别为2.63、10.55、2.25、3.55 mg/g）6份，每份1.0 g，分别精密加入与样品中含量相当的对照品（6-姜酚1.315 mg、8-姜酚5.275 mg、10-姜酚1.125 mg、姜酮1.775 mg），按“2.1.3”项下方法制备供试品溶液，并按“2.1.1”项下色谱条件进样测定，记录峰面积并计算回收率。结果显示，6-姜酚、8- 姜酚、10-姜酚及姜酮的平均加样回收率分别为99.2%、99.1%、99.5%、99.8%，RSD分别为1.8%、1.5%、1.2%、1.0%（n=6），表明该方法准确度良好，符合分析要求。

2.2 综合评分指标权重的确定

2.2.1 AHP权重确定

将6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和姜酮4种活性成分作为评价指标进行层次分析。通过构建判断矩阵，对各指标进行两两比较，确定其相对重要性，进而计算各指标权重，结果见表2。其中，6-姜酚权重为0.459 6，8-姜酚为0.294 5，10-姜酚为0.157 3，姜酮为0.088 6。一致性比率（consistency ratio，CR）为0.017（小于0.1），表明判断矩阵具有良好的一致性，权重分配有效可靠。

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  表格2 AHP矩阵

  Table 2.AHP matrix

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2.2.2 EWM权重确定

参考文献[11]方法生成初始数据矩阵，并将其转换为概率矩阵，计算第i个评价指标的信息熵（H_i）及指标的权重系数（W_j），结果见表3。

• 
  表格3 各指标熵值及权重系数

  Table 3.Entropy value and weight coefficient of each index

  

2.2.3 复合权重确定

基于AHP与EWM所得权重系数，采用线性加权法计算各指标的综合权重。结果显示，6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚与姜酮的综合权重分别为0.155 4、0.328 9、0.258 6、0.257 1。

2.3 单因素试验

2.3.1 炒制温度

取同一批次、大小均匀且切片厚度为3 mm的干姜样品5份，每份25.0 g。在固定炒制时间为9 min的条件下，分别于200、220、240、260、280 ℃下进行炒制，每个温度水平平行制备3份姜炭样品。测定各样品中指标成分含量并计算综合评分，结果见图2。由图可知，在220 ℃时样品综合评分最高，因此确定炒制温度的适宜优化区间为200~240 ℃。

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  图2 炒制温度对姜炭指标综合评分的影响（n=3）

  Figure 2.Effect of frying temperature on the comprehensive score of the ginger charcoal index (n=3)

  

2.3.2 炒制时间

取同一批次、大小均匀且切片厚度为3 mm的干姜样品5份，每份25.0 g。在固定炒制温度为220℃的条件下，分别设置7、8、9、10、11 min的炒制时间，每个时间点平行制备3份姜炭样品。测定各样品中指标成分含量并计算综合评分，结果见图3。由图可知，炒制时间为9 min时样品综合评分最高，因此确定炒制时间的适宜优化区间为8~10 min。

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  图3 炒制时间对姜炭指标综合评分的影响（n=3）

  Figure 3.Effect of frying time on the comprehensive score of ginger charcoal index (n=3)

  

2.3.3 切片厚度

取同一批次干姜样品5份，每份25.0 g，将其置于40℃烘箱中软化2 h后，采用经校准的中药切片机分别切成1、2、3、4、5 mm的厚度。在固定炒制温度220℃、炒制时间9 min的条件下翻炒制备姜炭样品，每个厚度水平平行操作3份。测定各样品中指标成分含量并计算综合评分，结果见图4。由图可知，4 mm厚度样品的综合评分最高，故确定切片厚度的适宜优化区间为3~5 mm。

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  图4 切片厚度对姜炭指标综合评分的影响（n=3）

  Figure 4.Effect of slice thickness on the comprehensive score of the ginger charcoal index (n=3)

  

2.4 Box-Behnken响应面试验

2.4.1 试验设计

根据单因素试验结果，选取炒制温度（A）、炒制时间（B）和切片厚度（C）为自变量，以综合评分为响应值，采用Box-Behnken响应面法设计三因素三水平试验，因素与水平设计见表4，试验方案及结果见表5。

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  表格4 Box-Behnken试验设计因素与水平

  Table 4.Factors and levels of Box-Behnken experimental design

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  表格5 Box-Behnken试验设计方案与结果

  Table 5.Scheme and results of Box-Behnken experimental design

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2.4.2 模型建立与显著性分析

采用Design-Expert 13软件对表5中的试验数据进行二次多项式回归拟合与方差分析，得到回归方程：Y=0.969-0.005A-0.013 6B-0.000  4C-0.015 5AB-0.000 1AC+0.004 1BC-0.098 6A²- 0.275  1B²-0.013 5C²。方差分析结果见表6。模型整体P＜0.000 1，表明回归模型具有高度显著性；失拟项P=0.250 0（＞0.05），说明失拟不显著，模型拟合良好，可用于姜炭炮制工艺的预测与分析。因素A（炒制温度）对综合评分影响极显著（P ＜0.01），因素B（炒制时间）影响显著（P＜0.05），因素C（切片厚度）影响不显著。各因素对炮制效果的影响程度依次为：A＞B＞C。

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  表格6 回归模型方差分析

  Table 6.Regression model analysis of variance

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2.4.3 响应面分析

采用Design-Expert 13软件分析各因素间的交互作用，响应面图见图5。基于模型预测，得出姜炭最佳炮制工艺的理论参数为：炒制温度220.51℃、炒制时间9.01 min、切片厚度4.13  mm，此时综合评分预测值为0.970 2。结合实际生产条件与操作便利性，将最终工艺参数调整为：炒制温度220℃、炒制时间9 min、切片厚度4 mm。

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  图5 各因素交互作用对姜炭综合评分影响的响应面图

  Figure 5.Response surface diagram of the interaction of various factors on the comprehensive score of ginger charcoal

  注：A. 炒制时间和切片厚度；B. 炒制温度和切片厚度；C. 炒制时间和炒制温度。

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2.4.4 最佳工艺验证

取净干姜25.0 g，按优化工艺参数（炒制温度220℃、炒制时间9 min、切片厚度4 mm）平行制备3批姜炭样品，结果见表7。3批样品的平均综合评分为0.981 2，RSD为0.56%（n=3），表明该工艺稳定可行，重复性良好，可用于姜炭的规范化制备。

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  表格7 最佳工艺验证试验结果

  Table 7.Verification test results of the best process

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3 讨论

干姜的化学成分主要包括挥发油、姜辣素类及二苯基庚烷类等[12]。其中，姜辣素类作为关键功能成分，依据其侧链结构差异可进一步分为姜酚类、姜烯酚类和姜酮类等[13]。在姜辣素类成分中，以6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚为代表的姜酚类物质被认为是干姜最主要的生物活性组分。基于干姜的化学成分特征及其核心药理活性，本研究确定姜酮、6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚为其质量标志物[11]。

现代药理学研究表明，上述成分具有广泛的药理活性。6-姜酚可通过阻断核因子-κB通路发挥抗炎镇痛作用，并能诱导癌细胞凋亡、增强胰岛素敏感性[14]；8-姜酚可抑制炎症介质生成，调节细胞周期以抑制肿瘤生长，同时改善脂质代谢 [15]；10-姜酚则能促进软骨蛋白聚糖、糖胺聚糖和Ⅱ型胶原纤维的合成，减缓软骨流失与破坏 [16]；姜酮具有增强肠黏膜屏障功能以抵抗炎症、抑制血小板活化及促进血管舒张的作用，有助于预防血栓形成[17]。此外，干姜所含的多酚类物质，特别是二苯基庚烷类化合物，因其分子结构中含有酚羟基等还原性基团，表现出显著的抗氧化活性，并在抗炎、抗菌、抗病毒及抗肿瘤等方面显示出潜在药理价值[18]。

在姜炭炮制工艺研究中，本研究基于前期预试验结果，选定炒制温度、炒制时间和切片厚度作为关键考察因素，以排除其他不确定性因素的干扰，该思路与炮制工艺优化的研究目标一致[19]。通过系统试验设计与化学计量学分析，科学揭示了各指标成分与姜炭“炒炭存性”之间的内在联系。单因素试验结果表明，各成分含量随炒制强度的变化呈现规律性变化：姜酚类成分（6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚）总体呈下降趋势，反映其在高温作用下通过脱水反应转化为相应姜烯酚类化合物；而姜酮含量则呈现先升后降的趋势，提示其作为姜酚类热转化产物的动态积累与后续降解过程。上述成分的动态变化揭示了“炒炭存性”的本质，即在于实现药效成分保留与转化的最佳平衡。

为更科学、客观地评价工艺，本研究综合运用AHP、EWM与Box-Behnken响应面法的优势，采用AHP-EWM组合赋权模型确定各指标的综合权重系数[20]。该方法融合了主观经验判断与客观数据赋权，使权重分配更具科学性与合理性。基于成分转化规律构建的综合评分，成为量化评价“存性”程度的可靠指标。通过Box-Behnken响应面法在炒制温度、时间与切片厚度的多维工艺参数空间中进行优化，最终确定最佳工艺条件为：炒制温度220℃、炒制时间9 min、切片厚度4 mm。在此工艺条件下所得姜炭样品的外观性状（表面焦黑、内部棕褐）与传统“炒炭存性”的经验标准高度一致。

本研究通过阐明成分动态转化规律，建立量化评价模型，并实现工艺精准优化，将“炒炭存性”的传统经验转化为基于化学物质基础的现代科学标准。研究结果为姜炭炮制工艺的标准化与质量控制提供了可靠依据，对促进干姜资源的深度开发与利用具有重要意义。

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