全 文 ：星点设计 －效应面法优选暴马丁香树皮中紫丁香苷的提取工艺
蔡恩博1，张崇禧2，朱启光1，吴谦1，徐蕊1，李鹏宇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:优选暴马丁香树皮中紫丁香苷的提取工艺。方法:采用星点设计 －效应面法，以乙醇浓度、提取时间、溶媒比为
主要影响因素，紫丁香苷提取率为评价指标，通过对各因素的多元线性回归及二项式拟合，采用效应面法和岭嵴分析优选最
佳提取工艺，并进行预测分析。结果:确定紫丁香苷最佳提取工艺为 46%乙醇 20 倍量超声提取 85 min。结论:星点设计–效
应面法优选暴马丁香树皮中紫丁香苷的提取工艺，实际值与预测值吻合度高，预测性良好，方法简便易行，为更好地开发利用
暴马丁香树皮中紫丁香苷提供参考依据。
关键词:暴马丁香(白丁香) ;紫丁香苷;星点设计;效应面法;工艺设计;制药工艺学
中图分类号:R917 文献标识码:A 文章编号:0254 － 1793(2011)09 － 1808 － 04
Optimization of extraction process based on central composite
design and response surface methodology for
syringin in the peels of Syringa reticulata
CAI En － bo1，ZHANG Chong － xi2，ZHU Qi － guang1，WU Qian1，
XU Rui1，LI Peng － yu1，ZHENG You － lan1*
(1． College of Chinese Medicinal Material，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China;
2． Marine College，Shandong University at Weihai，Weihai 264209，China)
Abstract Objective:To optimize the extraction process for syringin in peels of Syringa reticulata by central com-
posite design and response surface methodology．Method:Central composite design and response surface methodolo-
gy was used to optimize the extracting process． The main influential factors of extraction efficiency are ethanol con-
centration，reflux time，and solvent ratio． The conditions of the extraction were evaluated by the total content of syrin-
gin． Multiple linear regression and binomial fitting models were performed with the main influential factors． A two －
order polynomial equation was fitted to the data and resultant model was used to predict the response in the optimal
region． Result:Analysis indicated the optimum conditions of syringin are 46% ethanol，20 fold solvent，ultrasonic
extraction 85 minutes ． Conclusion:It shows that the optimum process for extracting the syringin in the peels of Sy-
ringa reticulata is simple，more convenient and with an higher precision． The procedure developed in this study pro-
vides a theoretical basis for better development and utilization syringe．
Key words:Syringa reticulata;syringin;central composite design;response surface methodology;process design;
pharmaceutical technology
暴马丁香［Syringa reticulata (Blume)Hara． var．
mandshurica (Maxim．)Hara．］又名暴马子、白丁香，
为木犀科丁香属植物，是长白山常见的药用植物之
一。味苦，性微寒。主要分布在吉林、辽宁、华北、西
北和华中等地。暴马丁香全身是宝，树皮、树干及枝
条均可药用。经现代药理实验证明暴马丁香具有清
肺祛痰、止咳、消炎、平喘、利尿等功效［1］。目前，关
于暴马丁香树皮提取物的化学成分及其药理作用的
研究鲜见报道，本文通过前期实验分离得到紫丁香
苷单体，且含量较大，而且暴马丁香不同部位中紫丁
香苷含量较高［2］，可以考虑将其作为暴马丁香皮质
量的评价指标。丁香苷含量测定已有报道［2 ～ 5］，丁
—8081— 药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2011，31(9)
* 通讯作者 Tel:(0431)84533087 － 8005，(0431)5675313;E － mail:sqcg126621@ 126． com
DOI:10.16155/j.0254-1793.2011.09.026
香苷具有调节机体免疫［6］、保肝［7］、抗炎［8］、降血
压［9］、提高耐受能力［10］等药理活性，是暴马丁香皮
的主要活性成分之一。
星点设计(central composite design，CCD)是国
外近年来常用的实验设计方法，该方法具有可采用
非线性数学模型拟合，简便、实验精度高等特点［11］。
其结果可采用集数学和统计方法学于一体的效应面
法 (response surface methodology，RSM)进 行 优
化［12］。本实验选用星点设计 － 效应面法(CCD －
RSM)优选暴马丁香皮中紫丁香苷的醇提取工艺，为
进一步合理开发暴马丁香树皮中紫丁香苷资源提供
依据。
1 仪器与试药
暴马丁香树皮于 2009 年 4 月采集于吉林农业
大学校内，采集量 100 g，采集后阴干，经吉林农业大
学园艺学院胡全德教授鉴定为暴马丁香［Syringa re-
ticulata (Blume)Hara． var． mandshurica (Maxim．)
Hara．］的树皮。
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)。
甲醇、乙腈为色谱纯，双蒸水(经微孔滤膜滤过)。
紫丁香苷(本实验室自制) :白色针晶，mp 190
～ 192 ℃(甲醇) ，三氯化铁 －铁氰化钾显色反应呈
阳性，示存在酚羟基;Mo1ish 反应阳性，示存在糖
基。主要质谱峰 m / z 395. 2，由于糖苷类化合物在
正离子谱中主要以和 Na + 形成加和离子峰［M +
Na］+的形式出现，由此可以断定化合物的相对分子
质量为 372，与文献报道紫丁香苷的相对分子质量
相吻合。m / z 364 为［395 － CH3 O］，m / z 232. 2 为
［395 － glc］，这与紫丁香苷(紫丁香 β －葡萄糖苷)
的结构完全符合。使用不同的三种展开剂［氯仿 －
甲醇 －水(65︰35︰10)、乙酸乙酯 －甲醇 －水(20︰
3. 4︰2. 7)、乙醚 －丁酮(2︰1) ］与对照品紫丁香苷共
薄层，二者的 Rf 值、颜色均一致。且与对照品混合
熔点不下降。因此，化合物鉴定为紫丁香苷(syring-
in) ，用 HPLC法检测，其紫丁香苷的纯度为 98. 9%。
2 方法与结果
2. 1 HPLC测定紫丁香苷的含量［2］
2. 1. 1 色谱条件 色谱柱:Hypersil ODS2色谱柱
(4. 6 mm ×250 mm，5 μm) ;流动相:乙腈 －水(12∶
88) ;流速:1. 0 mL·min －1;检测波长 265 nm;柱温:
25 ℃;进样量 10 μL。
2. 1. 2 供试品溶液的制备 精密称取干燥至恒重
的暴马丁香树皮粉末 0. 500 g，置于锥形瓶中，精密
加入乙醇 10 mL，密封称重，记录重量，超声(250 W，
90 kHz)提取 90 min，静置至室温，补足重量，提取液
用 0. 45 μm滤膜滤过，即得。
2. 1. 3 对照品溶液的制备 精确称取紫丁香苷对
照品适量，置于 10 mL 量瓶中，用甲醇溶解定容，制
成浓度为 1. 0 mg·mL －1的紫丁香苷对照品溶液。
2. 1. 4 线性关系考察 吸取上述对照品溶液，分别
进样 2，4，8，12，16 μL，按上述色谱条件进行 HPLC
分析，以进样量(X)为横坐标，峰面积(Y)为纵坐标
绘制标准曲线，结果紫丁香苷进样量在 2 ～ 16 μg 范
围内线性关系良好，回归方程为:
Y = 1. 047 × 106X + 1. 656 × 105 r = 0. 9993
2. 1. 5 稳定性试验 按“2. 1. 2”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
丁香苷峰面积的 RSD为 1. 1%。
2. 1. 6 精密度试验 按“2. 1. 2”项下方法制备供
试品溶液，连续进样 5 次，结果紫丁香苷峰面积的
RSD为 1. 0%。
2. 1. 7 重复性试验 按“2. 1. 2”项下方法平行制
备 6 份供试品溶液，分别测定，结果紫丁香苷质量分
数的平均值为 2. 001%，RSD为 1. 1%。
2. 1. 8 回收率试验 取暴马丁香树皮粉末 0. 25 g，
平行 5 份，加入浓度为 1. 0mg·mL －1的紫丁香苷对
照品溶液5 mL，按“2. 1. 2”项下方法制备供试溶液，
进样测定，计算紫丁香苷平均回收率为 99. 57%，
RSD为 0. 84%。
2. 1. 9 样品测定 精密吸取供试品溶液 10 μL，按
“2. 1. 1”项下的色谱条件进样测定，将其峰面积代
入相应的回归方程，并按“提取液中紫丁香苷质量 /
药材质量 × 100%”计算紫丁香苷的收率。
2. 2 星点设计试验
2. 2. 1 因素、水平及指标的确定 醇提因素为提取
次数、乙醇浓度、提取时间和溶媒比，因提取次数为
非连续变量，不能进行回归处理，结合预实验结果，
固定为提取 1 次，其余因素、水平见表 1。
2. 2. 2 试验安排与指标测定 精密称取干燥至恒
重的暴马丁香树皮粉末 19 份，每份 0. 500 g，按表 2
进行提取，提取液过滤，溶液用孔径为 0. 45 μm 的
滤膜滤过，按照“2. 1”项的测定方法测定暴马丁香
皮中紫丁香苷含量，计算提取率，结果见表 2。
—9081—药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2011，31(9)
表 1 星点设计因素与水平
Tab 1 Factors and levels of central composite design
水平
(levels)
因素(factors)
X1［乙醇浓度
(ethanol
concentration)/%］
X2［提取时间
(extraction
time /min) ］
X3［溶媒比(solvent
ratio)
/倍(times) ］
－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
Tab 2 Arrangement and results of central composite design
No. X1 X2 X3
紫丁香苷含量
(content of syringin)/%
1 60. 00 50. 00 21. 00 2. 435672
2 60. 00 50. 00 21. 00 2. 346836
3 60. 00 50. 00 21. 00 2. 473229
4 60. 00 50. 00 21. 00 2. 410267
5 60. 00 50. 00 21. 00 2. 497439
6 77. 84 73. 78 26. 35 1. 915804
7 77. 84 73. 78 15. 65 1. 732776
8 77. 84 26. 22 26. 35 1. 946050
9 77. 84 26. 22 15. 65 2. 132462
10 42. 16 73. 78 26. 35 2. 390947
11 42. 16 73. 78 15. 65 2. 559513
12 42. 16 26. 22 26. 35 2. 558747
13 42. 16 26. 22 15. 65 2. 425882
14 30. 00 50. 00 21. 00 2. 261552
15 90. 00 50. 00 21. 00 1. 274522
16 60. 00 10. 00 21. 00 2. 318618
17 60. 00 90. 00 21. 00 2. 497561
18 60. 00 50. 00 12. 00 2. 332437
19 60. 00 50. 00 30. 00 2. 054177
2. 2. 3 模型拟合
采用 SPSS 16. 0 统计软件对实验数据进行多元
线性回归和二项式方程拟合，对于二项式方程，根据
统计软件对各项系数进行的 t 检验结果，删除 p ＞
0. 3 的项，已达到简化模型的目的。
多元线性回归方程为:
Y = 3. 363681 － 0. 015877X1 － 0. 000502X2 －
0. 006940X3(r = 0. 753，p = 0. 005)
二项式方程为:
Y = － 0. 011757 + 0. 069368X1 + 0. 002732X2 +
0. 078982X3 － 0. 000117X1 X2 + 0. 000042X1 X3 +
0. 000067X2 X3 － 0. 000669X1
2 + 0. 000024X2
2 －
0. 002186X3
2(r = 0. 957，p = 0. 001)
从拟合方程的复相关系数 r 和 p 值可见，对于
紫丁香苷这个指标来说采用二项式方程拟合效果较
好，3 个因素对紫丁香苷的提取率均有影响。
2. 3 效应面优化和预测
根据拟合的二项式方程，用 Origin 8. 0 软件分
别绘制各指标与影响较显著的 2 个自变量的三维效
应面，结果见图 1 ～ 3，从中筛选出较佳的工艺水平，
从图中可以直观的看出紫丁香苷提取率较高的提取
工艺范围为 X1:45% ～ 55%;X2:80 ～ 90 min;X3:
18 ～ 22 倍。
图 1 提取时间(X2)和溶媒比(X3)对暴马丁香树皮中紫丁香苷百
分含量(Y)的三维效应面图
Fig 1 3D Response surface plot showing the effect of extraction time
(X2)and solvent ratio(X3)on the response of the percentage content of
syringin in Syringa reticulate peel(Y)
图 2 乙醇浓度(X1)和溶媒比(X3)对暴马丁香树皮中紫丁香苷百
分含量(Y)的三维效应面图
Fig 2 3D Response surface plot showing the effect of ethanol concentra-
tion(X1)and solvent ratio(X3)on the response of the percentage content
of syringin in Syringa reticulate peel(Y)
最优条件的验证:采用 SAS 9. 1 软件进行岭嵴
分析并经综合评价，确定最佳提取工艺为 46%的乙
醇 20 倍量超声提取 85 min。根据确定的最优提取
工艺，分别取 3 份样品，进行验证实验，并将测定的
平均结果与拟合方程的预测值进行比较，并计算其
相对偏差，相对偏差［相对偏差 = (预测值 － 实测
值)/预测值 × 100%］为 1. 06%，说明本实验得到的
拟合方程可以较好的描述因素与指标的关系。
—0181— 药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2011，31(9)
图 3 乙醇浓度(X1)和提取时间(X2)对暴马丁香树皮中紫丁香苷
百分含量(Y)的三维效应面图
Fig 1 3D Response surface plot showing the effect of ethanol concentra-
tion(X1)and extraction time(X2)on the response of the percentage con-
tent of syringin in Syringa reticulate peel(Y)
3 讨论
星点设计 －效应面优化法是适宜进行非线性拟
合的优化法，通常在最佳条件附近，指标与影响因素
之间的关系为非线性，此时不宜用线性方程进行拟
合，应选用二次多项式或更高次的多项式进行拟合，
可以提高优化效果。根据星点设计所建立的数学模
型描绘效应面，从其较优区域可以直接读取较佳工
艺条件。本文采用星点设计法综合考虑乙醇浓度、
提取时间、溶媒比三因素间的交互作用，并通过效应
面法分析得出最佳的提取条件为 46%乙醇 20 倍量
超声提取85 min。
本文考察了甲醇 －水、甲醇 － 2%醋酸、乙腈 －
水、乙腈 － 1%醋酸、甲醇 － 0. 1%醋酸等不同流动相
系统和 Apollo － C18(4. 6 mm × 250 mm，5 μm)、Hy-
persil ODS2(4. 6 mm ×250 mm，5 μm)、CenturySIL －
C18(4. 6 mm ×150 mm，5 μm)3 种色谱柱，优选出乙
腈 －水(12∶ 88)溶剂系统和 Hypersil ODS2色谱柱用
于暴马丁香树皮中紫丁香苷的分离，结果显示出分
离度较好且与杂质分离完全，且基线平稳峰形无拖
尾现象，故此色谱条件适于紫丁香苷的测定。
通过星点设计 －效应面法优选出的工艺可最大
化地提取出暴马丁香树皮中的紫丁香苷，具有很好
的开发前景，这为更好地开发利用暴马丁香提供了
重要依据。
由于紫丁香苷具有较好的药理活性，因此，建议
将暴马丁香树皮作为入药部位，以紫丁香苷含量作
为指标加入中国药典，这样能更好地评价暴马丁香
的质量。
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(本文于 2010 年 10 月 24 日收到)
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