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中 华 中 医 药 学 刊
CHINESE AＲCHIVES OF TＲADITIONAL CHINESE MEDICINE
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DOI:10． 13193 / j． issn． 1673-7717． 2017． 01． 071
响应面法优化白蔹多糖的闪式提取工艺
李岩，赵宏，王宇亮，初维，李显明，宁兴盛，王丽红，张义秀，张宇
(佳木斯大学药学院，黑龙江 佳木斯 154007)
摘 要:目的:通过单因素实验筛选和响应面分析，确定闪式提取白蔹多糖的最优工艺条件。方法:以中药白
蔹为原料，通过单因素试验，以料液比、电压、提取时间为自变量，确定主要影响因素;通过响应面分析法确定闪式
提取白蔹多糖的最优工艺条件。结果 白蔹多糖的闪式提取最优工艺条件为料液比(g /mL)1 ∶ 25，电压 220 V，提
取时间 110 s，此条件下提取白蔹多糖的理论提取率为 10． 14%，验证实验中白蔹多糖的提取率为 9． 92%。结论:
闪式提取法适合白蔹多糖的提取，该方法提取率高，提取时间少，具有快捷、方便的优点。
关键词:白蔹;多糖;闪式提取法;响应面分析法
中图分类号:Ｒ284． 2 文献标志码:A 文章编号:1673-7717(2017)01-0246-05
Homogenate Extraction of Polysaccharides Ampelopsis Japonica (Thunb)
Makino by Ｒesponse Surface Methodology
LI Yan，ZHAO Hong，WANG Yuliang，CHU Wei，LI Xianming，
NING Xingsheng，WANG Lihong，ZHANG Yixiu，ZHANG Yu
(Pharmacy College of Jiamusi University，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China)
Abstract:Objective:Through a single － factor experiment and the response surface analysis，the optimal technique
process which is an extraction method of the homogenate extracting Ampelopsis japonica (Thunb)Makino polysaccharides
was determined． Methods:To determine the optimum process conditions of Ampelopsis japonica (Thunb)Makino polysac-
charides homogenate extracting abased on response surface analysis，we chose Ampelopsis japonica (Thunb)Makino as
raw material，the solid － liquid ratio，voltage and extraction time were considered as independent variable in single factor
experiment． Ｒesults:Optimal process conditions of Ampelopsis japonica (Thunb)Makino polysaccharides with homogenate
extraction are as follows:solid － liquid ratio (g /mL)was 1 ∶ 25，the voltage was 220 V and the extraction time was 110 s，
theoretical extrationrate Ampelopsis japonica(Thunb)Makino polysaccharide was 1 0 ． 1 4 % and the extraction rate was
收稿日期:2016 － 07 － 21
基金项目:佳木斯大学研究生科技创新项目(LZZ2015_030) ;佳木斯大学校级创新团队项目(CXTD －2013 － 05)
作者简介:李岩(1992 －) ，女，黑龙江宝清人，硕士研究生，研究方向:天然药物活性成分研究与新药开发。
通讯作者:张宇(1964 －) ，女，黑龙江佳木斯人，教授，硕士研究生导师，硕士，研究方向:天然药物有效成分的分离及结构研究。
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9． 92% in validation experiments． Conclusion:Homogenate extraction method was suitable for extracting Ampelopsis ja-
ponica (Thunb)Makino polysaccharides and this method has advantages in high extraction efficiency and less extraction
time．
Key words:Ampelopsis japonica (Thunb)Makino;polysaccharides;homogenate extraction;response surface analysis
白蔹为葡萄科蛇葡萄属植物白蔹 Ampelopsis japonica
(Thunb．)Makino 的干燥块根［1］。其主要成分有多糖、多
酚、蒽醌类等，其中植物多糖类成分具有提高人体免疫力、
抗氧化、抗炎等活性［2 － 3］。在免疫机理和临床应用等方面
具有较大的研究意义与开发价值。热水提取法常用于多糖
的提取，但其具有提取温度高、耗时长等缺点。近年来，闪
式提取法用于植物有效成分的提取研究取得了较大的进
步［4 － 7］，适合植物多糖的提取，该方法具有简单，迅速，能最
大限度保护植物的有效成分不受热破坏，提取率高，节约能
源等优点［8 － 11］。本文利用单因素试验进行优化筛选，采用
Box － Benhnken中心组合试验和响应面分析法［12 － 16］，对白
蔹多糖的闪式提取工艺条件进行优化，为建立更高效的闪
式提取白蔹多糖的工艺路线提供参考。
1 材料与仪器
1． 1 材料与试剂
白蔹由安国市万联中药饮片有限公司提供，经佳木斯
大学药学院张宇教授鉴定为中药白蔹;浓硫酸、苯酚、乙醇
等均为分析纯。
1． 2 仪器
JHBE － 50S闪式提取器，北京金鼎科技发展有限公司;
ＲE － 52 系列旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂;SHB －Ⅲ
循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司;UV 757
CＲT 紫外可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司;
FA2004 电子分析天平，上海恒平科学仪器有限公司;LG10
－ 2． 4A 型高速离心机，北京京立离心机有限公司;FZ102
微型植物粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司。
2 方法与结果
2． 1 白蔹多糖的闪式提取
称取一定量已干燥的白蔹粉末，95%乙醇加热回流脱
脂两次，每次 2 h，残渣避光自然风干。精密称取干燥的脱
脂白蔹粉末 10 g，加适量双蒸水，室温下放入闪式提取容器
中，进行闪式提取，提取溶液于 5000 r·min －1离心 10 min，
上清液浓缩后，加入无水乙醇使上清液浓度达到 80%，静
置 24 h，离心，冻干得白蔹粗多糖，备用。
2． 2 葡萄糖标准曲线的绘制
配制 200 μg /mL 的葡萄糖标准液:称取在 105 ℃下干
燥至恒重的葡萄糖标准品 20． 0 mg，定容至 100 mL 容量瓶
摇匀，备用。分别移取标准液 100、200、400、600、800、1000
μL于具塞试管中，加蒸馏水至 2． 0 mL，分别加入 6 %苯酚
溶液 1． 0 mL 摇匀;沿着试管壁快速加入浓硫酸 5． 0 mL 摇
匀;80 ℃水浴加热 15 min，冷却至室温。取双蒸水 2． 0 mL，
按相同方法处理，作为空白对照溶液。上述每个浓度实验
重复 5 次，取平均值。于 490 nm 处测定吸光度(A) ，以质
量浓度为横坐标，吸光度(A)为纵坐标绘制标准曲线，标准
曲线见图 1，得回归方程 Y = 15． 410X + 0． 013 0(r =
0． 999 8) ，结果表明葡萄糖对照品质量浓度在 0 ～ 100 μg /
mL 浓度范围内线性关系良好。
图 1 标准曲线
2． 3 换算因子的测定
配制冻干后的白蔹多糖水溶液 0． 1 mg·mL －1，采用硫
酸 －苯酚法测定其吸光度(A) ，由回归方程求出白蔹多糖
储备液中葡萄糖的浓度，测得其葡萄糖含量，按式 2 － 1 计
算换算因子，得换算因子 f = 3． 56。
换算因子 f = W/(C·D) (2 － 1)
式中:f为换算因子;W 为称取多糖的重量(mg) ;C 为
样品溶液中葡萄糖浓度(mg·mL －1) ;D为多糖的稀释因素
(mL)。
2． 4 样品中多糖含量的测定及提取率的计算
取白蔹粗多糖冻干品 10 mg定容至 100 mL容量瓶内，
加水溶解至刻度后精密吸取 1． 0 mL 于具塞试管中，按“
2. 2”项下自“以双蒸水补至 1． 0 mL”起，依次显色，测定
A，按 2 － 2 计算样品中白蔹多糖的含量，并按 2 － 3 计算出
样品中多糖的提取率。
多糖含量(%)= CDf /W × 100% (2 － 2)
多糖提取率(%)=多糖含量 ×粗多糖样品重量 /白蔹
原料质量。 (2 － 3)
2． 5 单因素实验设计
选取影响白蔹多糖提取率的 3 个主要因素，提取时间、
电压、料液比为单因素，考察各单因素变化对白蔹多糖提取
率的影响。
2． 5． 1 提取时间对提取率的影响 选择提取时间分别为
30、50、70、90、110、130 s，料液比为 1 ∶ 20(g·mL －1) ，提取
电机电压 180 V，按照“2． 1”项条件下制备样品，考察提取
时间对多糖提取率的影响，结果见图 2。随着提取时间的
增加对提高白蔹多糖的影响较为明显，当提取时间达到
110 s时，多糖提取率达到最高。而在 110 s后，多糖提取率
降低。结合结果选择 90、110、130 s作为时间因素的 3 个水
平。
2． 5． 2 电压对提取率的影响 选择电压分别为 120、150、
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175、200、225、250 V，闪式提取时间为 90 s，料液比为 1 ∶ 20
(g·mL －1) ，按照“2． 1”项条件下制备样品，考察电压对多
糖提取率的影响，结果见图 3。随着提取电压的增高，白蔹
多糖的提取率逐渐增加。当电压达 220 V即可达到多糖提
取率最高。而在 220 V 后，多糖提取率降低。结合结果选
择 200、220、240 V作为电机电压因素的 3 个水平。
图 2 提取时间对多糖提取率的影响
图 3 提取电压对多糖提取率的影响
2． 5． 3 料液比对提取率的影响 选择料液比分别为 1 ∶ 5，
1 ∶ 10，1 ∶ 15，1 ∶ 20，1 ∶ 25，1 ∶ 30 (g·mL －1) ，闪式提取时间
90 s，电压 180 V，按照“2． 1”项条件下制备样品，考察料液
比对多糖提取率的影响，结果见图 4。当液料比从 1 ∶ 20 ～
1 ∶ 25 时，多糖提取率随着溶液比例的增加而增高。超过
1 ∶ 25时，多糖提取率降低。结合结果选择 1 ∶ 20，1 ∶ 25，1 ∶
30 作为料液比因素的 3 个水平。
图 4 料液比对多糖提取率的影响
2． 6 响应面实验方案与实验结果
在单因素实验基础上，根据 Box － Benhnken 的中心组
合试验设计原理选取白蔹多糖的 3 个因素，提取时间
(X1) ，电压(X2) ，料液比(X3)来进行优化组合，采用 De-
sign Expert 8． 05 统计分析软件的响应面分析法安排试验，
以获取最适工艺参数。采用 3 因素 3 水平的响应面分析进
行试验。响应面分析因素与水平设计表见表 1，响应面分
析方案及设计结果见表 2，通过多元回归方程作出响应面
图和等值线图，见图 5 ～ 7。
表 1 响应面分析因素水平表
水平 X1 料液比(g /mL) X2 提取电压(V) X3 提取时间(s)
－ 1 1 ∶ 20 200 90
0 1 ∶ 25 220 110
1 1 ∶ 30 240 130
表 2 响应面分析方案及结果
试验号
X1 料液
比(g /mL)
X2 提取
电压(V)
X3 提取
时间(s)
提取率
(%)
1 1 0 － 1 9． 21
2 1 － 1 0 9． 36
3 0 1 1 8． 84
4 － 1 0 － 1 9． 05
5 － 1 1 － 1 8． 79
6 0 0 0 10． 01
7 － 1 － 1 0 9． 65
8 0 0 0 9． 59
9 1 － 1 1 8． 76
10 － 1 － 1 1 9． 23
11 － 1 1 0 9． 03
12 1 0 0 9． 18
13 0 0 0 9． 98
14 0 － 1 － 1 9． 25
15 0 0 0 10． 08
16 － 1 0 1 9． 74
17 － 1 0 0 10． 08
将表 2 中的数据运用 Design － expert． 8． 05 软件实验进
行分析，回归方程 Y =10． 04 + 0． 12X1 － 0． 21X2 + 0. 034 X3
－ 0． 11X1X2 + 0． 29X1X3 + 0． 018X2X3 － 0． 29X12 － 0． 45X22
－ 0． 56X32。回归模型极其显著(P ＜ 0. 000 1) ，说明建立模
型有意义，拟失项无显著差异(P = 0． 197 6 ＞ 0. 05)说明模
型拟合度良好，Ｒ2 = 0． 973 9 说明契合度很好。对回归方
程取一阶偏导数等于零，整理可得如下 3 式:
0． 12 － 0． 58X1 + 0． 11X2 － 0． 29X3 = 0 ①
0． 21 + 0． 11X1 － 0． 9X2 － 0． 018X3 = 0 ②
0． 034 － 0． 29X1 － 0． 018X2 － 1． 12X3 = 0 ③
求解方程组得 X1 = 0． 172 1，X2 = － 0． 212 1，X3 = －
0. 010 8，即闪式提取白蔹多糖的最佳条件为料液比 1 ∶
24. 83(g /mL) ，电压 220． 21 V，闪式提取时间 110 s。但考
虑到实际情况将最佳提取工艺条件修正为料液比 1 ∶ 25(g /
mL) ，电压 220 V，时间 110 s。在此修正条件下，回归模型
预测提取率理论值可达 10． 14%。
由表 3 可知，该模型的 F值为 29． 06，P ＜ 0． 000 1，表示
这个模型极其显著，说明拟合良好，方程能充分反映实际情
况。各因素对车前子多糖提取率的影响强弱顺序为:X2、
X1、X3。其中 X1、X2、X1X3、X12、X22、X32 都对白蔹多糖提
取率有显著影响。
插页ⅩⅩⅩⅢ图 5 为提取电压 220 V 的情况下，料液比、
提取时间对多糖提取率的影响。从图中可看出曲面较陡，
所以提取时间与液固比的交互作用对多糖提取率的影响显
著，而料液比的影响较提取时间更为显著。这可能是由于
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表 3 方差分析结果
来源 平方和 自由度 均方 F Pr ＞ F
模型 3． 64 9 0． 40 29． 06 ＜ 0． 000 1
X1 0． 12 1 0． 12 8． 28 0． 023 8
X2 0． 34 1 0． 34 24． 45 0． 001 7
X3 9． 112 × 10 －3 1 9． 112 × 10 －3 0． 65 0． 445 1
X1X2 0． 048 1 0． 048 3． 48 0． 104 5
X1X3 0． 32 1 0． 32 23． 34 0． 001 9
X2X3 1． 225 × 10 －3 1 1． 225 × 10 －3 0． 088 0． 775 3
X12 0． 35 1 0． 35 24． 79 0． 001 6
X22 0． 85 1 0． 85 60． 92 0． 000 1
X32 1． 34 1 1． 34 96． 15 ＜ 0． 000 1
残差 0． 097 7 0． 014
拟失项 0． 004 3 0． 021 2． 51 0． 197 6
净误差 0． 034 4 8． 45 × 10 －3
总离差 3． 74 16
溶剂的增加有利于白蔹多糖的提取。对应了回归分析的结
果(X1 X3 的 P ＜ 0. 01)。
插页ⅩⅩⅩⅢ图 6 为提取时间 110 s的情况下，提取电压、
料液比对多糖提取率的影响。从图中可看出曲面较陡，所
以提取电压与料液比的交互作用明显，而提取电压的影响
较料液比的影响更为显著。对应了回归分析的结果(X2
的 P ＜ 0. 01)。
插页ⅩⅩⅩⅢ图 7 为料液比 1 ∶ 25 的情况下，提取电压、提
取时间对多糖提取率的影响。从图中可看出曲面较平坦，
提取电压与提取时间的交互作用对多糖提取率的影响不显
著。对应了回归分析的结果(X2X3 的 P ＞ 0. 05)。
2． 7 验证试验
精密称取白蔹 10 g，共 5 份，按照响应面优化最佳工艺
条件进行进行 5 次平行操作，即料液比 1 ∶ 25，提取电压 220
V，提取时间 110 s，白蔹多糖的平均提取率为 9． 92%，实际
测定值比理论预测值低 0． 2%，表明该提取工艺稳定可行。
3 讨论
闪式提取法能最大限度保留植物有效成分，不会受热
破坏，溶剂用量小，提取时间短，效率高，且刀具耐磨，结构
紧凑，使用安全可靠，操作简便 ，节约能源［17 － 21］。本文证
实其适用于白蔹多糖的提取。实验中发现为增强提取效
果，提取前将白蔹适当粉碎，有利于多糖的提取。但也不能
过于粉碎，植物可能会黏住刀头，而使多糖不利于溶出，降
低提取率。此外，本实验采用 Box － Behnken 设计，设计方
法简单，其充分考虑到各因素之间的交互作用，同时采用非
线性模型拟合，可信度较好，预测值更接近真实值。与正交
设计相比，响应面法克服了正交试验只能对一个孤立的试
验点进行分析和不能给出直观图形的缺陷［22 － 24］。
综上所述，响应面分析法优化后确定的白蔹多糖的闪
式提取工艺简单可靠，多糖提取率高，具有快速、高效等优
点。为白蔹多糖的后续产品研发提供前期基础，同时为天
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