全 文 ：表 5 不同比例的乙醇-氨水解吸体系的解吸率
洗脱剂 上样质量/g
洗脱剂
用量 /mL
提取物
质量 /g
提取物中
TA含量 /%
所得生物碱
质量 /mg
洗脱率
/%
平均洗
脱率 /%
RSD
/%
2∶ 1 2. 37 57 2. 54 64. 49 163. 97 69. 10
2. 37 58 2. 47 65. 19 160. 88 67. 80
68. 45 1. 34
1∶ 1 2. 37 80 2. 80 57. 60 161. 14 67. 91
2. 37 78 2. 82 55. 89 157. 75 66. 48
67. 19 1. 51
1∶ 2 2. 37 81 2. 81 59. 69 167. 86 70. 74
2. 37 82 2. 76 58. 69 162. 19 68. 35
69. 55 2. 43
表 6 提取纯化工艺验证实验结果
批号 20100701-1 20100701-2 20100701-3
投药量 / g 120. 15 120. 52 120. 47
浸膏量 / g 1. 3741 1. 3268 1. 3476
浸膏得率 /% 1. 14 1. 10 1. 12
药材生物碱含量 /% 1. 34 1. 34 1. 34
药材生物碱总量 / g 1. 61 1. 62 1. 61
浸膏中生物碱含量 /% 70. 11 70. 57 69. 83
精制过程中生物碱转移
率 /% 59. 84 57. 98 58. 29
3 结论
本文通过正交试验确定了百部总生物碱最佳提
取纯化工艺: 百部药材粉碎成粗粉，加入 8 倍量的
90%乙醇，加热回流提取 3 次，每次 1 h。提取液滤
过，滤液减压回收至稠浸膏 ( 温度 70 ～ 80 ℃，真空
度 ＜ － 0. 08 Mpa) ，稠浸膏加入与药材等倍量 1%盐
酸使溶解，酸水液离心，取上清液通过 D004 阳离子
交换树脂，上样流速 1 BV /h，再用去离子水洗去多
糖，至 Molish 反应呈阴性，停止洗脱。解吸附剂为
乙醇∶氨水 = 2∶ 1，流速为 1 ～ 2 BV /h。收集生物碱
部分流出液，回收溶剂，即得到纯度达到 70%的生
物碱有效部位。
百部功擅润肺止咳，无论外感、内伤、暴咳、久
漱，皆可用之，尤其为肺痨咳嗽、久咳虚漱的要药。
本文对百部进行提取精制，得到生物碱有效部位，大
大减少了临床服用剂量，为研制疗效确切、服用方便
的现代口服制剂奠定了物质基础，且百部生物碱提
取精制过程中没有使用到乙醇以外的有机溶剂，适
合工业化大生产。
参 考 文 献
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收稿日期: 2010-08-16
作者简介:李东东( 1985-) ，女，硕士研究生，研究方向:分析化学; Tel: 15087033897，E-mail: lidong8385@ 126. com。
* 通讯作者:高云涛，E-mail: yuntaogao@ sohu. com。
星点设计-响应面法优化超声提取青竹标多酚
李东东，放茂良，刘 琼，李乔丽，高云涛*
( 云南民族大学化学与生物技术学院 /国家民族事务委员会-教育部共建民族药资源化学重点实验室，云南
昆明 650500)
摘要 目的:利用响应面法优化超声提取青竹标中多酚的工艺条件。方法: 在对乙醇浓度、超声时间、液固比
单因素考察的基础上，根据星点设计原理进行 3 因素 3 水平响应面分析。以 FC法测定多酚提取率为响应值，运用
响应面法优化提取条件。结果:乙醇浓度为 61. 14%、超声时间为 59. 73 min、液固比为 27. 72( mL /g) ( n = 3) 时，提
取率为 1. 352%，与理论值 1. 361%的相对误差为 － 0. 66%。结论:超声波提取是种节时、节能、节料的方法，能较好
的应用于多酚的提取。星点设计-响应面法优化可得到较好的预测实验结果。
关键词 星点设计; 响应面法;超声提取; 青竹标;多酚
中图分类号: R282. 6 文献标识码: A 文章编号: 1001-4454( 2011) 01-0129-05
·921·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 1 期 2011 年 1 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2011.01.001
Study on the Extraction of Polyphenol from Scindapsus officinalis with Ultrasonic
Wave Technology Optimized by Central Composite Design-response Surface Method
LI Dong-dong，FANG Mao-liang，LIU Qiong，LI Qiao-li，GAO Yun-tao
( School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan Nationalities University /Key Lab of National Medicine Supported Jointly by State Eth-
nic Affairs Commission and Ministry of Education，Kunming 650500，China)
Abstract Objective: To optimize ultrasonic extraction technology process conditions of polyphenol from Scindapsus officinalis by
the response surface method. Methods: Based on ethanol concentration，ultrasonic time，the liquid-solid ratio of single factor experiment，
the principle of design for 3 star factor 3 level response surface methodology was applied. With FC extraction method for determination
of polyphenols，the response surface optimization extraction conditions were studied. Results: The ethanol concentration of 61. 14 %，ul-
trasonic wave extracting time of 59. 73 min and the ratio of solvent volume of 27. 72∶ 1( Extract 3 times) were selected as the optimum
conditions，the extraction yield of polyphenols was 1. 352%，with the theoretical 1. 361% for the relative error of － 0. 66 % . Conclu-
sion: Ultrasonic extraction is a good method for saving time，energy and material，and can be applied to the polyphenols extraction. Cen-
tral composite design-response surface optimization can get better ecasting results.
Key words Central composite design; Response surface method; Ultrasonic wave extraction; Scindapsus officinalis Schott; Poly-
phenol
青竹标 ( Scindapsus officinalis Schott) 别名密腺
崖角藤、水蜈蚣( 《广西药植名录》) 、爬树龙、金竹标
( 《云南中草药选》) ，为天南星科岩角藤的全株，主
要分布于云南、贵州、广西。具有祛瘀镇痛、润肺止
咳的功效，可治跌打损伤、骨折、风湿麻木、支气管
炎、百日咳( 《云南中草药选》)〔1〕。在傣族药中，青
竹标为广蒿修，是傣族雅解药中使用频率最高的药
物之一。近年来，超声与响应面分析法耦合提取植
物中生物活性物质的研究已有报道〔2-6〕，超声提取具
有能耗低、效率高、不破坏有效成分等特点〔7，8〕。响
应面法将体系的响应作为一个或多个因素的函数，
运用图形技术将这种函数关系显示出来，能够精确
的描述影响因素与响应值的关系。星点设计( Cen-
tral Composite Design，CCD ) 是在析因设计的基础
上，由析因点及中心点形成的可进行线性或非线性
拟合的实验设计方法，具有实验次数少、精度高等特
点，在药学应用上具有显著成效。本研究在单因素
实验基础上，采用星点设计-响应面法优化青竹标中
多酚的超声提取条件，为探讨该方法在中药活性成
分提取工艺条件的优化提供实验依据。
1 仪器、试剂与材料
1. 1 仪器 WFJ-722 分光光度计 ( 上海尤尼柯仪
器有限公司) ，AS10200AD超声波清洗器( 天津奥特
赛恩斯仪器有限公司) ，SHZ-D ( Ⅲ) 循环水真空泵
( 巩义市予华仪器有限责任公司) ，N-1100D-WD 旋
转蒸发仪( 上海爱朗仪器有限公司) 。
1. 2 试剂与材料 青竹标药材( 购于云南省西双
版纳傣医医院) 。钨酸钠、钼酸钠、磷酸、盐酸、硫酸
锂、溴水、7. 5% Na2CO3 等均为分析纯。Folin-Cio-
calteu试剂( 自制)〔9〕。
2 实验方法
2. 1 标准曲线的制备 准确称取没食子酸 0. 1 g，
用蒸馏水溶解定容 100 mL，溶液浓度为 1 mg /mL，
分别移取溶液 1. 0、2. 0、3. 0、4. 0、5. 0 mL 至 50 mL
的容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。所得没食子酸
标准溶液的质量浓度为: 0. 02、0. 04、0. 06、0. 08、
0. 10 mg /mL。移取上述溶液各 1 mL，加 0. 5 mL Fo-
lin-Ciocalteu试剂，摇匀，加 3 mL 7. 5%的 Na2CO3 摇
匀。用蒸馏水定容至 25 mL，置于暗处 2 h，在 765
nm处测定吸光度，以吸光度 A 为纵坐标，质量浓度
C为横坐标，得到回归方程为 A =114. 63C +0. 0285，r
=0. 9997，线性范围为 0. 8 mg /L ～4. 0 mg /L。
2. 2 超声提取 将青竹标原药粉碎，准确称取
1. 0000 g于 100 mL具塞锥形瓶中，加入 30 mL 95%
乙醇，超声 60 min，提取 3 次，合并提取液，减压浓
缩，用甲醇定容。移取 1. 0 mL样品待测液于 25 mL
具塞比色管中，按照“2. 1”项下方法操作，按照回归
方程计算青竹标中多酚得率。
2. 3 实验设计 根据前期实验筛选，本实验主要
研究乙醇浓度( % ) 、超声时间 ( min) 、液固比 ( mL /
g) 3 个因素对响应值多酚提取率的影响，首先进行
单因素实验。单因素实验只考察多个因素对响应值
的影响，不能反映出多个因素之间相互作用的影响。
星点设计( Central Composite Design) 是多因素五水
平的实验设计，是在二水平析因设计的基础上加上
极值点和中心点构成的。星点设计形成的实验表以
代码形式编排，实验时再转化为实际操作值，水平取
值用 0、± 1、± α 代码表示。对于三因素的星点设
计 α = 1. 732，因素水平见表 1。本实验使用 Design-
Expert Software 7. 0 软件，采用星点设计分析方法，
·031· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 1 期 2011 年 1 月
进行多元线性回归和二项式拟合，利用 Design-Ex-
pert Software 7. 0 软件中的 Optimization Choices模块
的 Point Prediction功能优化工艺条件，并进行预测
实验分析。
表 1 星点设计因素水平表
因素
水平
－ 1. 732 － 1 0 + 1 + 1. 732
A乙醇浓度 /% 11. 69 40 60 80 98. 30
B超声时间 /min 42. 67 50 60 70 77. 32
C液固比 / ( mL /g) 2. 67 10 20 30 37. 32
3 结果与分析
3. 1 单因素实验
3. 1. 1 乙醇浓度对多酚提取率的影响: 称取样品
1. 0 g于 100 mL具塞锥形瓶中，超声 60 min，液固比
为 30∶ 1，考察不同浓度的乙醇对多酚提取率的影
响。结果多酚提取率随乙醇浓度增加呈递增趋势，
到乙醇浓度为 60%时提取率最大，而 60%以后多酚
提取率明显降低，因此乙醇浓度选在 60%较合适。
3. 1. 2 超声时间对多酚提取率的影响: 称取样品
1. 0 g于 100 mL 具塞锥形瓶中，乙醇浓度为 60%，
液固比为 30 ∶ 1，考察超声时间从 10 min 到 70 min
对多酚提取率的影响，结果超声时间从 10 min到 60
min多酚提取率随时间增加而增加，在 60 min 多酚
提取率最大，在 60 min 之后降低，因此最佳超声时
间为 60 min。
3. 1. 3 液固比对多酚提取率的影响: 称取样品
1. 0 g于 100 mL 具塞锥形瓶中，乙醇浓度为 60%，
超声时间 60 min，考察液固比分别为 10∶ 1、15∶ 1、20
∶ 1、25∶ 1、30∶ 1 对多酚提取率的影响。实验结果表
明随着液固比的增加多酚提取率增加，当液固比大
于 25∶ 1 时提取率下降，因此最佳液固比为 20∶ 1。
根据以上实验结果，确定多酚提取的最佳单因
素实验条件为: 乙醇浓度为 60%，超声时间为 60
min，液固比为 20∶ 1。
3. 2 多元二次回归模型的建立 综合考虑单因素
实验结果，星点设计原理响应面分析结果见表 2。
对表 2 中的实验结果进行多元线性回归和二项
式拟合，青竹标中多酚提取的数学模拟如下:
E = － 1. 57469 + 0. 013795A + 0. 053121B +
0. 066016C + 1. 875 × 10 －4 AB － 1. 125 × 10 －4 AC －
1. 0000 × 10 －4 BC － 1. 79365 × 10 －4 A2 － 5. 00794 ×
10 －4B2 － 1. 01746 × 10 －3C2
式中 E为多酚提取率( % ) ，A为乙醇浓度( %，
V /V) ，B为超声时间( min) ，C为液固比( mL /g) 。
表 2 响应面分析结果
实验号 A B C 提取率 /%
1 － 1 1 1 1. 21
2 1. 73 0. 00 0. 00 1. 17
3 － 1. 00 1. 00 － 1. 00 0. 89
4 0. 00 0. 00 0. 00 1. 33
5 1. 00 － 1. 00 － 1. 00 0. 92
6 0. 00 0. 00 0. 00 1. 30
7 0. 00 0. 00 1. 73 1. 26
8 1. 00 － 1. 00 1. 00 1. 19
9 0. 00 0. 00 0. 00 1. 29
10 0. 00 0. 00 － 1. 73 0. 81
11 0. 00 0. 00 0. 00 1. 34
12 1. 00 1. 00 － 1. 00 1. 11
13 0. 00 1. 73 0. 00 1. 23
14 0. 00 － 1. 73 0. 00 1. 15
15 1. 00 1. 00 1. 00 1. 24
16 － 1. 00 － 1. 00 1. 00 1. 21
17 0. 00 0. 00 0. 00 1. 33
18 0. 00 0. 00 0. 00 1. 36
19 － 1. 73 0. 00 0. 00 1. 08
20 － 1 － 1 － 1 0. 95
当 P值小于 0. 05 时影响因素对响应值影响为
差异显著，小于 0. 01 时为差异高度显著，小于
0. 001 时为差异极显著。对该回归方程进行方差分
析( 见表 3) ，可以看出模型的 F = 49. 35 ＞ F0. 05 ( 3，
4) ，说明该模型得到的回归方程是显著的，试验设
计可靠，模型相关系数 r = 0. 9780，进一步说明模型
具有较好的可信度。在所选取的各因素水平范围
内，按照对结果的影响排序，液固比 ＞乙醇浓度 ＞超
声时间。
从表 3 可以看出，失拟项值为 2. 28，即方程模
型失拟不显著，方差分析的结果表明方程的总模型、
液固比( C) 及二次项对多酚提取率的影响极其显
著;乙醇浓度( A) 、超声时间( B) 及乙醇浓度与超声
时间的相互作用( AB) 对多酚提取率影响达到显著水
平，而交互项 AC、BC对多酚提取率的影响不显著。
3. 3 效应面分析 响应面优化法即是将实验得出
的数据结果进行响应面分析，得到的预测模型一般
是个曲面，即所获得的预测模型是连续的。其优势
是在实验条件寻优过程中，可以连续的对实验的各
个水平进行分析。
图 1 ～图 3 是乙醇浓度 A、超声时间 B 和液固
比 C对多酚提取率 E的效应面曲面图( a) 及等高线
图( b) 。由图 1a ～图 3a 可看出，当 A、B、C 取值较
小时，效应面曲线较陡，说明此时 A、B、C 对多酚提
·131·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 1 期 2011 年 1 月
取率 E的影响较为明显，但 A、B、C 取值较大时，效
应面曲线较平缓，此时 A、B、C对 E影响较小。
从图 1b可看出，沿 A 因素( 乙醇浓度) 和 B 因
素( 超声时间) 向峰值移动，等高线密度均较大，且
乙醇浓度和超声时间均较低时对响应值 E 的贡献
更大，当乙醇浓度较高时，等高线密度变低，表明较
高的乙醇浓度对响应值的影响不如低浓度显著。
从图 2b可看出，与 B因素( 超声时间) 相比，当
C因素( 液固比) 向峰值方向移动，等高线密度明显
更大，且液固比均较低时等高线密度较大，当液固比
高于 20∶ 1 时，等高线密度变疏，表明较高液固比对
响应值的影响不显著。
表 3 回归方程的方差分析表
方差来源 自由度 平方和 均方差 F值 p值
总模型 9 0. 49 0. 054 49. 35 ＜ 0. 001
A 1 9. 047 × 10 －3 9. 047 × 10 －3 8. 24 ＜ 0. 05
B 1 7. 249 × 10 －3 7. 249 × 10 －3 6. 60 ＜ 0. 05
C 1 0. 22 0. 22 201. 37 ＜ 0. 001
AB 1 0. 011 0. 011 10. 25 ＜ 0. 05
AC 1 4. 05 × 10 －3 4. 05 × 10 －3 3. 688 ＞ 0. 05
BC 1 8. 0 × 10 －4 8. 0 × 10 －4 0. 73 ＞ 0. 05
A2 1 0. 081 0. 081 73. 83 ＜ 0. 001
B2 1 0. 040 0. 040 35. 9728 ＜ 0. 001
C2 1 0. 16 0. 16 148. 49 ＜ 0. 001
残差 10 0. 011 1. 098 × 10 －3
失拟项 5 7. 631 × 10 －3 1. 526 × 10 －3 2. 28 0. 1937
纯误差 5 3. 35 × 10 －3 6. 7 × 10 －4
总变异 19 0. 505
注: F0. 05 ( 3，4) = 6. 59
图 1 乙醇浓度和超声时间对多酚提取率的响应面( a) 及等高线图( b)
图 2 乙醇浓度和液固比对多酚提取率的效应面( a) 及等高线图( b)
·231· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 1 期 2011 年 1 月
图 3 超声时间和液固比对多酚提取率的效应面( a) 及等高线图( b)
从图 3b可看出，当 B因素( 超声时间) 和 C因素
( 液固比) 向峰值方向移动，等高线密度变大，且液固
比均较低时高线密度较大，当液固比高于 20∶ 1 时，等
高线密度变疏，表明较高液固比对响应值的影响不显
著，比较图 1a ～图 3a 和图 1b ～图 3b，可知 3 个因素
对青竹标多酚提取率 E的影响顺序是:液固比 C ＞乙
醇浓度 A ＞超声时间 B，这与方差分析结果相符合。
利用效应面和等高线分析各因素的相互作用，
等高线密度大说明影响因素对响应值贡献大。并且
等高线的形状可直观地看出交互效应的大小，椭圆
形反映了两因素的交互作用较强，呈圆形则相反，而
响应曲线较陡也说明交互作用较强。从图 1b 可看
出，等高线呈椭圆形，说明影响因素乙醇浓度( A) 与
超声时间( B) 交互作用较明显，从图 2 b、图 3b 可看
出，各因素的相互作用的等高线并没有呈现明显的
椭圆形，响应曲线相对较平缓，说明各因素之间交互
作用并不显著。
回归方程的方差分析( 表 3) 表明方程的交互项
AB对多酚得率影响显著，而交互项 AC、BC 对多酚
得率的影响不显著，进一步说明只有乙醇浓度与超
声时间两个因素之间交互作用显著，其他交互项不
显著。
3. 4 条件优化、预测与验证 由图 1a ～图 3a响应
面可知该模型有稳定点，且稳定点是最大值。利用
Point Prediction进行预测分析，获得一组响应值最
大的优化条件:乙醇浓度 A为 61. 14%，超声提取时
间 B为 59. 73 min，液固比 C为 27. 72 mL /g，在此优
化条件下，青竹标多酚预测提取率 E 为 1. 361%。
愿望值为 1. 000。
参照理论上的优化条件进行验证实验，结果:提
取率平均值 E = 1. 352% ( n = 3 ) ，与理论提取率接
近。按照单因素实验的最佳实验条件测定多酚得率
为 1. 29% ( n = 3) 。由此可见，响应面分析优化实验
条件优于单因素实验。
4 小结
本实验研究了超声辅助双水相萃取青竹标中多
酚的工艺，星点设计-响应面法优化条件结果表明，
乙醇浓度、超声时间对多酚提取率有显著影响，期望
函数预测值与实验结果一致。
本文的研究结果证实，星点设计-响应面分析
( CCD-RSM) 能获得更加优化的提取条件，能有效提
高多酚提取率，该法尤其适合于探索性的实验研究，
故 CCD设计 RSM应用于中药活性成分的提取分离
研究，有较好的应用前景。
参 考 文 献
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