全 文 ：FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2010年 第 35卷 第 4期
翻白草(Potentilla discolor Bge.)为蔷薇科委陵菜
属多年生草本植物，全国各地均有分布，生于丘
陵山地、路旁及洼埂上，为我国传统中药 [1]。《本
草纲目》记载，翻白草有清热、凉血、解毒、止血
消肿之功能，多用于治疗痢疾、疟疾、痈肿及各
种出血。目前临床上一般用于治疗细菌性痢疾、
溃疡性结肠炎，有效率达 95%以上[2]，是一种较好
的抗菌药物。翻白草乙酸乙酯萃取物具有较强的
降血糖作用[3]。其更多的药用价值被发现，民间流
行用翻白草治疗糖尿病并取得不错的疗效。
医学研究表明，黄酮类化合物具有抗氧化、
降血糖、降血压、抗肿瘤、抗菌、抗病毒等作用。
响应面法优化翻白草中总黄酮
超声波提取工艺的研究
Optimization of ultrasonicextraction of flavonoids from Potentilla
discolor Bge. using response surface methodology
LI Sheng-hua, WU Xian-jin*, JIANG Xiang-hui, NIU You-ya
(Department of Life Science Huaihua Teacher College, Key Laboratory of Ethnical Medicinal
Plants Study and Utilization of Hunan province, Huaihua 418008)
Abstract: Response surface methodology(RSM) was used for optimizing ultrasonic extraction conditions in the
extraction of flavonoids from Potentilla discolor Bge. Effects of ethanol concentration, ultrasonic power,
extraction time and ratio of solvent to material on flavonoids yield were analyzed with response surface
methodology. The results show that regression equation fit well with experimental data, the optimum procedure
of flavonoids extraction are: ethanol concentration of 90% , ultrasonic power of 720 W, extraction time of 35
min, ratio of solvent to material of 30 mL/g and that the flavonoids yield is up to 2.86%.
Key words: Potentilla discolor Beg; extraction; flavonoids; optimization; response methodology(RSM)
李胜华， 伍贤进 *， 蒋向辉， 牛友芽
(湖南省怀化学院生命科学系民族药用植物资源研究与利用
湖南省重点实验室，怀化 418008)
摘要： 为了探索超声波提取翻白草中总黄酮的最佳提取工艺。采用响应面分析法对乙醇浓度、
超声波时间、超声波功率和固液比等提取条件进行优化。结果表明，曲面回归方程拟合性好；
优化工艺为乙醇体积分数为 90%、提取功率为 720 W、提取时间为 35 min、剂料比为 30 mL/g
时，对黄酮提取率最高达 2.86%。
关键词： 翻白草；提取；黄酮；优化；响应面分析
中图分类号： R 284.2 文献标志码： A 文章编号： 1005-9989(2010)03-0186-04
收稿日期： 2009-06-29 *通讯作者
基金项目： 科技部国家科技基础条件平台项目(2005DKA30430)；怀化学院民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室资助项目。
作者简介： 李胜华(1978—)，男，硕士，主要从事生物活性成分的检测与分离。
提取物与应用
·186·
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2010年 第 35卷 第 4期
自 20世纪 80年代人们就利用黄酮类化合物研发
出抗心血管病药物、止咳平喘药等，临床上用来
治疗冠心病、心绞痛、脑血管疾病、脑动脉硬化、
高血压、心肌梗塞等疾病[4-6]。
响应曲面法(response surface methodology，RSM)
是一种实验优化方法，不仅可以建立连续变量曲
面模型，对因子及其交互作用也可以进行评价，
确定最佳水平范围，由于采用了更为合理的实验
设计，能以最经济方式，它可以有效快速地确定
多因子系统的最佳条件[7-9]。
本实验研究了用响应曲面法优化乙醇提取法
提取竹叶黄酮的工艺，借助实验设计软件 Design
Expert version(6.0.5)，采用中心复合设计(ccentral
composite design，CCD)对各主要影响因子提取温
度、乙醇浓度、料液比之间的单一和交互作用等
进行了较深入的研究，结合高效液相色谱、质谱
和核磁共振对黄酮类化合物进行鉴定。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料 翻白草采集于湖南株洲，经鉴定为
蔷薇科委陵菜属植物，取全草 60 ℃烘干，粉碎过
100目筛，干燥储存备用。
1.1.2 试剂 芦丁、色谱甲醇：上海试剂二厂；
AB-8 型大孔树脂：天津海光化工有限公司；乙
醇、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、石油醚(沸程 30～60
℃)、正丁醇、甲醇：分析纯。
1.1.3 仪器 UV-752紫外分光光度计：上海光谱
仪器有限公司；超声波提取仪：北京弘祥隆仪器
有限公司；旋转蒸发仪：上海亚荣；电子天平：
美国。
1.2 方法
1.2.1 翻白草总黄酮的测定与得率计算 准确称
取翻白草干叶 2.0 g，用 80%的乙醇溶液浸泡 24 h
后,在温度为 60 ℃、超声波功率为 600 W 下萃取
30 min，减压浓缩回收乙醇，加 70%乙醇定容至
100 mL 备用。确吸取 2 mL，用 70%乙醇定容至
100 mL。采用 NaNO2-Al (NO3)3-NaOH 分光光度
法 [10]测定，配制芦丁标准液，510 nm 处吸光度
A(以试剂为空白参比)下测得芦丁浓度(C，mg/mL)
与吸光度的标准曲线回归方程为：
C=0.8577A-0.0005，R2=0.9992
据此计算翻白草皮总黄酮得率：
Y=CV1V3/(MV2)×0.1=500C/M
式中：Y为翻白草总黄酮得率，%；
M为翻白草质量，g；
V1为提取液积，mL；
V2为吸取试液体积，mL；
V3为定容体积，mL；
0.1为 mg/g转变为 g/(100 g)，即%的换
算系数。
1.2.2 提取工艺优化 根据 Box-Behnken 中心组
合实验设计原理，采用 4 因素 5水平的四元二次
响应面分析方法。在预实验基础上，自变量的实
验水平分别以-2、-1、0、1、2 进行编码(表 1)，
共设计 30个实验点，其中 24个为析因点，6个零
点实验用以估计实验误差。
采用最小二乘法拟合二次多项方程表达响应
值，及采用统计学的 F值、P值与方差分析检验模
型方程多项式各系数的拟合和回归。
2 方法与结果
2.1 翻白草中黄酮提取工艺优化
以 X1、X2、X3、X4为自变量，分别代表乙醇
体积分数、提取功率、提取时间、剂料比。Y 代
表光合速率，为因变量，采用全部入选法建立回
归方程 Y=4.68-7.22X1-0.196X2+5.341X3-2.179X4+
1.366X5+0.123X6+0.559X7-0.011X8，经方差分析，
F=4.3041，P=0.0044，回归方程有效。失拟项的 F
值仅为 2.25，比模型的 F 值要小得多 , P=0.088，
表明实验数据与模型不相符的情况不显著,提示本
回归方程能充分反映实际情况。
2.2 最优方案分析
从表 2 可知，X1、X3、X23、X24、X1X3、X2X3、
X3X4对黄酮提取率有显著的影响，且 X1、X3、X23、
X3X4对黄酮提取率的显著影响达到极显著水平。
在 α=0.05显著水平剔除不显著项后，简化后的回
归方程:Y=1.96429+0.12417X1-0.10000X3-0.10170
表 1 翻白草黄酮提取实验因素与水平
水平
Xi
因素
乙醇体积分
数/% x1
提取功率/
W x2
提取时间/
min x3
剂料比/(mL/g)
x4
-2 50 240 35 10
-1 60 360 40 15
0 70 480 45 20
1 80 600 50 25
2 90 720 55 30
注： i=1,2,3,4；X1= (x1- 70)/10；X2= (x2- 480)/120；X3= (x3- 45)/10；
X4=(x4- 20)/5。
提取物与应用
·187·
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2010年 第 35卷 第 4期
表 2 翻白草黄酮提取实验设计与结果
编
号
乙醇体积
分数/% x1
提取功
率/W x2
提取时
间/min x3
剂料比/
(mL/g) x4
黄酮得
率/%Y
1 -1 -1 -1 -1 1.36
2 -1 -1 -1 1 1.58
3 -1 -1 1 -1 2.14
4 -1 -1 1 1 1.98
5 -1 1 -1 -1 1.47
6 -1 1 -1 2.15
7 -1 1 1 -1 1.86
8 -1 1 1 1 1.93
9 1 -1 -1 -1 1.32
10 1 -1 -1 1 1.76
11 1 -1 1 -1 1.65
12 1 -1 1 1 1.54
13 1 1 -1 -1 1.46
14 1 1 -1 1 1.63
15 1 1 1 -1 1.58
16 1 1 1 1 1.42
17 -2 0 0 0 1.68
18 2 0 0 0 2.14
19 0 -2 0 0 2.08
20 0 2 0 0 1.69
21 0 0 -2 0 1.92
22 0 0 2 0 1.43
23 0 0 0 -2 1.65
24 0 0 0 2 1.87
25 0 0 0 0 1.99
26 0 0 0 0 1.96
27 0 0 0 0 1.98
28 0 0 0 0 1.96
29 0 0 0 0 1.95
30 0 0 0 0 2.01
X23-0.06420X24-0.0787 5X1X3-0.07375X2X3-0.12500
X3X4，当乙醇体积分数为 90/%、提取功率为720W、
提取时间为 35 min、剂料比为 30 mL/g时，对黄酮
提取率最高达 2.86%。
2.3 响应面分析
从表 3得知，回归方程的依变量即黄酮提取
率与全体自变量之间非线性关系明显。回归方程
的一次项、二次项、交叉项的影响都是较显著的，
这说明所选的因素(乙醇体积分数、提取功率、提
取时间、剂料比)之间的交互效应较大。二次通用
旋转组合设计实验结果通过 DPS统计软件处理后
得到表示因素间交互作用的三维响应面图(图 1)。
乙醇体积分数处于低水平时，黄酮提取率随
提取功率的增加而增加，乙醇体积分数处于高水
平时，黄酮提取率随提取功率的增加而减少；乙
醇体积分数处于低水平时，黄酮提取率随剂料比
的增加而增加，乙醇体积分数处于高水平时，黄
酮提取率随剂料比的增加而减少；乙醇体积分数
处于低水平时，黄酮提取率随提取时间的增加而
增加， 随后随着乙醇体积分数的增加，黄酮提取
率随提取时间的增加而明显降低；随着提取时间
的延长，黄酮提取率随提取功率的增加而减少，
即提取功率与提取时间对黄酮提取率的效应是反
向的；剂料比处于低水平时，黄酮提取率随提取
功率的增加而增加，剂料比处于高水平时，黄酮
提取率随提取功率的增加而减少，但提取功率的
效应比剂料比对黄酮提取率的影响明显要大；在
提取时间处于低水平时， 黄酮提取率随剂料比的
增加而增加， 随后随着提取时间的延长， 黄酮提
取率随剂料比的增加而急聚减少。
3 讨论
利用实验设计软件 Design expert，采用响应面
分析法建立了翻白草黄酮的提取工艺条件的二次
多项式数学模型，对各因子对响应值的影响进行
了分析。实验结果表明，模型拟合程度高，实验
误差小。优化的工艺参数为当乙醇体积分数为
表 3 回归方程方差分析表
变异来源平方和自由度 均方 偏相关 比值 F p-值
X1 0.3700 1 0.3700 0.6982 15.2206 0.0013
X2 0.0662 1 0.0662 -0.3812 2.7211 0.1185
X3 0.2400 1 0.2400 -0.6177 9.8724 0.0063
X4 0.0468 1 0.0468 -0.3278 1.9258 0.1842
X21 0.0591 1 0.0591 -0.3631 2.4295 0.1386
X22 0.0591 1 0.0591 -0.3631 2.4295 0.1386
X23 0.2957 1 0.2957 -0.6572 12.1653 0.0030
X24 0.1178 1 0.1178 -0.4822 4.8477 0.0427
X1X2 0.0182 1 0.0182 -0.2116 0.7497 0.3994
X1X3 0.0992 1 0.0992 -0.4508 4.0816 0.0464
X1X4 0.0256 1 0.0256 -0.2485 1.0531 0.3201
X2X3 0.0870 1 0.0870 -0.4276 3.5798 0.0667
X2X4 0.0025 1 0.0025 0.0799 0.1028 0.7526
X3X4 0.2500 1 0.2500 -0.6255 10.2838 0.0055
回归 1.6304 14 0.1165 F2=4.79048 0.0026
剩余 0.3890 16 0.0243
失拟 0.12 10 0.012 F1=2.03544 0.088
误差 0.0352 6 0.0059
总和 2.0194 30
提取物与应用
·188·
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2010年 第 35卷 第 4期
90%、提取功率为 720 W、提取时间为 35 min、剂
料比为 30 mL/g时，对黄酮提取率最高达 2.86%。
参考文献：
[1] 中国药典[S].1986:2705-2706
[2] 刘艳南,苏世文,朱廷儒.翻白草抗菌活性成分的研究[J].
沈阳药学院学报,1983,(6):17-22
[3] 王琦,周玲仙,罗晓东,等.翻白草不同方法提取物对小鼠
降血糖作用[J].中国公共卫生,2007,2(23):225
[4] 郭长江.食物类黄酮物质有营养学意义[J].中国食物与营
养,2004,(5):38-42
[5] 林琳.翻白草的天然活性成分研究回顾[J].广西植物,2002,22
(4):375-381
[6] Jeong SJ, Jun K Y, Kang T H, et al. Flavonoids from the
fruits of Opuntia ficus-indica var. saboten[J]. Kor J Phar-
macogn,1999,30: 84-86
[7] 余清,许慧星,肖小蓉,等.基于响应面分析法优化的乌饭
树叶总黄酮提取条件[J].食品科学,2008,24(1):93-98
[8] 肖卫华,韩鲁佳,杨增玲,等.响应面法优化黄芪黄酮提取
工艺的研究[J].中国农业大学学报,2007,12(5):52-56
[9] Benavidesa, Bass Arello C.Flavonoids and isoflavonoids
from Gynerium sagittatum[J]. Phytochemistry,2007,68(9):
1277-1284
[10] 吴杰,翁涛,薛巧星.仙人掌中槲皮素提取条件的正交设
计优选[J].武汉生物工程学院学报,2006,2(2):121-124
1.8
1.75
1.7
1.65
1.6
1.55
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
-2 -1 0 1 2
X1
X4
1.95
1.85
1.85
1.75
1.65
1.55
1.45
1.35
1.25
1.15
-2 -1 0 1 2 X1
X3
1.95
1.85
1.75
1.65
1.55
1.45
1.35
1.25
1.15
1.05
-2 -1 0 1 2 X3
X2
1.95
1.9
1.85
1.8
1.75
1.7
1.65
1.6
1.55
1.5
1.45
1.4
-2 -1 0 1 2
X4
X2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
-2 -1 0 1 2
X3
X4
图 1 翻白草中黄酮的响应曲面图
注：X1、X2、X3、X4分别代表乙醇体积分数、提取功率、提取时间、剂料比。
1.85
1.8
1.75
1.7
1.6
1.55
1.5
1.45
-2 -1 0 1 2
X1
X2
欢迎订阅2010年 《食品科技》
邮发代号： 2-681 全年订价： 300元
提取物与应用
·189·