全 文 ：※工艺技术 食品科学 2015, Vol.36, No.10 65
响应面法优化三七花多酚的提取工艺及其
抗氧化性分析
朱素英
（菏泽学院生命科学系，山东 菏泽 274015）
摘 要：目的：探究三七花多酚的提取优化工艺以及其抗氧化性。方法：利用单因素试验，选择提取温度、提取
时间、乙醇体积分数3 个因素，采用响应面的中心组合试验设计，得到三因素及其交互作用对三七花多酚提取量
影响的多元回归方程、响应面图及三七花多酚提取量与1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，
DPPH）自由基清除能力的相关性。结果：三七花多酚提取的最佳条件为提取温度75 ℃、提取时间47 min、乙醇
体积分数48%，多酚提取量（以没食子酸当量计）预测值可达58.95 mg/g，且实际值为预测值的98.44%，抗氧化性与
三七花多酚提取量的相关系数为0.757 208。结论：最佳条件下实际值与预测值相符，说明预测结果可靠，可作为三七
花多酚提取的优化条件；三七花多酚提取量与DPPH自由基清除率高的相关性说明三七花多酚具有较强的抗氧化性。
关键词：三七花；多酚；响应面；提取工艺；抗氧化
Optimization of Extraction Process for Polyphenolics from Panax notoginseng Flowers by
Response Surface Methodology and Its Antioxidant Activity
ZHU Suying
(Department of Life Science, Heze University, Heze 274015, China)
Abstract: Objective: To optimize the extraction of polyphenol from Panax notoginseng flowers and examine its antioxidant
activity. Methods: Ethanol concentration, and extraction temperature and time were identified as main variables influencing
the extraction yield of polyphenols. The levels of the three variables were optimized by response surface methodology with
central composite design. As a result, a polynomial regression and response surface plots were established indicating the
effects of the studied variables on extraction efficiency. Moreover, the correlation between polyphenol concentration from
Panax notoginseng flowers and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging ability was examined. Results:
The optimal conditions for polyphenol extraction were determined as follows: extraction temperature, 75 ℃; extraction
time, 47 min; and ethanol concentration, 48%. Under these conditions, the actual extraction rate of polyphenols was
58.95 mg/g, representing 98.44% of the predicted value. The correlation coefficient between DPPH radical scavenging ability
and polyphenol yield was 0.757 208. Conclusion: Under the optimal conditions, the good agreement between predicted and
observed extraction rates of polyphenols suggests the reliability of the predicted results. The strong correlation between
DPPH radical scavenging ability and polyphenol yield demonstrates potent antioxidant activity of polyphenols from Panax
notoginseng flowers.
Key words: Panax notoginseng flowers; polyphenol; response surface methodology; extraction; antioxidant
中图分类号：TS201.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2015）10-0065-05
doi:10.7506/spkx1002-6630-201510013
收稿日期：2014-10-23
基金项目：菏泽学院植物学重点实验室建设项目
作者简介：朱素英（1980—），女，讲师，硕士，研究方向为中草药的活性成分。E-mail：zhu_suying@126.com
三七花为名贵传统中药三七（Panax notoginseng
(Burk) F.H.Chen）的花蕾，三七花与根均可药食两用。
三七花性甘凉，具有活血化瘀、抗炎、抗癌、降血压血
脂、护肝等作用[1-4]，同时三七花也作为保健品应用于食
品、家庭烹饪等[5]。目前从三七花中获得的有效成分主要
为皂苷类[6-7]，另外还有些挥发油类[8]、多糖类等[9]成分。
酚类物质在三七花中还未见报道，多酚类物质具有较强
的抗自由基[10]、抗氧化性[11-15]、抗肿瘤[15-16]以及预防神经
退行性疾病的能力[17-18]，笔者实验研究表明三七花亦含有
丰富的多酚成分，本实验利用响应面法对三七花多酚进
66 2015, Vol.36, No.10 食品科学 ※工艺技术
行提取优化，并对三七花提取液多酚提取量与清除DPPH
自由基能力相关性抗氧化性进行探讨，为三七花进一步
加工利用提供理论支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
三七花购于云南文山，经菏泽学院植物学教研室周
长路副教授鉴定为五加科人参属三七的干燥花蕾。
Folin-Ciocalteu试剂 上海荔达有限公司；1,1-
二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，
DPPH） 美国Sigma公司；没食子酸、碳酸钠、乙醇等
均为分析纯。
1.2 仪器与设备
DZF-6050型真空干燥箱 上海博讯实业公司；
HH-8数显恒温水浴锅 江苏省金坛市江南仪器厂；FW-
100型高速万能粉碎机 北京市永光明医疗仪器厂；TU-
1810型紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限
责任公司。
1.3 方法
1.3.1 三七花前处理及提取
将三七干花蕾粉碎机粉碎后过40 目筛，置于真空干
燥箱60 ℃干燥至质量恒定，分别称取2 g按照液料比15∶1
（mL/g）置于三角烧瓶中，按照实验设计条件于水浴锅
中进行浸提，过滤，重复2 次后合并3 次提取液，定容至
50 mL，于4 ℃保存，以备后用。
1.3.2 三七花多酚提取量的测定
采用Fo l in -C ioca l t eu法 [19 ]：移液枪移取提取液
0.5 mL，加入5 mL的稀释10 倍Folin-Ciocalteu试剂，摇匀
后，静置反应5 min，再加入7.5%的Na2CO3溶液4 mL，
加入1.5 mL蒸馏水至反应体系为11 mL，摇匀，室温放置
60 min，在波长765 nm处测定吸光度。采用没食子酸为
对照品，获得没食子酸的标准曲线，根据标准曲线算出
三七花提取液多酚的质量浓度，以没食子酸当量表示，
根据以式（1）算出三七花多酚提取量（Y）。
ρV
mY/ mg/g ˙ （1）
式中：ρ为提取液多酚质量浓度（以没食子酸当量
计）/（mg/mL）；v为提取液定容后体积/mL；m为三七
花粉末干质量/g。
1.3.3 抗氧化性测定
选用DPPH自由基清除法[20]，取0.5 mL样品，加入
3 mL 0.1 mmol/L DPPH溶液和2.5 mL的无水乙醇，混
匀，暗处静置30 min，517 nm波长处测定吸光度。DPPH
自由基清除率（S）可以用式（2）计算：
AcˉAs
Ac
S/%˙ h100 （2）
式中：Ac为3 mL无水乙醇与3 mL DPPH溶液的吸光
度；As为0.5 mL提取液与2.5 mL无水乙醇与3 mL DPPH溶
液的吸光度。
1.3.4 单因素试验设计
选取影响多酚的提取条件有液料比、提取时间、提
取温度、乙醇体积分数4 个变量，研究变量对三七花多酚
提取的影响，选择合适的变量范围。单因素变量设计如
表1所示，当其中一项作为变量时，选取其他提取条件作
为固定提取条件，固定提取条件：液料比20∶1、提取时
间40 min、提取温度60 ℃、80%乙醇溶液。
表 1 单因素试验变量设计
Table 1 Single factor design
因素 水平
液料比（mL/g） 5∶1 10∶1 20∶1 40∶1 80∶1
提取温度/℃ 15 30 45 60 75 90
提取时间/min 10 25 40 55 70 85
乙醇体积分数/% 0 20 40 60 80 100
1.3.5 响应面试验设计
在单因素试验基础上，选取提取温度、提取时间、
乙醇体积分数3 个变量，利用Design-Expert软件进行响应
面中心组合试验设计。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
进行响应面设计之前要进行相关单因素的范围的确
定，本着安全经济的原则，选用一定比例的乙醇作为提
取剂。考察液料比、提取时间、提取温度、乙醇体积分
数4 个单因素对三七花多酚提取的影响。
10
20
30
40
50
60
70 A
a
b
c c c
0
5IJ1 10IJ1 20IJ1 40IJ1 80IJ1⏢ᯉ∄˄mL/g˅ཊ䞊ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅
10
20
30
40
50
60
70 B
a
b
c c c c
0
2510 40 7055 85ᨀਆᰦ䰤/minཊ䞊ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅
※工艺技术 食品科学 2015, Vol.36, No.10 67
10
20
30
40
50
60
70 C
a
b
c c c c
0
3015 45 60 75 90ᨀਆᓖ/ćཊ䞊ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅
10
20
30
40
50
60
70 D
a
a
b b b
c
0
0 20 40 60 80 100҉䞷փ〟࠶ᮠ/%ཊ䞊ᨀਆ䟿/ ˄mg/g ˅
图 1 液料比（A）、提取时间（B）、提取温度（C）和
乙醇体积分数（D）对三七花多酚提取量的影响
Fig.1 Effects of single factors on polyphenol yield from
Panax notoginseng flowers
如图1A所示，三七花多酚提取量随着液料比增加
而增加，液料比20∶1时多酚提取量趋于平稳，液料比
20∶1、40∶1、80∶1多酚提取量无显著差异（P＞0.05），
液料比5∶1、10∶1三七花粉末不能完全溶解，从液料比
20∶1开始，三七花多酚基本溶出完全，增大液料比不能
增加多酚提取量，且液料比越大，会增加多酚浓缩所用
时间，增大多酚被氧化的几率[21]。因此20∶1可作为进一
步试验的最佳液料比。
如图 1 B所示，随着提取时间从 1 0 m i n延长至
40 min，多酚提取量逐渐增加，提取时间达到40 min时多
酚提取量达到55.312 mg/g，提取时间继续延长多酚提取
量差异不显著（P＞0.05），且延长提取时间会使多酚提
取量稍有降低[22]，很可能延长提取时间使多酚降解，同
时使一些蛋白质、多糖的等成分溶出[23]。因此选择25、
40、55 min作为响应面设计的低点、中点、高点。
如图1C所示，提取温度对三七花多酚提取量影响显
著，在提取温度较低时，15～60 ℃三七多酚提取量随
着提取温度的升高逐渐增加，60 ℃时达到最大值，超过
60 ℃，75～90 ℃多酚提取量略有降低。温度升高增大
多酚的溶解度和扩散系数，可以提高多酚提取量[24]，但
由于有些酚类，特别是类黄酮类为热敏性，当温度过高
时，会造成降解。
由图1D可以看出，用水提取多酚提取量高于100%乙
醇，水醇混合物可以提高多酚的得率，在乙醇体积分数为
0%～60%时，多酚提取量随着乙醇体积分数增加逐渐增
加，乙醇体积分数60%多酚提取量达到最大56.74 mg/g，乙
醇体积分数80%时多酚提取量下降，100%时下降至低于
水提取物。因此选择40%、60%、80%作为响应面设计的
乙醇体积分数的低点、中点和高点。
2.2 响应面试验设计与结果
根据中心组合试验设计步骤进行多酚的提取以及提
取液DPPH自由基清除能力测定，结果见表2，试验结果
利用Design-Expert进行分析。
表 2 三七花多酚提取的中心组合试验设计与结果
Table 2 Central composite design and results
试验号 A提取温度/℃
B提取
时间/min
C乙醇体积
分数/%
多酚提取量/
（mg/g）
DPPH自由基
清除率/%
1 60 40 60 57.67 74.99
2 60 15 60 42.40 36.87
3 75 25 80 43.22 44.37
4 45 25 80 44.73 13.53
5 45 25 40 52.54 56.96
6 60 40 94 42.66 7.49
7 75 55 80 51.92 27.30
8 60 65 60 52.70 37.03
9 75 55 40 57.88 54.75
10 60 40 60 57.09 72.40
11 45 55 80 49.47 15.37
12 35 40 60 55.07 50.78
13 85 40 60 58.82 58.72
14 45 55 40 55.45 66.47
15 75 25 40 53.18 66.80
16 60 40 60 57.31 74.42
17 60 40 26 55.37 73.041
2.3 三七花多酚提取工艺优化
根据中心组合试验结果，进行回归分析，得多元二
次回归方程：
Y=16.617 96＋0.023 389A＋1.062 81B＋0.637 56C＋
0.003 197 69AB－0.000 886 630AC＋0.002 427 49BC－
0.000 397 771A2－0.015 163B2－0.007 238 02C2
表 3 二次回归的方差分析
Table 3 Analysis of variance of regression model
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型 514.624 5 9 57.180 5 140.954 7 ＜0.000 1 **
A提取温度 7.795 005 1 7.795 005 19.215 34 0.003 2 **
B提取时间 107.727 3 1 107.727 3 265.556 8 ＜0.000 1 **
C乙醇体积分数 191.229 6 1 191.229 6 471.396 8 ＜0.000 1 **
AB 4.141 213 1 4.141 213 10.208 43 0.015 2 *
AC 0.566 001 1 0.566 001 1.395 24 0.276 1
BC 4.242 75 1 4.242 75 10.458 73 0.014 4 *
A2 0.090 3 1 0.090 3 0.222 597 0.651 4
B2 131.225 2 1 131.225 2 323.481 1 ＜0.000 1 **
C2 94.496 26 1 94.496 26 232.941 1 ＜0.000 1 **
残差 2.839 661 7 0.405 666
失拟项 2.670 977 5 0.534 195 6.333 701 0.142 0
净误差 0.168 684 2 0.084 342
总离差 517.464 1 16
注：*. P＜0.05，差异显著；**. P＜0.01，差异极显著。
根据表3统计结果可以看出，该模型在P＜0.01水平
上极显著，失拟项0.142 0不显著（P＞0.05），说明该
68 2015, Vol.36, No.10 食品科学 ※工艺技术
模型可以用于三七花多酚提取的优化分析，相关系数
r2=0.994 5，校正系数r2Adj为0.987 5，说明该模型拟合度
较高，可以用于预测三七花多酚的优化。因素A、B、
C、B2、C2影响极显著（P＜0.01），AB、BC影响显著
（P＜0.05）。AC、A2不显著，剔除不显著相，多元回归
方程优化为：
Y=21.553 39－0.077 541A＋1.053 40B＋0.576 43C＋
0.003 197 69AB＋0.002 427 49BC－0.015 046B 2－
0.007 171 92C2
响应面图等高线越扁则说明两因素的交互作用对提
取得率影响越大，响应面呈峰形，有极大值。综合图2与
表3，C对多酚提取影响最大，其次是B2、B、C2、A，在
P＜0.01水平上均达到极显著。交互效应对多酚提取的影
响BC＞AB，影响显著（P＜0.05），各因素对三七花多
酚影响从大到小依次为：C＞B2＞B＞C2＞A＞BC＞AB＞
AC＞A2。
75
69635751452531
Bᨀਆᰦ䰤/min Aᨀਆᓖ/ćཊ䞊ᨀਆ䟿/ ˄mg/g˅ 37434955505254565860
75
69635751454048
CЭ䝛ԧ⿃ߚ᭄/% Aᦤপ⏽ᑺ/ć䜮ᦤপ䞣/ ˄mg/g˅ 56647280505254565860
55
49433731254048
CЭ䝛ԧ⿃ߚ᭄/% Bᦤপᯊ䯈/min䜮ᦤপ䞣/ ˄mg/g˅ 566472804045505560
图 2 各因素交互作用对三七花多酚提取量影响的响应面图
Fig.2 Response surface plots for the effects of three variables on the
extraction rate of polyphenols from Panax notoginseng flower
利用Design-Expert软件对多元二次方程模型进行提
取条件优化，三七花多酚的提取优化最佳条件为提取温
度75 ℃、提取时间46.85 min、乙醇体积分数48.11%，多
酚提取量为59.90 mg/g。
在实验室条件下，为了便于操作，优化条件修改为
提取温度75 ℃、提取时间47 min、乙醇体积分数48%，
在液料比20∶1的条件下进行验证实验，多酚提取量可达
58.95 mg/g，为预测值的98.44%，与预测值符合度较高，
因此此实验条件可以用于三七花多酚提取的优化。
2.4 多酚提取量与其DPPH自由基清除能力的关系
表2中中心组合试验设计条件下，D P P H自由基
的清除能力最大可达74.99%，结合表2分析多酚提取
量与DPPH自由基清除率相互关系，如图3所示，在
P＞0.01水平上，三七花多酚提取量与DPPH自由基清除
能力大小相关性显著，且相关系数达到r值为0.757 208，
说明三七花多酚在抗氧化中起到重要作用。
10
20
30
40
50
60
80
70
0
40 45 5550 60䜮ᦤপ䞣/˄mg/g˅⏙䰸⥛/%
图 3 三七花多酚提取量与DPPH自由基清除率的相关性
Fig.3 Correlation between extraction rate and DPPH radical
scavenging rate
3 结 论
利用响应面试验设计优化了三七花多酚的提取工
艺，建立其多元二次优化模型，并对三七花多酚提取量
与DPPH自由基清除率之间的关系进行研究，结果显示
乙醇体积分数对多酚提取量影响最大，三七多酚提取的
最佳条件为在温度75 ℃水浴中提取47 min、提取溶剂为
48%乙醇溶液，多酚提取量为58.95 mg/g，实际值与预测
值相符。因此利用响应面法对三七花多酚进行提取和优
化可行，且提取条件简便，节能有效。另外根据目前的
文献可知，三七花多酚的含量要高于三七根[25]，很可能
是三七花中含有较多花青素的缘故。三七花多酚提取量
与三七花提取液DPPH自由基清除能力较高的相关性，表
明三七花水醇提取液多酚具有较强的抗氧化性。
参考文献：
[1] 高明菊, 崔秀明, 曾江, 等. 三七花的研究进展[J]. 人参研究, 2009,
21(2): 5-7.
[2] 廖文琴, 可燕, 蒋嘉烨, 等. 三七花总皂苷抑制人乳腺癌细胞侵袭的
体外研究[J]. 上海中医药大学学报, 2010, 24(5): 77-81.
[3] 可燕, 蒋嘉烨, 王现珍, 等. 三七根及花总皂苷抗肿瘤细胞诱导的血
小板聚集研究[J]. 中药材, 2010, 33(1): 96-99.
[4] 曹敏, 楼丹飞, 王国印, 等. 三七花总皂苷对自发性高血压大鼠的降
压作用研究[J]. 中华中医药学刊, 2014, 32(2): 367-369.
※工艺技术 食品科学 2015, Vol.36, No.10 69
[5] 殷勤红, 朱艳琴, 虞泓, 等. 三七花化学成分和药理作用的研究进展[J].
光谱实验室, 2011, 28(3): 1194-1197.
[6] 朱艳琴, 殷勤红, 虞泓, 等. HPLC法同时测定三七花中3 种皂苷[J].
中成药, 2013, 35(2): 339-341.
[7] 李先. 三七花皂苷的化学成分研究[D]. 长春: 吉林大学, 2009.
[8] 吕晴, 秦军, 章平, 等. 同时蒸馏萃取三七花挥发油成分的气相色谱-
质谱分析[J]. 药物分析杂志, 2005, 25(3): 284-287.
[9] 宫德瀛, 黄建, 王红, 等. 三七花多糖的分离纯化及结构初步研究[J].
天然产物研究与开发, 2013, 25(12): 1676-1679.
[10] 于敏, 杨春荣, 陈帅. 五倍子中多酚类物质对DPPH自由基清除作用
的电子自旋共振研究[J]. 时珍国医国药, 2007(12): 3058-3059.
[11] 韩爱芝, 黄军海, 孟庆艳, 等. 大花罗布麻不同部位酚类物质含量及
其抗氧化活性比较研究[J]. 食品科学, 2014, 35(13): 127-131. doi:
10.7506/spkx1002-6630-201413024.
[12] 邵芳芳, 尹卫平, 梁菊. 重要的植物多酚及其抗氧化性能的研究概
况[J]. 西北药学杂志, 2010, 25(1): 66-68.
[13] 张红城, 赵亮亮, 胡浩, 等. 蜂胶中多酚类成分分析及其抗氧化活
性[J]. 食品科学, 2014, 35(13): 59-65. doi: 10.7506/spkx1002-6630-
201413011.
[14] ATOUI A K, MANSOURI A, BOSKOU G, et al. Tea and herbal
infusions: their antioxidant activity and phenolic profile[J]. Food
Chemistry, 2005, 89(1): 27-36.
[15] 陆雪莹, 肖向文, 李晓波. 新疆石榴皮总多酚有效部位抗氧化、抗
菌及抗肿瘤活性[J]. 食品科学, 2012, 33(9): 26-30.
[16] VATTEM D A, GHAEDIAN R, SHETTY K. Enhancing health
benefits of berriesthrough phenolic antioxidant enrichment: focus on
cranberry[J]. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, 2005, 14(2):
120-130.
[17] 陈伟强, 程义勇. 绿茶多酚对神经退行性变作用的研究进展[J]. 生
理科学进展, 2008(4): 355-358.
[18] FRATIANNI F, CARDINALE F, COZZOLINO A, et al. polyphenol
composition and antioxidant activity of two autochthonous
brassicaceae of the Campania region, southern Italy[J]. Food and
Nutrition Sciences, 2014, 5(1): 66-70.
[19] DUAN Xiaojuan, ZHANG Weiwei, LI Xiaoming, et al. Evaluation of
antioxidant property of extract and fractions obtained from a red alga,
Polysiphonia urceolata[J]. Food Chemistry, 2006, 95(1): 37-43.
[20] ÖZTÜRK M, AYDOĞMUŞ-ÖZTÜRK F, DURU M E, et al.
Antioxidant activity of stem and root extracts of Rhubarb (rheum
ribes): an edible medicinal plant[J]. Food Chemistry, 2007, 103(2):
623-630.
[21] 李西柳, 庞明, 王俊儒, 等. 柿子渣中多酚的提取工艺及其抗氧化性
研究[J]. 西北植物学报, 2010, 30(7): 1475-1480.
[22] LIYANA-PATHIRANA C, SHAHIDI F . Opt imiza t ion of
extraction of phenolic compounds from wheat using response
surfacemethodology[J]. Food Chemistry, 2005, 93(1): 47-56.
[23] BEY M B, LOUAILECHE H, ZEMOURI S. Optimization of phenolic
compound recovery and antioxidant activity of light and dark dried fig
(Ficus carica L.) varieties[J]. Food Science and Biotechnology, 2013,
22(6): 1613-1619.
[24] YANG Tao, ZHANG Zhihang, SUN Dawen. Kinetic modeling of
ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from grape
marc: influence of acoustic energy density and temperature[J].
Ultrasonics Sonochemistry, 2014, 21(4): 1461-1469.
[25] 朱素英. 响应曲面法优化三七根多酚的提取工艺[J]. 食品工业科技,
2014, 35(11): 278-281.