全 文 ：参 考 文 献
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收稿日期:2013-07-26
基金项目:国家教育部博士点基金项目(20112133110001);沈阳市科委计划项目(F12-277-1-13)
作者简介:张宇瑶(1989-)，女，硕士研究生，专业方向:中药品质评价;E-mail:zyuyao00@ 126. com。
* 通讯作者:翟延君，Tel:0411-87586003，E-mail:lnzyzyj@ sohu. com。
响应面法优化荭草花提取工艺研究
张宇瑶，张 慧，佟苗苗，王添敏，翟延君*
(辽宁中医药大学药学院，辽宁 大连 116600)
摘要 目的:利用响应面分析法优化荭草花的最佳提取工艺。方法:以荭草花中花旗松素的含量为指标，选取
乙醇浓度、提取时间、液料比 3 个因素进行 Box-Behnken中心组合设计，采用响应面法对荭草花的提取工艺参数进
行优化。结果:荭草花的最佳提取工艺为:乙醇浓度为 65%，提取时间为 129 min，液料比为 18，在该条件下平均提
取量为 2. 79 mg /g。结论:采用响应面法优化提取工艺合理，方法简单，且具有较好的预测性。
关键词 荭草花;响应面法;花旗松素;提取工艺;HPLC
中图分类号:Ｒ286 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2014)02-0324-04
Studies on Optimizing Extraction Technics of Flowers of Polygonum orientale
by Ｒesponse Surface Methodology
ZHANG Yu-yao，ZHANG Hui，TONG Miao-miao，WANG Tian-min，ZHAI Yan-jun
(College of Pharmacy，Liaoning University of Traditional Chinese Medicine，Dalian 116600)
Abstract Objective:To analyze and optimize extraction technics of Polygonum orientale flowers by response surface
methodology. Methods:With the index for the content of taxifolin in flowers of Polygonum orientale，the effect of three factors such as
concentration of alcohol，extraction time and solvent-solid ratio was designed by Box-Behnken central composite. Extraction technic pa-
rameters of Polygonum orientale flowers was optimized by response surface methodology. Ｒesults:The optimizing extraction conditions of
Polygonum orientale flowers were as follows:ethanol concentration was 65%，extracting time was 129 min and solvent-solid ratio was
18. Under the conditions，the average yield of taxifolin in 3 validation experiments was 2. 79 mg /g. Conclusion:Optimizing extraction
technics by response surface methodology is reasonable，simple，and has good predictability.
Key words Flowers of Polygoni orientale L.;Ｒesponse Surface Methodology;Taxifolin;Extraction technics;HPLC
荭草花为蓼科植物红蓼 Polygonum orientale L.
的干燥花序，全国各地均有分布。荭草花具有行气
活血、消积止痛的功效，用于治疗头痛、心胃气痛、腹
中痞积、风湿性关节炎等症〔1，2〕。化学成分研究表
明，荭草花中主要成分为花旗松素、没食子酸、儿茶
素等〔3，4〕。现代研究资料表明，荭草花在心血管方
面具有较好的药理学活性，具有较强的抗心肌缺血、
减少心肌梗死面积的作用〔4〕及较好的体外抗肿瘤
活性〔5〕。本实验采用 Box-Benhnken 中心组合实验
设计，通过实验数据拟合模型，优化荭草花中花旗松
素的提取工艺，以期为进一步开发和研究荭草花提
供科学依据。
1 仪器与材料
Agilent 1260 型高效液相色谱仪，配置四元梯度
泵、在线真空脱气机、自动进样器、柱温箱、二极管阵
列检测器;国产 AＲ 级 2140 型电子天平;METTLEＲ
AB135-S 十万分之一电子天平(瑞士);202-1 型恒
温干燥箱;SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵(上海予
·423· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 2 期 2014 年 2 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2014.02.002
正仪器设备有限公司);DK-B-Ⅰ型电子恒温水浴锅
(巩义予华仪器厂)。
荭草花采于大连市南关岭，经笔者翟延君教授
鉴定为蓼科植物红蓼 Polygonum orientale L. 的干燥
花序。乙腈、甲醇为 Grade 公司色谱纯;乙醇、磷酸
为天津科密欧分析纯;纯净水为娃哈哈纯净水;花旗
松素对照品为本实验室自制，质量分数经 HPLC 峰
面积归一化法计算均大于 98%。
2 方法与结果
2. 1 荭草花中花旗松素的测定方法
2. 1. 1 荭草花的提取:将荭草花药材洗净，放置于
烘箱中 60 ℃干燥 24 h，粉碎，过 60目筛。各取 10 g，
精密称定，将不同方法提取的荭草花提取液浓缩，用甲
醇定容至 50 mL，精密吸取 1 mL，用甲醇溶解并定容至
10 mL，用 0. 45 μm微孔滤膜滤过，取续滤液，即得。
2. 1. 2 色谱条件:Agilent TC-C18(4. 6 mm × 150
mm，5 μm)色谱柱;流动相 A相为乙腈，B相为 0. 1%
磷酸水，进行梯度洗脱(0 ～ 32 min，5% ～ 16% A;32
～ 55 min，16% A;55 ～ 110 min，16% ～ 30% A);柱
温 30 ℃;检测波长 280 nm;流速 1. 0 mL /min;进样
体积 20 μL。
2. 1. 3 对照品溶液的制备:精密称取花旗松素对
照品适量，加甲醇制得每 1 mL含花旗松素 0. 07 mg
的对照品溶液，用 0. 45 μm微孔滤膜滤过，即得。
2. 1. 4 线性关系考察:分别精密吸取花旗松素对
照品溶液 2. 0、4. 0、8. 0、12. 0、16. 0、20. 0 μL 注入高
效液相色谱仪中，在“2. 1. 2”项下条件测定峰面积，
以花旗松素的进样量(X)为横坐标，峰面积(Y)积
分值为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程:Y =
5591. 8X + 53. 331，r = 1. 000，表明花旗松素在 0. 14
～ 1. 4 μg范围内与峰面积积分值线性关系良好。
2. 2 单因素考察
2. 2. 1 乙醇浓度对花旗松素提取量的影响:精密
称取荭草花各 10 g(过 60 目筛)，分别以 30%、40%、
50%、60%、70%、80%的乙醇作为提取溶剂，以液料
比为 20∶ 1，回流提取 80 min，在“2. 1. 2”项下条件进
行测定，考察乙醇浓度对花旗松素提取量的影响。
结果见图 1。
由图 1 可知，随着乙醇浓度的升高，荭草花中花
旗松素的提取量逐渐增大，当乙醇浓度达到 60%
时，花旗松素的提取量达到最大值，之后随着乙醇浓
度的增加，花旗松素的含量反而下降，其原因可能是
由于乙醇浓度升高，对于花旗松素这种极性高的黄
酮类化合物的提取率下降，而对于其他杂质的提取
率提高，故选择 60%为最佳乙醇浓度。
图 1 乙醇浓度对花旗松素提取量的影响
2. 2. 2 提取时间对花旗松素提取量的影响:精密
称取荭草花各 10 g(过 60 目筛)，以 60%乙醇作为
提取溶剂，以液料比为 20∶ 1，以提取时间为 40、60、
80、100、120、160 min 进行回流提取，在“2. 1. 2”项
下条件进行测定，考察提取时间对花旗松素提取效
果的影响。结果见图 2。
图 2 提取时间对花旗松素提取量的影响
由图 2 可知，荭草花中花旗松素的提取量随着
提取时间的增加而上升，当提取时间为 120 min 时，
花旗松素的提取量达到最大，而此后随着提取时间
的增加，花旗松素的提取量没有明显变化，这是由于
随着提取时间的增加，荭草花中花旗松素的溶出量
达到最大，当提取时间继续增加时，花旗松素的提取
量不会继续增大，故选择 120 min为最佳提取时间。
2. 2. 3 液料比对花旗松素提取量的影响:精密称
取荭草花各 10 g(过 60 目筛)，以 60%乙醇作为提
取溶剂，以液料比为 5∶ 1、10∶ 1、15∶ 1、20∶ 1、25∶ 1、30
∶ 1，以提取时间为 80 min进行回流提取，按“2. 1. 2”
项下条件进行测定，考察提取液料比对花旗松素提
取效果的影响。结果见图 3。
图 3 液料比对花旗松素提取量的影响
·523·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 2 期 2014 年 2 月
由图 3 可知，荭草花中花旗松素的提取量随着液料
比的增大而上升，当液料比大于 15∶ 1 时，花旗松素
的提取量逐渐趋于饱和状态，故选择液料比为 15∶ 1
较为适宜。
2. 3 响应面法优选提取工艺 根据单因素试验结
果，选取影响荭草花提取效果比较显著的三个因素:
乙醇浓度、提取时间和液料比，采用三因素三水平的
Box-Behnken响应面实验设计，共有 15 个试验点，其
中析因点为 12 个，中心点为 5 个。响应面分析因素
与水平设计见表 1。实验设计与结果见表 2。
根据表 2 中的实验数据，采用 Design-Expert
V8. 0. 6 软件对其进行二次回归拟合，得到的花旗松
素的含量 Ｒ1 对乙醇浓度(A)、提取时间(B)、液料
比(C)的回归方程为:
Ｒ1 = 2. 75 + 0. 064A + 0. 085B + 0. 13C +
0. 015AB － 0. 0075AC + 0. 08BC － 0. 06A2 － 0. 17B2 －
0. 12C2
方程回归分析及方差分析结果见表 3。由表 3
可知，提取时间和液料比对花旗松素的提取量有极
显著的影响，乙醇浓度有显著影响，提取时间和液料
比交互作用时，对花旗松素的提取量具有显著影响。
实验中选用的模型 P 值 ＜ 0. 0001 具有极显著性，
失拟项为 0. 6247 ＞ 0. 05，表明失拟不显著;相关系
数 Ｒ2 = 0. 9905，表明该模型拟合程度良好，可用于
荭草花中花旗松素的提取工艺的理论预测。
2. 4 响应面分析 根据二次回归方程绘制响应面
曲线，能得到两个因素交互作用对响应值(花旗松
素含量 Y)的影响，结果见图 4。比较图 4 与回归方
程各项方差可以看出，各因素对花旗松素提取量的影
响由大到小依次为:液料比(C)＞提取时间(B)＞
乙醇浓度(A);在三个因素中，提取时间和液料比之
间的交互作用对响应值的影响曲线较陡，等高线的
数目多于乙醇浓度和提取时间与乙醇浓度和液料比
之间的交互作用，说明提取时间和液料比对花旗松
素的提取量具有非常显著的影响(P ＜ 0. 01)。
表 1 响应面分析因素与水平表
因素
水平
－ 1 0 1
A乙醇浓度 /% 50 60 70
B提取时间 /min 100 120 140
C液料比 /(mL/g) 10∶ 1 15∶ 1 20∶ 1
表 2 响应面试验设计与结果
编号 A/乙醇浓度 B /提取时间 C /液料比 花旗松素含量 /(mg /g)
1 － 1 － 1 0 2. 38
2 － 1 1 0 2. 52
3 1 － 1 0 2. 50
4 1 1 0 2. 70
5 0 － 1 － 1 2. 34
6 0 － 1 1 2. 42
7 0 1 － 1 2. 35
8 0 1 1 2. 75
9 － 1 0 － 1 2. 37
10 1 0 － 1 2. 49
11 － 1 0 1 2. 67
12 1 0 1 2. 76
13 0 0 0 2. 72
14 0 0 0 2. 76
15 0 0 0 2. 78
表 3 回归系数显著性分析
来源 平方和 自由度 均方 F值 Prob ＞ F 显著性
模型 0. 41 9 0. 045 58. 22 0. 0002 ＊＊＊
A 0. 033 1 0. 033 41. 77 0. 0013 *
B 0. 058 1 0. 058 74. 26 0. 0003 ＊＊＊
C 0. 140 1 0. 140 177. 06 ＜ 0. 0001 ＊＊＊
AB 0. 090 1 0. 090 1. 16 0. 3314 －
AC 0. 023 1 0. 023 0. 29 0. 6139 －
BC 0. 026 1 0. 026 32. 89 0. 0023 ＊＊
A2 0. 013 1 0. 013 17. 32 0. 0088 ＊＊
B2 0. 100 1 0. 010 133. 76 ＜ 0. 0001 ＊＊＊
C2 0. 054 1 0. 054 68. 79 0. 0004 ＊＊＊
残差 0. 004 5 0. 078
失拟项 0. 002 3 0. 068 0. 72 0. 6247
误差 0. 002 2 0. 093
总和 0. 410 14
校正系数 Ｒ2 = 0. 9905 Ｒadj = 0. 9735
注:＊＊＊P ＜ 0. 001 为极显著，＊＊P ＜ 0. 01 为非常显著，* P ＜ 0. 05 为显著
·623· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 2 期 2014 年 2 月
图 4 不同自变量响应面三维图
2. 5 验证试验 采用 Design-Expert V8. 0. 6 软件
对方程中的 Ｒ1 进行求解，得到荭草花中花旗松素提
取的理论最佳工艺的条件为:乙醇浓度为 65. 40%，
提取时间为 128. 73 min，液料比为 18. 37，在此条件
下预测花旗松素的提取量可达 2. 83 mg /g。根据实
际操作将最佳工艺修改为:采用乙醇浓度为 65%，
提取时间为 129 min，液料比为 18，对荭草花进行 3
次平行验证试验，实际测得花旗松素的平均提取量
为 2. 79 mg /g，相对误差为 1. 41%，试验结果表明，
预测值与实际值的偏差较小，试验优化提取工艺的
参数准确可靠，具有实际应用价值。
3 讨论
3. 1 荭草花为民间及民族常用中药，具有较强的
抗心肌缺血和心肌梗死的作用。荭草花的研究文献
极少，提取工艺方面还未见报道。响应面法是采用
多元二次回归方程拟合因素与响应值之间的函数关
系，通过对回归方程的分析，寻找到最佳工艺的一种
统计学方法，具有使用简便、精确度高、预测性好等
特点。本文首先通过单因素试验，分别考察了乙醇
浓度、提取时间、液料比对荭草花中花旗松素提取量
的影响，并在此基础上采用 Box-Behnken 中心组合
设计及响应面法对提取方法进行了优化，得到二次
回归方程具有较高的显著性，采用非线性模型拟合，
拟合度较高，使得预测值更接近真实值。表明响应
面法对优化荭草花中花旗松素的提取工艺的有效性
与可行性。
3. 2 花旗松素是荭草花中的有效成分之一，具有
较强抗氧化作用。据文献〔6，7〕报道本品具有体外抗
肿瘤活性，对人宫颈癌 Hela 细胞、人胃癌 MGC 细
胞、人肝癌 HepG-2 细胞和人盲肠癌 Hce-8693 细胞
均有一定的增殖抑制作用。花旗松素在荭草花中含
量较高，且相对稳定，故本文选择花旗松素作为提取
工艺的考察指标。
3. 3 本文采用响应面法优化了荭草花中花旗松素
的提取工艺，并得到了实际最佳提取条件为:乙醇浓
度为 65%，提取时间为 129 min，液料比为 18，在该
条件下花旗松素的实际提取量可达 2. 79 mg /g，为
工业化生产合理利用荭草花资源提供了理论依据，
并且为扩大荭草花的应用与开发提供了一定的理论
基础和参考。
参 考 文 献
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·723·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 2 期 2014 年 2 月