全 文 ：新中医 2015年 8月第 47卷第 8期
JOURNAL OF NEW CHINESE MEDICINE August 2015 Vol.47 No.8
苎麻根，别名苎麻头、苎根、银苎等，为荨麻科苎麻属植
物苎麻 Boehmeria nivea (L.) Gaud 的干燥根。其性寒，味甘，
归心、肝经，具有凉血止血、安胎、利尿、清热解毒之功效，
主治血热妄行之咯血、吐血、衄血、胎漏下血，及热毒痈肿、
丹毒、毒蛇咬伤、跌打扭伤等。有研究发现，黄酮类化合物是
苎麻根的主要成分之一[1]。笔者用星点设计 - 效应面法优化其
总黄酮超声提取工艺，所取得工艺条件重复性较好，数据准确
度优，现报道如下。
1 仪器与材料
1.1 实验仪器 BUG40- 12 超声波清洗器[必能信超声(上海)
有限公司]；UV2300 分光光度计(上海天美科学仪器有限公
司)；XFB- 400 高速多功能粉碎机(吉首市中诚制药机械厂)；
AE- 240电子天平(上海梅特勒一托利多有限公司)。
1.2 实验药品 芦丁对照品购于中国药品生物制品检定所；
苎麻根购于毫州健仁药材有限公司，经鉴定为荨麻科苎麻属植
物苎麻的干燥根；其他试剂均为国产分析纯试剂。
2 方法及结果
2.1 总黄酮含量测定
2.1.1 对照品溶液的制备及标准曲线的绘制 见图 1。精密称
取芦丁标准品 13.6 mg，置于 50 mL容量瓶中，用 70%乙醇
星点设计 - 效应面法优化苎麻根总黄酮超声提取工艺
吴康郁，袁伟彬，黄伟斌
广州中医药大学附属骨伤科医院，广东 广州 510240
［摘要］目的：采用星点设计-效应面法优化苎麻根中总黄酮的超声提取工艺。方法：在单因素实验的基础上，以乙醇浓度、
料液比、超声时间为自变量，总黄酮得率为因变量，通过效应面法优选提取工艺条件，并进行预测分析。结果：最佳提取工艺为：
乙醇浓度为 63%，料液比为 1 ∶ 33，超声时间为 53 min。结论：优选的超声提工艺所得结果精确、简便，且预测性良好。
［关键词］苎麻根；总黄酮；星点设计-效应面优化法；超声提取
［中图分类号］ R284.2 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 0256- 7415（2015） 08- 0262- 04
DOI：10.13457/j.cnki.jncm.2015.08.121
Optimization of Ultrasonic Extraction Process of Total Flavonoids in Radix Boehmeriae
by Central Composite Design-Response Surface Methodology
WU Kangyu，YUAN Weibin，HUANG Weibin
Abstract： Objective：To optimize the ultrasonic extraction process of the total flavonoids from radix boehmeriae by central
compos ite des ign- response surface methodology．Method：Based on the s ingle factor experiment， ethanol concentration，
solid- liquid ratio and ultrasonic time were selected as independent variables， the yield of total flavonoids was used as
dependent variable，and the ultrasonic extraction process was optimized by response surface methodology. And then predictive
analys is was carried out to compare the value．Results： The optimal technological parameters were as follows： ethanol
concentration was 63%，solid- liquid ratio was 1∶33，and ultrasonic time was 53 min. Conclusion：The ultrasonic extraction
process optimized by central composite des ign /response surface methodology is convenient，precise，and highly predictive.
Keywords：Radix Boehmeriae；Total flavonoids；Central compos ite des ign- response surface methodology；Ultrasonic
extraction
［收稿日期］ 2015-01-04
［基金项目］广东省中医药局科研课题（20131224）
［作者简介］吴康郁（1973-），男，主管中药师，研究方向：医院制剂研发。
◆实验研究论著◆
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新中医 2015年 8月第 47卷第 8期
JOURNAL OF NEW CHINESE MEDICINE August 2015 Vol.47 No.8
0.85
0.75
0.65
0.55
0.45
0.35
0.25
0.15
0.05
吸
光
度
A
5 15 25 35 45 55
芦丁浓度 C(μg/mL)
溶液定容至刻度，摇匀，即得 0.272 mg/mL的芦丁对照品溶
液。精密吸取上述芦丁对照品溶液 0.5、1、1.5、2.0、2.5、5
mL置 25 mL量瓶中，加 70%乙醇溶液至 10 mL，加 5%亚
硝酸钠溶液 0.5 mL，摇匀静置 5min 后，加 10%硝酸铝溶液
0.5 mL，摇匀后静置 5 min，再加 0.5 mol/L氢氧化钠溶液 2
mL，摇匀，加 70％ 乙醇定容至 25 mL，静置 0.5 h，在 510
nm 下测定其吸光度(A)。以 A为纵坐标，芦丁标准品浓度 C
(μg/mL)为横坐标，得回归方程 y=0.015x+0.0004(r= 0.9998)，
线性范围 5.44～54.4 μg/mL。
图 1 芦丁对照品标准曲线
2.1.2 样品中总黄酮含量测定 取一定提取条件下所得的供
试品溶液，在 510 nm 处测定样品的吸光度。根据 2.1.1.项下
标准曲线计算样品中总黄酮的浓度 C。总黄酮得率计算公式：
总黄酮得率(％)=[(C×V×D)／m]×100％。式中：C为特定条
件下提取所得总黄酮的浓度，V为特定条件下提取所用溶剂的
量，D为样品的稀释倍数，m 为样品取样量。
2.1.3 精密度试验 精密量取 2.1.1 项下芦丁对照品溶液，重
复测定 6 次吸光度 A，结果 RSD值为 0.83%，表明仪器精密
度良好。
2.1.4 供试样品溶液的制备 精密称取药材粗粉约 1 g，置于
100 mL锥形瓶中，加入 70%乙醇 25 mL，30℃条件下超声
处理(功率 300W，频率 50kHz)20 min，取出，静置，移取上
清液 5 mL至 10 mL容量瓶中，加 70%乙醇定容至刻度，即
得。
2.1.5 稳定性试验 精密称取药材粗粉约 1 g，按 2.1.4 项下
的方法制备供试品溶液，室温放置，在第 0，1，2，4，6，
8，12 h 分别测定吸光度 A，并按 2.1.2 项下方法计算总黄酮
得率的 RSD值为 1.72%，表明样品溶液在 12 h内较为稳定。
2.1.6 重复性试验 精密称取 6 份药材粗粉，均约 1 g，按
2.1.4 项下的方法制备供试品溶液，分别测定吸光度 A，并按
2.1.2 项下方法计算总黄酮得率的 RSD值为 1.47%，表明方
法的重复性很好。
2.1.7 加样回收率试验结果 见表 1。精密称取已知含量药材
粗粉 6 份，均约 0.5 g，精密加入 2.1.1 项下对照品溶液
9.2 mL，按 2.1.4 项下的方法制备供试品溶液，分别测定吸光
度 A，计算加样回收率。平均加样回收率为 100.09% ，
RSD% =0.59%，表明提取方法回收率良好。
表 1 加样回收率试验结果
2.2 单因素试验
2.2.1 乙醇浓度对总黄酮得率影响试验 精密称取 6 份药材
粗粉，均约 1 g，分别加入浓度为 30%、45%、60%、75%、
90%乙醇和无水乙醇 25mL，在超声温度 40℃、超声功率
120 W 条件下超声 40 min，以考察乙醇浓度对总黄酮得率的
影响，结果总黄酮得率分别为 0.426%、0.454%、0.491%、
0.483%、0.469%、0.452%，由试验数据得知，乙醇浓度对
总黄酮得率有一定影响。
2.2.2 料液比对总黄酮得率影响试验 精密称取 6 份药材粗
粉，均约 1g，分别按 1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶
40、1∶45 为比例加入 70%乙醇溶液，在超声温度 40℃、超
声功率 120 W 条件下超声 40 min，以考察料液比对总黄酮得
率的影响，结果总黄酮得率分别为 0.417% 、 0.446% 、
0.487%、0.478%、0.466%、0.476%，由试验结果可知，料
液比对总黄酮得率有一定影响。
2.2.3 超声温度对总黄酮得率影响试验 精密称取 6 份药材
粗粉，均约 1 g，加入 70%乙醇溶液 25 mL，超声温度分别为
20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和 70℃，超声功率为 120
W，超声 40 min，以考察超声温度对总黄酮得率的影响，结
果总黄酮得率分别为 0.472%、0.477%、0.481%、0.482%、
0.480%、0.479%，由试验结果可知，超声温度对总黄酮得率
影响较小。
2.2.4 超声功率对总黄酮得率影响试验 精密称取 6 份药材
粗粉，均约 1 g，加入 70%乙醇溶液 25 mL，超声温度 40℃，
超声功率分别为 60 W、120 W、180 W、240 W、300 W，
超声 40 min，以考察超声功率对总黄酮得率的影响，结果总
黄酮得率分别为 0.453% 、 0.478% 、 0.484% 、 0.489% 、
0.494%、0.497%，由试验结果可知，超声功率对总黄酮得率
有一定影响。
2.2.5 超声时间对总黄酮得率影响试验 精密称取 6 份药材
粗粉，均约 1 g，加入 70%乙醇溶液 25 mL，超声温度 40℃，
超声功率 120 W，分别超声 20 min、30 min、40 min、50
试验
编号
1
2
3
4
5
6
测得总含量
(mg)
5.032
5.018
4.997
5.022
4.984
5.016
样品含量
(mg)
2.52
2.514
2.5
2.497
2.503
2.51
加入量
(mg)
2.502
2.502
2.502
2.502
2.502
2.502
回收率
(%)
100.4
100.08
99.8
100.92
99.1 6
100.1 6
平均回收率
(%)
100.09
RSD
(%)
0.59
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新中医 2015年 8月第 47卷第 8期
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No.
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15
16
17
18
19
20
X1
- 1
- 1
1
- 1
1
1
- 1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
- 1 .682
1 .682
X2
- 1
1
1
1
- 1
1
- 1
- 1
0
0
0
0
0
0
0
- 1 .682
1 .682
0
0
0
X3
- 1
1
- 1
- 1
- 1
1
1
1
0
0
0
0
1 .682
0
0
0
0
- 1 .682
0
0
总黄酮得率(%)
0.439
0.453
0.452
0.441
0.433
0.474
0.423
0.438
0.514
0.511
0.512
0.515
0.48
0.513
0.51
0.421
0.476
0.447
0.427
0.472
min、60 min、70 min，以考察超声时间对总黄酮得率的影
响，结果总黄酮得率分别为 0.426%、0.441%、0.467%、
0.505%、0.486%、0.473%，由试验结果可知，超声时间对
总黄酮得率有一定影响。
2.3 星点设计-效应面法优化苎麻根中总黄酮超声提取工艺
2.3.1 试验设计与结果 见表 2、表 3。在单因素基础上，确
定乙醇浓度、料液比和超声时间为考察因素，以总黄酮得率为
指标，根据星点设计原理，每个因素确定 5 个水平，用代码
- α、- 1、0、1、α来表示(3因素星点设计的 α＝1.682)，代码
所代表的实际操作物理量星点实验设计与结果。
表 2 星点设计因素及水平
表 3 星点试验设计及结果
2.3.2 数据统计分析 见表 4、图 2、图 3、图 4。应用
Design- Expert8.0.5b 软件对所得数据进行效应面试验分析，
得到为乙醇浓度(X1)、料液比(X2)及超声时间(X3)与总黄酮得率
(y)之间的二次多项回归方程，回归方程为： y=5.12+
0.14X1+0.12X2+0.029X3+8.750E- 003X1X2+0.076X1X3+3.750E
- 003X2X3- 0.22X12- 0.21X22- 0.13X32。 回 归 方 程 系 数 r=
0.975，说明该模型能解释 95.11%响应值的变化，这也说明
本回归方程的代表性很好，能够较为准确的预测实际情况。其
校正决定系数(adj- R2)为 r=0.95，表明该模型拟合程度良好，
该回归模型能解释 95%的试验数据的变化，有大约 5%不能
用该模型进行解释。综上所述，该模型能较好地解释响应值的
变化，可考虑用该回归模型代替试验真实点对实验结果进行分
析。模型的 F=39，P＜0.0001，表明只有小于 0.01%的失误
率。回归模型方差显著性检验表明，一次项乙醇浓度和料液比
对总黄酮得率的线性效应极显著，三因素的二次项对总黄酮得
率的线性效应均极显著，一次项超声时间对总黄酮得率的线性
效应显著，交互项的 P值均＞0.05，说明各因素间的交互作用
无统计学意义。将其中两个因素与因变量拟合为三维曲面图，
在图上选取提取含量较佳工艺范围：乙醇浓度 X1：45%～
75%；料液比 X2：1∶20～1∶40；超声时间 X3：40～60 min。
依据效应值选择极大值，得到最佳提取工艺条件：乙醇浓度为
63.26%，料液比为 1∶33.12，超声 52.24 min，此时总黄酮得
率达到最大值为 0.521%。考虑实际生产操作，将各因素取整
改为：乙醇浓度为 63%，料液比为 1∶33，超声时间为 53 min。
2.4 验证试验 为了验证所得模型的适应性和准确性，按
2.3.2 项下得到最佳工艺条件提取并测定总黄酮得率，重复试
验 3 次，总黄酮得率分别为：0.523%、0.518%、0.519%，
平均总黄酮得率为 0.52%，RSD%=0.484%，试验数据表明，
通过模型优选出的工艺条件重现性良好。预计值为 0.518%，
偏差为 - 0.579%＜5%，表明该模型较为可靠。
方差来源
模型
X1
X2
X3
X1X2
X1X3
X2X3
X12
X22
X32
残差
失拟项
误差
总离差
R- Squared
Adj R- Squared
平方和
0.022
0.000997
0.00236
0.000451
0.0000661
0.00012
0.000253
0.00804
0.00829
0.00503
0.000567
0.000553
0.0000145
0.023
0.975
0.95
自由度
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
9
5
4
19
均方
0.00246
0.000997
0.00236
0.000451
0.0000661
0.00012
0.000253
0.00804
0.00829
0.00503
0.000063
0.000111
0.00000363
-
F值
39
15.82
37.45
7.16
1.05
1.91
4.02
127.67
131.52
79.79
-
30.48
-
-
P值
< 0.0001
0.0032
0.0002
0.0254
0.3323
0.2006
0.076
< 0.0001
< 0.0001
< 0.0001
-
0.0028
-
-
0.7577
15.751
Pred R- Squared
Adeq Precision
表4 回归模型方差分析
水平
- 1 .682
- 1
0
1
1 .682
乙醇浓度(X1)(%)
30
45
60
75
90
料液比(X2)(g/mL)
1 :1 3.1 8
1 :20
1 :30
1 :40
1 :46.82
超声时间(X3)(min)
30
40
50
60
70
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新中医 2015年 8月第 47卷第 8期
JOURNAL OF NEW CHINESE MEDICINE August 2015 Vol.47 No.8
3 讨论
苎麻根是一味常用的中药材，黄酮类化合物是苎麻根的主
要成分之一，其生物活性较为广泛，研究苎麻根的超声提取工
艺具有重要的意义。目前中药中总黄酮提取工艺的优选多采用
正交设计或均匀设计，但正交设计和均匀设计都是基于线性模
型的设计，存在一定缺陷。星点设计 - 效应面法可进行非线
性拟合，能提高数学模型的预测性，更好地体现各因素、指标
与效应值的关系[2]。笔者先用单因素试验考察对总黄酮得率有
影响的相关因素，筛选出乙醇浓度、料液比和超声时间等 3
个影响较大的因素，然后用星点设计 - 效应面法建立上述 3
个因素与总黄酮得率之间关系的模型，并对苎麻根超声提取工
艺进行了优化，得到苎麻根中超声提取总黄酮的最佳工艺为：
乙醇浓度为 63%，料液比为 1∶33，超声时间为 53 min。在
该工艺条件下得到的结果较为精确，重现性良好，所得模型较
为可靠，预测性良好。
［参考文献］
[1] 许琼明，陈国庆，范金胤，等．苎麻根化学成分研究[J ].
中国中药杂志，2009，34(20)：2610- 2612．
[2] 孟江，许舒娅，卢国勇，等．星点设计 - 效应面法优化
姜炭炮制工艺[J ]．中国实验方剂学杂志，2012，18(2)：
8- 11．
（责任编辑：骆欢欢）
图 2 乙醇浓度和料液比响应面图 图 3 乙醇浓度和超声时间响应面图 图 4 料液比和超声时间响应面图
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