全 文 ：响应面法优化乙醇提取苦苣菜黄酮的最佳工艺
曹勇，郑明珠，刘景圣*
（吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118）
摘 要：采用单因素试验分析乙醇浓度、料液比、提取温度、提取时间对黄酮得率的影响。采用 4因素 3水平，利用响
应面法对黄酮提取工艺进行优化，并对各个因素的显著性和交互作用进行分析。确定最佳工艺条件为：乙醇浓度 60 %、
料液比 1 ∶ 50（g ∶ mL）、提取温度 60℃、超声时间 45 min，黄酮得率为 3.14 %。
关键词：黄酮；响应面法；提取工艺
Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction Process of Flavonoids by Response Surface
Methodology
CAO Yong，ZHENG Ming-zhu，LIU Jing-sheng*
（College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China）
Abstract：The single factor experiment was used to analyze the influence of the ethanol concentration， solid-
liquid ratio， extraction temperature，ultrasonic time on the yield of flavonoids. The four factors three levels was
taken and the response surface method was used to optimize the extraction process of flavonoids， and the
significance and the interactions of different factors were analyzed. The optimum technological conditions were
determined as follows： the ethanol concentration 60 %， solid-liquid ratio1 ∶ 50 （g/mL）， extraction temperature
60℃， extraction time 45 min， and the flavonoids yield was 3.14 %.
Key words：flavonoids； response surface method； extraction process
食品研究与开发
Food Research And Development
2015年 9月
第 36卷第 17期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.17.012
作者简介：曹勇（1976—），女（汉），讲师，博士生，主要从事食品分析
及功能性食品研究。
*通信作者：刘景圣（1964—），男，教授，博士，研究方向：乳品科学与
功能性食品开发。
苦苣菜系植物界被子植物门、双子叶植物纲、菊
科、苦苣菜属，属于一二年生草本，生育期为 120 d，常
成片生长，形成单优种小群聚[1-3]。长期食用苦苣菜能
提高人体免疫力，预防疾病，促进大脑机能；苦苣菜中
含有木犀草素、菜素及其苷类等黄酮类化合物[4]。黄酮
类化合物具有抗氧化、消除自由基、抗炎症、抗过敏、防
治肝病、防治血管疾病、防治血管栓塞、抗肿瘤等药理
作用[5]。黄酮类化合物的主要提取方法有：有机溶剂提
取法、超声波辅助提取法、微波提取法、超临界 CO2萃
取法、酶浸渍萃取法等[6]。为了全面研究苦苣菜中的总
黄酮的提取工艺，让其发挥自己的药用价值，本试验
采用响应面法对苦苣菜中总黄酮的乙醇提取进行了
优化。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
芦丁（Rutinum）对照品：北京药品生物制品鉴定；
黄芪：购自药店；乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、硝
酸铝等均为分析纯。
高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；
SCOUTSCA210型电子天平：梅特勒·托利多常州衡器有
限公司；SYC-15B超级恒温水浴锅：南京桑力电子设备
厂；UV- 120型可见分光光度计：日本岛津。
1.2 方法
1.2.1 芦丁标准曲线的制备
准确称取芦丁标准品 20 mg，置 100 mL量瓶中，
60 %乙醇溶液定容至 100 mL，得到 0.2 mg/mL的芦丁标
准液。
精密吸取 0.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 mL 芦
丁标准液，加入 60%乙醇 4mL，5%的亚硝酸钠 0.4mL，
摇匀静置 6 min，加入 10 %的硝酸钠 0.4 mL，摇匀静置
6 min，加入 4 %的氢氧化钠 4 mL，用 60 %的乙醇定容
基础研究
48
至 25 mL，摇匀静置 25 min。在 510 nm条件下测其吸
光度，以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标
准曲线。
1.2.2 响应面试验设计
在单因素试验基础上，利用 Design-Expert8.0.7.1
软件进行响应面设计。试验方案及结果见表 1。
2 结果与分析
2.1 响应面优化试验分析
按表 1进行响应面试验，共 27个试验点，其中 1~24
为析因试验，25~27为中心试验。试验方案及结果见表 2。
对试验结果回归拟合，得该模型对应的回归方
程为：
Y/% = 3.14 - 0.24X1 - 0.19X2 + 0.44X3 - 0.58X4 +
0.25X1X2 + 0.048X1X3 + 0.15X1X4-0.095X2X3+0.26X2X4+
0.32X3X4-0.95X12-0.93X22-0.37X32-0.62X42（R2=0.978 9）
2.2 方差分析
由 Design-Expert 8.0.7.1 软件对二次回归方程进
行方差分析，结果见表 3。
由表 3可知，二项式拟合模型方程失拟项不显著
（P＞0.05），回归模型达到极显著水平（P＜0.01），说明该
方程拟合度良好，该模型与实测值能拟合较好，回归
模型 R2=0.978 9＞0.9，表明该模型相关度好，可利用该
模型分析最佳提取工艺条件。
2.3 响应面及等高线分析结果
为了考察交互项对多糖得率的影响，在两个因素
固定不变的情况下，对模型进行降维分析，经 Design-
Expert 8.0.7.1软件处理得到响应面及等高线见图 1。
根据所得模型经响应面回归分析，得出最佳提取
条件为：乙醇浓度 58.23 %、料液比 1 ∶ 47.93（g/mL）、提
取温度 64.27℃、超声时间 38.68 min，在此条件下黄酮
得率可达到 3.40 %。在条件可调范围下，即乙醇浓度
60 %、料液比 1 ∶ 50（g/mL）、提取温度 60 ℃、超声时间
45 min，黄酮得率为 3.14 %。
表 1 乙醇提取黄酮工艺优化响应面试验因素水平表
Table 1 Factors and their coded levels tested in response surface
analysis
1∶40 50 30
1∶50 60 45
1∶60 70 60
X2料液比/
（g/mL）
X3提取
温度/℃
X4提取
时间/min
50
60
70
X1乙醇
浓度/%
因素
水平
-1
0
1
表 2 响应面试验设计及结果
Table 2 Experimental design and results for response surface
analysis
试验号 X1 X2 X3 X4 黄酮得率/% 预测值/%
1 -1 -1 0 0 2.07 1.94
2 1 -1 0 0 0.93 0.96
3 -1 1 0 0 1.05 1.06
4 1 1 0 0 0.90 1.07
5 0 0 -1 -1 2.51 2.61
6 0 0 1 -1 2.78 2.85
7 0 0 -1 1 0.85 0.82
8 0 0 1 1 2.39 2.33
9 -1 0 0 -1 2.50 2.54
10 1 0 0 -1 1.73 1.75
11 -1 0 0 1 1.09 1.08
12 1 0 0 1 0.92 0.89
13 0 -1 -1 0 1.28 1.50
14 0 1 -1 0 1.23 1.31
15 0 -1 1 0 2.63 2.57
16 0 1 1 0 2.2 1.99
17 -1 0 -1 0 1.79 1.67
18 1 0 -1 0 1.35 1.09
19 -1 0 1 0 2.25 2.45
20 1 0 1 0 2.00 2.06
21 0 -1 0 -1 2.74 2.62
22 0 1 0 -1 1.83 1.72
23 0 -1 0 1 0.89 0.95
24 0 1 0 1 1.00 1.07
25 0 0 0 0 3.07 3.14
26 0 0 0 0 3.21 3.14
27 0 0 0 0 3.14 3.14
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型 15.88 14 1.13 39.69 <0.000 1 **
X1 0.71 1 0.71 24.87 0.000 3 **
X2 0.45 1 0.45 15.84 0.001 8 **
X3 2.29 1 2.29 80.09 <0.000 1 **
X4 4.03 1 4.03 140.90 <0.000 1 **
X1X2 0.25 1 0.25 8.58 0.012 6
X1X3 0.009 1 0.009 0.32 0.584 4
X1X4 0.090 1 0.090 3.15 0.101 3
X2X3 0.036 1 0.036 1.26 0.283 0
X2X4 0.26 1 0.26 9.10 0.010 7
X3X4 0.40 1 0.40 14.11 0.002 7
X12 4.83 1 4.83 169.22 <0.000 1 **
X22 4.62 1 4.62 161.75 <0.000 1 **
X32 0.72 1 0.72 25.16 0.000 3 **
X42 2.06 1 2.06 71.95 <0.000 1 **
残差 0.34 12 0.029
失拟项 0.33 10 0.33 6.80 0.135 0
纯误差 0.010 2 0.005
表 3 方差分析
Table 3 Variance analysis for the developed regression model
注：*为差异显著，P＜0.05；**为差异极显著，P＜0.01。
曹勇，等：响应面法优化乙醇提取苦苣菜黄酮的最佳工艺基础研究
49
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
B：
液
料
比
/（
m
L/
g）
-1.00 0.50 1.00
A：乙醇浓度/%
0.00 0.50
黄酮得率/%
1.5
2.52
3
3
2
2
1.51.5
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
C：
提
取
温
度
/℃
-1.00 0.50 1.00
A：乙醇浓度/%
0.00 0.50
1.5
2.5
2
3
3
黄酮得率/%
2
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
D：
提
取
时
间
/m
in
-1.00 0.50 1.00
A：乙醇浓度/%
0.00 0.50
1.5
2.5
2
3
3
黄酮得率/%
21.5
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
C：
提
取
温
度
/℃
-1.00 0.50 1.00
B：液料比/（mL/g）
0.00 0.50
1.5
2.5
2
3
3
黄酮得率/%
2
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 A：乙醇浓度/%B：液料比/（mL/g）
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 A：乙醇浓度/%C：提取温度/℃
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 A：乙醇浓度/%D：提取时间/min
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 B：液料比/（mL/g）C：提取温度/℃
a.乙醇浓度和料液比
b.乙醇浓度和提取温度
c.乙醇浓度和超声时间
d.液料比和提取温度
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
曹勇，等：响应面法优化乙醇提取苦苣菜黄酮的最佳工艺 基础研究
50
图 1 各两因素交互作用对多糖得率影响的响应面及等高线图
Fig.1 Three-dimensional response surface and contour plots showing interactive effects of hydrolysis conditions on polysaccharide
3 结论
在单因素基础上，通过 Box-Behnken 试验，建立
回归方程，经响应面回归分析得到优化组合条件为：
乙醇浓度 60 %、料液比 1 ∶ 50（g/mL）、提取温度 60 ℃、
超声时间 45 min，此条件下黄酮得率可达到 3.14 %。
参考文献：
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究进展[J].食品研究与开发,2008,29(1):154-158
收稿日期：2014-03-24
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
D：
提
取
时
间
/m
in
-1.00 0.50 1.00
B：液料比/（mL/g）
0.00 0.50
1.5
2.5
2
3
3
黄酮得率/%
2 1.5
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
D：
提
取
时
间
/m
in
-1.00 0.50 1.00
C：提取温度/℃
0.00 0.50
1.5
2.5
3
3
3
黄酮得率/%
2
1
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 B：液料比/（mL/g）D：提取时间/min
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
黄
酮
得
率
/%
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00 C：提取温度/℃D：提取时间/min
e.液料比和超声时间
f.提取温度和超声时间
曹勇，等：响应面法优化乙醇提取苦苣菜黄酮的最佳工艺基础研究
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