基于Box-Behnken设计-响应面法优化酒黄精炮制工艺

目的采用Box-Behnken设计-响应面法(Box-Behnken design-response surface method,BBD-RSM)对黄精炮制工艺进行优化,筛选最佳工艺参数。方法研究于2023年1—5月开展。以黄精外观性状、醇浸出物、多糖含量等为评价指标,基于单因素试验进行响应面综合实验,运用BBD-RSM,探索黄精饮片润制时间、蒸制时间、焖制时间等对其品质的影响,优选炮制工艺参数及炮制设备。结果通过拟合模型,外观性状评分、醇浸出物含量、黄精多糖含量预测值分别为72.31分、64.86%、12.96%,优选黄精最佳酒制工艺为润制时间1.5 h、蒸制时间5.5 h、焖制时间1.0 h;蒸制设备拟选用回转式蒸药机,干燥设备拟选用敞开式烘干箱。结论所优选酒黄精炮制工艺合理、可行,为酒黄精炮制生产工艺及设备选型提供了依据。

基于响应面法的60MN压剪试验机上横梁优化设计

针对压剪试验机大承载、小变形与轻量化的要求,结合有限元分析运用响应面法对60MN压剪试验机上横梁进行优化设计。首先运用拉丁超立方抽样法生成试验设计样本点,并根据设计结果采用多种拟合方法拟合并对精度校验,发现克里金(Kriging)法能够精确地与拉丁超立法实验设计法生成的实验点匹配,而且拟合的响应面模型高效且精准;然后以上横梁应力、质量、变形为优化目标,运用多目标遗传算法进行优化设计得出最优解,并通过灵敏度分析对优化后的结果进行修正,使其更具有工程应用价值。经校验优化后的结构比原始结构减重11.8%,优化效果显著,节省了生产成本,对压剪试验机的结构优化设计有重要的实际意义,同时也为其它类似结构件的优化分析提供参考。

基于AHP-CRITIC权重分析法结合Box-Behnken设计-响应面法优化盐橘核水提取工艺

目的:优化盐橘核水提取工艺。方法:以柠檬苦素、诺米林、黄柏酮的转移率及出膏率为评价指标,利用混合加权法(AHP-CRITIC法)确定权重系数,计算多指标综合评分,并结合Box-Behnken设计-响应面法考察饮片粒度、加水量、提取时间的影响,优选盐橘核水提取工艺。结果:优选提取工艺为饮片粒度过6目筛网,一、二煎加水量分别为12倍、10倍,提取时间分别为1.0 h、0.5 h。结论:优选出的提取工艺稳定可行,可为盐橘核工业化生产提供参考。

基于响应面试验设计的深基坑降水开挖地表沉降特性

受降水与开挖作用的共同影响,基坑周边土体会持续发生地表沉降变形,对基坑稳定以及周边环境都产生显著影响。为厘清基坑工程降水开挖过程中地表沉降的影响工况因素,并在此基础上建立经验模型,选取杭州地区典型江河阶地二元结构地层组合的深基坑为案例,开展了系统研究。首先,基于降水开挖作用下的土体变形机理,结合变形实测数据,提出了一种结合摩尔库伦(MC)与修正剑桥(MMC)本构关系开展基坑降水开挖沉降过程的数值分析方法。进一步采用响应面试验设计方法(RSM),考虑多种工况因素及其交互作用,建立了研究区内二元地质结构条件下基坑降水开挖地表沉降的经验模型,并分析了地表沉降分区特征。结果表明,地下水位降深(H_d)对地表沉降影响最为显著,其次为地下连续墙深度(H_w)与开挖宽度(B),其中B与H_d交互作用也较为显著。据此建立的回归模型可以较为准确地预测地表最大沉降量。本研究不仅为类似地层条件的基坑工程提供了经验模型,也为基坑设计、施工和监测提供了实用框架,对有效控制基坑及周边环境的沉降变形具有重要价值。

AHP-熵权法结合Box-Behnken设计-响应面法优选党参精准煮散工艺

目的优选党参煮散的最佳粒度及煎煮工艺。方法以加水量、浸泡时间及煎煮时间为考察因素,以总黄酮、总多糖、干膏率为考察指标,运用AHP-熵权法结合Box-Behnken设计-响应面法确定党参煮散饮片的最佳粒度及煎煮工艺参数。结果党参煮散饮片的最佳粒度为4.00~4.75 mm(4~5目),最优煎煮工艺为加水量13倍,浸泡时间15 min,煎煮时间10 min。结论本研究优选出的党参煮散粒度科学合理,切合实际生产;确定的煎煮工艺方便快捷,合理可行,可为煮散的工业化生产提供依据。

基于Box-Behnken设计-响应面法和反向传播神经网络优化核桃青皮萘醌的提取工艺

目的在以乙醇体积分数、料液比、提取温度为影响因素的单因素试验基础上,优化核桃青皮萘醌的提取工艺,并考察核桃青皮萘醌提取物体外抗氧化活性。方法采用醇提取法,应用Box-Behnken设计-响应面法和反向传播神经网络模拟优化提取工艺。测定核桃青皮萘醌提取物对羟自由基(HO·)、超氧阴离子自由基(O^(2-)·)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)的清除能力。结果最佳提取条件为乙醇体积分数为40%、料液比为1∶30(g/mL)、提取温度70℃、提取时间2 h,得到萘醌提取量(20.182±1.851)mg/g。质量浓度0.1 g/L的核桃青皮萘醌提取物溶液对HO·、O^(2-)·和DPPH·的清除率分别为16.09%、67.28%和73.00%。结论优化后的核桃青皮萘醌提取工艺稳定、可行。核桃青皮萘醌提取物表现出较好的抗氧化活性。

Box-Behnken设计-响应面法优化芦笋粉中黄酮的提取工艺

采用低共熔溶剂法从芦笋粉末中提取黄酮,通过Box-Behnken设计-响应面法对提取工艺进行了优化。结果表明:低共熔溶剂氢键供体与受体的选择以及氢键供体和受体的比例,对黄酮的提取有较为显著的影响,其中氢键供体选择尿素,受体选择氯化胆碱,供体受体比例为1∶2对黄酮的提取效率最佳,此外提取工艺的3个因素,提取时间、提取温度、料液比对黄酮的提取效率也有一定的影响,其影响程度按照由大到小的次序为:料液比、提取时间、提取温度。提取芦笋粉中黄酮的最优条件为:料液比1∶2,提取时间2 h,提取温度50℃。此工艺条件下得到总黄酮提取率为25.99%,响应面模型预测值为21.63%。

PB试验结合BBD响应面法优化纳豆γ-聚谷氨酸发酵条件

为探究发酵纳豆γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产量和感官品质的最佳发酵条件,本实验以纳豆发酵后的γ-PGA产量和感官评价的综合评分为指标,利用单因素实验、Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面法优化纳豆发酵工艺。确定纳豆的最佳发酵条件为:大豆浸泡pH7.2,发酵温度37.10℃,发酵时间24.20 h,接种量4.00%,装瓶量19.90%,在此优化条件下,γ-PGA产量达3.65 mg/g,感官评分为31.67,综合评分为10.04,实验结果与模型预测值无显著性差异,稳定可靠。

单因素考察结合Box-Behnken响应面法优化脑络欣通颗粒制备工艺及对脑卒中大鼠的影响

目的 完善脑络欣通颗粒的生产制造工艺考察研究,筛选出最佳辅料构成和最佳制备工艺条件,为脑络欣通颗粒的开发和应用提供理论和实验基础。方法 通过对脑络欣通颗粒干燥工艺的研究,考察辅料种类、辅料用量以及进风温度。在单因素实验的基础上研究脑络欣通颗粒最佳药物辅料构成,利用综合评分筛选出最佳的辅料种类、最佳的药辅比及最佳的乙醇浓度,再通过使用Box-Behnken响应面法对制备工艺设计进行优化。根据所得工艺进行制粒,对脑卒中模型大鼠进行脑络欣通颗粒剂灌胃给药,初步观察脑络欣通颗粒对脑卒中大鼠的疗效。结果既得颗粒剂干燥工艺研究考察结果中,辅料种类为糊精,辅料用量为5%,进风温度为145℃。脑络欣通颗粒最佳制备工艺:辅料种类为糊精,药辅比为1∶0.5,乙醇体积分数为95%,在此条件下综合评分值为0.872 946。相比脑卒中模型组大鼠,脑络欣通颗粒剂组神经元细胞数目有明显增加,初步推断颗粒剂对脑卒中大鼠有治疗作用。结论采用响应面法优选脑络欣通颗粒的制备工艺结果可靠,稳定性较高,方法简单可行,颗粒剂药效显著,可为脑络欣通颗粒剂的工业化生产提供依据。

响应面Box-Behnken设计优化野金柴老叶复合酶处理工艺研究

为提高野金柴老叶中根皮苷的浸出率,对其复合酶预处理工艺进行了研究。在构成复合酶的纤维素酶、果胶酶和淀粉酶单因素试验基础上,将纤维素酶量(A)、果胶酶量(B)以及淀粉酶量(C)的使用量作为影响因子,以经过酶处理后的干叶用沸水冲泡后其根皮苷的释放量(R1)为响应值,通过Design Expert 10软件的响应面Box-Behnken试验设计,对上述3因子及其交互作用进行了研究。结果表明:A,B的交互作用对R1影响均达到了极显著水平,C的交互作用不显著;野金柴老叶干叶复合酶预处理最佳工艺为纤维素酶的用量为干叶重量的0.2%、果胶酶的用量为1.0%、α-淀粉酶的用量为0.97%,经此处理后的野金柴干叶用沸水冲泡后其根皮苷释放量可达18423 mg/kg,与最高预测值18933 mg/kg比较接近,表明该模型能较好地预测实际处理情况。

Box-Behnken响应面法优化羟基红花黄色素A纳米粒处方工艺及体外释放评价

目的优化羟基红花黄色素A(hydroxysafflor yellow A,HSYA)纳米粒制备工艺,并对其进行体外释放评价。方法以乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolicacid),PLGA]为载体,利用改良的复乳法制备HSYA纳米粒,通过Plackett-Burman设计实验联用Box-Behnken响应面法优选最佳制备工艺;利用粒径测定仪、TEM扫描电镜仪、傅里叶红外光谱(FT-IR)仪、X-射线粉末衍射(XRD)仪对纳米粒进行表征;并对其进行4℃储藏稳定性、生理介质中稳定性、冻干保护剂及体外释放率考察。结果优选出纳米粒最佳工艺处方为:pH为6.95,投药量为2.8 mg,载体用量为18.2 mg;在此条件下制备出的纳米粒粒径为(176.4±1.29)nm,多分散系数(Polydiseperse Index,PDI)为(0.152±0.014),Zeta电位为(-17.6±0.46)mV,包封率为(78.5±0.49)%,载药量为(7.3±0.07)%,纳米粒形态圆整,分散性好;在4℃储存环境下、不同生理介质中稳定性良好,最佳冻干保护剂为1%葡萄糖;纳米粒48 h体外释放率为85%。结论该优化方法合理可靠,所得纳米粒稳定性良好,具有一定的缓释作用,体外释放符合一级动力学模型。

基于响应面法的钢空腹桁架结构优化设计

为了提高钢空腹桁架结构的优化设计效率,提出采用基于响应面法的结构优化设计方法对钢空腹桁架进行优化设计。优化前根据虚功原理推导了空腹桁架的等效惯性矩和等效剪切刚度,采用等代实腹梁刚度法验证了有限元模型精度。通过Box-Behnken试验设计,获得66组有限元模拟的试验样本,建立Kriging响应面从而得到近似响应点。以结构质量最小化为目标,以规范允许的最大组合应力、最大挠度和构件宽厚比为约束条件,采用MOGA遗传算法对空腹桁架进行优化设计,得到Pareto最优候选解。结果表明:在各级荷载下,有限元计算值与等代实腹梁刚度法计算值的最大相对误差仅为5.6%,验证了用于优化设计的有限元模型的精度;优化设计后3组候选解中最优用钢量为6195.4 kg,与优化前相比节省用钢量约18%;对最优解的相关几何参数进行了有限元数值试验验证,优化后的构件宽厚比、最大组合应力、最大挠度和结构质量与数值试验结果吻合较好,偏差均在3%以内,表明基于响应面法的结构优化设计方法适用于钢空腹桁架结构多参数优化设计。

Box-Behnken响应面法优化“五味子-吴茱萸”药对的提取工艺及含量测定

目的:优化“五味子-吴茱萸”药对提取工艺并测定其不同配伍的化学成分含量。方法:利用Box-Behnken设计在单因素考察的基础上考察“五味子-吴茱萸”药对的提取工艺,确定最佳提取工艺,并通过高效液相色谱法测定“五味子-吴茱萸”的化学含量,确定药对的最佳比例。结果:“五味子-吴茱萸”药对最优提取工艺为乙醇体积分数70%,料液比1∶15(g/mL),提取时间60 min,提取次数3次。该提取工艺科学可靠。结论:本研究方法简单可行,可为“五味子-吴茱萸”药对的开发利用及相关研究提供参考。

Box-Behnken响应面分析法优化小儿病毒合剂提取工艺研究

目的:建立优选病毒合剂的最佳提取工艺。方法:采用Box-Behnken设计响应面分析法,以中药饮片浸泡时间、加水量和提取时间为考查因素,以黄芩苷的含量为评价指标,根据Box-Behnken设计原理进行试验,并用多元线性回归和二次多项式方程拟合指标与影响因素之间的数学模型,经响应面法预测最佳处方。结果:采用二次多项式拟合的相关系数优于线性方程,具有较高的可信度。综合响应面优化和评估结果,最终选取浸泡时间为1.5 h;加水量为11.5倍;提取时间为3.5 h。结论:通过Box-Behnken设计-响应面优化法所建立的模型可用于病毒合剂提取工艺的优化。

Box-Behnken响应面设计法优化商陆鲜制饮片工艺

优化中药商陆鲜制饮片加工工艺,以保证商陆饮片的质量。在单因素试验基础上,采用Box-Behnken响应面设计法,以商陆总皂苷和商陆皂苷甲的综合评分为评价指标,考察商陆鲜品切片厚度、干燥温度和干燥时间3个因素的影响。结果表明,影响因素的主次顺序为干燥温度>干燥时间>切片厚度,其中干燥温度的影响显著,干燥时间和切片厚度的交互影响极显著,确定了商陆鲜制饮片工艺优化参数为商陆鲜品切片厚度3mm,干燥温度55℃,干燥时间10h。说明商陆鲜制饮片加工工艺合理可行,可作为其产地加工炮制一体化工艺生产规范进行推广。

基于多项式响应面MDOE的低速风洞试验方法研究

现有的基于各类统计模型的现代试验设计(MDOE)方法存在计算量大、建模较复杂导致整体风洞试验效率下降的不足。针对这一问题,本文提出一种将多项式响应面模型与现代试验设计相结合的优化设计方法。采用中心复合设计在自变量区间中划分试验点并进行风洞试验获取气动力,利用最小二乘法确定多项式待定系数,构建响应面模型,并进行方差分析及显著性检验,最后选取了5个传统单变量(OFAT)方法试验点检验响应面模型的拟合精度。结果表明,与传统单变量风洞试验方法相比,本文提出的基于多项式响应面MDOE的低速风洞试验方法具有建模容易、计算量较小、预测校准的优点,可使试验样本点减少50%左右,能够有效提升风洞试验效率。

基于自适应响应面法的地铁车辆空压机框架结构优化设计

[目的]建立地铁车辆空压机框架的有限元模型,通过模态试验和振动测试进行校核,发现干燥器框架垂向弯曲模态频率与电机倍频相重合,且隔振率较低。在满足模态频率和隔振率要求的前提下,综合有限元法与最优化技术,对空压机框架进行结构优化设计。[方法]以空压机框架厚度为优化变量,首先进行DOE(试验设计),获取不同的空压机框架样本,通过移动最小二乘法建立空压机框架近似模型。基于此近似模型,以框架垂向一阶弯曲模态频率、干燥器框架垂向弯曲模态频率和隔振率为优化目标,通过自适应响应面法进行优化设计,得到框架参数的最优方案。[结果及结论]与优化前相比较,优化后的框架垂向一阶弯曲和干燥器框架垂向弯曲模态频率与轨道激励频率(一般为15.0 Hz)、电机旋转基频(24.5 Hz)及倍频相差3.0 Hz以上,达到最佳可避免共振条件,且隔振率能够提高20%~25%,而总质量仅增加6%。

基于响应面法的新疆SBS玄武岩纤维复合改性沥青掺配比设计

针对新疆地区极端气候条件,优化SBS玄武岩纤维复合改性沥青的性能。选用克拉玛依K-90沥青和塔河90#A沥青为基质,结合非充油型SBS4303改性剂和玄武岩短切纤维,通过Box-Behnken响应面设计和回归分析,评估各成分比例对沥青性能的影响。结果表明,SBS显著改善了沥青的弹性和低温性能,玄武岩纤维增强了高温稳定性和抗裂性。优化后的配比使沥青在低温下的延度最大提高119%,软化点提升12.8℃,并表现出优异的抗老化特性,为新疆地区道路建设提供了可靠的技术支持。

基于Box-Behnken响应面设计法结合熵权法优化秋水仙碱醇传递体的制备工艺

目的利用Box-Behnken响应面设计法结合熵权法优选秋水仙碱醇传递体的最佳制备方法。方法以大豆卵磷脂、脱氧胆酸钠和乙醇为考察因素,以粒径、分散系数(PDI)、电位和包封率为考察指标;基于Box-Behnken响应面法进行实验设计,并采用熵权法对4种指标进行赋权,以综合评分作为评价指标优化秋水仙碱醇传递体的制备工艺,进行工艺验证。结果秋水仙碱醇传递体的最佳制备条件为大豆卵磷脂500 mg,脱氧胆酸钠50 mg,乙醇4 mL。结论利用Box-Behnken响应面设计法结合熵权法优化秋水仙碱醇传递体的制备工艺,该法稳定,预测性较好,为此类制剂的处方筛选方法提供参考依据。

单因素试验结合Box-Behnken设计-响应面法优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺

目的:优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺。方法:通过单因素试验筛选影响醇提工艺的关键因素,以乙醇体积分数、提取溶剂加入量、提取时间为考察因素,以提取液中迷迭香酸、虎杖苷、大黄素的总含量与浸膏得率的综合评分为评价指标,采用Box-Behnken设计-响应面法优化舒肝颗粒(广西方)的醇提工艺,并进行验证实验。结果:最佳醇取工艺条件为加入12倍量60%乙醇,提取2次,每次加热回流80 min。验证试验中3批样品提取后的综合评分为99.54%,与模型预测值98.16%相比较,相对误差为0.46%(RSD=0.40%,n=3)。结论:优化的醇提工艺合理可行,可为舒肝颗粒(广西方)的工艺研究提供参考。