全 文 ：中药新药与临床药理 2014年 5月第 25卷第 3期
·工艺研究·
收稿日期：2014-02-05
作者简介：赵冉，女，博士研究生，研究方向：中药药理与新药开发。Email：yanzhaoqq@foxmail.com。通讯作者：李耿，博士，副教授，研究方
向：中药新药研究与开发。Email：lg@gzucm.edu.cn。
基金项目：广东省自然科学基金项目（2010A032100006、S2 12010011143）；广东省科技计划项目（2011A030100017）；广州中医药大学科研创新资
助项目（11CX023）；广东省东莞市科技项目（2012108102013）。
岗梅根为冬青科植物梅叶冬青 Ilex asprella
〔Hook. et Arn.〕Champ . Ex Benth.的根，又称点秤根、
土甘草、天星根，主产于广东、广西。味苦、甘、
性寒，具有清热、生津、散瘀、止渴等功效，主治
响应曲面法优化岗梅根总皂苷的提取工艺
赵 冉 1，彭敏桦 1，张敏敏 1，汪虎林 1，赖小平 1，陈建南 2，李 耿 1（1. 广州中医药大学，广东 广州510006；
2. 东莞广州中医药大学中医药数理工程研究院，广东 东莞 523000）
摘要：目的 研究岗梅根总皂苷的最佳提取工艺条件。方法 采用Design Expert 8.0分析软件，在单因素的基
础上运用Box-Behnken响应曲面设计法，以提取时间、乙醇浓度、溶剂用量和提取次数建立4因素3水平的实
验模型，并确立提取回归方程；使用响应曲面法优化提取工艺。结果 最佳的工艺条件为：提取时间100 min，
乙醇体积分数为56.33 %，溶媒用量为11倍，提取次数为2次。验证实验显示总皂苷平均转移率为71.92 %，
模型预测值的绝对误差小于3 %。结论 响应曲面法能合理地优化岗梅中总皂苷的提取工艺，可为岗梅的综合
利用提供参考。
关键词：岗梅根总皂苷；响应曲面法；提取工艺
中图分类号：R284.1文献标志码：A 文章编号：1003-9783（2014）03-0363-05
doi：10.3969/j.issn.1003-9783.2014.03.032
Optimization of Extraction Process for Total Saponins from Roots of Ilex asprella by Response Surface
Methodology
ZHAO Ran1，PENG Minhua1，ZHANG Minmin1，WANG Hulin1，LAI Xiaoping2，CHEN Jiannan1，LI Geng1
（1.Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006 Guangdong，China；2. Mathematical Engineering
Academy of Chinese Medicine，Dongguan 523000 Guangdong，China）
Abstract：Objective To optimize the extraction technology for total saponins from the roots ofIlex asprella.Methods
On the basis of the single factor test，the effects of extracting time，volume of ethanol，solid/liquid ratio and extraction
times on the saponin process were studied by the orthogonal test developed by Box-Behnken central composite test
design，and the regression equation was also established. The results were analyzed，and the extracting process was
optimized by the response surface methodology（RSM）.Re ults The optimal conditions were as follows：extraction with
56 % of ethanol solution for 100 min，solid/liquid ratio being 1∶11（m/v）and extracting mes being twice. The results
of validation test showed that the average yield was 71.92 %. The absolute error of model predicted value was less than
3 %.Conclusion RSM can be used for the optimization of extracting technology for total saponins from the roots ofIlex
asprella，which will supply evidence for the multiple utilization ofIlex asprella.
Keywords：Ilex asprella；Total saponins；Response surface methodology；Extraction process
363· ·
Traditional Chinese Drug Research ＆ Clinical Pharmacology，2014 May，Vol． 25 No． 3
感冒，头痛发热，热病烦渴，痧气，热泻，肺痈，
咽喉肿痛，百日咳，痔血，淋病，疗疮肿毒，跌打
损伤等[1]。岗梅根中主要含有三萜及其苷类、黄酮
类、酚酸类和生物碱类成分[2-8]，皂苷类成分是其主
要化学成分，也可能是其发挥作用的药效物质基础，
因此研究从岗梅根中提取皂苷类化合物对岗梅的综
合利用具有重要意义。
响应面分析法（response surface methodology，
RSM）是一种优化工艺条件的有效方法，可检查一个
或多个响应变量与一系列试验变量之间的关系，确
定试验因素及其交互作用在工艺过程中对指标响应
值的影响，精确地表述因素和响应值之间的关系[9-10]。
响应曲面法已被广泛用于生物过程的优化，但在皂
苷提取工艺研究方面的报道较少。为了充分利用岗
梅资源，本研究拟在前期单因素试验基础上，首次
采用RSM进一步综合分析比较影响岗梅总皂苷转移
率的关键因子：提取时间、乙醇浓度、溶媒用量和
提取次数，并对其提取工艺进行优化，以确定岗梅
根总皂苷提取的最佳工艺参数。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂及仪器 岗梅根药材采集于福建龙
岩，经广州中医药大学中药学院喻良文副教授鉴定
为冬青科冬青属植物秤星树（Ilex asprella〔Hook. et
Arn.〕Champ . Ex Benth.）的干燥根。18- 去氢乌苏酸
（纯度大于97 %）对照品由广州中医药大学中药学实
验室制备。 乙醇，天津市进丰化工有限公司， 批
号：20091115；冰醋酸，天津市百世化工有限公司 ，
批号：20100328；高氯酸，天津市富宇精细化工有
限公司， 批号：20100401；香草醛，天津市百世化
工有限公司， 批号：20100315，均为 AR 级。
BS110S 型分析天平，北京赛多利斯天平有限公司；
UV BlustarA型紫外-可见分光光度计，北京莱伯泰
科仪器有限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪， 巩义予
华仪器有限公司；DHG-9145A电热鼓风干燥箱，上
海一恒科学仪器有限公司。
1.2 岗梅根总皂苷含量测定 岗梅根总皂苷含量测定
采用分光光度法，用5 %香草醛-冰醋酸显色，以
18-去氢乌苏酸作标准品，于555 nm波长处比色定
量测定。18-去氢乌苏酸标准曲线回归方程为：Y=
0.0083X-0.02，r=0.9996。其中 X（μg·mL-1） 为 18-
去氢乌苏酸浓度，Y为吸光度值。
1.3 供试品溶液制备 取本品粗粉适量，精密称定，
置50 mL锥形瓶中，加入乙醇，精密称定，加热回
流，放冷，再称定质量，用乙醇补足减失的质量，
摇匀，滤过，取续滤液0.2 mL，置10 mL的试管中，
挥干溶剂，精密加入 5 %香草醛 - 冰醋酸溶液 0.2
mL和高氯酸0.8 mL，摇匀，60℃水浴加热15 min，
冰水浴中冷却5 min，加冰醋酸5 mL，摇匀，即得供
试品溶液。
1.4 总皂苷的制备及转移率计算 精密吸取1.3项下
续滤液25 mL，置已干燥至恒质量的蒸发皿中，在水
浴上蒸干后，于 105℃干燥 3 h，置干燥器中冷
却30 min，迅速精密称定质量。计算岗梅根总皂苷
在浸出物中的含量（%）。
2 结果
2.1 单因素考查 见图1～图4。将乙醇浓度、提取
时间、溶剂用量和提取次数作为影响因素，以总皂
苷转移率为评价指标。当乙醇浓度达到50 %，提取
转
移
率
/
%
乙醇浓度/%
90.00
70.00
50.00
30.00
0 20 40 60 80 100
提取时间/min
0 50 100 150 200总
皂
苷
转
移
率
/
%
75.00
70.00
65.00
60.00
55.00
总
皂
转
移
率
/
%
75.00
65.00
55.00
45.00
溶剂用量（倍）
5 10 15
图 1 乙醇浓度对总皂苷转移率的影响
Figure 1 Effect of ethanol concentration on extraction rate of total
saponins
图 2 提取时间对总皂苷转移率的影响
Figure 2 Effect of extraction time on extraction rate of total
saponins
图 3 提取溶剂用量对皂苷转移率的影响
Figure 3 Effect of solid/liquid ratio on extraction rate of total
saponins
364· ·
中药新药与临床药理 2014年 5月第 25卷第 3期
提取次数（次）
0 1 2 3 4 5 6
总
苷
转
移
率
/
%
80.00
70.00
60.00
50.00
图 4 提取次数对总皂苷转移率的影响
Figure 4 Effect of extraction times on extraction rate of total
saponins
时间在100 min左右，提取溶媒用量在9到12倍之
间，提取次数选择2~3次，总皂苷转移率最高。
2.2 响应曲面优化法优化岗梅总皂苷提取工艺
2.2.1 因素与水平的确定 见表 1。采用 Design
Expert 8.0分析软件，建立4因素3水平Box-Behken
模型并进行优化设计，确定参数中岗梅总皂苷的最
佳溶出条件。以岗梅提取液中岗梅总皂苷的含量（Y）
为响应值，提取时间（A）、乙醇浓度（B）、溶媒用量
（C）、提取次数（D）为自变量。
表 1 试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of the experiment
2.2.2 模型的建立与显著性检验 见表 2～表 4。模
型具有高度的显著性（P < 0.0001），失拟项不显著
（P=0.0522；校正决定系数R2（adj）（0.8592 > 0.80），
该模型能够很好地描述试验结果，表明回归方程拟
合度和可信度均较高，能够用此模型对岗梅根总皂
苷转移率进行分析和预测。应用design-expert 8.0软
件对转移率与提取参数之间的关系进行了拟合分析，
结合表4，得到二次多项回归模型。岗梅总皂苷转移
率Y（%）=75.34-0.26A+0.16B+0.98C+4.12D+2.00AB-
0.40AC- 0.53AD+0.053BC+0.98BD+0.27CD-8.57A2-
1.25B2-0.19C2-2.80D2。
2.3 响应面分析 通过模型建立不同因素之间相互作
用的响应面，结果见图5～图10。
通过Design Expert 8.0软件分析，岗梅根总皂苷
提取最佳工艺条件为：乙醇体积分数为56.33 %，提
取时间为 102.3 min，提取次数 2.3 次，提取溶剂用
量为11.2倍。此工艺条件下，岗梅总皂苷的转移率
达到74.75 %。从二维（2D）图可以看出，不同因素对
总皂苷转移率的影响大小顺序为提取次数（D）>乙醇
浓度（A）>溶剂用量（C）>提取时间（B）。通过三维
（3D）图不仅可以看出，乙醇浓度与提取次数的交互
作用最大，说明乙醇浓度和提取次数对岗梅总皂苷
的转移率的影响最大，而溶剂用量与提取时间所构
因素
提取时间/min
乙醇浓度/%
溶剂用量/倍
提取次数/次
编码
A
B
C
D
-1
60
30
8
1
0
90
50
10
2
1
120
70
12
3
水平
表 2 响应曲面分析结果
Table 2 Result of Box-Behnken analysis
试验编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
乙醇浓度/%
50
50
30
30
50
70
50
70
70
50
50
50
70
70
50
30
50
50
30
50
50
50
50
50
30
70
30
50
50
提取时间/min
120
60
90
120
90
90
60
60
120
120
90
90
90
90
90
90
60
90
90
90
120
90
60
90
90
90
60
120
90
溶剂用量/倍
10
8
12
10
10
10
10
10
10
10
10
8
10
12
10
8
12
12
10
10
12
10
10
12
10
8
10
8
8
提取次数/次
1
2
2
2
2
3
1
2
2
3
2
3
1
2
2
2
2
1
3
2
2
2
3
3
1
2
2
2
1
岗梅总皂苷转移率/%
68.46
74.26
69.94
64.25
76.96
68.67
69.53
62.45
68.45
75.23
74.74
76.45
61.56
65.24
75.21
67.35
75.56
67.36
67.57
74.56
73.75
75.24
72.39
79.67
58.34
64.23
66.25
72.24
65.24
表 3 回归模型方差分析
Table 3 Analysis of variance for regression model
方差来源
模型（Model）
残差（Residual）
失拟项（Lack of Fit）
纯误差（Pure Error）
总值（Cor Total）
平方和ss
742.90
56.27
52.65
3.62
799.17
自由度df
14
14
10
4
28
均方和MS
53.06
4.02
5.27
0.90
F
13.20
5.82
P
< .0001
0.0522
365· ·
Traditional Chinese Drug Research ＆ Clinical Pharmacology，2014 May，Vol． 25 No． 3
表 4 模型回归方程系数显著性检验
Table 4 Significance test for regression coefficient
方差来源
A-乙醇浓度
B-提取时间
C-溶剂用量
D-提取次数
AB
AC
AD
BC
BD
CD
A2
B2
C2
D2
平方和ss
0.80
0.31
11.51
204.11
16.00
0.62
1.12
0.01
3.82
0.30
476.23
10.19
0.25
50.75
自由度df
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
均方和MS
11.80
0.31
11.51
204.11
16.00
0.62
1.12
0.01
3.82
0.30
476.23
10.19
0.25
50.75
F
3.20
0.08
2.86
50.78
3.98
0.16
0.28
0.00
0.95
0.08
118.49
2.54
0.06
12.63
P
0.1022
0.7841
0.1128
< 0.0001
0.0659
0.6995
0.6053
0.9590
0.3460
0.7878
<0.0001
0.1336
0.8082
0.0032
图 5 乙醇浓度与提取时间对总皂苷转移率的影响
Figure 5 Effect of ethanol concentration and extraction time on
extraction rate of total saponins
乙醇浓度/%
提
取
时
间
/
m
i
n
120.00
114.00
108.00
102.00
96.00
90.00
84.00
78.00
72.00
66.00
60.00
40.00 45.0050.00 55.00 60.00
岗梅总皂苷转移率
图 6 乙醇浓度与溶剂用量对总皂苷转移率的影响
Figure 6 Effect of ethanol concentration and solid/liquid ratio on
extraction rate of total saponins
C
：
溶
剂
用
量
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
岗梅总皂苷转移率
乙醇浓度/%
40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
图 7 乙醇浓度与提取次数对总皂苷转移率的影响
Figure 7 Effect of ethanol concentration and extraction times on
extraction rate of total saponins
乙醇浓度/%
40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
D
：
提
取
次
数
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
岗梅总皂苷转移率
图 8 溶剂用量与提取时间对总皂苷转移率的影响
Figure 8 Eff c of solid/liquid ratio and extraction time on
extraction rate of total saponins
图 9 提取次数与提取时间对总皂苷转移率的影响
Figure 9 Effect of extraction times and extraction time on
extraction rate of total saponins
B：提取时间
60.00 66.00 72.00 78.00 84.00 90.00 96.00 102.00 108.00 114.00 120.00
D
：
提
取
次
数
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
岗梅总皂苷转移率
B：提取时间
60.00 72.00 84.00 96.00 108.00 120.00
岗梅总皂苷转移率
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
C
：
溶
剂
用
量
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中药新药与临床药理 2014年 5月第 25卷第 3期
成的曲面，近似一个平面，说明溶剂用量与提取时
间的交互作用最小，而乙醇浓度与提取次数的交互
作用，比与溶剂用量的交互作用大。
2.4 验证性试验 见表5。 采用2.3实验中得到的最
佳提取工艺条件重复试验。为便于操作，将条件确
定为：提取溶剂56 %乙醇，提取时间100 min，提取
次数2次，提取溶剂用量11倍。用修正后的条件提
取总皂苷 3 次。结果表明，总皂苷平均转移率为
71.92 %，模型预测值的绝对误差小于3 %，表明优
选工艺提取效果较为理想。
表 5 验证性实验结果（x± s）
Table 5 Result of replication experiment
3 讨论
传统的数理统计方法要求数据量大，无法考虑
几种因素的综合作用。正交试验设计可考虑几种因
素，但不能找到因素与响应值之间的明确的函数表
达式，从而无法找到因素的最佳组合和响应值的最
优值。因此人们期望找到一种实验次数少、周期短，
求得的回归方程精度高、能研究几种因素间交互作
用的回归分析方法，响应曲面法在很大程度上满足
了这些要求[11]。
RSM采用多元二次回归的方法将函数作为估计
工具，研究因素与响应值之间、因素与因素之间的
交互作用。通过对拟合后的回归方程进行分析，寻
找最优工艺参数，同时响应面法可以更好地处理离
散水平值，更加准确地优化岗梅根中总皂苷的提取
工艺。
本研究首次将响应曲面法用于提取岗梅总皂苷条
件的优化，获得了良好的结果。通过工艺优化得出
的最佳条件是：提取溶剂56 %乙醇，提取时间100
min，提取次数2次，提取溶剂用量 11 倍，总皂苷
平均转移率为71.92 %。与模型预测的转移率误差较
小，经检验证明该参数是合理可靠的。利用响应曲
面法对岗梅中总皂苷提取工艺的优化能大量减少试
验组数，节省人力物力，可为岗梅的综合利用提供
理论依据。
参考文献：
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C：溶剂用量
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00
D
：
提
取
次
数
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
岗梅总皂苷转移率
图 10 提取次数与溶剂用量对总皂苷转移率的影响
Figure10 Effect of extraction times and solid / liquid ratio on
extraction rate of total saponins
编号
1
2
3
样品质量/g
5.003
5.007
4.995
吸光度
0.3122
0.3087
0.3029
含量/%
2.51
2.48
2.45
总皂苷转移率/%
72.83
72.01
70.92
平均转移率/%
71.92±0.96
RSD/%
1.33
367· ·