全 文 ：中南药学 2015 年 8 月 第 13 卷 第 8 期　Central South Pharmacy. August 2015, Vol. 13 No.8
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响应面法优选竹根七总皂苷提取工艺
李玉泽，李真，张东东，许欢，杨新杰，姜祎，宋蓓，宋小妹 *（陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046）
摘要：目的　利用响应面法优化竹根七总皂苷的提取工艺条件。方法　根据中心组合实验设计，采用四因素
三水平响应面分析法，研究溶媒浓度、溶媒体积、提取次数、提取时间及其交互作用对竹根七总皂苷提取率
的影响。结果　最佳提取工艺条件为：65%乙醇、溶媒体积 11倍、回流提取 3次、每次 65 min，竹根七总
皂苷的提取率 14.58%。结论　该工艺条件可为竹根七总皂苷的工业生产提供依据。
关键词：响应面法；竹根七；总皂苷；提取工艺
中图分类号：R284.2，TQ461　　　　文献标识码：A　　　　文章编号：1672-2981(2015)08-0811-04
doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2015.08.007
Optimization of extraction of total saponins from Tupistra chinensis Baker.
by response surface method
LI Yu-ze, LI Zhen, ZHANG Dong-dong, XU Huan, YANG Xin-jie, JIANG Yi, SONG Bei, SONG Xiao-mei* (Shaanxi
University of Chinese Medicine, Xianyang Shaanxi 712046)
Abstract: Objective To optimize the extraction of the total saponins from Tupistra chinensis Baker.. Methods The ef-
fects of solvent concentration, solvent volume, extraction time, extraction times and their interaction on extraction rate
were studied by response surface method. Results The optimum conditions of extraction were as follows: 65% ethanol,
solvent volume 11, extraction for 3 times, and each time 65 min, and the actual extraction yield was 14.58%. Conclusion
The method can provide a scientifi c basis for the industrial production of total saponins from Tupistra chinensis Baker..
Key words: response surface method; Tupistra chinensis Baker.; total saponins; extraction technology

基金论文：陕西省科技统筹创新计划项目（No.2013KTCQ 03-14）。
作者简介：李玉泽，男，硕士研究生，主要从事中药炮制机理研究，Tel：15249107895，E-mail：1453879605@qq.com * 通讯作者：
宋小妹，女，博士，教授，主要从事中药药效物质基础及中药炮制研究，Tel：（029）38185165，E-mail：songxiaom@126.com
竹根七系百合科开口箭属植物开口箭（Tupistra
chinensis Baker.）的根茎，为秦岭特色中药“太白七药”
的一种。在陕西、湖北等分布甚广，多作为民族或民间
用药，具有清热解毒、祛风除湿、散瘀止痛等功效，用
于治疗头痛咳嗽、咽喉肿痛、跌打损伤等病症 [1]。文献
报道竹根七主要化学成分为甾体皂苷 [2]，现代药理学研
究表明，竹根七提取物具有抗肿瘤、抗炎等 [3-5]药理作用，
但目前对其主要化学成分总皂苷的提取工艺研究未见报
道。响应面法（response surface method）是通过对响应
面等值线的分析寻求最优工艺参数，采用多元二次回归
方程来拟合因素与响应值之间函数关系的一种统计方
法，具有直观、方便、高效的特点 [6]。本实验采用 Box-
Behnken响应面法优选竹根七总皂苷提取工艺，为总皂苷
类成分的化学和药理研究提供实验依据。
1 材料
1.1 试药
竹根七药材购于陕西省宝鸡市眉县，经陕西中医药
大学生药教研室王继涛高级实验师鉴定为百合科开口箭
属植物开口箭 Tupistra chiensis Baker.的干燥根及根茎；
对照品 tupisteroide B 为本实验室自制，经 HPLC 检验，
纯度＞ 98%，符合含量测定要求；所用试剂均为分析纯。
1.2 仪器
超声波清洗器（KQ5200型，昆山市超声仪器有限
公司）；R200D电子分析天平（精度：0.1 mg，德国
Satorius公司）；UV- 2102C型紫外 -可见分光光度计（尤
尼柯仪器有限公司）；HH-2型恒温水浴锅（北京科伟永
兴仪器有限公司）。
2 方法
2.1 溶液的制备
2.1.1 对照品溶液制备 精密称取对照品 4.83 mg，用甲
醇溶解并定容至 5 mL量瓶中，摇匀，置于 4 ℃备用。
2.1.2 供试品溶液制备 精密称取竹根七药材干燥粉末约
5.0 g，按照实验设计的方法进行提取，过滤，滤液减压
浓缩旋干后用 60 mL水溶解残留物，所得混悬液用水饱
和正丁醇萃取 3次（40、40、20 mL），将正丁醇层浓缩
旋干后用甲醇溶解并定容至 25 mL量瓶中，过滤，取滤
液 1 mL置 10 mL量瓶中，加甲醇定容至刻度，摇匀，作
为供试品溶液。
2.2 竹根七总皂苷测定方法的建立
2.2.1 最大吸收波长的确定 分别精密量取 0.2 mL“2.1”
项下对照品溶液及供试品溶液，置 10 mL具塞试管中，
挥干溶剂，分别精密加入新配制的 5%香草醛 -冰醋酸溶
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液 0.2 mL和高氯酸 0.8 mL，加塞，摇匀，于 60 ℃水浴
恒温 15 min，流水冷却至室温，加入冰醋酸 5 mL，摇匀 [7]。
以空白试剂为参比于 200～ 800 nm内全程扫描，扫描结
果显示对照品溶液及供试品溶液均在 480 nm呈现最大吸
收，且空白对照无干扰，故选择 480 nm为测定波长。
2.2.2 标准曲线的制备 精密量取“2.1.1”项下对照品溶
液 0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 mL，
置 10 mL具塞试管中，按“2.2.1”项下方法显色后，在
480 nm处测定吸光度。以加样量为横坐标，吸光度值为
纵坐标，绘制标准曲线。其回归方程为 Y＝ 1.621X－
0.1313，r2＝ 0.9997，结果表明对照品在 0.0966～ 0.4347
mg内与吸光度值线性关系良好。
2.2.3 精密度考察 精密量取“2.1.1”项下对照品溶液 0.2
mL，按照“2.2.1”项下方法显色测定吸光度，连续测定6次，
RSD为 1.1%，表明仪器精密度良好。
2.2.4 稳定性考察 取同一供试品溶液，按“2.2.1”项下
方法显色后，分别于 0、30、60、90、120 min测定吸光度，
RSD为 2.8%，表明供试样品溶液在 2 h内显色稳定。
2.2.5 重复性考察 取同一批次药材 6份，按“2.1.2”项
下方法制备供试品溶液，同“2.2.1”项下方法显色测定
吸光度，RSD为 3.2%，表明此方法重复性良好。
2.2.6 加样回收考察 取已知含量的样品 9份，每份约 0.5
g，分别精密加入 tupisteroide B对照品适量，按“2.1.2”
及“2.2.1”项下方法制样和显色，并测定吸光度，计算
加样回收率，结果见表 1。
表 1 加样回收实验
Tab 1 Recovery
称样量（sample
weight）/g
样品含量（sample
content）/mg
加入量（added
amount）/mg
测得量（detected
amount）/mg
回收率
（recovery）/%
平均回收（average
recovery）/%
RSD
/%
0.5013 73.10 58.25 129.84 97.4 97.9 1.1
0.5024 73.26 58.25 130.87 98.9
0.5033 73.39 58.25 130.07 97.3
0.5085 74.15 74.15 148.01 99.6 98.6 1.2
0.5076 74.02 74.15 147.28 98.8
0.5067 73.89 74.15 146.11 97.4
0.5035 73.42 88.45 162.05 100.2 100.1 1.3
0.5041 73.51 88.45 160.81 98.7
0.5039 73.48 88.45 163.08 101.3
2.3 提取工艺研究
根据单因素实验结果及参考相关文献 [8]，选取影响
竹根七总皂苷提取率的 4个主要影响因素：溶媒浓度、
提取时间、提取次数和溶媒体积，以 tupisteroide B 含量
为评价指标，采用 Design Expert 8.05 软件 Box-Behnken
实验设计的四因素三水平实验方案进行研究。因素水平
见表 2，设计方案见表 3。
表 2 响应面实验因素及水平
Tab 2 Factor and level of response surface method test
水平
（level）
提取时间
（extraction
time）/min
提取次数
（extraction
times）/次
溶媒体积
（solvent
volume）/倍
溶媒浓度
（solvent
concentration）/%
－ 1 30 1 8 60
0 60 2 10 70
1 90 3 12 80
3 结果与分析
3.1 实验结果
根据 Box-Behnken 设计进行实验，考查竹根七总皂
苷提取率，实验结果为 3次平均值，结果见表 3。
3.2 方差分析
采用 Design-Expert 8.05软件对表 3数据进行二次
多元回归拟合，得到回归方程为：Y＝ 13.41＋ 0.72X1
＋ 0.50X2 ＋ 0.46X3 － 0.83X4 － 0.31X1X2 ＋ 0.15X1X3 －
0.28X1X4 ＋ 0.28X2X3 － 0.30X2X4 － 0.29X3X4 － 1.13X12 －
0.50X2
2－ 0.38X32－ 0.32X42（r2＝ 0.8691）。
回归方程中各变量对响应值影响的显著性由 F检验
来判定，概率 P（Prob＞ F）值越小，则相应变量的显
著程度越高。从表 4可以看出，回归模型极其显著（P
＜ 0.0001），说明建立的模型有意义；失拟项 P＝ 0.8136
＞ 0.05，差异无统计学意义，说明模型拟合度良好。一
次项 X1（提取时间）、X2（提取次数）、X3（溶媒体积）、
X4（溶媒浓度）均显著，其中 X1和 X4影响最为显著。二
次项 X12影响为极显著，X22 和 X32 影响为显著，交互影响
X1X2和 X2X4 显著。由此可知，各影响因素对竹根七总皂
苷提取率的影响不是简单的线性关系。在所选取的各因
素水平范围内，按照对结果的影响排序，溶媒浓度及提
取时间＞ 提取次数＞ 溶媒体积。
回归方程是高度显著的，相关系数平方 r2＝ 86.91%，
说明该模型能解释 86.91%的响应值变化，证明应用响应面
法优化的提取工艺提取竹根七总皂苷是可行的。
3.3 响应面结果分析
根据二次多项式方程，分别绘制各指标与响应值交
互项的响应曲面图，用来确定各因素对竹根七总皂苷提
取率的影响，结果见图 1A～ F。
由表 4可知，提取时间与提取次数的交互作用显著（P
＝ 0.0359＜ 0.05），提取次数与溶媒浓度的交互作用显
著（P＝ 0.0486＜ 0.05），从图 1A和图 1E可看出，在
提取时间比较短和溶媒浓度较小时，提取次数对总皂苷
的提取率影响非常显著，表现为曲线比较陡，说明在提
取时间不是很充足和溶媒浓度较小时，增加提取次数能
明显提高总皂苷的得率，而在提取时间较充分和溶媒浓
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度足够大时，提取次数对总皂苷的提取率影响不是很明
显，表现为曲线比较平缓，即提取时间比较充分和溶媒
浓度足够大的状况下，即使增加提取次数，总皂苷的提
取率也得不到明显提高。
提取时间与溶媒体积的交互作用不显著（P＝ 0.2869
＞ 0.05），从图 1B可看出，在溶媒体积的量较低时，随
提取时间的增加总皂苷的提取率逐渐增多，当溶媒体积
的量较高时，总皂苷提取率逐渐增加，但不显著。
提取时间和溶媒浓度的交互作用不显著（P＝ 0.0845
＞ 0.05），从图 1C可看出，在溶媒浓度 65%、提取时间
67 min附近可以达到响应值最高点。
提取次数与溶媒体积的交互作用不显著（P＝ 0.1048
＞ 0.05），从图 1D可看出，在溶媒体积的量较低时，随
提取次数的增加总皂苷的提取率逐渐增多，当溶媒体积
的量增大时，总皂苷提取率逐渐增加，但不显著。
表 3 响应面实验设计方案和结果
Tab 3 Design and result for response surface method
No. X1 X2 X3 X4 Y
1 0 － 1 1 0 12.17
2 1 0 － 1 0 12.13
3 0 1 0 1 11.87
4 0 0 1 － 1 14.50
5 1 0 0 1 12.00
6 1 0 1 0 13.34
7 1 1 0 0 12.55
8 0 － 1 0 － 1 12.86
9 － 1 0 0 － 1 11.27
10 0 0 0 0 14.30
11 0 1 － 1 0 12.23
12 1 － 1 0 0 12.01
13 － 1 0 1 0 11.51
14 0 0 － 1 1 11.45
15 － 1 0 － 1 0 10.90
16 1 0 0 － 1 13.56
17 － 1 1 0 0 12.14
18 － 1 － 1 0 0 10.34
19 － 1 0 0 1 10.81
20 0 1 0 － 1 14.26
21 0 － 1 0 1 11.68
22 0 0 － 1 － 1 13.08
23 0 0 0 0 13.07
24 0 0 0 0 12.92
25 0 1 1 0 13.77
26 0 0 0 0 13.66
27 0 0 1 1 11.71
28 0 0 0 0 13.12
29 0 － 1 － 1 0 11.74
注（Note）：X1.提取时间（extraction time）；X2.提取次数
（extraction times）；X3.溶媒体积（solvent volume）；X4.溶媒浓度
（solvent concentration）；Y.总皂苷提取率（sample content）。
溶媒体积与溶媒浓度的交互作用不显著（P＝ 0.1841
＞ 0.05），从图 1F可看出，在溶媒浓度 65%、溶媒体积
11倍附近可以达到响应值最高点。
比较图 1A～ F可知：提取时间与提取次数，提取
次数与溶媒浓度的响应曲面图的响应面坡度较陡，所
以这些因素的交互作用对于竹根七总皂苷提取率的影响
最为显著。且由曲面图可以看出，最佳提取时间趋向
于 66～ 72 min，最佳提取次数趋向于 2.5～ 3.0次，最
佳溶媒体积趋向于 11～ 12倍量，最佳溶媒浓度趋向于
60%～ 65%。
3.4 最佳提取工艺条件确定
通过处理数据，得到竹根七总皂苷最大提取率为
14.58%，此时最佳提取条件为：溶媒浓度 64.75%，溶媒
体积 11.14倍，提取时间 66.75 min，提取次数 2.59次。考
虑到实际生产，确定竹根七总皂苷提取工艺条件为：65%
乙醇，溶媒体积 11倍，提取时间 65 min，提取次数 3次。
3.5 验证实验
采用上述确定的工艺条件进行 3次验证实验，每次
的称样量约为 120 g。结果显示，最佳工艺条件下竹根七
总皂苷提取率的平均值 14.23%。验证提取率与模型预测
值仅相差 0.35%，表明此模型合适有效。
4 讨论
4.1 提取次数的选择
根据响应面法研究结果，提取次数为 2.59次。实际工
表 4 响应面二次模型方差分析
Tab 4 Variance analysis for the regression model
方差来源
（source）
平方和
（sum of
squares）
自由度
（df）
均方
（mean
square）
F P
显著性
（Sig.）
Model 30.86 14 2.20 12.68 ＜ 0.0001 **
X1提取时间 6.18 1 6.18 35.58 ＜ 0.0001 **
X2提取次数 3.03 1 3.03 17.42 0.0009 *
X3溶媒体积 2.49 1 2.49 14.31 0.002 *
X4溶媒浓度 8.36 1 8.36 48.07 ＜ 0.0001 **
X1X2 0.39 1 0.39 5.35 0.0359
*
X1X3 0.089 1 0.089 1.51 0.2869
X1X4 0.31 1 0.31 2.97 0.0845
X2X3 0.31 1 0.31 2.77 0.1048
X2X4 0.37 1 0.37 4.51 0.0486
*
X3X4 0.34 1 0.34 1.95 0.1841
X1
2 8.34 1 8.34 47.95 ＜ 0.0001 **
X2
2 1.61 1 1.61 9.26 0.0088 *
X3
2 0.96 1 0.96 5.52 0.034 *
X4
2 0.67 1 0.67 3.85 0.0701
残差 2.43 14 0.17
失拟性 1.15 10 0.12 0.4596 0.8136
纯误差 1.28 4 0.32
总差 33.291 28
注：**为极显著；*为显著。
Note：** means very significant；* means significant.
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A
D FE
CB
图 1 各因素间两两交互作用对竹根七总皂苷提取率影响的响应面图
Fig 1 Response surface plots for the effects of cross-interactions among every 2 factors on comprehensive score
A.提取时间与提取次数（extraction time and extraction times）；B.提取时间与溶媒体积（extraction time and solvent volume）；C.提取时间
和溶媒浓度（extraction time and solvent concentration）； D.提取次数与溶媒体积（extraction times and solvent volume）；E.提取次数与溶媒
浓度（extraction times and solvent concentration）；F.溶媒体积与溶媒浓度（solvent volume and solvent concentration）
图 2 tupisteroide B的结构式
Fig 2 Structure of tupisteroide B
作中选择提取次数为 2次或 3次。提取次数为 2次时，竹
根七总皂苷提取率为 12.11%。提取次数为 3次时，竹根七
总皂苷提取率为 14.58%。因此最终选择提取次数为 3次。
4.2 对照品的选择
对照品 tupisteroide B（结构见图 2），属于甾体皂苷，
白色无定形粉末，[α]20D ：－ 27.0°（c＝ 0.59，MeOH），
Liebermann-Burchard和 Molish反应均呈阳性，10%硫酸 -
乙醇显紫红色，为本课题组提取所得。原药材采用 65%
乙醇回流提取，提取物经硅胶、凝胶等色谱方法分离获
得，核磁共振波谱技术鉴定其结构为 tupisteroide B，高
效液相色谱法测得含量为 98%以上，符合含量测定对
对照品的要求。由于该化合物在竹根七总皂苷中的含量
相对较高，故以此作为指标成分来测定竹根七中的总皂
苷含量。
但都不能给出直观的图形，建立的数学模型精度不够高；
响应面法优化工艺具有信息量大，数据处理能力高且可
以反应各因素之间的交互作用等优点，故本实验采用响
应面法来设计提取竹根七总皂苷的最佳工艺，可全面分
析影响竹根七总皂苷的提取因素。

参考文献
[1] 宋小妹，刘海静，王薇，等 . 太白七药研究与应用 [M]. 1版 .
北京：人民卫生出版社，2011：125-129.
[2] 黄丽，廖全斌，邹坤，等 . 开口箭中甾体皂苷元的含量测定
[J]. 三峡大学学报：自然科学版，2003，25（6）：562-564.
[3] 解燕，朱正光，余传林，等 . 开口箭酸性多糖对小鼠免疫
功能的调节作用及抗肿瘤作用的初步研究 [J]. 中药材，
2010，33（4）：596-599.
[4] 晏传奇，黄文峰，邹坤，等 . 开口箭提取物对小鼠移植性
实体瘤 H22的抑制作用 [J]. 江苏中医药，2009，41（9）：
77-78.
[5] 邬昊洋，周园，李诺飞，等 . 开口箭醇提物抗慢性咽炎活性研
究 [J]. 三峡大学学报：自然科学版，2012，34（2）：83-85.
[6] 蒋志华，俞力超，冯子旺，等 . 响应面法优化仙鹤草总黄酮
的超声提取工艺 [J]. 中国实验方剂学杂志，2011，17（20）：
17-20.
[7] 刘银环，燕婉君，冯改利，等 . 响应面分析法优选鹿药总
皂苷提取工艺 [J]. 中南药学，2014，12（11）：1073-1076.
[8] 黄聪华，丁利君，马源源，等 . 芒萁总皂苷提取的响应面
优化 [J]. 时珍国医国药，2013，24（1）：54-56.
（收稿日期：2015-04-03；修回日期：2015-05-07）
4.3 总皂苷提取工艺优化方法的选择
目前，药用植物总皂苷提取工艺优选常用正交设计
法或均匀设计法，具有实验次数少、简单方便等优点，