采用Box–Behnken优化方法对传统辅料进行筛选，以研究姜黄素对脂肪酶的影响

《Pharmacological Research - Natural Products》：Box–Behnken optimization of conventional excipients to examine curcumin’s effect on lipase

　　

Nitika Mor | Neera Raghav

印度罗塔克124021，巴巴·马斯特纳特大学化学系

摘要

姜黄中的生物活性成分姜黄素具有多种药理活性，包括抗炎、抗氧化和抗癌等作用。在本研究中，我们通过评估脂肪酶活性来检测传统辅料对姜黄素溶解度的影响。实验设计（DOE）针对28种不同的姜黄素配方进行了优化，这些配方分别或组合使用了牛奶、牛奶脂肪、黑胡椒和蔗糖作为辅料。采用Box-Behnken响应面方法对实验设计进行了优化，该模型在ANOVA分析中的调整后R2值为0.9737，预测R2值为0.9284，且显著性水平P<0.0001。此外，所有配方还进行了体外实验，以评估其对脂肪酶活性的影响。实验结果显示，F25配方（含有0.05%姜黄素、30%牛奶、1%牛奶脂肪和1%黑胡椒）的效果最佳。体外研究结果也验证了这些发现。

引言

姜黄素作为姜黄中的活性成分，由于其β-二酮结构而存在酮醇互变异构体（图1）。传统上，姜黄被用于治疗多种疾病，如炎症、伤口愈合、咳嗽感冒、肿瘤、癫痫和痔疮等[2][3][4]。然而，关于传统上被认为具有增溶作用的食品辅料的系统研究存在明显不足，因此缺乏对其临床效果的现代验证。由于姜黄在水中的溶解度较低，其生物利用度通常较低[5]。尽管存在这些限制，姜黄仍表现出抗氧化、抗炎、降血糖、抗菌、抗病毒、抗癌等多种作用。近年来，针对姜黄的研究显著增加，这可能与人们从合成分子转向功能性食品和营养补充剂以获取健康益处的趋势有关。有必要收集有关传统药物配方的科学数据作为参考[6][7][8]。

我们最近报道了不同成分对姜黄素溶解度提升的影响，这些成分用于印度传统的“黄金牛奶”制备中。研究探讨了牛奶、牛奶脂肪（CMF）、蔗糖和黑胡椒（BP）对姜黄素释放动力学的影响，以及这些成分对血清蛋白保护和抗组织蛋白酶活性的作用[1][9]。本研究继续利用Box-Behnken响应面方法（RSM）和设计专家软件进行实验设计，以优化姜黄素配方。通过调整不同变量，找到了脂肪酶活性最佳的反应条件。

已有研究表明，姜黄可用于治疗消化系统疾病，如糖尿病、胃溃疡、肺部疾病、过敏、肥胖、高脂血症和高血压等，这些疾病中胰腺脂肪酶直接或间接参与其中[10][11][12][13]。因此，研究优化后的姜黄素配方对胰腺脂肪酶活性的影响是合理的。本研究不仅阐明了姜黄素对脂肪酶活性的影响，还验证了传统药物系统中使用的药用成分的有效性。为了实现研究目的，我们报告了从海藻酸珠中提取的成分以及液态新配方对脂肪酶活性的影响。海藻酸珠使用方便且易于储存，实验结果也通过体外分子对接研究得到了验证。

章节摘录

材料

姜黄素购自Himedia Laboratories Pvt. Ltd.（印度）。脂肪酶（来自Aspergillus niger，活性为2500 IU/mg）由LOBA Chemie Pvt. Ltd.（印度）提供。牛奶脂肪为Amul品牌，由印度乳品合作社生产。巴哈拉纳乳品发展合作联合会有限公司生产的巴氏杀菌Vita双倍脱脂牛奶（不含糖和反式脂肪）从当地市场购买。黑胡椒粉和Figaro橄榄油也从当地市场采购。

结果与讨论

胰腺脂肪酶在脂肪消化中起重要作用。某些特定化合物可以加速或抑制脂肪酶的活性，从而调节多种生理或病理现象[18][19]。姜黄的治疗价值在传统医疗体系中已有广泛记载。姜黄的水溶性低和代谢速度快被认为是其生物利用度较低的原因[5]。然而，文献支持姜黄在医疗领域的潜在应用。

结论与未来展望

本研究探讨了牛奶、牛奶脂肪、糖和黑胡椒（BP）等传统辅料对姜黄素配方溶解度的影响。使用Design Expert软件通过Box-Behnken设计方法优化了这些辅料的浓度。该模型在ANOVA分析中的调整后R2值为0.9737，预测R2值为0.9284，显著性水平P<0.0001。研究结果进一步得到了解释。

作者贡献声明

Nitika Mor：负责撰写初稿、数据可视化、软件应用、方法设计、实验实施、数据分析及概念构建。Neera Raghav：负责审稿、编辑及研究监督。

伦理声明

我们声明本研究不涉及任何伦理问题，所有实验均在体外进行，未使用动物。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者感谢Kurukshetra大学提供的实验设施支持。