全 文 ：第 30 卷 第 11 期 吉 林 化 工 学 院 学 报 Vol． 30 No． 11
2013 年 11 月 JOUＲNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY Nov． 2013
收稿日期:2013-08-20
作者简介:金 华(1977-) ，女，吉林省吉林市人，吉林化工学院讲师，硕士，主要从事分析化学和仪器分析方面研究．
文章编号:1007-2853(2013)11-0025-04
响应面法优化超声波提取迎春花
总黄酮工艺的研究
金 华，高 艳，曾晓丹，马明硕，刘治刚
(吉林化工学院 分析测试中心，吉林 吉林 132022)
摘要:首次研究利用响应面法优化迎春花总黄酮的提取工艺，在单因素试验基础上，利用中心组合设计
响应面试验，考察了超声波提取温度、液料比、提取时间对总黄酮提取率的影响，并建立回归模型．优化
后的工艺参数为:提取温度 55 ℃，液料比 50 1 mL /g，超声时间 25 min，在此条件下总黄酮提取率为
16． 03% ．与传统溶剂浸提法相比，提取时间大大缩短且节约了能耗．
关 键 词:迎春花;总黄酮;超声波;响应面
中图分类号:TQ 461 文献标志码:A
迎春花(Jas minum nudiflorum Lindl．) ，木樨
科茉莉花属植物，广泛分布于我国中、东部地区，
是重要的早春花木，同时也是民间常用中草药．其
全株可入药，春季采花，夏季采叶．叶苦、平，能消
肿解毒、止血、止痛，用于治疗跌打损伤、外伤出血
等症．花甘、涩、平，能清热利尿、解毒，用于治疗发
热头痛、小便热痛等症．据报道迎春花叶、茎提取
物中含有大量的黄酮类物质［1-4］．黄酮是一类具有
多种生物活性的多酚类化合物，具有保护心血管、
保肝、抗肿瘤、抗骨质疏松、抗氧化等功效［5-6］，在
医疗保健、食品、动物养殖等领域有着广阔的应用
前景．影响黄酮提取率的因素很多，如提取温度、
液料比以及提取时间等，通常采用正交试验优化
最佳工艺，这种单变量实验只能对单个点进行分
析而无法考虑各变量之间的交互作用［7-8］．而响应
面分析法采用多元二次回归方程来拟合因素与响
应值之间的函数关系，对影响过程的因子及其交
互作用进行综合评价，寻求最佳工艺参数［9-10］．本
试验首次采用响应面分析法优化超声波辅助提取
迎春花总黄酮的工艺条件，研究提取温度、液料比
以及提取时间对黄酮提取率的影响，并与传统的
溶剂提取法进行比较，为超声波法提取迎春花总
黄酮工艺提供科学依据．
1 实验部分
1． 1 仪器、试剂与材料
KQ2200 型超声波仪(昆山市超声仪器有限
公司) ;UV-2501 型紫外分光光计(日本岛津) ;
AEL-40SM型电子天平(日本岛津) ;SHB-III 型循
环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司) ;
DIGICEN20 型离心机(西班牙 OＲTO ALＲESA) ;
ＲE-52A型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)．
芦丁(中国药品生物制造品检定所)、亚硝酸
钠、硝酸铝、氢氧化钠、无水乙醇均为分析纯;实验
用水均为蒸馏水．迎春花于 2012 年 4 月采自吉林
化工学院校园，经自然阴干，粉碎，过 60 目筛备
用．
1． 2 实验方法
1． 2． 1 超声波辅助提取法
准确称取 0． 3g迎春花粉末，按照一定料液比
加入 70%乙醇，设定温度、功率、提取时间，进行
超声波辅助提取．提取液经过滤、离心处理，加少
量提取剂重复提取 3 次，合并清液用旋转蒸发仪
减压蒸馏至黄色粘稠状，配制成准确浓度的乙醇
溶液，分析迎春花黄酮含量及提取率．
1． 2． 2 溶剂浸提法
准确称取 3 g迎春花粉末于 100 mL圆底烧瓶
DOI:10.16039/j.cnki.cn22-1249.2013.11.024
中，按液料比 40 1 加入 70% 乙醇、浸提温度
60 ℃、浸提时间 1． 5 h的条件下进行提取，提取完
毕后，离心分离得到上清液，处理方法同 1． 2． 1．
1． 2． 3 总黄酮含量的测定
采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法测定总黄
酮含量．将芦丁配制成浓度为 0． 2 mg /mL 的标准
溶液，分别移取 0、1． 0、1． 2、1． 4、1． 6、2． 0、3． 0 mL
上述标准溶液于 10 mL 干燥比色管中，依次加入
4 mL蒸馏水，0． 3 mL 5%的亚硝酸钠溶液，混匀，
静置 6 min，再加入 0． 30 mL 10%的硝酸铝溶液，
混匀，静置 6 min 后再加入 4． 00 mL5%的氢氧化
钠溶液，加水至刻度，静置 15 min，在 510 nm处测
定吸光度，同时做空白试验．以芦丁浓度及吸光度
为坐标绘制标准曲线，得回归方程:A = 11． 179C
+0． 0301 (Ｒ = 0． 9988)． 根据回归方程计算提取
液中总黄酮的浓度及提取率．
1． 2． 4 超声波辅助提取单因素试验
分别考察超声波提取温度:15、25、15、35、45、
55、65 ℃;液料比:20 1、30 1、40 1、50 1、60 1、
70 1 mL /g;提取时间:10、15、20、30、40 min 对迎
春花总黄酮提取效果的影响．
1． 2． 5 响应面试验
根据单因素实验结果进行响应曲面因素与水
平的选择，因素水平见表 1． 并利用 Design-ex-
pert8． 05b响应曲面设计软件进行试验设计与分
析，得出最佳提取工艺参数．
表 1 因素水平表
因素
水平
－ 1 0 1
A:提取温度 /℃ 45 55 65
B:液料比 /(mL·g －1) 30 1 50 1 60 1
C:超声时间 /min 10 20 30
2 结果与讨论
2． 1 超声波提取条件的选择
2． 1． 1 超声波作用温度对提取率的影响
固定超声功率，乙醇浓度 70%，液料比 20 1，
提取时间 20 min，提取次数为 1 次，考察不同提取
温度对总黄酮提取率的影响．结果显示温度越高，
分子运动速率加快，提取率增加． 但当温度超过
55 ℃以后，随着温度的升高，黄酮的结构可能遭
到破坏，提取率反而下降．所以选择 55 ℃为提取
温度．
2． 1． 2 料液比对提取率的影响
液料比在 20 1 ～ 50 1 g /mL之间，迎春花总
黄酮提取率上升较快，液料比为 50 1 时，提取出
来的黄酮含量最高;液料比继续增加时，提取率降
低．另外，溶剂加入量过大，导致提取液浓度降低，
会给后处理工作增加困难，因此，选择 50 1 为最
佳液料比．
2． 1． 3 超声波作用时间对提取率的影响
超声波处理时间越长，总黄酮提取率越高．但
随着超声时间延长，超声产生的热效应会使介质
温度升高以及超声波产生“空化作用”导致迎春
花总黄酮的结构发生变化．所以选择 20 min 为最
佳提取时间．
2．2 响应面分析法优化迎春花总黄酮的提取工艺
根据软件设计和分析的超声波提取迎春花总
黄酮的试验方案与结果见表 2．
表 2 响应面分析方案及试验结果
试验编号 A B C 提取率 /%
1 － 1 － 1 0 11． 20
2 1 － 1 0 8． 80
3 － 1 1 0 8． 51
4 1 1 0 10． 65
5 － 1 0 － 1 7． 72
6 1 0 － 1 8． 48
7 － 1 0 1 9． 03
8 1 0 1 11． 04
9 0 － 1 － 1 7． 64
10 0 1 － 1 6． 47
11 0 － 1 1 9． 31
12 0 1 1 15． 43
13 0 0 0 16． 82
14 0 0 0 14． 60
15 0 0 0 15． 57
16 0 0 0 14． 92
17 0 0 0 14． 64
对表 2 试验数据进行多元回归分析，得到超
声提取迎春花总黄酮对提取温度、液料比以及超
声时间的二次多项回归模型:T = 15． 31 + 0． 049A
+ 0． 78B + 1． 81C + 0． 60AB + 0． 31AC + 1． 82BC －
2． 82A2 － 2． 17B2 － 3． 42C2 对该模型进行显著性
检验及方差分析结果见表 3．
由表 3 可知，模型的 P = 0． 0045 ＜ 0． 05，表明
模型显著，具有统计学意义．同理，一次项 C 极显
著，二次项 、极显著，二次项 以及交互项 BC 较
显著，其他项不显著．失拟项用来表示所用模型与
62 吉 林 化 工 学 院 学 报 2013 年
实验拟合的程度，即二者的差异程度．本试验中失
拟项 P = 0． 1019 ＞ 0． 05，这对模型是有利的，即无
失拟因素存在，因此可用该回归方程代替试验真
实点对实验结果进行分析．
表 3 回归分析结果
项目 平方和 自由度 均方 F值 P值
模型 160． 51 9 17． 83 8． 81 0． 004 5
A 0． 019 1 0． 019 9． 396E-003 0． 925 5
B 4． 85 1 4． 85 2． 40 0． 165 4
C 26． 28 1 26． 28 12． 99 0． 008 7
AB 1． 46 1 1． 46 0． 72 0． 423 1
AC 0． 39 1 0． 39 0． 19 0． 673 6
BC 13． 29 1 13． 29 6． 57 0． 037 4
A2 33． 42 1 33． 42 16． 52 0． 004 8
B2 19． 87 1 19． 87 9． 82 0． 016 5
C2 49． 39 1 49． 39 24． 41 0． 001 7
残差 14． 16 7 2． 02
失拟项 10． 71 3 3． 57 4． 14 0． 101 9
纯误差 3． 45 4 0． 86
总离差 174． 67 16
根据回归分析结果做出相应的响应曲面图及
其等高线图，以确定提取温度、液料比以及超声时
间 3 个因素对总黄酮提取率的影响，结果见图
1 ～ 3．从响应面最高点和等高线可看出，在所选范
围内存在极值，响应面的最高点同时也是等值线
中最小椭圆的中心点．由等高线的形状看出，液料
比和超声时间的交互作用显著，温度和液料比以
及温度和时间的交互作用不显著，与表 3 结果一
致．由 Design-expert8． 05b软件处理可以得到最佳
条件为:提取温度 55． 65 ℃，液料比 50． 08 mL /g，
超声提取时间为 23． 58 min，在此条件下的总黄酮
提取率为 15． 77% ．
2． 3 模型验证
为了检验响应曲面法所得结果的可靠性并结
合实际操作条件，将提取工艺调整为:提取温度
55 ℃，液料比 50 1 mL /g，超声时间 25 min，在此
条件下进行验证试验 3 次，总黄酮平均提取率为
16． 03%，与预测值 15． 77% 相比，相对偏差
1． 64%，说明响应曲面分析法所得的最佳工艺可
靠，验证了该回归模型的合理性，见图 1 ～ 3．
图 1 提取温度和液料比对提取率的响应面
图 2 提取温度和超声时间对提取率的响应面
图 3 液料比和超声时间对提取率的响应面
2． 4 超声波辅助提取与传统热水浸提的比较
表 4说明:超声波辅助提取法与传统溶剂浸提
法相比，提取时间缩短了 75%，同时节约了能耗．
表 4 两种提取方法的结果比较
提取方法 料液比 温度 /℃ 时间 /min 提取率 /%
超声波辅助 1 50 55 25 16． 03
溶剂浸提 1 50 60 90 15． 75
3 结 论
运用 Box-Benhnken 的中心组合试验设计原
理，利用响应面设计实验对单个因素的最佳水平
范围及其交互作用进行了探讨，确定超声波提取
72第 11 期 金 华，等:响应面法优化超声波提取迎春花总黄酮工艺的研究
迎春花总黄酮的最佳工艺条件为:提取温度 55 ℃
min，液料比 50 1 mL /g，超声时间 25 min，在此条
件下进行验证试验 3 次，总黄酮平均提取率为
16． 03%，与预测值相对偏差 1． 64% ．利用响应面
设计实验对迎春花总黄酮的提取工艺进行优化不
仅科学合理，而且快速高效，对实际生产具有很好
的指导作用．
参考文献:
［1］ 张志信，张仕秀，宋关斌，等．迎春花植物茎叶中黄
酮类物质初步研究［J］．生物技术，2004(4) :30-31．
［2］ 张志信．不同季节迎春花茎叶中总黄酮含量的测定［J］．
文山师范高等专科学校学报，2006，19(4) :97-99．
［3］ 杨伟波，卢成瑛，陈功锡，等． 迎春花研究进展［J］．
食品科学，2008，29(4) :474-477．
［4］ 回瑞华，侯冬岩，李铁纯，等．迎春花黄酮类化合物
抗氧化性的研究［J］． 鞍山师范学院学报，2007，
9(6) :18-21．
［5］ MIDDLETON J Ｒ． Biological properities of plant
flavonoid:an overview［J］． Int J Pharmacognos，1996，
34:344-348．
［6］ 李楠，刘元，侯滨滨．黄酮类化合物的功能特性［J］．
食品研究与开发，2005(6) :139-141．
［7］ 任雪峰，吴冬青，王永生，等．超声波法提取迎春花
总黄酮含量的工艺研究［J］． 光谱实验室，2010，
27(1) :250-253．
［8］ 赵保发，张志信，张仕秀，等．正交试验法提取迎春
花总黄酮［J］． 云南中医药杂志，2008，29(8) :34-
35．
［9］ EsterＲG，AlvaroBN，AlbertoCBJ． Optimization of medi-
um composition for clavulanic acid production by
Streptomyces clavuligerus［J］． Biotechnology Letters，
2001，23:157-161．
［10］马亚琴，叶兴乾，吴厚玖，等． 超声波辅助提取植物
活性成分的研究进展［J］．食品科学，2012，21:459-
463．
Optimization of Extraction Technology of Total Flavonoids from
Jasminum Nudiflorum Lindl． by Ｒesponse Surface Methodology
JIN Hua* ，GAO Yan，ZENG Xiao-dan，MA Ming-shuo，LIU Zhi-gang
(Analysis and Testing Center，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin City 132022，China)
Abstract:Ｒesponse surface methodology(ＲSM)was used to optimize the extraction technology of total
flavonoids from Jasminum Nudiflorum Lindl． On the basis of single factor test，a central composite design
(CCD)experiment was conducted and the response surface analysis was employed to investigate the infuence of
three main factors including extraction temperature，ratio of solvent to raw material and extraction time on the
yield of total flavonoids，and then a regression model established． The optimum condition was temperature
55 ℃，ratio of solvent to raw material is 50 1 mL /g，time is 25 min． Under this condition，the yields of total
flavonoids was 16． 03% ． The extraction time was shortened greatly and saved energy consumption．
Key words:jasminum nudiflorum lindl．;total Flavonoids;ultrasonic;response surface methodology
82 吉 林 化 工 学 院 学 报 2013 年