全 文 ：第３１卷第６期
２０１３年１２月
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）
Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．２０１３
文章编号：１６７１－９９６４（２０１３）０６－００４１－０７ ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１６７１－９９６４．２０１３．０６．００８
收稿日期：２０１３－０１－１５
基金项目：上海市科学技术委员会资助（０９ｄｚ１２０５００３）；国家科技支撑项目（２００８ＢＡＪ１０Ｂ０４－５）
作者简介：张宝智（１９８７－），男，硕士生，研究方向：园林植物与观赏园艺，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂａｏｚｈｉｚｈａｎｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ；
刘群录（１９７０－）为本文通讯作者，男，博士，副教授，研究方向：园林植物应用，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｑｌ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
紫叶李叶片花色苷超声辅助有机溶剂提取工艺
张宝智１，刘群录１，２，３，４，张慧婷１
（１．上海交通大学 农业与生物学院，上海２００２４０；２．农业部都市农业（南方）重点开放实验室，上海２００２４０；
３．上海城市植物资源开发与应用工程技术研究中心，上海２００２３１；
４．上海交通大学 陆伯勋食品安全研究中心，上海２００２４０）
摘 要：在单因素试验的基础上，运用Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ中心组合试验和响应面法考察了液料比、超声
提取时间、温度３个因素对花色苷提取率的影响，并优化了提取工艺。结果表明，紫叶李叶片花色
苷最佳工艺条件为：提取剂０．１％盐酸甲醇，超声（功率３００Ｗ）提取时间５ｍｉｎ，温度７８℃，液料比
５１∶１（Ｖ／ｍ）。在此条件下，花色苷的提取率预测值为２ ２９１．９６±７２．３７ｍｇ／ｋｇ，验证值为２ ４６７．４２
±６９．５８ｍｇ／ｋｇ，与预测值的相对误差为７．４２％，说明利用响应面法优化超声辅助有机溶剂提取紫
叶李叶片花色苷工艺可行。
关键词：紫叶李；超声辅助提取；花色苷；响应面法
中图分类号：Ｓ６８７．９ 文献标识码：Ａ
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ
ｆｒｏｍ Ｐｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ Ｌｅａｒｅｓ
ＺＨＡＮＧ Ｂａｏ－ｚｈｉ１，ＬＩＵ Ｑｕｎ－ｌｕ１，２，３，ＺＨＡＮＦ Ｈｕｉ－ｔｉｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ（Ｓｏｕｔｈ），Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｐｌａｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３１，Ｃｈｉｎａ；
４．Ｂｏｒ．Ｓ．Ｌｕｈ Ｆｏｏｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃｔｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ （ＲＳＭ）ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ
ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ ｆｒｏｍ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ Ｐｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，
ｓｏｌｖｅｎｔ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｏｗｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ５ ｍｉｎ，ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ７８℃ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ５１∶１ （Ｖ／ｍ），ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ３００ Ｗ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ２ ２９１．９６±７２．３７ ｍｇ／ｋｇ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ ａｃｔｕａｌｙ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗａｓ ２ ４６７．４２±６９．５８ｍｇ／ｋｇ，ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ７．４２％，ｗｈｉｃｈ ｒｅｖｅａｌｅｄ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｈｏｃｙａｎｄｉｎｓ
ｆｒｏｍ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ Ｐ．ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ ｕｓｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ ｖａｒ．ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版） 第３１卷
紫 叶 李 （Ｐｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ ｖａｒ．
ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ），蔷 薇 科 （Ｒｏｓａｃｅａｅ）李 亚 科
（Ｐｒｕｎｏｉｄｅａｅ）李属（Ｐｒｕｎｕｓ）中的著名观叶树种，原
产亚洲西部，叶片全年呈紫红色或红色。紫叶李叶
片中含有丰富的花色苷，主要为矢车菊色素［１－２］。紫
叶李叶片转色期间中部功能叶花色苷含量最高，增
幅最大，其次为基部老叶、稍部新叶［３］，叶片中花色
苷主要在上表皮层，栅栏组织和海绵组织中成片分
布，分布范围与花色苷含量呈正相关［４］。花色苷是
一种生物活性物质等，具有抗氧化［５］、清除自由
基［６］、抗突变活性［７］、减轻肝功能障碍［８］、以及抗肿
瘤［９］的功能，因此，紫叶李是极具开发前景的天然植
物色素资源。
超声辅助提取技术因其提取效率高、成本低廉，
在食品和植物化学领域得到广泛的应用［１０－１２］。但
紫叶李叶片花色苷超声辅助提取工艺的研究未见报
道。本文以紫叶李叶片为试验材料，采用超声波辅
助提取紫叶李叶片中的花色苷，并用响应面法优化
了提取条件，以期为紫叶李叶片中天然色素的进一
步开发利用提供参考。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
紫叶李（Ｐｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａ ｖａｒ．ａｔｒｏｐｕｒｅａ）叶
片采自上海交通大学西校区，选择其中的４棵，于
０８：００～１０：００采样，每棵树在相同高度上从东、
南、西、北４个方向采集枝条中部的功能叶片（带小
枝），放入塑料封口袋，采后立即带回实验室，用自来
水冲洗３～４次，然后用蒸馏水冲洗ｌ～２次，晾干，
去叶柄及叶脉后剪碎混匀，备用。
１．２ 仪器与试剂
ＧｅｎｅＱｕａｎｔ ｐｒｏ型紫外―可见光分光光度计
（Ｂｉｏｃｈｒｏｍ有限公司）；ＰＨＢ－４型便携式ｐＨ 计（上
海精密科学仪器有限公司）；ＪＹ９２－ⅡＤ型超声波提
取仪（宁波新芝）；ＤＫ－Ｓ２２型水浴锅（上海精宏实验
设备有限公司）；ＴＤＬ－４０Ｂ型高速离心机（上海安
亭）；其他试剂均为国产分析纯。
１．３ 试验设计
１．３．１ 测定指标与方法
称取一定质量的样品，按比例加入提取剂超
声处理，３ ０００ｒ／ｍｉｎ离心５ｍｉｎ后取上清。花色
苷含量的测定采用ｐＨ 示差法［１３］，吸取花色苷提
取液１ｍＬ，分别用ｐＨ １．０和ｐＨ ４．５缓冲液稀释
定容至３ｍＬ。室温静置１５ｍｉｎ，以蒸馏水作参比，
在最大吸收波长５２０ｎｍ和７００ｎｍ处测定二者的
吸光值，计算花色苷含量。以矢车菊素－３－葡萄糖
苷作为花色苷标准，总花色苷含量以矢车菊素－３－
葡萄糖苷含量表示，用以下公式计算花色苷提
取率：
紫叶李叶片总花色苷提取率Ｒ （ｍｇ·ｋｇ－１）＝
Ａ
εＬ×ＭＷ×ＤＦ×
Ｖ
ｍ×１０００
；Ａ＝（Ａ５２０ｐＨ１．０－Ａ７００
ｐＨ１．０）－（Ａ５２０ｐＨ４．５－Ａ７００ｐＨ４．５），式中：Ａ，吸光
值；ε，矢车菊－３－葡萄糖苷摩尔消光系数（２９ ６００）；
ＭＷ，花色苷分子量（４４９．２）；ＤＦ，稀释倍数；Ｖ，体积
（ｍＬ）；ｍ，样品质量（ｇ）；Ｌ，光程（１ｃｍ）。
１．３．２ 单因素试验
以剪碎的紫叶李叶片为原料，在恒温水浴条件
下，进行花色苷提取产量的单因素试验。提取剂的
种类分别为０．１％盐酸甲醇，乙醇，丙酮；液料比是
提取液体积（ｍＬ）比剪碎的紫叶李叶片质量（ｇ），为
１０∶１～７０∶１，提取温度３０～８０℃，提取时间为１～
７ｍｉｎ。
１．３．３ 响应面法优化总花色苷提取条件
根据单因素实验结果，以紫叶李花色苷提取时
间（Ａ）、料液比（Ｂ）、提取温度（Ｃ）３个因素，采用
Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ设计３因素３水平试验并与花色苷提
取产量进行响应面试验设计，结合响应面分析法对
紫叶李叶片中总花色苷的提取工艺进行优化，因素
水平设计见表１。
表１ 紫叶李花色苷提取工艺优化响应面
试验因素及水平表
Ｔａｂ．１ Ｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅｓ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｃｔｕａｌ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｓｅｄ ｉｎ
Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ
因素Ｆａｃｔｏｒｓ
水平Ｌｅｖｅｌ
－１ ０ １
Ａ时间Ｔｉｍｅ／ｍｉｎ ４ ５ ６
Ｂ液料比Ｌｉｑｕｉｄ ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ／（ｍＬ·ｇ－１） ４０ ５０ ６０
Ｃ温度Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃ ６０ ７０ ８０
１．４ 数据处理
通过Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ８．０软件对实验数据进行
回归分析，研究各自变量交互作用并预测紫叶李花
色苷提取的最优工艺参数。所有试验均重复３次，
取平均值用于分析。采用Ｏｒｉｇｉｎ ８．０软件进行数据
整理和作图，用ＳＡＳ ９．０软件进行统计分析，统计
２４
第６期 张宝智，等：紫叶李叶片花色苷超声辅助有机溶剂提取工艺
方法采用Ｏｎｅ－Ｗａｙ ＡＮＯＶＡ。
２ 结果与分析
２．１ 单因素试验
２．１．１ 不同提取剂对紫叶李花色苷提取率的影响
不同有机溶剂对紫叶李叶片提取率的影响如
图１所示。由图１可知，提取剂０．１％的盐酸甲醇
提取效率显著高于乙醇和丙酮（Ｐ＜０．０１），酸化的
甲醇提取剂适用的基质范围较为宽泛［１４－１５］，提取
效率高，并且有利于提高花色苷的稳定性，防止非
酰基化的花色苷降解［１６］；乙醇作为一种食品和医
药工业常用的绿色提取剂，环保无污染，符合人体
健康标准的要求，但是极性较弱，花色苷溶出效率
低；丙酮虽然能够溶解细胞壁中的果胶类物质［１７］，
加速色素溶出，防止因有机酸的使用而导致的花
色苷分子的甲酰化和乙酰化［１８］，但也有研究指出
在以丙酮为媒介的提取过程中，花色苷发生缩合
反应形成甲基化的原花青素［１９］，从而导致丙酮的
提取效率显著低于另外２种提取剂。因此，选择
０．１％的盐酸甲醇作为紫叶李叶片花色苷超声辅
助提取剂。
图１ 提取溶剂对紫叶李叶片花色苷提取率的影响
注：值为３次重复的平均值±标准误（ｎ＝３），“＊”表示不同提取
剂之间存在显著差异（Ｐ＜０．０５）；“＊＊”表示不同提取剂之间存在
极显著差异（Ｐ＜０．０１）。图２同。
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｄｉｎｓ ｆｒｏｍＰｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａｌｅａｖｅｓ
Ｎｏｔｅｓ：Ｖａｌｕｅｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｎｓ±ＳＥ（ｎ＝３）．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ
（Ｐ＜０．０５）ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｏｎｅ－Ｗａｙ
ＡＮＯＶＡ ｗａｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ａｎ ａｓｔｅｒｉｓｋ．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（Ｐ＜０．
０１）ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｏｎｅ－Ｗａｙ ＡＮＯＶＡ ｗａｓ
ｓｈｏｗｎ ｂｙ ｔｗｏ ａｓｔｅｒｉｓｋｓ．Ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ Ｆｉｇ．２．
２．１．２ 单因素处理对紫叶李花色苷提取率的影响
不同单因素（超声时间、温度、液料比）处理对紫
叶李叶片花色苷提取率的影响如图２所示。在提取
温度为４０℃，超声的功率为３００Ｗ，液料比为２０∶１
的条件下，不同超声时间对紫叶李叶片总花色苷得
率的影响见图２Ａ。由图２Ａ可知，提取时间在１～
６ｍｉｎ范围内，紫叶李花色苷提取产量呈上升趋势；
当提取时间超过５ｍｉｎ时，原料中紫叶李花色苷的
溶出量达到平衡，花色苷提取产量无显著变化。花
色苷提取时间超过６ｍｉｎ时，花色苷的提取率下降，
可能是由于环境中的光、氧和微生物等作用致使其
稳定性下降所致［２０］。因此，紫叶李花色苷最佳提取
时间为５ｍｉｎ。
在超声提取时间为３ｍｉｎ，超声功率为３００Ｗ，
提取温度为４０℃的条件下，不同液料比对紫叶李叶
片总花色苷得率的影响见图２Ｂ。由图２Ｂ可知，在
液料比为１０∶１～３０∶１范围内，随料液比的增加，提
取率显著提高，液料比为３０∶１～５０∶１时，提取液中
花色苷含量上升的幅度减小，且相邻两处理间差异
不显著（Ｐ＞０．０１），但当液料比大于５０ｌ时，提取
率下降；前期溶剂量越大，整个溶媒的传质过程越
快，有效成分浸出越完全，提取率也就越大，但当溶
剂过大时，探头式超声能量对沉滞低层的紫叶李叶
片空化效应和机械效应等的强度减弱，影响了超声
提取的效果，同时会造成溶剂和能源的浪费。因此，
选用５０∶１作为提取液料比。
在超声提取时间为３ｍｉｎ，超声功率为３００Ｗ，
液料比为２０∶１的条件下，不同超声温度对紫叶李叶
片总花色苷得率的影响见图２Ｃ。温度在３０～６０
℃范围内，紫叶李花色苷提取产量显著升高（Ｐ＜
０．０１）。温度超过６０℃时，提取产量增加不显著（Ｐ
＞０．０１）。其原因可能是较高的提取温度加速花色
苷的溶出，也可能使紫叶李矢车菊等色素结构发生
改变，生成无色的查尔酮式结构［２１］。从生产成本考
虑，提取温度越高，能耗越大，同时温度过高会造成
部分花色苷分解而降低花色苷提取产量，故提取温
度以７０℃为宜。
２．２ 响应面法优化紫叶李叶片花色苷超声辅助提
取工艺
取３个自变量，分别为提取时间（Ａ）、料液比
（Ｂ）、提取温度（Ｃ），以紫叶李叶片中总花色苷提取
率为响应值（Ｒ）进行３因素３水平响应面分析试
验，试验设计与结果见表２，方差分析结果见表３。
回归模型达到极显著水平（Ｐ＜０．０１），误差项
不显著，失拟项（Ｐ＞０．０５）不显著，回归模型的决定
系数为０．９６２，说明该模型能够解释９６．２％的变化。
３４
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版） 第３１卷
图２ 不同单因素（Ａ：时间；Ｂ：液料比；Ｃ：温度）处理对紫叶李叶片花色苷提取率的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（Ａ：ｔｉｍｅ；Ｂ：ｌｉｑｕｉｄ ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ；Ｃ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ｏｎ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｄｉｎｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ａｎｔｈｏｃｙａｎｄｉｎｓ ｆｒｏｍＰｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒ ｌｅａｖｅｓ
表２ 响应面试验方案及试验结果
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
试验
序号
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
Ｎｏ．
Ａ：时间
／ｍｉｎ
Ｔｉｍｅ
Ｂ：液料比
／（Ｖ∶ｍ）
Ｌｉｑｕｉｄ－
ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ
Ｃ：温度／℃
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
提取率
／（ｍｇ·ｋｇ－１）
Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ
１ ４ ４０ ７０ １ ６９３．７２
２ ６ ４０ ７０ １ ８４５．５０
３ ４ ６０ ７０ １ ９８１．５４
４ ６ ６０ ７０ １ ９２９．０９
５ ４ ５０ ６０ １ ７５４．０６
６ ６ ５０ ６０ １ ７６１．１７
７ ４ ５０ ８０ １ ９７６．２８
８ ６ ５０ ８０ ２ １３０．８０
９ ５ ４０ ６０ １ ７７０．９９
１０ ５ ６０ ６０ １ ９８６．７６
１１ ５ ４０ ８０ ２ １８０．０５
１２ ５ ６０ ８０ ２ ０９９．３２
１３ ５ ５０ ７０ ２ ２３０．２９
１４ ５ ５０ ７０ ２ ２２７．１９
１５ ５ ５０ ７０ ２ ２７２．０２
１６ ５ ５０ ７０ ２ ２４６．７０
１７ ５ ５０ ７０ ２ ２０５．３６
回归方程具有较高的拟合度和可信度，说明回归方
程与实际情况吻合较好，试验误差小，因此可用该回
归方程代替真实试验对试验结果进行分析，分析和
预测紫叶李叶片花色苷的超声辅助提取工艺。
利用Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ８．０软件对表２数据进行
二次多元回归拟合，得到紫叶李花色苷提取产量预
测值对自变量Ａ、Ｂ和Ｃ的二次多项回归方程：
提取率Ｒ＝２ ２３６．３１＋３１．９７×Ａ＋６１．９８×Ｂ
＋１４１．１６×Ｃ－４９．７４×Ａ×Ｂ＋３４．２３×Ａ×Ｃ－
７２．８４×Ｂ×Ｃ－２３７．４８×Ａ２－１３７．６８×Ｂ２－９０．６３
×Ｃ２；模型中一次项温度（Ｃ）、二次项Ａ２、Ｂ２、Ｃ２，交
互项ＢＣ极显著（Ｐ＜０．０１），由此说明一次项、二次
项都对紫叶李叶片花色苷提取率有较显著影响，响
应值的变化相当复杂，各个具体试验因素对响应值
的影响不是简单的线性关系，简单的分析方法难以
解析，响应面法能较好地描述它们之间的关系，并能
较好地优化花色苷的提取工艺。
对回归方程中一次项系数的绝对值进行比较，
可判断因子影响的主次性，结合方差分析结果，确定
对紫叶李叶片花色苷提取率的影响从大到小的顺序
依次为提取温度、超声时间、料液比。
图３直观地给出了各个因素交互作用的响应面
３Ｄ图和等高线图。等高线的形状可反映出交互效
应的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著，而圆形
４４
第６期 张宝智，等：紫叶李叶片花色苷超声辅助有机溶剂提取工艺
表３ 二次响应面回归模型方差分析
Ｔａｂ．３ Ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
方差来源
Ｓｏｕｒｃｅ
平方和
Ｓｕｍ ｏｆ ｓｑｕａｒｅｓ
自由度
ｄｆ
均方
Ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ
Ｆ值
Ｆｖａｌｕｅ
Ｐｖａｌｕｅ
Ｐｒｏｂ＞Ｆ
显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
Ｍｏｄｅｌ ６．１９Ｅ５ ９ ６８ ８２８．０４ ４６．２ ＜０．０００ １ ＊＊
Ａ－时间 ８ １７５．３７ １ ８ １７５．３７ ５．４９ ０．０５１ ７
Ｂ－液料比 ３０ ７３５．８８ １ ３０ ７３５．３７ ２０．６３ ０．００２ ７ ＊
Ｃ－温度 １．５９Ｅ５ １ １．５９Ｅ５ １０６．９９ ＜０．０００ １ ＊＊
ＡＢ ９ ８９７．２７ １ ９ ８９７．２７ ６．６４ ０．０３６ ６ ＊
ＡＣ ４ ６８７．４６ １ ４ ６８７．４６ ３．１５ ０．１１９ ４
ＢＣ ２１ ２２５．５８ １ ２ １２２．５８ １４．２５ ０．００６ ９ ＊＊
Ａ２ ２．３８Ｅ５ １ ２．３７Ｅ５ １５９．３９ ＜０．０００ １ ＊＊
Ｂ２ ７９ ８１４．９８ １ ７９ ８１４．９８ ５３．５７ ０．０００ ２ ＊＊
Ｃ２ ３４ ５８５．１７ １ ３４ ５８５．１７ ２３．２１ ０．００１ ９ ＊＊
Ｒｅｓｉｄｕａｌ １０ ４２９．３０ ７ １ ４８９．９０
Ｌａｃｋ ｏｆ Ｆｉｔ ７ ９６８．８３ ３ ２ ６５６．２８ ４．３２ ０．０９５ ８
Ｐｕｒｅ Ｅｒｒｏｒ ２ ４６０．４７ ４ ６１５．１２
Ｃｏｒ Ｔｏｔａｌ ６．２９Ｅ５ １６
则与之相反［２２］。提取温度为７０℃时，提取时间和
料液比对花色苷提取率的交互作用不显著［图３
（Ⅰ）］。适当加大料液比能提高花色苷的提取率，缩
短色素的提取时间。由响应曲面图可知，在一定的
料液比范围内，随着料液比的增大，紫叶李花色苷的
提取率增加；料液比超过一定范围后，花色苷的提取
率反而下降。原因可能是料液比过大时，色素浓度
下降，色素分子间作用力变小，其稳定性下降而容易
分解，导致色素提取率下降［２３］。
从图３（Ⅱ）等高线图可以直观地看出，在液料
比为５０∶ｌ时，提取时间与温度对紫叶李花色苷提取
率的交互作用不显著。在提取温度６０℃时，得到较
高色素提取产量需要５ｍｉｎ；温度提高到７０℃时，
提取时间也只需５ｍｉｎ。这表明，在本试验水平范
围内，适当增加提取温度有利于紫叶李花色苷的溶
出。但提取温度过高，花色素变得不稳定，提取产率
反而下降。
提取温度和料液比对紫叶李花色苷提取率的交
互作用较为显著［图３（Ⅲ）］。提取温度较低时，要
得到较高的提取率必须加大料液比，但是液料比过
大，提取率反而下降；而提取温度高时，较低的料液
比就能达到较高的提取率。由此可见，适当提高
温度，降低提取液的用量，可提高花色苷的提取率。
从响应面的最高点和等高线图（图３）还可以看
出，在所选的范围内存在极值，即是响应面的最高
点。由Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ８．０软件分析得到最佳提取
条件为提取时间５．１３ｍｉｎ、提取温度７７．５７℃、料
液比５０．６３∶１，理论总花色苷提取率为２ ２９１．９６±
７２．３７ｍｇ／ｋｇ。为操作方便，总花色苷提取优化工
艺参数选为提取时间５ｍｉｎ、提取温度７８℃、料液
比５１∶１。在此条件下进行３次平行试验，总花色苷
提取率为２ ４６７．４２±６９．５８ｍｇ／ｋｇ，相对标准偏差
为７．４２％。这表明响应面法优化紫叶李叶片中总
花色苷的提取工艺可靠，具有一定的实用价值。
３ 结论
该试验确定了紫叶李叶片总花色苷的最佳提取
工艺条件为：提取剂０．１％的盐酸甲醇，提取（功率
３００Ｗ）时间５ｍｉｎ，提取温度７８℃，料液比５１∶１。
在此条件下，花色苷的得率预测值为２ ２９１．９６±
７２．３７ｍｇ／ｋｇ，验证值为２ ４６７．４２±６９．５８ｍｇ／ｋｇ，
与预测值的相对误差为７．４２％，超声辅助有机溶剂
提取紫叶李叶片花色苷工艺可行。
５４
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版） 第３１卷
图３ 不同自变量交互作用对紫叶李叶片总花色苷提取量影响的响应面和等高线图
（Ⅰ）提取时间与液料比；（Ⅱ）提取时间与温度；（Ⅲ）液料比与温度
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ
ｔｏｔａｌ ａｎｔｈｏｃｙａｎｄｉｎｓ ｆｒｏｍＰｒｕｎｕｓ ｃｅｒａｓｉｆｅｒａｌｅａｖｅｓ
（Ⅰ）Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ；（Ⅱ）Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；（Ⅲ）Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
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６４
第６期 张宝智，等：紫叶李叶片花色苷超声辅助有机溶剂提取工艺
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