全 文 ：工 艺 技 术
2014年第22期
Vol . 35 , No . 22 , 2014
超声辅助提取禹州漏芦中
α-三联噻吩工艺研究
池承灯，施清凉，陈紫红，陈继承*
（福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002）
摘 要：目的：利用响应面分析法优化超声辅助提取禹州漏芦中α-三联噻吩工艺。方法：以α-三联噻吩提取率为考察
指标，选择超声功率、时间和提取温度为随机因子，进行3因素3水平的Box-Behnken中心组合设计，分析3个因素对响
应值的影响。结果：超声辅助提取禹州漏芦中α-三联噻吩的最佳提取功率350W；超声时间42min；超声处理温度41℃。
该条件下α-三联噻吩的预测值86.5%，验证值85.1%，理论的相对误差为1.6%。结论：该优化条件可行，为提高禹州漏
芦中α-三联噻提取率提供理论依据。
关键词：α-三联噻吩，禹州漏芦，提取，超声辅助
Optimization of ultrasonic-assisted extraction of α-terthienyl
CHI Cheng-deng，SHI Qing-liang，CHEN Zi-hong，CHEN Ji-cheng*
（College of Food Science，Fujiang Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China）
Abstract：Objective：To optimize the ultrasonic-assisted extraction conditions of α-terthienyl in Radix Echinopsis
by the response surface analysis methodology. Methods：The yield of α-terthienyl was selected as investigation
index，choosing the power of ultrasonic，extraction temperature and extraction time as random factors，and
three-factors-three-levels Box-Behnken central composition designed to investigate the effect on the yield of
α -terthienyl. Results：The optimal conditions were ultrasonic power of 350W，extraction time of 42min and
extraction temperature of 41℃. Under these conditions，the predicted value of 86.5% was inosculated with the
actual value of 85.1%. The relative error was only 1.6%. Conclusion：These methods were feasible for optimizing
extraction processing and would efficiently improve the extractions of α-terthienyl in Radix Echinopsis.
Key words：α-terthienyl；Radix Echinopsis；extraction；ultrasonic-assisted
中图分类号：TS201.1 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2014）22-0273-05
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.051
收稿日期：2014－02－24
作者简介：池承灯（1991-），男，大学本科，研究方向：食品科学与工程专业。
* 通讯作者：陈继承（1978-），男，博士，讲师，研究方向：食品分析检
测、食品营养及功能性食品开发。
禹州漏芦为菊科蓝刺头属植物蓝刺头（Echinops
sphaerocephalus L）的干燥根，味苦、性寒，具有清热
解毒、舒筋通脉的功效[1]。α-三联噻吩是禹州漏芦中
主要活性成分之一，由3个噻吩环通过α-碳原子连接
的对称结构[2]，其对微生物、病虫害、人体血红蛋白等
具有光促作用[3]。同时，α-三联噻吩在长波紫外光照
射下有保肝、抗炎、抗肿瘤、抗HIV[4-7]等作用。深入研
究开发禹州漏芦中脂溶性成分，特别是噻吩类物质，
是研究热点之一。
目前，α-三联噻吩的研究主要集中在其光敏性
和光活化性质，关于提取工艺的研究报道较少。传统
的冷浸法[8]、水浴回流提取法[9]提取α-三联噻吩操作
较为方便，但提取率较低；超临界CO2萃取技术的应
用不会破坏α-三联噻吩有效成分，且能显著提高其
提取率[10]，但由于CO2是非极性物质，对极性较强的
物质溶解能力较低，故超临界CO2萃取技术具有一定
局限性。超声波辅助提取技术不仅提取率高、速度
快，且不改变有效成分的结构[11]。与传统的溶剂提取
法相比，超声波辅助提取法不仅能节省能耗，且能有
效提高活性成分的提取率。此外，还具有操作简单、
有效成分分离简单等特点。因此，本文采用超声波辅
助提取法和HPLC分析法结合研究禹州漏芦中α-三
联噻吩的提取工艺，在单因素的基础上进行Box-
Behnken中心组合设计，响应面法优化禹州漏芦中α-
三联噻吩的提取工艺，以期得到最佳的α-三联噻吩
提取工艺，为深入开发利用禹州漏芦中α-三联噻吩
提供理论性指导。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
禹州漏芦 河北保定；α-三联噻吩（纯度99%）
Sigma-Aldrich公司；甲醇（色谱纯、分析纯） 国药集
团化学试剂有限公司；丙酮、三氟乙酸 均为分析纯。
Eppendorf 5415 R台式离心机 德国Ep-pendorf
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公司；LC-20A高效液相色谱仪 日本岛津；KQ-
500DE双频数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有
限公司；BS210S型电子分析天平 北京赛多利斯仪
器有限公司；FW135型中草药粉碎机 天津市泰师
特仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备和溶剂选择
1.2.1.1 样品制备 将禹州漏芦粉碎，过100目筛，
25℃下避光保存备用。
1.2.1.2 溶剂选择 称取1g禹州漏芦粉末于棕色具
塞三角瓶，分别以20mL氯仿、石油醚、乙酸乙酯、甲
醇、丙酮和混合提取剂（丙酮和甲醇不同比例混合）
作为提取溶剂，超声波辅助提取30min，提取温度
40℃，超声功率300W。取2mL于离心管中，10000r/min
离心10min，取上清液，0.22μm有机膜滤膜过滤，在相
同色谱条件下进行HPLC检测分析。
1.2.2 色谱条件及标准工作曲线的建立
1.2.2.1 色谱条件 检测波长为350nm；流动相为甲
醇∶0.1%三氟乙酸（9∶1，v/v）；流速为0.8mL/min，等梯
度洗脱；进样量8μL，柱温为30℃。
1.2.2.2 标准工作曲线的建立 准确称取α-三联噻
吩对照品，用丙酮和甲醇混合液（7∶3，v/v）溶解，配制
成0.5mg/mL的标准溶液储存备用，并稀释成不同的
浓度，分别为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25mg/mL，根据α-
三联噻吩不同浓度与对应的峰面积，绘制标准工作
曲线。
1.2.3 α-三联噻吩提取率计算 吸取提取液进行
HPLC分析，按下列公式计算α-三联噻吩的提取率：
Y（%）= m×V
8×M
×100
式中：Y为α-三联噻吩的提取率，%；m为8μL提
取液含有α-三联噻吩的质量，μg；V为提取液的体
积，mL；M为禹州漏芦样品中α-三联噻吩总量，mg。
1.2.4 单因素实验
1.2.4.1 料液比对α-三联噻吩提取率的影响 称取
1.5g样品粉末于棕色具塞三角瓶，加入丙酮和甲醇混合
提取剂，按不同料液比（1∶3、1∶7、1∶15、1∶20和1∶25g/mL）
溶解，超声功率300W，超声时间30min，提取温度为
40℃。
1.2.4.2 提取次数对α-三联噻吩提取率的影响 称
取1.5g样品粉末于棕色具塞三角瓶，20mL丙酮和甲
醇混合液溶解，超声功率300W超声时间30min，提取
温度为40℃，考察不同超声辅助提取次数（1、2、3、4
和5次）的影响。
1.2.4.3 超声功率对α-三联噻吩提取率的影响 称
取1.5g样品粉末于棕色具塞三角瓶，20mL丙酮和甲
醇混合液溶解，超声时间30min，提取温度为40℃，
考察不同超声功率（250、300、350、400和450W）的
影响。
1.2.4.4 超声时间对α-三联噻吩提取率的影响 称
取1.5g样品粉末于棕色具塞三角瓶，20mL丙酮和甲
醇混合液溶解，超声功率300W，提取温度为40℃。考
察不同超声时间（10、20、30、40和50min）的影响。
1.2.4.5 超声温度对α-三联噻吩提取率的影响 称
取1.5g样品粉末于棕色具塞三角瓶，20mL丙酮和甲
醇混合液溶解，超声功率300W，超声时间30min。考
察不同提取温度（30、35、40、45和50℃）的影响。
1.2.5 响应面实验 在单因素实验基础上，选择对
α-三联噻吩提取影响比较大的三个因素进行三因素
三水平的Box-Behnken的中心组合设计，采用响应面
法分析优化α-三联噻吩的超声辅助提取条件，实验
设计因子和水平见表1。
2 结果与分析
2.1 提取溶剂的选择
分别以氯仿、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、丙酮和混
合提取剂（丙酮和甲醇）作为提取溶剂，超声波辅助
提取，HPLC检测分析。结果表明：以石油醚为提取溶
剂时样品峰较差且提取率较低；而以氯仿、乙酸乙
酯、甲醇和丙酮作为提取溶剂时能较好检测α-三联
噻吩。但α-三联噻吩易溶于丙酮、氯仿，微溶于甲醇，
若以纯甲醇、氯仿为提取溶剂时提取率较低，以丙酮
和甲醇混合液（7∶3，v/v）为提取溶剂，α-三联噻吩的
提取率显著高于其他溶剂，故本文以丙酮和甲醇混
合液（7∶3，v/v）为提取溶剂，能提高禹州漏芦中α-三
联噻吩的提取率。
2.2 色谱条件
为了获得较好的分离度，对流动相的溶剂体系
进行了优化。经对流动相的组成、配比、流速和柱温
等优化，最佳检测条件为：检测波长350nm；流动相为
甲醇∶0.1%三氟乙酸（9∶1，v/v）；流速为0.8mL/min，等
梯度洗脱；进样量8μL，柱温为30℃。
水平
因素
X1超声功率（W） X2超声时间（min）X3超声温度（℃）
-1 300 30 35
0 350 40 40
1 400 50 45
表1 Box-Behnken的中心组合因素水平表
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken central component
experiments design
溶剂 提取率（%）
氯仿 72.19±2.17c
丙酮 64.56±2.50e
甲醇 71.87±2.42d
乙酸乙酯 70.35±2.81d
石油醚 38.74±1.43f
混合溶剂
丙酮和甲醇（5∶5） 72.76±2.61c
丙酮和甲醇（7∶3） 76.82±2.99a
丙酮和甲醇（8∶2） 75.71±2.57b
表2 不同溶剂的提取结果
Table 2 The extraction resuLts in different solvents
注：不同小写字母代表数据具有显著性差异（Tukey HSD检验，
p<0.05）。
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min
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.011.012.0
400
350
300
250
200
150
100
50
0
m
AU
图1 α-三联噻吩检测的液相图谱
Fig.1 The HPLC chromatograms of α-terthienyl
注：a图为标准品色谱图；b为样品色谱图；1峰为α-三联噻吩。
a
1
min
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.011.012.0
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
m
AU
b
1
料液比（g/mL）
1∶3 1∶7 1∶15 1∶20 1∶25
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
三
联
噻
吩
提
取
率
（
%）
图2 料液比对α-三联噻吩提取率的影响
Fig.2 Effect of solid-to- liquid ratio on the yield of α-terthienyl
d
c
b
a a
从图1中可以看出，标准品和样品的目标峰峰形
良好，检测到α-三联噻吩的保留时间均为8.47min左
右，说明该检测方法能有效检测α-三联噻吩。
2.3 标准曲线的绘制
利用外标法，以检测响应值Area（A）为纵坐标、以
不同浓度为横坐标绘制标准曲线，得到α-三联噻吩的
线性回归曲线为：y=1034314.79x-31367.1（r=0.9999）。
由线性相关系数可知，浓度在0.05~0.25mg/mL检测范
围内线性良好。
2.4 单因素实验各个因子对提取率的影响
2.4.1 料液比对α-三联噻吩提取率的影响 由图2
可知，料液比在1∶3~1∶20段，α-三联噻吩提取率显著
提高，而1∶20~1∶25段没有显著性差异。这是由于α-三
联噻吩在较小料液比时，提取溶剂中α-三联噻吩浓
度较小，而禹州漏芦中α-三联噻吩含量较高，两个体
系有较大传质动力，故在1∶3~1∶20段随液料比的减小
提取率增大；随着α-三联噻吩提取量的增大，提取率
趋于平缓。因此选择合适料液比为1∶20。
2.4.2 提取次数对α-三联噻吩提取率的影响 从图3
可知，随超声辅助提取α-三联噻吩次数增加，α-三
联噻吩的提取率增加，当提取次数达到3次后，α-三
联噻吩提取率没有显著性差异。因此，综合经济效益
和提取率，最佳提取次数为3次。
2.4.3 超声时间对α-三联噻吩提取率的影响 由图4
可知，α-三联噻吩的提取率随时间的增加而增加，差
异性显著。当时间大于40min时，α-三联噻吩的提取
率开始下降。这可能是由于α-三联噻吩的易挥发性
质，随着超声处理时间的增加，α-三联噻吩的挥发量
也相应增大[12]。另外，长时间的超声辅助处理可能使
α-三联噻吩结构破坏[13]。因此较优超声处理时间为
40min。
2.4.4 提取温度对α-三联噻吩提取率的影响 从
图5可知，35~40℃段，α-三联噻吩的提取率差异显
提取次数（次）
1 2 3 4 5
0.86
0.84
0.82
0.80
0.78
0.76
0.74
0.72
三
联
噻
吩
提
取
率
（
%）
图3 提取次数对α-三联噻吩提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction times on the yield of α-terthienyl
d
c
b
ab a
超声时间（min）
10 20 30 40 50
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
三
联
噻
吩
提
取
率
（
%）
图4 超声时间对α-三联噻吩提取率的影响
Fig.4 Effect of extraction time on the yield of α-terthienyl
d
c
b
e
a
超声温度（℃）
30 35 40 45 50
0.78
0.76
0.74
0.72
0.70
0.68
0.66
0.64
三
联
噻
吩
提
取
率
（
%）
图5 超声温度对α-三联噻吩提取率的影响
Fig.5 Effect of temperature on the yield of α-terthienyl
b
c
b
aa
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实验号 X1 X2 X3 Y：提取率（%）
1 0 0 0 86.31
2 -1 -1 0 75.13
3 1 1 0 81.24
4 0 0 0 86.11
5 1 -1 0 78.18
6 0 1 1 82.13
7 0 0 0 86.17
8 0 -1 1 78.89
9 0 -1 -1 77.14
10 0 1 -1 80.39
11 1 0 -1 78.27
12 0 0 0 85.78
13 -1 0 -1 75.12
14 0 0 0 86.26
15 1 0 1 79.89
16 -1 0 1 75.78
17 -1 1 0 76.81
表3 Box-Behnken中心组合设计方案及实验结果
Table 3 Box-Behnken experiments design and the resuLts of
these experiments
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 显著性
模型 279.12 9 31.01 291.17 <0.0001 **
X1 27.16 1 27.16 254.98 <0.0001 **
X2 15.76 1 15.76 148.00 <0.0001 **
X3 4.16 1 4.16 39.07 0.0004 **
X1X2 0.48 1 0.48 4.47 0.0723
X1X3 0.23 1 0.23 2.16 0.1848
X2X3 2.50×10-5 1 2.50×10-5 2.35×10-4 0.9882
X12 119.58 1 119.58 1122.70 <0.0001 **
X22 36.81 1 36.81 345.59 <0.0001 **
X32 52.52 1 52.52 493.07 <0.0001 **
残差 0.75 7 0.11
失拟项 0.57 3 0.19 4.39 0.0935
纯误差 0.17 4 0.043
总变异 279.86 16
表4 回归模型方差分析
Table 4 ANOVA for the regression response surface model
注：p＜0.01表示极显著；p＜0.05表示显著。
著，α-三联噻吩的提取率随温度的升高而增大，在
40℃达到最大值，40~50℃提取率下降。这可能是由
于温度升高促进α-三联噻吩在溶剂中的溶解量，但
由于α-三联噻吩具有挥发性，随着温度升高其挥发
量也将逐步增加，或是α-三联噻吩在较高温度下分
子结构不稳定，发生降解，使得提取率不再增加，甚
至减小[12-13]。因此，为获取较高提取率选择提取温度
为40℃。
2.4.5 超声功率对α-三联噻吩提取率的影响 由
图6可知，超声波功率达到350W前，α-三联噻吩的提
取率差异性显著，其随着超声功率的增大而升高。当
超声功率大于350W时，α-三联噻吩的提取率开始有
下降趋势，这可能是α-三联噻吩的挥发量大于其在
溶剂中的溶解量，或是随着超声波功率的增大，α-三
联噻吩分子受破坏增加 [13]，故此α-三联噻吩提取率
下降。为节省能耗，选择超声波功率为350W。
2.5 响应面法优化α-三联噻吩的超声波提取条件
在单因素实验的基础上，以超声功率、超声时间
和提取温度为自变量，以α-三联噻吩提取率为响应
值，分别以-1、0和1代表对应变量的水平，进行响应
面分析实验。实验方案和结果如表3。
利用Design expert 8.0软件对所得数据进行方差
分析，分析结果见表4。同时对所得的实验数据进行
多元回归拟合，得到α-三联噻吩的提取率（Y）对超
声处理时间（X1）、超声功率（X2）和提取温度（X3）的二
次多项回归方程：
Y =86.13 +1.84X1 +1.4X2 +0.72X3 +0.34X1X2 +
0.24X1X3-0.0025X2X3-5.33X12-2.96X22-3.53X32
由表4的回归模型方差分析结果可知，方程回归
高度显著（p＜0.0001）。模型校正系数R2=0.9973和模
型修正相关系数Radj=0.9939，且失拟项不显著（p=0.0935＞
0.05），表明该模型拟合度高，能较好地描述实验
结果，使用该方程代替真实的实验点进行实验分析
超声功率（W）
250 300 350 400 450
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
三
联
噻
吩
提
取
率
（
%）
图6 超声功率对α-三联噻吩提取率的影响
Fig.6 Effect of uLtrasonic power on the yield of α-terthienyl
b
c
b
aa
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可行。
图7直观地反映了各因素交互作用的3D响应曲
面图和等高线分析图。由等高线分析图可知，存在的
极值就是等高线分析图最小椭圆的圆心。结合表4的
方差分析结果可知：超声功率、超声时间和提取温度
对α-三联噻吩的提取率有极显著影响，在较短时间
超声处理、较小超声功率和较低提取温度下α-三联
噻吩的提取率较低，随着超声时间、超声功率和提取
温度的适当增加可提高α-三联噻吩的提取率。
由Design-Expert 8.0软件确立最大响应值（Y）时
的编码值X1、X2和X3分别为：X1=0.183、X2=0.248和X3=
0.108。与其对应的α-三联噻吩最佳提取条件为：超
声时间41.8min、超声功率362.4W、提取温度40.5℃，
理论最佳提取率为86.5%。
2.6 验证实验
考虑实际操作，确定α-三联噻吩的最佳工艺为：
超声功率350W，超声时间42min，超声处理温度41℃。
在此条件下进行3次平行验证实验，得到三联噻吩的
平均提取率为85.1%，与理论预测值相差1.4%，说明
响应面法优化的提取工艺是可行的。
3 结论
以氯仿、石油醚、甲醇、丙酮、乙酸乙酯和混合提
取剂（丙酮和甲醇不同比例混合）作为提取溶剂，对
比分析了禹州漏芦中α-三联噻吩提取率差异，结果
表明以混合提取溶剂时α-三联噻吩提取率较高，能
显著提高α-三联噻吩的提取率。
研究了料液比、超声功率、时间和提取温度等单
因素对α-三联噻吩提取率的影响。在单因素基础上
采用响应面法优化，得到α-三联噻吩提取工艺的最
佳参数组合为：超声功率350W；超声时间42min；提
取温度41℃；在该条件下α-三联噻吩的验证值为
85.1%，预测值为86.5%，两者拟合度较高。实验结果
表明，在该优化工艺条件下能实现较好地对禹州漏
芦中α-三联噻吩进行提取，为α-三联噻吩的进一步
研究应用奠定了基础。
参考文献
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X2：超声功率 -1.00
Y：
α-
三
联
噻
吩
的
提
取
率
（
%） 90
85
80
75
70
-0.50
0.00
0.50
1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
X1：超声时间
a
X3：超声温度 -1.00
Y：
α-
三
联
噻
吩
的
提
取
率
（
%） 90
85
80
75
70
-0.50
0.00
0.50
1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
X2：超声功率
b
X3：超声温度
-1.00
Y：
α-
三
联
噻
吩
的
提
取
率
（
%） 90
85
80
75
70
-0.50
0.00
0.50
1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
X1：超声时间
c
图7 不同因素交互响应面图和等高线图
Fig.7 Responsive surface and contours of different factors
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