全 文 ：• 1239 •中华中医药杂志(原中国医药学报)2015年4月第30卷第4期 CJTCMP , April 2015, Vol . 30, No. 4
·研究报告·
响应面法优化黄花铁线莲总皂苷超声提取工艺
赵科1，解红霞2，张娜1
（1内蒙古医科大学药学院，呼和浩特 010110；2内蒙古医科大学附属医院药剂部，呼和浩特 010050）
摘要：目的：采用响应面法优化黄花铁线莲中总皂苷的超声提取工艺。方法：选用乙醇为提取溶剂，以乙
醇浓度、料液比、提取时间为自变量，总皂苷得率为响应值，采用响应面法优化黄花铁线莲总皂苷的提取工艺参
数。结果：最优提取工艺条件为：乙醇浓度75%，提取时间40min，液料比0.02g/mL，此条件下铁线莲总皂苷得率
为5.539mg/g，接近模型预测值5.638mg/g。二项式拟合复相关系数R2=0.9894。结论：应用响应面法优选的提取工
艺稳定、合理、可行。
关键词：黄花铁线莲；总皂苷；超声提取；响应面法
基金资助：内蒙古自然科学基金面上项目（No.2013MS1208）
Optimization of ultrasound extraction technology of total saponins from Clematis
intricata Bunge by response surface method
ZHAO Ke1, XIE Hong-xia2, ZHANG Na1
( 1College of Pharmacy, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, China; 2Department of Pharmacy,
Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010050, China )
Abstract: Objective: To optimize the extraction technology of total saponins from Clematis intricata Bunge by
response surface method, Methods: With ethanol as the extraction solvent, the independent variables were ethanol concentration,
solid liquid ratio and extraction time, the yield of total saponins was determined as response value, the parameters of extraction
technology of total saponins from Clematis intricata Bunge were optimized by response surface method. Results: The optimal
extraction technology was as follows, ethanol concentration 75%, extraction time 40mins, and solid liquid ratio 0.02g/mL. The
yield of total saponins reached 5.539mg/g, which was well matched with the predictive extraction yield 5.638mg/g, regression
coefficient of the binomial fitting complex model was 0.9894. Conclusion: Application of the extraction technology by response
surface methodology was steady, reasonable and feasible.
Key words: Clematis intricata Bunge; Total saponins; Ultrasound extraction; Response surface methodology
Fund assistance: General Program of National Natural Science Foundation of Inner Mongolia (No.2013MS1208)
通讯作者：解红霞，内蒙古呼和浩特市通道北路1号内蒙古医科大学附属医院药剂部，邮编：010050，电话：0471-6636650
E-mail：xiehongxia2004@sohu.com
黄花铁线莲Clematis intricata Bunge为毛茛科铁线莲属植
物, 主要分布于内蒙古、辽宁、河北、山西、陕西、甘肃、青海等
地。其味辛，性温，有微毒，具有祛风除湿，舒筋活血，消肿止痛
等作用，有学者运用现代药理学研究证明其具有抗炎、抗肿瘤
等活性[1-2]。黄花铁线莲主要有效成分包括皂苷、黄酮类等化合
物。皂苷类化学成分是药用植物中的一大类活性成分，药理作
用较多，主要有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、免疫调节等作用[3]。目前
已有多种剂型的皂苷类药物投入临床使用[4]。
响应曲面法（response surface methodology）是由英国统计
学家G.Box和Wilso于1981年提出的。它是一种研究实验结果与
实验因素之间关系的方法，并建立研究结果与实验因素之间定
量关系的函数模型，通常称之为响应函数，响应函数可以用图
形的方式描述为因素取值区域上的一个曲面[5]。本实验采用超
声提取法，通过响应面分析法优选黄花铁线莲中总皂苷的提取
工艺，为黄花铁线莲的后续研究提供实验依据。
材料
1. 仪器 AL204型电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公
司）；KQ-250DA型超声清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；
RV10型旋转蒸发仪（广州仪科实验室技术有限公司）；HH-S4
型恒温水浴锅（北京科伟永兴仪器有限公司）；TU-1901型紫外
可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。
2. 药材及试剂 黄花铁线莲于2012年8月采自呼和浩特市
4期拼版-2.indd 1239 2015-4-23 14:17:06
• 1240 • 中华中医药杂志(原中国医药学报)2015年4月第30卷第4期 CJTCMP , April 2015, Vol . 30, No. 4
小井沟，经内蒙古医科大学药用植物学教研室李骁副教授鉴定
为毛茛科铁线莲属黄花铁线莲（Clematis intricata Bunge）的全
草，凭证标本保存于内蒙古医科大学药用植物教研室。齐墩果
酸对照品（批号：20120228，供含量测定用，上海源叶生物科技
有限公司）；香草醛、冰醋酸、高氯酸、无水乙醇、正丁醇、乙醚
均为分析纯。
方法与结果
1. 总皂苷含量测定
1.1 对照品溶 液 的 制 备 精密 称 取 齐 墩 果 酸 对照品
1. 0 9 m g，以甲醇定容于10 m L 容量 瓶中，摇匀即得 浓 度为
0.109mg/mL的齐墩果酸对照品溶液。
1.2 供试品溶液的制备 称取干燥的黄花铁线莲药材粉末
（过50目筛）0.5g，按照实验设计因素及水平下超声提取，提取
液过滤，滤液减压浓缩后加水10mL溶解，以乙醚萃取2次，每次
20mL，合并乙醚层并用10mL水洗涤，弃去醚层，将2次所得水
层合并，用水饱和正丁醇萃取3次，每次20mL，合并萃取液并用
20mL正丁醇饱和水洗涤，将正丁醇层浓缩旋干后以甲醇定容至
10mL容量瓶。
1.3 测定方法 精密吸取适量样品溶液或齐墩果酸对照品
溶液置于具塞试管中，挥干溶剂，加入0.2mL新配置的5%香草
醛-冰醋酸溶液和0.8mL的高氯酸溶液，摇匀，于70℃恒温水浴
15min，流水冷却至室温，加入乙酸乙酯至5mL刻度，摇匀，在
560nm处测定吸光度[6]。
1.4 标准曲线的绘制 分别精密吸取上述齐墩 果酸标
准品溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL置于具塞试管中，按
照1.3项下分析方法，于560nm处测定其吸光度。以吸光度
值为纵坐标，加样量为横坐标绘制标准曲线，得回归方程：
Y=0.0077X-0.0443，r=0.9996。结果表明齐墩果酸在10.9-
119μg范围内线性关系良好。
2. 提取工艺研究
2.1 实验设计及结果 根据前期实验及参考相关文献，本
实验主要研究乙醇浓度（%）、超声时间（min）、料液比（g/mL）3
个因素对响应值总皂苷提取得率的影响。采用中心组合试验Box-
Behnken设计方案进行组合试验。实验因素及水平编码见表1，实
验设计见表2。按照实验设计所选择的因素和水平，采用“1.2”及
“1.3”项下方法进行供试品溶液制备，测定。结果见表2。
表1 实验设计因素及水平
因素
水平
-1 0 1
A乙醇浓度（%） 50 70 90
B提取时间（min） 20 40 60
C料液比（g/mL） 0.02 0.06 0.10
2.2 模型建立及显著性分析 采用Design-Expert 8.0软
件对各因素及响应值 进行多元 线性回归和二项式拟合，得
编码回归方程：Y=5.3826+0.5405A+0.19375B-0.26025C-
0.026AB+0.0075AC+0.2165BC-1.2478A2-0.0953B2-0.0638C2，
该方程的相关系数R2=0.9894，模型拟合程度良好，可用该模型
对未知条件下总皂苷得率进行预测。对该方程进行方差分析，
结果见表3。根据概率P（prob>F）值越小方程或因素影响越显
著原则。P<0.01为极显著；P<0.05为显著；P>0.05为不显著。由
表3可知，整体模型F值达极显著水平（P<0.01），失拟项不显著
（P=0.9089），表明由该模型得到的回归方程可信度较高。一次
项乙醇浓度（A）、料液比（C）达极显著水平，超声时间（B）达
显著水平。由F值（P均<0.05）大小可以判断，在所选实验范围
内，3个因素的总皂苷提取得率影响排序为A（乙醇浓度）>C（料
液比）>B（提取时间）。交互项除BC（乙醇浓度和料液比因素的
交互作用）交互作用对黄花铁线莲总皂苷的提取率的影响显著
外，其余均不显著。二次项A2极显著，其余均不显著。
表2 实验设计及结果
实验号
乙醇浓度
（%）
提取时间
（min）
料液比
（g/mL）
总皂苷得率
（mg/g）
1 0 -1 -1 4.496
2 1 -1 0 5.518
3 0 1 -1 3.267
4 1 0 -1 3.851
5 -1 1 0 3.332
6 -1 0 1 5.401
7 -1 0 -1 5.526
8 0 1 1 5.479
9 0 0 0 5.440
10 0 0 0 4.522
11 0 0 0 5.249
12 0 -1 1 4.860
13 -1 -1 0 4.306
14 1 0 1 5.362
15 0 0 0 4.695
16 0 0 0 5.336
17 1 1 0 3.609
2.3 响应面及等高线图分析 根据拟合模型绘制黄花铁线
莲总皂苷的响应面及等高线图，见图1-见图3。从图中可以直观
的看出响应面的最高点即参数范围内的极值及因素间的相互
作用对响应值的影响。等高线图沿某一因素轴方向曲线密度越
大，说明该因素对皂苷得率影响因子越高，反映在响应面上则
是曲面斜率越大，反之，则其影响因子越小。等高线图的形状
4期拼版-2.indd 1240 2015-4-23 14:17:06
• 1241 •中华中医药杂志(原中国医药学报)2015年4月第30卷第4期 CJTCMP , April 2015, Vol . 30, No. 4
则可反映因素间交互作用的强弱，图形趋向椭圆且椭圆轴线
与坐标轴的角度越大，则交互作用越明显，反之则交互作用越
弱[7]。结果表明，当各因素向最大值方向移动时，总皂苷提取率
均呈先增加后降低趋势。但因素A（乙醇浓度）的响应曲线较
陡，等高线密度较大，故因素A（乙醇浓度）对总皂苷提取率的
影响最显著。因素B（超声时间）与 因素C（料液比）次之。
结论
本实验通过响应面法对黄花铁线莲中总皂苷成分的超声
提取工艺进行了优化，结果表明，乙醇浓度，超声时间、料液比
对总皂苷提取率影响显著。软件预测最佳工艺参数为：乙醇浓
度为74.32%，提取时间为37.04min，料液比为0.02g/mL。考虑到
实际操作的可行性，将工艺条件修正为乙醇浓度为75%，提取
时间为40min，料液比为0.02g/mL，并验证预测结果可靠性。验
证结果显示总皂苷平均得率为5.539mg/g，与预测值5.638mg/g
基本吻合。建立了黄花铁线莲总皂苷提取率与乙醇体积、超声
时间、液料比之间关系的二次多项回归模型。模型拟合程度较
高，表明响应面法是一种优化反应条件和加工工艺参数的有效
方法。响应面法优化工艺具有信息量大、求得的回归方程精度
高，并可从图形方面分析寻求最优实验考察因素值等优势[8-9]。
参 考 文 献
[1] 涂院海,杨晓军.黄花铁线莲中香豆乙酸的抗炎活性研究.中
国现代中药,2013,15(1):18-21
[2] 赵·德力格尔呼,付明海,阿丽莎,等.蒙药材黄花铁线莲抗肿
瘤活性成分研究.中国保健营养,2012(4):297-299
[3] 程晓华,熊玉卿.五环三萜皂苷的药理作用研究进展.中草药,
2007,38(5):792-795
[4] 管越,周洋,史记,等.皂苷类药物的制剂研究进展.中国野生植
物资源,2013,32(1):15-17,41
[5] 彭晓霞,路莎莎.响应面优化法在中药研究中的应用和发
展.中国实验方剂学杂志,2011,17(19):296-299
[6] 牛江进,王瑛,张琳,等.响应面法优化超声提取甘青铁线莲总
皂苷.食品工业科技,2012,33(20):199-202,205
[7] 李石清,张春椿,徐磊,等.响应面分析南方红豆杉枝条多糖
超声提取工艺及其抗氧化作用研究.中华中医药杂志,2013,
28(10):2942-2946
[8] 吕惠卿,温成平,谢志军,等.二次回归正交旋转组合设计
优化绵萆薢多糖提取工艺.中华中医药杂志,2012,27(11):
2918-2921
[9] 刘芳,刘斌,王毅.常规统计学方法在优化中药提取工艺中的
应用.中南药学,2009,7(8):615-617
（收稿日期：2014年1月21日）图3 Y=（B，C）的响应面图及等高线图
图1 Y=（A，B）的响应面图及等高线图
图2 Y=（A，C）的响应面图及等高线图
表3 方差分析结果
方差来源 SS df MS F值 P值
模型 10.1161 9 1.1240 72.6382 < 0.0001
A 2.3371 1 2.3371 151.0351 < 0.0001
B 0.3003 1 0.3003 19.4075 0.0031
C 0.5418 1 0.5418 35.0161 0.0006
AB 0.0027 1 0.0027 0.1747 0.6885
AC 0.0002 1 0.0002 0.0145 0.9074
BC 0.1875 1 0.1875 12.1164 0.0103
A2 6.5558 1 6.5558 423.6654 < 0.0001
B2 0.0382 1 0.0382 2.4713 0.1599
C2 0.0171 1 0.0171 1.1076 0.3276
残差 0.1083 7 0.0155
失拟项 0.0640 3 0.0213 1.9266 0.2669
纯误差 0.0443 4 0.0111
总误差 10.2244 16
4期拼版-2.indd 1241 2015-4-23 14:17:08