全 文 ：星点设计 -效应面法优化刺五加叶提取工艺
李攀登 1 ,张崇禧 2 ,李金玲 1 ,陆珞1 ,郑友兰1＊
(1.吉林农业大学中药材学院 ,长春 130118;2.山东大学威海分校海洋学院 , 威海 264209)
摘要　目的:星点设计 -效应面法优化刺五加叶中紫丁香苷和金丝桃苷的提取工艺。 方法:以乙醇体积分数 、提取时间 、料液
比为自变量 , 紫丁香苷和金丝桃苷提取率为因变量 , 通过对自变量与因变量的完全二次响应曲面的回归拟合 , 用岭嵴分析和
效应面法选取最佳工艺 ,并进行预测分析。结果:确定紫丁香苷最佳提取工艺为:体积分数 57.56%乙醇水溶液 27.75倍量超
声提取 3次 , 每次 76.28 min;金丝桃苷最佳提取工艺为:体积分数 58.86%乙醇水溶液 29.75倍量超声提取 3次 , 每次 59.17
min。结论:星点设计 -效应面法优选的刺五加叶中紫丁香苷和金丝桃苷的提取工艺 ,方法简便 , 精度更高。
关键词:刺五加;星点设计;效应面法;紫丁香苷;金丝桃苷
中图分类号:R917 文献标识码:A 文章编号:0254-1793(2010)06-1064-05
OptimumextractingprocessforleavesofAcanthopanax
senticosus(Rupr.etMaxim.)Harmsbycentralcomposite
designandresponsesurfacemethod
LIPan-deng1 , ZHANGChong-xi2 , LIJin-ling1 , LULuo1 , ZHENGYou-lan1＊
(1.ColegeofChineseMedicinalMaterial, JilinAgriculturalUniversity, Changchun130118, China;
2.MarineCollege, ShandongUniversityatWeihai, Weihai264209, China)
Abstract　Objective:TooptimizetheextractingprocessofleavesofAcanthopanaxsenticosus(Rupr.etMaxim.)
Harmsbycentralcompositedesignandresponsesurfacemethod.Method:Independentvariableswereethanolcon-
centration, extracttime, andsolventsratio, dependentvariableswereextractingrateofsyringinandhyperin, compos-
itedesignandresponsesurfacemethodwereusedtooptimizetheextractingprocess, atwo-orderpolynomialequa-
tionwasfitedtothedata, andresultantmodelwasusedtopredicttheresponseintheoptimalregion.Results:Anal-
ysisindicatedtheoptimumextractionconditionsforsyringinwere57.56% aqueousethanol76.28 minforonce
extraction, 27.75 foldsolventand3 times, andthatforhyperinwere58.86% aqueousethanol59.17 minforonce
extraction, 29.75 foldsolventand3 times.Conclusion:Theoptimumprecessissimpleandmoreconvenientforex-
tractingtheleavesofA.senticosus, withanhigherprecision.
Keywords:Acanthopanaxsenticosus(Rupr.etMaxim.)Harms;centralcompositedesign;responsesurfacemethod;
syringin;hyperin
　　中药刺五加为五加科植物刺五加 Acanthopanax
senticosus(Rupr.etMaxim.)Harms的干燥根及根
茎 ,其茎 、叶也可作药用 ,味辛 、微苦 ,性温 ,归脾 、肾 、
心经。具有益气健脾 、补肾安神的功能 [ 1] 。主要分
布于我国东北 、华北 、陕西及四川等地 。近年研究表
明 ,皂苷类和黄酮类为刺五加叶的主要活性成分 ,且
叶中黄酮含量最高 [ 2] 。药理研究显示 ,刺五加叶皂
苷(Acanthopanaxsenticosussaponins, ASS)具有明显
的镇静 ,抗肿瘤 ,降低实验性糖尿病大鼠血糖 ,减轻
糖尿病合并症 ,保护心脏移植手术中受体心脏等多
种生理活性[ 2] 。本实验以紫丁香苷和金丝桃苷收
率为指标 ,采用星点设计 -效应面法优化了刺五加
叶提取工艺 ,确定了最佳提取工艺 ,对于充分利用刺
五加资源 ,保护严重不足的野生刺五加资源以及其
可持续发展具有重要的意义 。
—1064— 药物分析杂志 ChinJPharmAnal2010, 30(6)
＊ 通讯作者　Tel:(0431)84533087-8005;E-mail:zcx 11@ 126.com
DOI :10.16155/j.0254-1793.2010.06.020
1　仪器与试药
ALLTECH高效液相色谱仪;KQ-250DB型数
控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);电子
计数天平(500 g/0.001 g,金羊天平仪器厂);百灵
LA114型电子天平(110 g/0.0001 g,常熟市百灵天
平仪器有限公司);101 -2型数显电热鼓风干燥箱
(上海锦屏仪器仪表有限公司)。
对照品紫丁香苷(实验室自制 ,结构经 MS谱图
数据分析 , 与文献 [ 3]相一致 , HPLC检测纯度为
98.9%),金丝桃苷 (成都曼思特生物科技有限公
司 ,纯度 99.0%);药材购于吉林临江利生源公司 ,
经吉林农业大学胡全德教授鉴定为刺五加 [ Acan-
thopanaxsenticosus(Rupr.etMaxim.)Harms]的叶;
甲醇为色谱纯 ,冰醋酸及乙醇为分析纯 ,试验用水为
双蒸水(经微孔滤膜滤过)。
2　方法与结果
2.1　紫丁香苷和金丝桃苷测定方法的建立
2.1.1　供试品溶液的制备　取干燥至恒重的刺五
加叶粗粉约 1 g,精密称定 ,置于三角瓶中 ,精密加入
体积分数 90%的乙醇水溶液 30 mL,密封称重 ,超声
(250 W, 90 kHz)提取 30 min,并提取 3次 ,溶液用
0.45 μm滤膜滤过 ,即得 。
2.1.2　色谱条件　色谱柱:ODS-C18 (4.6 mm×
250 mm, 5 μm);可变波长紫外检测器;流动相:甲醇
-0.1%醋酸水溶液 (48∶52);流速:1 mL· min-1;
检测波长:265 nm;柱温:25 ℃;进样量:10 μL。
2.1.3　线性关系考察　取对照品紫丁香苷和金丝
桃苷适量 ,精密称定 ,以乙醇配制成紫丁香苷质量浓
度 0.05 mg·mL-1和金丝桃苷质量浓度 0.15 mg·
mL-1的对照品混合溶液。分别吸取 2, 4 , 8, 12, 16
μL,按上述色谱条件进行 HPLC分析 ,以峰面积和
进样质量(μg)进行线性回归 ,得紫丁香苷及金丝桃
苷线性方程分别为:
Y=7.943 ×109X+6.916 ×104　r=0.9995(n=5)
Y=7.340 ×109X+8.221 ×104　r=0.9997(n=5)
线性范围分别为 0.1 ～ 0.8 μg和 0.3 ～ 2.4 μg。
2.1.4　稳定性试验　取刺五加叶样品 ,按 “ 2.1.1”
项下方法制备供试品溶液 ,分别于 0, 1, 2, 3, 4, 5 h
进样测定 ,结果紫丁香苷与金丝桃苷峰面积的 RSD
(n=6)分别为 1.3%和 1.7%。
2.1.5　精密度试验　取刺五加叶样品 ,按 “ 2.1.1”
项下方法制备供试品溶液 ,连续进样 6次 ,结果紫丁
香苷与金丝桃苷峰面积的 RSD(n=6)分别为
0.76%和 1.5%。
2.1.6　重复性试验　取刺五加叶样品 ,按 “2.1.1”
项下方法平行制备 6份供试品溶液 ,分别测定。结
果紫丁香苷与金丝桃苷质量分数的平均值(n=6)
分别为 0.116%和 0.216%, RSD均为 1.9%。
2.1.7　加样回收率试验 　精密称取已测知含量
(紫丁香苷含量 0.122%,金丝桃苷含量 0.227%)的
刺五加叶样品粉末 0.5 g,平行 5份 ,加入紫丁香苷
和金丝桃苷对照品混合溶液 3 mL(紫丁香苷质量浓
度 0.2 mg· mL-1 ,金丝桃苷质量浓度 0.4 mg·
mL-1),按 “2.1.1”项下方法制备供试溶液 ,进样测
定。计算得紫丁香苷和金丝桃苷平均回收率(n=
5)均为 100.4%, RSD分别为 1.3%和 1.7%。
2.1.8　样品测定　取按 “ 2.1.1”项下方法制得的
供试品溶液 ,在 “2.1.2”项的色谱条件下进行分析 ,
色谱图见图 1,将其峰面积代入相应的回归方程 ,并
按以下公式计算紫丁香苷和金丝桃苷的收率:
紫丁香苷收率(Y1)=提取液中紫丁香苷质量 /药材
质量 ×100%
金丝桃苷收率(Y2)=提取液中金丝桃苷质量 /药材
质量 ×100%
图 1　对照品(A)及刺五加叶样品(B)HPLC色谱图
Fig1　HPLCchromatogramsofreferencesubstances(A)andleavesof
Acanthopanaxsenticosus(Rupr.etMaxim.)Harms(B)
1.紫丁香苷(syringin)　 2.金丝桃苷(hyperin)
2.2　试验选择提取因素及相关水平
2.2.1　乙醇体积分数范围的选择 　通过文献查
阅[ 4] ,在中药有效成分提取中以乙醇为溶剂时其体积
分数不一 ,为确定最佳乙醇体积分数 ,将乙醇体积分
数范围确定为 30% ～ 90%,并按星点设计方法将各梯
度设定为:30.0%, 42.2%, 60.0%, 77.8%, 90.0%。
2.2.2　提取时间范围的选择　本试验采用超声提
—1065—药物分析杂志 ChinJPharmAnal2010, 30(6)
取的方法 ,一般提取时间为 30 min左右。本试验将
提取时间范围确定为 10 ～ 90 min以确定最佳提取
时间 ,按星点设计方法将各梯度设定为:10.0, 26.2,
50.0, 73.8, 90.0 min。
2.2.3　料液比范围的选择　在中药提取中 ,料液比
通常为 15倍左右 。提取用溶剂太少 ,不仅提取不完
全 ,而且因为药材吸收溶剂 ,导致无法过滤 。料液比
过大 ,溶剂消耗过大 ,则需要更大的经济投入 ,所以
本研究将料液比的考察范围确定为 12 ～ 30倍 。按
星点设计方法将各梯度设定为:12.0, 15.7, 21.0,
26.4, 30.0倍 。
2.3　星点设计
各因素水平设计见表 1,按星点设计方法安排
试验 ,共 17组(表 2),分别标号为 S1 ～ S17。取干燥
至恒重的刺五加叶粗粉约 1 g,精密称定 ,平行 17
份 ,于三角瓶中按表 2处理 ,并提取 3次 ,溶液用
0.45 μm滤膜滤过 ,合并备用 。
表 1　星点设计因素与水平
Tab1　Factorsandlevelsofcentralcompositedesign
水平
(level)
因素(factor)
X1[乙醇体积
分数(ethanol
concentration)] /%
X2[提取时间
(extracttime)]
/min
X3[料液比
(solventsratio)]
/倍(fold)
-1.682 30.00 10.00 12.00
-1 42.20 26.22 15.65
0 60.00 50.00 21.00
1 77.80 73.78 26.35
1.682 90.00 90.00 30.00
表 2　星点试验设计与结果
Tab2　Arrangementandresultsofcentralcompositedesign
试验号
(test
number)
X1 X2 X3
紫丁香苷收率
(yieldof
syringin)/%
金丝桃苷收率
(yieldof
hyperin)/%
S1 60.00 50.00 21.00 0.114 0.223
S2 60.00 50.00 21.00 0.116 0.225
S3 60.00 50.00 21.00 0.124 0.246
S4 77.84 73.78 26.35 0.125 0.238
S5 77.84 73.78 15.65 0.114 0.241
S6 77.84 26.22 26.35 0.122 0.241
S7 77.84 26.22 15.65 0.118 0.237
S8 42.16 73.78 26.35 0.121 0.216
S9 42.16 73.78 15.65 0.108 0.188
S10 42.16 26.22 26.35 0.122 0.212
S11 42.16 26.22 15.65 0.111 0.204
S12 30.00 50.00 21.00 0.104 0.146
S13 90.00 50.00 21.00 0.080 0.071
S14 60.00 10.00 21.00 0.120 0.230
S15 60.00 90.00 21.00 0.117 0.226
S16 60.00 50.00 12.00 0.092 0.220
S17 60.00 50.00 30.00 0.127 0.234
　　为了精确考察乙醇体积分数(X1),提取时间
(X2)和料液比(X3)对紫丁香苷和金丝桃苷提取效
率的影响 ,并确定其最佳的提取工艺 ,以 X1、X2 、X3
为自变量 ,以紫丁香苷收率 Y1和金丝桃苷收率 Y2
为因变量 ,按星点设计 -效应面方法设计实验。并
用 SAS9.2软件包对实验数据进行 RSREG分析 ,
RSREG过程(二次响应面回归过程)用于拟合完全
二次响应曲面的回归模型 [ 5] 。并通过分析研究拟
合曲面的形状的最佳响应的因子水平或范围 。以
Y1 、Y2为响应变量 , X1 、X2、X3为因子变量 ,二次响应
曲面回归模型为:
Y(1, 2)=b0 +b1X1 +b2X2 +b3X3 +b4X1X2 +b5X1X3 +
b6X2X3 +b7X12 +b8X22 +b9X32 +ε
RSREG过程具有以下功能:①模型拟合及对参
数估计做方差分析;②为了调查预测响应曲面的形
状而进行典型相关分析;③为了寻找最佳响应的范
围而进行岭嵴分析 ,由此可以精确得出最佳响应值
时各因子的取值 ,同时 ,还可以以指标值为纵坐标 ,
固定 3个自变量之一为所估计的最佳值上 ,其他 2
个自变量为横坐标 ,用 Origin8.0绘制三维效应面
(responsesurface)图 。由图中的指标值选取最佳自
变量值 ,最后用效应面法得出的工艺条件提取药材 ,
并依据模型进行预测分析 ,进行验证试验 ,最终得到
优化的提取工艺条件。实验设计及结果见表 1、表
2。
2.4　二次响应面回归分析结果
应用 SAS9.2软件包对实验数据进行二次响应
面回归分析 ,得到的完全二次响应曲面的回归模型
分别为:
Y1 =2.763 ×10-2 +2.610 ×10-3X1 -8.030 ×10-4
X2 +2.0 ×10-3 X3 -2.091 ×10-5 X21 +
0.000001.0 ×10-6 X1X2 +4.869 ×10-6 X22 -
1.1837 ×10-5X1X3 +1.073 ×10-5X2X3 -1.160
×10-5X23
R=0.795,拟合不足检验概率 P=0.163。
Y2 =-8.789 ×10-2 +1.411 ×10-2 X1 -1.785 ×
10
-3X2 -6.723 ×10-3 X3 -1.110 ×10-4 X21 +
4.001×10-6X1X2 +1.251 ×10-5X22 -4.525 ×
10
-5X1X3 +1.130×10-5X2X3 +2.310×10-4X23
R=0.821,拟合不足检验概率 P=0.0756。
2个回归模型的相关系数均较大 ,且拟合不足
检验概率均大于 0.05,说明模型较优。通过岭嵴分
析 ,得出紫丁香苷 、金丝桃苷 2个回归模型的最佳响
—1066— 药物分析杂志 ChinJPharmAnal2010, 30(6)
应点分别为:
Ymax=0.130(X1 =57.56, X2 =76.28, X3 =27.75)
Ymax=0.256(X1 =58.86, X2 =59.17, X3 =29.75)
2.5　效应面法优化提取工艺和预测
根据拟合的二次回归方程 ,用 Origin8.0绘制
三维效应面(responsesurface)图(图 2、图 3)。从图
中可以直观地看出 ,紫丁香苷收率较高的提取工艺
范围为 X1:50% ～ 60%, X2:70 ～ 90 min, X3:25 ～ 30
倍;金丝桃苷收率较高的提取工艺范围为 X1:55%
～ 65%, X2:75 ～ 90 min, X3:25 ～ 30倍 。
图 2　紫丁香苷的效应面图
Fig2　Predictedresponsesurfaceofsyringin
依据最优提取工艺条件再提取刺五加叶 3份 ,
进行最优提取工艺验证实验 ,并将测定的平均结果
与拟合方程的预测值进行比较 , 计算其相对偏差
[相对偏差 =(预测值 -实测值)/预测值 ×100%] ,
紫丁香苷和金丝桃苷的相对偏差分别为 1.1%和
1.4%。
图 3　金丝桃苷的效应面图
Fig3　Predictedresponsesurfaceofhyperin
3　讨论
3.1　流动相和检测波长的确定　本实验曾尝试甲
醇 -水 、甲醇 -0.1%醋酸水溶液 、乙腈 -水 、乙腈 -
0.1%醋酸水溶液等为流动相 , 结果表明甲醇 -
0.1%醋酸水溶液(48∶52)为流动相时可使样品中
待测成分较好地分离 ,且峰形较好 ,故采用甲醇 -
0.1%醋酸水溶液(48∶52)为流动相;当检测波长为
265 nm时 ,紫丁香苷和金丝桃苷峰形均达到最佳 ,
—1067—药物分析杂志 ChinJPharmAnal2010, 30(6)
故确定检测波长为 265 nm。
3.2　本研究首次采用星点设计 -效应面法 ,考察了
乙醇浓度 、提取时间和料液比对紫丁香苷和金丝桃
苷提取率的效应趋势 ,从效应面图中可以看出 ,对提
取率影响最大的是乙醇浓度 ,其次是料液比 ,影响最
小的是提取时间 。同时 ,通过岭嵴分析 ,可精确地找
出最佳响应点 ,确定各因素在选定范围内的最佳值 ,
从而优化刺五加叶中紫丁香苷和金丝桃苷的提取工
艺 。
3.3　本实验应用 SAS9.2软件包对实验数据进行
RSREG分析 ,并结合 Origin8.0绘制三维效应面图 ,
使结果更加直观 、形象 。
参考文献
1　ChP(中国药典).2005.VolⅠ (一部):143
2　XIEXin(谢新), DILiu-qing(狄留庆).Theresearchprogressesof
chemicalcompositionandpharmacologicalactionaboutleavesofAc-
anthopanaxsenticosusHarms(刺五加叶化学成分和药理作用研究
进展).ModChinMed(中国现代中药), 2008, 10(11):6
3　WANGZi-can(王子灿), QIAOShan-yi(乔善义), MADe(马
德), etal.High-performanceliquidchromatographycombinedwith
masspectrumanalysisforidentifiyingtheantifatiguecomponentsin
AcanthopanaxsenticosusHarms(高效液相色谱 -质谱联用技术分
析刺五加抗疲劳化学成分).JFirstMilMedUniv(第一军医大学
学报), 2003, 23 (4):355
4　TANXin-chun(谭鑫春).Discussionontheextractiveprocessof
Chinesemedicineinfluenceonthequalityofmedicines(浅谈中药提
取工艺对药品质量的影响).ChinJInfTraditChinMed(中国中医
药信息杂志), 1996, 3(11):6
5　HUANGYan(黄燕), WUPing(吴平).SASStatisticsAnalysisand
Application(SAS统计分析及应用).Beijing(北京):ChinaMachine
Press(机械工业出版社), 2006.243
(本文于 2009年 7月 22日收到)
《医疗器械监督管理条例 》配套法规修订研讨会在深圳召开
　　根据国家食品药品监督管理局(以下简称国家局)《关于委托开展 <医疗器械监督管理条例 >配套
规章和规范性文件制修订工作的通知》(食药监办械 [ 2010] 90号)安排 ,由中国药品生物制品检定所
(以下简称中检所)主办 、深圳市食品药品监督管理局(以下简称深圳市局)承办的 《医疗器械监督管理
条例 》配套法规修订研讨会于 2010年 6月 3日至 4日在深圳召开 。来自国家局医疗器械监管司 、中检
所和全国 24个医疗器械监督 、检测机构及深圳市邀请的专家 40余人参加了会议 。
会议由中检所医疗器械检验处处长白东亭主持。深圳市局王夏娜副局长首先代表深圳市局致欢迎
辞。国家局医疗器械监管司综合处副调研员张华介绍了 《医疗器械监督管理条例 》修订的最新进展情
况。中检所副所长 、国家局医疗器械标准管理中心副主任王云鹤在讲话中强调本次研讨会对法规的修
订要把握四点:一是法规制定的目的要明确;二是对法规的关键点要把握好;三是各部门职责要明晰;四
是法规的可操作性要强 。
会上 ,王夏娜和袁斌华处长对 《医疗器械进出口和通关检测管理办法 》、《高风险医疗器械目录 》起
草和修改的总体情况进行了介绍和进一步说明。中检所光机电检验室副主任任海萍和医疗器械检验中
心杨晓芳分别汇报了《医疗器械检测机构管理办法(征求意见稿)》、《医疗器械批签发管理办法(征求
意见稿)》在全国范围内征求意见后修改的情况。会议详细讨论了上述四个征求意见稿的反馈意见 ,就
主要问题进行了深入研讨 ,对文件的修改达成了一致 。
详细情况请访问:www.nicpbp.org.cn。
(医疗器械检验处供稿)
—1068— 药物分析杂志 ChinJPharmAnal2010, 30(6)