全 文 ：花楸叶活性成分提取工艺的优化
柴军红，何婷婷，金志民，马怀良，肖杰，张鹏
（牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江 157011）
摘 要：建立花楸叶中黄酮、多糖、萜类同步快速提取工艺，以期为花楸叶活性成分药用价值开发提供工艺基础。以
花楸叶为原料，以总黄酮、多糖、总萜提取率为技术指标，通过提取方法对比试验，采用正交设计与多指标综合分析法
（权重）探讨提取工艺的影响因素。影响因素顺序依次是：超声波时间＞乙醇浓度＞pH（料液比）＞酶添加量，优化最佳工
艺参数：超声波时间 25 min，乙醇浓度 50 %，料液比 1 ∶ 25（g/mL），pH=4，酶添加量 5 mg/g。本工艺 3种主要指标均比
传统提取法有很大提高，放大 20倍实验表明工艺较为稳定，标准偏差均在 3 %以内。
关键词：花楸叶；黄酮；多糖；萜类；工艺优化
Optimization of Extraction Process for Active Components from Sorbus Leaves
CHAI Jun-hong，HE Ting-ting，JIN Zhi-min，MA Huai-liang，XIAO Jie，ZHANG Ping
（School of Science and Technology，Mu Dan Jiang Teachers College，Mudanjiang 157011，Heilongjiang，China）
Abstract：To establish simultaneous rapid extraction process for flavonoids， polysaccharides， terpene from
Sorbus leaves， it is expected to be promoted to active ingredients of Sorbus leaves to provide technology-based.
Sorbus leaves was used as raw material， extraction rate of the total flavonoids， polysaccharides， total terpene are
technical Index； comparative study on extraction methods， using orthogonal design and comprehensive analysis
of multi -index （weight） to study on the effect of the extraction process. The factors affecting the order is：
ultrasonic time > ethanol concentration > pH （solid -liquid ratio） > enzyme added. The Optimal process
parameters： ultrasonic time was 25 min， 50 % ethanol concentration， the ratio of 1 ∶ 25 （g/mL）， pH = 4， enzyme
added 5 g/g. The three main Technical Index of extraction rate has more greatly improved than the traditional
extraction method； the 20-times Amplification experiments show that the process was more stable； standard
deviations were less than 3 %.
Key words：Sorbus leaves；flavonoids；polysaccharides；terpene；optimization of process
基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究面上项目（项目编号：
11551514）；黑龙江省教育教学改革项目，校企联合培养制药专业实
用人才新模式的研究与实践
作者简介：柴军红（1982—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：天然产物
的分离及应用研究。
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 2月
第 35卷第 3期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.03.007
花楸为蔷薇科花楸属植物，常用于治疗肺结核、
哮喘、咳嗽、胃痛等症。花楸叶中富含三萜类、甾醇类、
黄酮类、胡萝卜烃类、二联苯类和木脂素类、生氰苷类、
有机酸类、花楸酸及其苷类化合物[1]。除以上各种化合
物外，花楸属植物中还含有烷（醇）类，间苯三酚，D-山
梨酸，氨基酸和 VC等成分。其中黄酮类、萜类、多糖是
主要活性物质，药理作用上有强抗氧化、抗癌、抗辐射
和止咳平喘等作用而引起国内外研究及关注。
以牡丹江产花楸叶（经牡丹江师范学院曲秀春教
授鉴定为百花花楸 Sorbus pohuashanensis（Hance）Hedl，
标本现存于牡丹江师范学院-生命学院标本室）为原
料，针对常见工艺提取率低，活性成分收率不稳定，提
取率指标单一，不能准确进行工艺评价——因为不同
提取方法中活性成分提取率有明显差异性；同种方
法，条件不同对多种活性成分的浸出也存在干扰，所
以单一指标是不能准确评价工艺的。为了消除影响，
有必要研究多指标工艺对参数的影响，以期为类似药
物提取工艺提供一种新的评价模式。本文采用含量加
权法，对总黄酮类、总萜类、多糖等指标加权，利用单因
素及正交实验，研究了花楸叶活性成分提取工艺，获
得较为稳定的提取工艺。
分离提取
23
1 材料与方法
1.1.1 主要试剂
苯酚（AR）、浓硫酸（AR）、葡萄糖（AR）：沈阳试剂
三厂；工业酒精（98 %）、活性碳、纤维素酶（Sigma，
C1794）、芦丁标准品＞99 %：贵州迪大生物技术公司；
甲醇（AR），三氯甲烷（AR），盐酸（AR）：沈阳试剂三厂；
熊果酸标准品＞98 %：贵州迪大生物技术公司；香草醛
（AR）：辽宁世星药化；高氯酸（AR）等，以上未标出试
剂为天津大茂化学试剂厂。
1.1.2 主要仪器
HH-6 恒温水浴锅：金坛市友联仪器研究所；
DZF-6020真空干燥：沈阳林频实验设备公司；FZ102
植物粉碎机：天津泰斯特仪器公司；UV～2010紫外可
见分光光度计（日立），PHS-25型 PH计：上海雷磁；
BS214D电子天平（德国赛多利斯），RE-52AA旋转蒸
发仪：上海亚荣；SL-2010N超声波萃取装置（南京顺
流），索氏提取装置；NJL07-3型实验专用微波炉：南京
杰全微波设备有限公司；等。
1.2 提取方法对比试验
对传统浸提法，回流提取法，索氏提取法，超声波
辅助法，微波辅助法[2]，纤维素酶辅助法，并对酶法进
行了适当组合。以总黄酮、多糖、萜类收率为参数指标，
综合研究确定了提取方法。
具体设置参数为：将自然阴干的花楸叶，粉碎，过
20～30目筛，①浸提法采用工业常用参数料液比 1 ∶ 20
（g/mL），70 %乙醇，浸泡 24 h，回收乙醇浓缩至原体积
1/10，定容检测；②回流提取法：料液比 1 ∶ 20（g/mL），
70 %乙醇，回流提取 2 h，提取 2次合并滤液，回收乙
醇浓缩至原体积 1/10，定容检测；③索氏提取同上料
液比，乙醇浓度，提取 6 h回收乙醇浓缩至原体积 1/10
定容检测；④超声波辅助法依据同样料液比，乙醇浓度，
提取时间 30 min，温度 30℃，功率 100W，频率 20 kHz；
⑤微波辅助法：提取时间 10 min，功率 300 W，其它条
件同上；⑥纤维素酶辅助法温度 37℃，酶解时间 0.5 h，
酶添加量 4 mg/g，其它条件同上；⑦酶辅助复合法：具体
采用酶解反应时间 0.5 h，温度 37℃，其它条件同上；将
每组实验设置平行实验 3次取平均值，结果见表 1。
1.3 活性成分测定方法
1.3.1 总黄酮测定方法
采用亚硝酸钠一硝酸铝法 [3]，在紫外可见分光光
度计上，505 nm的波长处测定吸光度，以吸光度为纵
坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。
样品含量测定依据 1.2方法将提取液回收乙醇，
浓缩至原体积 1/10，取 50 %乙醇定容至 100 mL容量
瓶中，移取 1 mL母液于 25 mL比色管依据前法测定
含量。
1.3.2 多糖测定方法
采用硫酸-苯酚法[4]测定多糖含量。在紫外可见分
光光度计上，490 nm处测定吸光值，并绘制标准曲线。
样品含量测定依据 1.2方法将提取液回收乙醇，浓
缩至原体积 1/10，取 50%乙醇定容至 100mL容量瓶中，
移取 2mL母液于 25mL比色管依据前法测定含量。
1.3.3 萜类测定方法
此外花楸富含萜类化合物，所以将萜类化合物作
为主要成分之一，采用 5 %香草醛～冰乙酸和高氯酸显
色法[5]，在紫外可见分光光度计上，545 nm波长处测定
吸光度值，并绘制标准曲线。
样品含量测定依据 1.2方法将提取液回收乙醇，浓
缩至原体积 1/10，取50 %乙醇定容至 100 mL容量瓶中，
移取 1 mL母液于 25 mL比色管依据前法测定含量。
2 结果与讨论
2.1 提取方法对比试验结果
提取方法对比试验结果见表 1。
通过以上实验表明，传统的浸提法、回流提取法、
索氏提取法对于大极性多糖提取效能较低，加入酶后
可以提高提取率 6倍以上，对于黄酮与萜类均能提高
30 %～50 %以上，这可能与纤维素酶水解细胞壁，促进
胞内物质释放密切相关。相对来说，超声波法与微波
法均能较好的促进活性物质释放扩散，是较为节能又
快速提取方法，相对有工艺优势。在相关萃取方法中，
若采取酶先处理，将会有更大收率。通过对比，本文将
以低温超声波法+酶辅助法为提取方法进行讨论，至
于微波法在其它文章中讨论。
2.2 活性成分标准曲线
2.2.1 黄酮标准曲线
依据 1.3.1 方法建立标准曲线，芦丁对照品在
（0.11～ 0.67）mg/mL，线性关系良好。其回归方程为 Y=
0.573x+0.016 8，R2=0.999 2。
表 1 提取方法对比研究
Table 1 Comparative Study of Extraction
提取方法
黄酮提取
率/%
多糖提取
率/%
总萜类提取
率/%
浸提 1.27 0.0088 0.58
回流 1.79 0.0124 0.97
索氏提取 2.03 0.0117 1.12
超声波提取 2.16 0.0399 1.22
微波提取 2.33 0.0402 1.27
酶法+浸提 2.09 0.0601 0.78
酶法+超声波法 2.63 0.204 1.34
酶法+微波法 2.56 0.185 1.37
酶法+回流 2.02 0.107 1.04
酶法+超声波法+微波法 2.78 0.241 1.27
分离提取柴军红，等：花楸叶活性成分提取工艺的优化
24
图 4 超声波频率的影响
Fig.4 The effect of Ultrasonic frequency
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
15 20 40
超声波频率/kHz
25 30
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
35
2.2.2 多糖标准曲线
依据 1.3.1方法建立标准曲线，葡萄糖在（2.336～
23.356）μg/mL，线性关系良好。其回归方程为 Y=
0.017 5x+0.017 6，R2=0.999 3。
2.2.3 萜类标准曲线
依据 1.3.3.方法建立标准曲线，熊果酸对照品在
（20～100）μg/mL范围内呈良好线性关系。其回归方程
为 Y=0.005 5x+0.086 7，R2=0.998 4。
2.4 提取因素讨论
2.4.1 料液比的影响
将其它参数固定如：酶促温度 37 ℃，酶促时间为
1 h，添加量为 4 mg/g，pH为 5，乙醇浓度 60 %，超声波
温度 25℃，超声波时间 20 min，超声波频率 20 kHz，功
率为 200 W，料液比设置如下：1 ∶ 10；1 ∶ 15；1 ∶ 20；1 ∶
25；1 ∶ 30（g/mL），进行单因素试验，依据 1.3提供的方
法测定目标成分含量。其结果如图 1。
如图 1所示，在不断提高料液比时有利于活性成
分萃取，但是随着料液比增大，会对后续过滤，浓缩干
燥带来更多耗能，所以料液比选在 1 ∶ 20～1 ∶ 25（g/mL）
范围较为合理。
2.4.2 酶添加量的影响
取 5 g材料依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25
（g/mL），酶促温度设置在 37℃，酶促时间设置在 1.5 h，
将其它参数同上固定，设置酶添加量：8、15、20、25、
30 mg。进行单因素试验，依据 1.3提供的方法测定目
标成分含量。其结果如图 2。
酶添加量往往需要决定酶促反应速度和程度，实
验表明在当酶添加量达到 5 mg/g就可以满足以上工
艺需求，同时提取液粘稠度适中过滤较快。
2.4.3 超声波时间影响
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37 ℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加量
5 mg/g，将其它参数同上固定，超声波时间：10、20、25、
30、40、45 min。进行单因素试验，依据 1.3提供的方法
测定目标成分含量。其结果如图 3。
据图 3，在超声波萃取时间达到 20 min～30 min中
将会有一个稳定的收率，但是随着时间增加黄酮与萜
类出现降低，这可能与随着时间延长多糖和其它水解
糖开始团聚，会出现黄酮和萜类吸附，增加其它可能
的杂质，最后影响工艺，这一点试验中采用 TLC手段
得到了验证，具体讨论另文介绍。
2.4.4 超声波频率的影响[6]
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37 ℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加
量 5 mg/g，超声波时间 20 min，将其它参数同上固定，
超声波频率：15、20、25、30、35、40 kHz。进行单因素试
验，依据 1.3提供的方法测定目标成分含量。其结果
如图 4。
图 1 料液比的影响
Fig.1 The effect of Feedstock ratio
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
1∶10 1∶15 1∶30
料液比/（g/mL）
1∶20 1∶25
萜类
多糖（扩大 100倍）
黄酮
图 2 酶添加量影响
Fig.2 The effect of enzyme concentration
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
8 15 30
酶添加量/mg
20 25
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
图 3 超声波时间影响
Fig.3 The effect of Ultrasonic extraction time
5
4
3
2
1
0
含
量
/%
10 15 45
超声时间/min
20 25
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
30
柴军红，等：花楸叶活性成分提取工艺的优化分离提取
25
超声波频率对提取产物种类有不同的影响，为了
防止所需要目标产物的流逝，在以上试验中，发现低
频率对于黏度大的如多糖有很好的萃取能力，对于溶
液黏度小的物质适当提高频率有利于产品萃取，在本
工艺中为了达到平衡所以取 20 kHz下较为合理。
2.4.5 超声波功率的影响[7]
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加量
5 mg/g，超声波时间 20 min，超声波频率 20 kHz将其它
参数同上固定，超声波功率：100、200、300、400、500、
600 W。进行单因素试验，依据 1.3提供的方法测定目
标成分含量。其结果如图 5。
超声波功率在 300 W下可以较好的兼顾以上三
种主要成分，大那是随着功率加大，热效应会增强，这
样大分子的如淀粉纤维素会逐步进入溶剂，产生吸
附，过滤时会有损失，最后影响主要成分收率，所以无
论从能耗或是提取角度都应该选择较为适中功率。
2.4.6 超声波温度影响
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加量
5 mg/g，超声波时间 20 min，超声波频率 20 kHz，超声
波功率 300 W，将其它参数同上固定，超声波温度：30、
40、50、60、70、80℃。进行单因素试验，依据 1.3提供的
方法测定目标成分含量。其结果如图 6。
超声波温度有好的热扩散效应，可以促进活性
成分释放 [4]，但是随着温度升高，杂质将也会增加，
并给过滤带来困难，所以本文提取温度 60 ℃～70 ℃之
间即可。
2.4.7 pH的影响
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加量
5 mg/g，超声波时间 20 min，超声波频率 20 kHz，超声波
功率 300 W，超声波温度 70℃，将其它参数同上固定，
溶液 pH设置为：3、4、5、6、7、8、9。进行单因素试验，依
据 1.3提供的方法测定目标成分含量。其结果如图 7。
提取时 pH对提取产物有很大影响，同时是纤维
素酶活性必须条件，如图 7所示，在 4～6范围内有好
的收率，随着 pH加大收率下降较快，这与酶最佳 pH
有关系，也可能与提取物质在不同 pH下发生降解有
一定关系。所以 pH设置在 3～6即可满足工艺要求。
2.4.8 乙醇浓度影响
依据前面试验将料液比固定在 1 ∶ 25（g/mL），酶
促温度设置在 37℃，酶促时间设置在 1.5 h，酶添加量
5 mg/g，超声波时间 20 min，超声波频率 20 kHz，超声
波功率 300 W，超声波温度 70 ℃，pH4，将其它参数同
上固定，萃取剂乙醇浓度为：30 %、50 %、60 %、70 %、
80 %。进行单因素试验，依据 1.3提供的方法测定目标
成分含量。其结果如图 8。
图 5 超声波功率影响
Fig.5 The effect of ultrasonic power
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
100 200 500
超声波功率/W
300 400
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
30 40 80
超声波温度/℃
50 60
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
70
图 6 超声波温度影响
Fig.6 The effect of Ultrasonic temperature
图 7 pH的影响
Fig.7 The effect of pH
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
含
量
/%
2 3 10
pH
4 7
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
5 6 98
图 8 乙醇浓度的影响
Fig.8 The effect of ethanol concentration
12
10
8
6
4
2
0
含
量
/%
20 30 90
乙醇浓度/%
40 50
萜类
多糖放大 100倍
黄酮
60 70 80
分离提取柴军红，等：花楸叶活性成分提取工艺的优化
26
提取溶剂浓度对目标成分影响很大，这与极性相
似相容原理统一。如图 8所示由于多糖极性大，醇溶
性差所以低浓度有利于其提取，但是其它成分脂溶性
强，为了平衡所以取中间值，本工艺采用 40 %～50 %乙
醇浓度为萃取剂。
2.5 正交工艺优化
本试验是多指标实验，利用综合评分法将各项指
标加权系数（权值）计算每号试验结果。加权系数的大
小由指标的重要程度来决定，指标越重要加权系数越
大[8]。本文依据其提取率多少，将多糖加权 100，防止因
其提取率较低，数据被抵消不能显示提取率意义。总
黄酮提取率相对较高，活性相对较高若是直接对比多
糖进行权值系数的话就和未加权前相似，故与萜类含
量相比其权重应该在萜 2倍左右较为合理所以总黄酮
加权系 400，萜类加权系数 200。
较选取 pH，超声波时间，酶加入量，乙醇浓度，料液
比等为主要因素进行正交设计，选取 L18（37），每组实验平
行 3次取平均值，采用加权综合评分，其结果如表 2。
通过 R值其所选因素影响是：超声波时间＞乙醇
浓度＞pH（料液比）＞酶添加量，最佳工艺条件是 3，4号
pH值在 3～4范围内，乙醇浓度 50 %～60 %，料液比 1 ∶
25～1 ∶ 30（g/mL），酶量 5 mg/g～6 mg/g，工艺上相对来说
3号更加符合节能降耗要求，同时由于设置权重会有
一定影响，从成分平衡角度出发本文采用 3号工艺参
数：超声波时间 25 min，乙醇浓度 50 %，料液比 1 ∶ 25，
pH=4，酶添加量 5 mg/g。
2.6 放大实验
依据 2.5将实验扩大 20倍，每组重复 3次，验证
工艺稳定性。其结果如下表 3。
通过稳定性实验放大 20倍后，其重复三次实验，
其黄酮提取率平均值为 3.468，标准偏差 2.24 %，此偏
差与偏离算术平均值的程度在 3 %以内，考虑试验误
差，表明提取工艺参数较为稳定。同理其多糖、萜类偏
差表明，工艺在放大 20倍后有好的稳定性。
3 结论
通过对比试验数据我们可以得到酶促辅助+超声
波提取技术是较为合理且能好溶剂使用量等方面有一
定的优势。通过正交实验优化和综合加权分析我们可
以明确对于中药提取仅仅是停留在一个主成分或浸提
率上面是不能真正体现中药价值，同时实验过程中发
现即使高的浸提率并不一定代表活性成分含量高。对
于中药提取的理想状态是竟可能的提高活性成分，减
少无用成分或有毒成分，所以很有必要针对不同药用
部位开展多指标工艺优化及杂质限量控制研究。
总之, 本工艺三种主要指标均比传统提取法有很
大提高,放大 20倍实验表明工艺较为稳定,标准偏差均
在 3 %以内,有一定的实践指导意义。
参考文献：
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收稿日期：2012-08-21
指标 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 均值 标准偏差/%
黄酮 3.468 3.47 3.467 3.468 2.24
多糖 0.423 0.418 0.424 0.422 2.64
萜类 1.57 1.61 1.59 1.590 1.66
表 3 工艺稳定性实验
Table 3 Stability experiment
试验
号
pH 时间/min
酶量/
（mg/g）
乙醇浓度/
%
料液比/
（g/mL）
综合评分
1 4 15 3 30 1 ∶ 15 1 123.967
2 4 20 4 40 1 ∶ 20 1 387.433
3 4 25 5 50 1 ∶ 25 1 757.667
4 4 30 6 60 1 ∶ 30 1 901.633
5 5 15 3 50 1 ∶ 30 1 530.467
6 5 20 4 60 1 ∶ 25 1 533.767
7 5 25 6 30 1 ∶ 20 1 523.900
8 5 30 5 40 1 ∶ 15 1 253.866
9 6 15 5 60 1 ∶ 20 1 258.700
10 6 20 6 50 1 ∶ 15 1 440.866
11 6 25 3 40 1 ∶ 30 1 351.366
12 6 30 4 30 1 ∶ 25 1 241.033
13 7 15 6 40 1 ∶ 25 1 167.300
14 7 20 5 30 1 ∶ 30 1 449.166
15 7 25 4 60 1 ∶ 15 1 521.466
16 7 30 3 50 1 ∶ 20 1 103.533
K1 1 269.178 1 049.234 1 055.806 1 100.502 1 100.499
K2 1 196.554 1 197.934 1 172.325 1 065.353 1 088.733
K3 1 095.710 1 270.989 1 181.417 1 205.572 1 181.300
K4 1 083.080 1 126.366 1 234.975 1 273.096 1 273.991
R 1 86.098 221.755 179.169 207.743 185.258
表 2 正交分析结果
Table 2 The results of orthogonal analysis
柴军红，等：花楸叶活性成分提取工艺的优化分离提取
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