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1、基于提取效率和成本控制的红参提取工艺多目标优化研究［摘要］该文使用实验设计的理念对红参提取工艺进行多目标优化研究，实现在操作空间内提取单位药效物质的成本最低？实验以红参提取液总皂苷提取量及提取物纯度为指标，以一提时间？一提溶剂倍量？二提时间？二提溶剂倍量为控制条件，采用Box-Behnken实验设计，建立指标模型;同时，以溶剂成本和能耗成本构建成本模型；通过指标和成本两者之比建立目标函数用以反应单位指标所需成本，最后通过相关约束条件求解最优提取工艺？最优提取工艺条件为一提时间108.7min?—提溶剂倍量12?二提时间30min?二
2、提溶剂倍量8,此时提取每1mg皂苷所需成本最低？结果表明，该方法可用于参考指导实际红参提取过程的多目标综合优化？［关键词］红参；提取工艺；Box-Behnken实验设计；成本控制；多目标优化［收稿日期］2014-03-30［通信作者］李正，研究员，主要从事中药网络药理学与中药数字制药技术研究，E-mail：lizhengl@gmail.com红参是五加科植物人参PanaxginsengC.A.Mey.的栽培品经蒸制后的干燥根和根茎，具有大补元气？复脉固脱？益气摄血等功效［1］，是生脉注射液等中成药制剂的常用药材?其提取过程也被广泛研
3、究，但目前主要以人参皂苷提取量为优化指标，且多采用正交实验设计，尚未见综合考虑生产成本的优化研究［2-4］?多目标优化是近年来中药生产研究中的一个热点，由于中药制药过程的复杂性，只有一个优化指标是不够全面且无法满足生产管理的需要［5］?节能降耗是提高工业生产效率的一个重要手段，因此研究如何通过优化提取过程工艺参数，在保证药效物质提取的同时尽量减少溶剂的使用和能源的消耗对中药制造企业具有重要的应用价值？因此本文运用多目标优化方法，结合中药提取特点，研究了红参提取过程中同时控制生产成本，通过多目标优化提高提取过程的性价比？1材料Agil
4、ent1100高效液相色谱仪（安捷伦公司），包括AgilentChemStation?在线脱气机？自动进样器？紫外-可见光检测器？柱温箱；METTLERTOLEDOXS105DU电子天平（梅特勒-托利多公司）；W501升降恒温水浴锅（上海申胜生物技术有限公司）？人参皂苷Rgl,Re,Rf,Rbl,Rg2,Rc,Rb2,Rd对照品均购自上海融禾医药科技发展有限公司，批号分别为130820,130913,130729,130829,130727,130830,130907,130824?乙腈？甲醇？甲酸均为色谱纯，95%乙醇为分析纯？红
5、参由江苏苏中药业集团股份有限公司提供，为其产品生脉注射液原料之一，批号为111101?2方法与结果2.1实验设计预实验采用2因素3水平的全因子实验设计考察红参粒径与浸泡时间对提取效果的影响？粒径对提取效果影响显著，粒径越小则提取效果越好，而浸泡时间对提取效果基本无影响，见图1?根据上述考察结果，且考虑到工厂生产实际情况，采用经过分筛得到的粒径小于1mm的红参颗粒，用95%乙醇进行2次提取？选取生产过程中相对容易控制的提取时间和提取溶剂倍量为考察因素，共有第1次提取时间（A）?第2次提取时间（B）?第1次提取溶剂倍量（C）?第2次提取
6、溶剂倍量（D）4个因素，每个因素选取3个水平，以红参中的8种人参皂苷提取量为指标，用Box-Behnken实验设计法设计实验，因素水平见表1，实验设计见表2?2.2皂苷含量测定色谱条件：ACQUITYUPLCBEHShieldRP18（3.0mmX50mm,1.7um）色谱柱；以纯乙腈为流动相A，以0.02%甲酸溶液为流动相B，梯度洗脱条件为0〜3min,19%A,3〜9min,19%〜20%A，9〜11min,20%〜31%A，11〜13min,31%A,13〜15min,31%〜33%A，15〜22min,33%A,22〜23m
7、in,33%〜100%A，23〜30min,100%A?流速0.4mL•min-1;柱温45°C;进样量3nL;检测波长203nm?总皂苷定义为8种皂苷成分的含量总和，测定结果见表2?2.3综合考虑经济成本的多目标优化由上述实验结果拟合出总皂苷提取量及提取物纯度与4个工艺因素间的数学模型：Y总皂苷=270.30+0.39322A+0.20679B+1.8015C+4.8925D；X纯度二26.166-0.051394A-0.094745B-1.2434C-3.2167D+2.0675X10-4A2+7.5479X10-4B2+0.0
8、75999C2+0.26535D2;另设成本函数Z=aX(A+B)+bX(C+D)Xm,a为单位时间消耗能源成本，电费价格约0.6元/千瓦时，恒温水浴锅功率约为2kW，故a=0.02元/min;b为单位溶剂价格，95%乙醇成本价格约0
