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中药制剂试验设计中采用正交设计的疑惑

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药徒
发表于 2021-9-3 15:03:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]本文讨论的前提是正确地运用正交设计方法来设计中药提取试验

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]在制剂生产研发中,我们经常会使用正交试验设计,里面有一个因素叫做提取次数,我在查看有些文献时,发现有老师认为提取次数不能作为考察的影响因素?具体的情况如下所述:

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]  中药制剂在采用传统工艺制备试验时,多用水作为溶媒进行提取。以水作为溶媒提取,常见的影响因素有加水倍数、浸泡时间、饮片吸水量、提取温度、提取时间、提取次数等五个主要因素。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]   根据大多数文献报道来看,常选择四因素三水平或三因素三水平的 L 9 (34) 的正交设计研究,三因素选择的是加水倍数、提取时间、提取次数。在实际研究过程中发现,正交设计的参数选择很有疑惑,以表 1 、表 2 为例。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]


[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)](1)我比较困惑的是提取次数能否作为正交设计的因素之一?

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]当我们把提取次数作为一个因素后,形成的正交表是否具备均匀分散,齐整可比的特点。即① 任一列中,不同数字出现的次数相等,即任一因素的每一水平出现的次数相同;②任两列中,同一横行所组成的数字对出现的次数相等。实际是发现当初设定的提取时间、加水倍数会随着提取次数而加倍。很多文献[1-3]在设定提取时间、加水倍数时均默认为单次加水倍数、单次提取时间。当设定提取次数时,此时加水倍数和提取时间均与提取次数形成关联,加水总倍数和提取总时间成倍增加,各因素不再是独立的因素,形成了交互作用,也是文献[4]中表述的“该正交试验设计不是各因素无交互作用的,按无交互作用的去分析,会得出不合常理的结论。”

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]而根据文献 [5] 报道可知,沈群老师明确提出正交设计中,提取次数显然不能作为一个试验因素。理由是表面上表 1 是均匀分散、整齐 可比的,实际上的总加水倍数和总提取时间并不满足整齐可比的前提。“这里隐含了一个前提条件,即对于定量化的水平,每一因素的水平间隔是相同的,否则就不能做到均匀分散。当然这主要是指对三水平及以上的试验。”同时 加水倍数不是 6 倍、 8 倍、 10 倍三个变量,实际的加水倍数变成了 6 倍、 8 倍、 10 倍、 12 倍、 16 倍、 20 倍、 18 倍、 24 倍、 30 倍共计 9 个水平。同理实际提取时间也变成 40min 、 60min 、 80min 、 80min 、 120min 、 120min 、 160min 、 180min 、 240min7 个水平。此时似乎不满足三因素三水平的正交 设计要求。这里总加水倍数和总提取时间与提取次数是相关联的。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]我在参考书籍《正交与均匀设计试验设计》 和《试验设计与建模》 中对正交设计的规定,写到只要是满足:1)任一列中诸水平出现的次数相等;2)任两列中所有可能的水平组合出现的次数相等,那么就可以称之为正交表。同时我在李秀昌老师主编的《医药数理统计》和史周华老师主编的《中医药统计学与软件应用(新世纪第二版)》里,在具体举例中药提取试验里边,对提取次数都是比较谨慎,没有在具体案例中有所体现。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]因此在中药制剂提取工艺考察里,提取次数是否作为正交设计的控制因素呢,我看有文献[4]写的以总加水倍数,中提取时间,提取次数作为3个因素,实际在中药提取过程中,会出现很不可思议的一个现象。就是某次提取试验只提取一次用的提取时间最长或加水量最长,如提取240分钟,加20倍水,这样的设计可能不太符合实际的生产,有一种为了凑数而试验的感觉。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)](2)是否建议中药提取试验应该做重复性试验?

[color=rgba(0, 0, 0, 0.85)]就是我在做中药提取试验时发现,中药饮片由于其外形、厚薄、质地、入药部位等因素的差异,在做小试试验时以成分提取率、出膏率作为考察指标时发现,如果只做一次,往往会有较大的试验误差,往往需要平行做2~3次取平均值,这样测定的数据相对客观。因此采用正交设计、均匀设计等试验设计方法提取中药时,是否建议最好平行做2~3次!




补充内容 (2021-9-6 11:25):
已附上表1和表2

关于中药提取正交试验设计的疑问与探讨_张守平.pdf

81.71 KB, 下载次数: 42

中药研究中的正交设计问题_沈群.pdf

108.32 KB, 下载次数: 42

中药制剂试验设计中需要注意的若干问题_林亚平.pdf

97.57 KB, 下载次数: 41

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药士
发表于 2021-9-3 19:25:47 | 显示全部楼层
是不是可以考虑冷水浸泡时间的长短
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药徒
发表于 2021-9-3 16:06:02 | 显示全部楼层

回帖奖励 +1 金币

提取次数应该算吧
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药徒
 楼主| 发表于 2021-9-6 10:51:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 758260889 于 2021-9-6 10:52 编辑

最开始发帖时,表1表2未上传成功,现补充表1 和表2
正交表例子.png
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药徒
 楼主| 发表于 2021-9-6 11:24:23 | 显示全部楼层
lxzxd007 发表于 2021-9-3 19:25
是不是可以考虑冷水浸泡时间的长短

确实应该考察浸泡时间,不过实际你在做实验会发现,浸泡和不浸泡对试验结果影响不是很大,实际中我们设定的浸泡时间可能是一个经验时间
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药徒
 楼主| 发表于 2021-9-6 11:38:09 | 显示全部楼层
华重楼 发表于 2021-9-3 16:06
提取次数应该算吧

提取次数是实验的很重要因素,不能怕影响了正交性而放弃提取次数,但是如果要严格满足正交性,将试验提取次数设定为1次、2次、3次还是需要谨慎,不能为了试验而试验
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药徒
发表于 2022-8-25 16:40:39 | 显示全部楼层
提取用水量第一次用6倍量,出液很少的,提取80%有效成分都在第一次,所以第一次加水量要大,可以先提一次找出合理的第一次用水量,后面几次提取用水量与提取损失水量挂钩,每次提取收得提取液量基本保持一致就行
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药徒
发表于 2022-10-23 21:27:04 来自手机 | 显示全部楼层
不太会正交实验正好,学习学习
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