Box-Behnken试验设计法提取玉米胚芽蛋白工艺的研究

采用Osboren分类法对玉米胚芽蛋白进行了分类,并采用Box-Behnken试验设计确定了玉米胚芽蛋白质的最佳提取条件:缓冲溶液的pH值10.17、提取时间1.85h、提取温度52.4℃、料液比1∶9.5814,蛋白质提取率75.2%,提取出的玉米胚芽蛋白中以谷氨酸含量最高。

Box-Behnken试验设计法研究底水油藏水平井含水率变化规律

C油田为典型的底水油藏,采用水平井开发。通过利用C油田底水油藏相关的地质、流体数据建立数值模型,在所建模型的基础上,应用数值模拟计算的累积产油、产水和产液量回归俞启泰水驱特征曲线,以反映水平井见水特征的参数b。运用Box-Behnken试验设计法,研究不同影响参数对C油田水平井含水上升规律影响因素显著程度。通过非线性回归方法结合数模结果,得到影响水平井含水上升规律的b值预测公式,可预测老井可采储量以及新井的含水率变化规律。

Box-Behnken试验设计法优化人参皂苷Rg_3自乳化释药系统和质量评价

目的通过Box-Behnken试验设计(BBD)法优化人参皂苷Rg_3自乳化制剂的处方配比,并对其质量进行评价。方法采用3因素3水平BBD,以乳化剂、助乳化剂和油相为主要因素进行考察,载药量和平均粒径为响应值,用BBD软件绘制响应面图并得到各考察因素对指标影响的多项式,最终得到优化的处方配比,通过对自乳化效率、粒径、溶出度等方面进行体外评价。结果人参皂苷Rg_3自乳化制剂最优处方的乳化剂为[RH40-Triton X100(1∶1)],助乳化剂为异丙醇,油相为油酸乙酯,最优比例为3∶1.475∶0.5;优化后制备的制剂5 min内乳化完全,平均载药量为917.53μg/m L,平均粒径为111.6 nm,且体外溶出度试验表明其释药速度与程度明显优于市售的胶囊剂。结论 BBD法用于人参皂苷Rg_3自乳化制剂的处方优化是可行的,数学模型的预测值与实验观察值相符。

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。

基于准静态法的船体梁极限强度试验设计方法

为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

Plackett-Burman和Box-Behnken试验设计优化超声波-酶法提取青钱柳多糖工艺及结构初探

为了开发利用青钱柳多糖(CPP)资源,本文探究了超声波结合复合酶处理提取CPP的工艺条件并对其结构进行了初步分析。首先通过单因素实验获得各因素的最佳范围,利用Plackett-Burman试验设计筛选影响CPP得率的关键因素,再采用Box-Behnken设计对提取工艺进行优化。最后,采用紫外、红外光谱以及气相色谱对CPP结构进行初步分析。结果表明,关键因素为酶解pH、复合酶添加量、酶解时间和超声功率。最佳工艺参数为酶解pH值6.11,复合酶添加量4.81%,酶解时间1.685 h,超声功率96.9 W,料液比1∶20,超声时间30min,CPP得率为7.18%。CPP具有多糖典型的羟基和醛基结构,且单糖组成为鼠李糖∶阿拉伯糖∶甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶7.03∶2.06∶2.11∶5.25∶12.06。

Box-Behnken试验设计法优化宝泻灵凝胶膏剂处方及其体外透皮特性研究

目的运用Box-Behnken试验设计法优化宝泻灵凝胶膏剂的处方并研究其体外透皮吸收行为。方法以凝胶膏剂初黏力、均匀性、涂展性、稠度、皮肤追随性、反复揭贴性与残留等多个指标的综合评分为响应值,采用Box-Behnken试验设计法,对聚丙烯酸钠NP 800、甘羟铝、填充剂的用量进行优化,确定最佳处方组合并进行验证试验;采用改良的Franz扩散池,通过体外透皮试验,用HPLC法同时测定最佳处方中桂皮醛、丁香酚、吴茱萸碱和吴茱萸次碱的体外透皮渗透量。结果优选出宝泻灵凝胶膏剂最佳配方为聚丙烯酸钠NP 800-甘羟铝-填充剂(0.82∶0.02∶1.56),填充剂和交联剂甘羟铝的用量是最主要影响因素,体外透皮行为符合零级动力学过程。结论优选的宝泻灵凝胶膏剂膏体均匀,稠度适宜,易涂布,黏着性及透皮效果好,可为宝泻灵的新制剂开发提供基础。

基于微遗传算法的多目标Box-Behnken设计试验条件优化分析

目的比较微遗传算法与传统优化方法确定最优试验条件的效果。方法以琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1molNaOH作为影响因素;以粒径、ζ电位、克拉霉素(clarithromycin,CLA)乳剂相分布率作为评价指标,在Box-Behnken试验设计给定的条件下,通过最小二乘法拟合二阶响应面方程试验模型,分别运用Matlab2009a软件的函数模块、图形模块编制的遗传算法程序和ExpertDesign软件(Version7.1.6.0)的Box-Behnken设计的传统优化方法,筛选出最优试验条件,比较两种优化方法的效果。结果当评价指标和因素之间呈非线性回归关系时,Box-Behnken设计充分考虑到各影响因素间的交互作用,同时在中心点进行重复试验,提高了实验的准确性。经微遗传算法优化后试验因素琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1MNaOH最佳条件分别为:68.25%、0.52%、15.26%,评价指标粒径、ζ电位、CLA乳剂相分布率分别为:135.75nm、33.67mV、98.12%;经传统优化方法优化后试验因素琥珀酸维生素E、泊洛沙姆-188、0.1MNaOH最佳条件分别为:76.0%、0.5%、15.4%,评价指标粒径、ζ电位、CLA乳剂相分布率分别为:135.75nm、31.04mV、97.33%。结论对于三水平多因素的试验,采用Box-Behnken设计试验设计可以大大减少设计所花费的时间和成本,提高试验效率。微遗传算法相对于传统优化方法,可以从全局的角度搜索试验条件的最优组合,进行多个评价指标优化效果理想、程序可行、计算时间短、可以应用于解决多维解空间的实际问题。

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。

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。

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。

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%。

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。

单因素试验结合Box-Behnken设计-响应面法优化甘草中黄酮类成分的提取工艺

目的:优化甘草中黄酮类成分的提取工艺。方法:以芹糖甘草苷、甘草苷、芹糖异甘草苷、芒柄花苷4种黄酮类成分的总提取量为考察指标,以提取溶剂种类(水、乙醇)及其不同体积分数、加入量与提取时间为考察因素,在单因素试验基础上,运用Box-Behnken设计-响应面法优化甘草中黄酮类成分的提取工艺,并进行验证试验。结果:优化的提取工艺为以50%乙醇为提取溶剂,在0.200 g药材中加入50 mL,超声提取50 min。在验证试验中,芹糖甘草苷、甘草苷、芹糖异甘草苷、芒柄花苷提取量分别为10.733 0、27.784 9、3.441 9、0.429 1 mg/g(RSD均<3.0%,n=3),4种黄酮类成分平均总提取量为42.388 9 mg/g,与预测值(42.173 2mg/g)的相对误差为0.52%(n=3)。结论:优化的提取工艺简便、快捷、稳定,可用于甘草中黄酮类成分的提取。

Box-Behnken设计优化浊点萃取-原子荧光光谱法测定中药材中的汞

建立了浊点萃取分离原子荧光光谱法测定中药材中痕量汞的方法。Hg2＋可与双硫腙生成疏水性螯合物，水浴加热15 min，鳌合物被萃取到Triton X-114表面活性剂相，经离心与水相分开。在单因素基础上，筛选出对萃取效率有较为显著影响的四因素-溶液pH、Triton X-114浓度、双硫腙浓度和平衡温度，并首次采用Box-Behnken设计和响应面法优化实验参数。结果表明，响应值与因素之间可采用二项式拟合，四个因素的一次项和二次项，以及pH 和Trion X-114、双硫腙交互项对萃取率影响显著，p＜0．05；浊点萃取的最佳条件为：pH 值为5．1，Trion X-114浓度1．16 g·L-1，双硫腙浓度为4．87 mol·L-1，平衡温度为35．6℃，理论荧光值4528．74，实测值与其较接近，仅有2．1％的差别。汞在1～5μg＆#183;L-1与荧光值有良好的线性关系，方法检出限为0．01247μg＆#183;L-1，RSD为1．30％。该方法成功用于巴戟天、穿心莲和陈皮中汞含量的测定，加标回收率为95．0％～100．0％。Box-Behnken设计结合响应面分析法可以很好的用于浊点萃取条件的优化。

响应面法在试验设计与优化中的应用

为了提供响应面在试验设计与优化中的使用方法,介绍了响应面法的基本定义、模型构建原理及特点,结合废水处理工艺优化的实例对响应面法的试验方案设计、模型建立、模型检验、模型优化等方面进行了阐述。结果表明,响应面法是一种综合试验设计和数学建模的优化方法,可有效减少试验次数,并可考察影响因素之间的交互作用。采用Design-Export软件进行响应面法的试验设计与分析,可给出直观等高线图和三维立体图,建立预测模型,并且能够对模型适应性、模型和系数显著性和失拟项进行检验,从而进一步进行方差分析、模型诊断。通过对响应面建立的模型进行优化求解,可提出试验优化方案,解决响应面法在试验设计与优化的实际应用中遇到的问题。

Box-Behnken设计-响应面法优化桂枝茯苓胶囊的闪式提取工艺

目的:优化桂枝茯苓胶囊的闪式提取工艺。方法:以内刃转速、液固比、提取时间等为考察因素,以没食子酸、芍药苷、苯甲酸、肉桂酸、苯甲酰芍药苷、苦杏仁苷转移率的综合评价值为考察指标,在单因素试验基础上结合Box-Behnken设计-响应面法对桂枝茯苓胶囊闪式提取工艺进行优化;进行验证试验,并与常规的煎煮提取法(提取2次,共用时240 min)进行效果比较。结果:闪式提取桂枝茯苓胶囊的最优工艺为以水为提取溶剂,内刃转速5 600 r/min,液固比10.5:1,提取时间60 s。在此条件下验证试验的平均综合评价值为85.40%(n=3),与预测值85.55%的相对误差为0.15%,并高于煎煮提取法(72.65%)。结论:优化的闪式提取工艺用于桂枝茯苓胶囊的提取,具有高效、快速的特点。

Box-Behnken设计-响应面法优化番石榴叶总黄酮提取工艺及总黄酮对糖尿病小鼠糖耐量的影响研究

目的:优化番石榴叶总黄酮提取工艺,考察番石榴叶总黄酮对糖尿病模型小鼠糖耐量的影响。方法:在单因素试验的基础上,以提取时间、料液比、乙醇用量为自变量,金丝桃苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃阿拉伯糖苷、槲皮素-3-O-α-L-呋喃阿拉伯糖苷和浸出物得率的综合评分为因变量,采用Box-Behnken设计-响应面法优化番石榴叶总黄酮回流提取工艺并进行验证试验。取60只小鼠随机分为空白组、模型组、二甲双胍组(170 mg/kg)和番石榴叶总黄酮低、中、高剂量组(23.41、46.81、93.62 mg/kg,以总黄酮含量计),每组10只。除空白组小鼠外,其余各组小鼠复制糖尿病模型,成模后灌胃给药,每天1次,连续21 d,末次给药6 h后,灌胃葡萄糖2.0 g/kg,于给予葡萄糖后0、0.5、1.0、2.0 h测定血糖值,计算血糖变化曲线下面积(AUC)。结果:番石榴叶总黄酮最优工艺为提取2次,每次1.0 h,料液比1∶17,乙醇体积分数56%,验证试验中金丝桃苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃阿拉伯糖苷、槲皮素-3-O-α-L-呋喃阿拉伯糖苷含量分别为2.57、3.38、2.26 mg/g(RSD<2%,n=3),浸膏得率为25.71%(RSD<1.19%,n=3),综合评分平均值为96.41(RSD=1.34%,n=3),与预测值99.98的相对误差为3.57%。与空白组比较,各组小鼠AUC显著升高;与模型组比较,二甲双胍组和番石榴叶总黄酮中、高剂量组AUC显著降低,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论:优化的提取工艺稳定可行、质量可控;番石榴叶总黄酮可促进糖尿病小鼠血糖恢复正常。

Box-Behnken设计-效应面法优选乳痛软坚片挥发油包合工艺

目的优选乳痛软坚片中挥发油β-环糊精(β-CD)包合物的制备工艺。方法以挥发油包合率、包合物收得率为指标,比较饱和水溶液法与研磨法;结合单因素试验法,采用Box-Behnken设计-效应面法对研磨法包合工艺条件进行优化。结果研磨法优于饱和水溶液法,其最佳包合工艺条件为β-CD(g)与挥发油(m L)投料比为10∶1,加水量3倍,研磨时间2.5 h。结论优选的包合工艺合理、稳定可行。

Box-Behnken设计-效应面法优化微波辅助提取废次烟叶中烟碱的工艺研究

目的 Box-Behnken设计-效应面法优化微波辅助提取烟叶中烟碱工艺。方法以烟碱的提取率为评价指标,考察浸泡时间、固液比、微波功率、微波辐射时间4个因素对烟碱提取率的影响,采用Box-Behnken设计-效应面法优化微波辅助提取工艺,并进行预测分析。结果浸泡时间、微波辐射时间、固液比、微波功率对烟碱的提取率具极显著影响,确定微波辅助提取烟碱的最优提取工艺为:浸泡时间为6h,微波辐射时间7min,固液比为0.1,微波功率为800W。结论 Box-Behnken设计-效应面法优化微波辅助提取烟叶中烟碱工艺,建立的数学模型和实验观察数据相符,该提取工艺合理,精确度高,可预测性好。