全 文 ：［收稿日期］ 20110926(001)
［基金项目］ 河北省中医药管理局项目(2010046)
［第一作者］ 王金，硕士，讲师，从事新药研究开发，Tel:0313-
4029304，E-mail:wangjinzym@ 163. com
［通讯作者］ * 郭春燕，博士，教授，从事中药新药研究开发，
Tel:0313-4029304，E-mail:guocy0311@ 163. com
正交试验法优化土木香根中土木香内酯和
异土木香内酯的提取工艺
王金1，李素霞2，赵永明1，纪琳1，王文静1，郭春燕1*
(1. 河北北方学院基础医学院药学系，河北 张家口 075000;
2. 河北化工医药职业技术学院，石家庄 050026)
［摘要］ 目的:优选土木香根中土木香内酯和异土木香内酯的超声提取工艺。方法:在单因素试验基础上，采用正交试
验设计对土木香提取参数中乙醇体积分数、料液比、超声时间及提取次数进行试验，优化土木香根的提取工艺。结果:土木香
内酯和异土木香内酯的最佳超声提取条件为 15 倍量 65%乙醇超声提取 2 次，每次 30 min。在此条件下，土木香内酯和异土木
香内酯提取量分别为 28. 647，13. 963 mg·g － 1。结论:该优选工艺稳定、可行。
［关键词］ 土木香;超声提取;正交设计;土木香内酯;异土木香内酯
［中图分类号］ R283. 6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1005-9903(2012)12-0038-03
Optimization of Extraction Technology for Alantolactone and
Isoalantolactone from Inula helenium by Orthogonal Test
WANG Jin1，LI Su-xia2，ZHAO Yong-ming1，JI Lin1，WANG Wen-jing1 GUO Chun-yan1*
(1. Department of Pharmacy，College of Basic Medicine，Hebei North University，Zhangjiakou 075000，China;
2. Hebei Chemical and Pharmaceutical Vocational Technology College，Shijiazhuang 050026，China)
［Abstract］ Objective:To optimize ultrasonic extraction process of alantolactone and isoalantolactone from
Inula helenium． Method:Based on single-factor test，orthogonal design was used to optimize extraction technology
of I． helenium with the concentration of ethanol，ratio of solid-liquid，ultrasonic-time and extraction times as
factors． Result:Optimal ultrasonic extraction conditions were as follows: extracted 2 times with 15 times the
amount of 65% ethanol，30 min per time． Under such conditions，the content of alantolactone and isoalantolactone
were 28. 647，13. 963 mg·g － 1，respectively． Conclusion:Optimized extraction process was stable and feasible．
［Key words］ Inula helenium;ultrasonic extraction;orthogonal design;alantolactone;isoalantolactone
土木香具有健脾和胃、行气止痛、安胎之功效，
常用于脘腹胀痛、呕吐泻痢、岔气作痛、胎动不安［1］
等症。土木香主要含有萜类、黄酮、挥发油、氨基酸
和多糖等成分。现代医学研究认为土木香中以土木
香内酯和异土木香内酯为代表的倍半萜类具有抑制
肿瘤细胞和结核分枝杆菌、降低血糖等作用［2-4］，是
土木香根中的主要有效成分。超声辅助提取技术具
有操作简单、节能高效、尤其适用于热敏性有效成分
的提取等特点，目前已被广泛用于中药有效成分的
提取研究［5-7］。本文以土木香内酯和异土木香内酯
为考察指标，对土木香的超声辅助提取进行初步的
工艺探索。
1 材料
Agilent 1100 型高效液相色谱仪(美国 Agilent
公司) ，AB135-S 型电子天平(瑞士梅特勒-托利多) ，
JPCQ0628 型全数字超声波发生器(武汉嘉鹏电子有
限公司)。
土木香购自河北安国药材市场，经河北北方学
院中医学院赵恒成教授鉴定为菊科旋覆花属植物
Inula helenium L．的干燥根，粉碎，过 20 目筛，备用。
·83·
第 18 卷第 12 期
2012 年 6 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol． 18，No． 12
Jun．，2012
DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2012.12.021
土木香内酯对照品(中国食品药品检定研究院，批
号 110760-201008) ，异土木香内酯对照品(南京泽
朗医药科技开发有限公司，纯度 ＞ 98%) ，乙腈为色
谱纯，水为纯净水，其余试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 土木香内酯及异土木香内酯含量测定
2. 1. 1 色谱条件 Hypersil C18色谱柱(4. 6 mm ×
200 mm，5 μm) ，流动相乙腈-0. 05% 磷酸溶液
(52∶ 48) ，流速 1. 0 mL·min － 1，检测波长 220 nm，柱
温 30 ℃，进样体积 20 μL。见图 1。
A．对照品;B．样品;1. 异土木香内酯;2. 土木香内酯
图 1 土木香 HPLC
2. 1. 2 标准曲线绘制 分别精密称取土木香内酯
对照品 3. 41 mg，异土木香内酯对照品 1. 82 mg，置
于 5 mL 量瓶中，加甲醇溶解并定容至刻度，制成对
照品储备液。精密量取对照品储备液逐级稀释成系
列标准溶液，按上述色谱条件测定。分别以质量浓
度为横坐标，峰面积为纵坐标，进行线性回归，得回
归方程为土木香内酯 Y = 22. 289X + 16. 783(r =
0. 999 6) ;异土木香内酯 Y = 40. 618X + 20. 996(r =
0. 999 3)。结果表明，土木香在 2. 13 ～ 68. 2 mg·
L － 1，异土木香在 1. 14 ～ 34. 1 mg·L － 1与各自的峰面
积线性关系良好。
2. 1. 3 样品测定 土木香超声提取液用流动相稀
释 100 倍，经 0. 22 μm 微孔滤膜滤过，取 20 μL 注入
液相色谱仪，按 2. 1. 1 项下色谱条件测定，每个样品
测定 3 次。得土木香内酯和异土木香内酯平均峰面
积。根据标准曲线分别计算其提取率。
2. 2 土木香内酯和异土木香内酯提取条件的考察
2. 2. 1 乙醇体积分数考察 准确称取土木香粗粉
6 份，每份 3 g，分别加入体积分数 20%，35%，50%，
65%，80%，95% 的乙醇溶液 30 mL (料液比
1∶ 10) ，封口，置于超声波发生器中提取 1 次，超声时
间为 30 min，提取液离心，取上清液定容至 100 mL
量瓶中。按 2. 1. 3 项下方法进样，计算土木香内酯
和异土木香内酯提取率。结果表明，乙醇体积分数
在 20% ～ 65%时，土木香内酯和异土木香内酯的提
取率随乙醇体积分数的增大而明显升高，但当乙醇
体积分数超过 65% 后，提取率反而下降，故选择
65%乙醇溶液作为提取溶媒。
2. 2. 2 料液比的选择 准确称取土木香粗粉 5 份，
每份 3 g，分别加入 65% 乙醇溶液 21，30，45，60，
90 mL，即料液比分别为 1 ∶ 7，1 ∶ 10，1 ∶ 15，1 ∶ 20，
1∶ 30，封口，超声提取 30 min，其余操作同 2. 2. 1 项
下，计算土木香内酯和异土木香内酯的提取率。结
果显示，土木香内酯和异土木香内酯的提取率随乙
醇溶液用量增大而升高，在料液比为 1∶ 15 时达最大
值，继续增加提取溶媒量，二者含量并不随之增加，
故选择 15 倍量乙醇溶液作为最佳溶媒量。
2. 2. 3 提取时间的考察 准确称取土木香粗粉 6
份，每份 3 g，分别加入 65%乙醇溶液 45 mL，封口，
分别超声提取 10，20，30，40，50，60 min，其余操作按
照 2. 2. 1 项下从“提取液离心”开始操作，计算土木
香内酯和异土木香内酯提取率。结果显示，超声时
间 30 min 时土木香根中土木香内酯和异土木香内
酯提取率最高，之后随着超声时间的延长，二者提取
率逐渐下降。故选择 30 min 作为较优提取时间。
2. 2. 4 提取次数的考察 准确称取土木香粗粉3 g，
加入 15 倍量的 65%乙醇溶液，分别提取 1，2，3，4，5
次，每次提取 30 min，提取液分别定容至100 mL量瓶
中，其余操作按 2. 2. 1 项下从“提取液离心”开始操
作，计算土木香内酯和异土木香内酯提取率。结果发
现，土木香内酯和异土木香内酯的第 1 次提取率分别
为 84. 62%，86. 47%，之后随提取次数的增加，二者提
取率相应增加，但增加并不显著。
2. 3 正交试验设计 在单因素考察基础上，为尽量
减少试验次数，优化提取工艺，选取乙醇体积分数、
超声时间、料液比及提取次数 4 个因素，各因素设定
3 个水平，按 L9(3
4)表安排试验，正交试验安排见表
1，方差分析见表 2。为使分析结果更加真实客观，综
合得分采用加权评分法。根据土木香内酯提取率
(X)和异土木香内酯(Y)提取率的比例，确定权重系
数，进行加权求和，最终综合评分 Z = 0. 66X + 0. 34Y。
由直观分析可知，各因素对提取工艺的影响顺
序依次为 A ＞ B ＞ C ＞ D，即料液比影响最大，其次是
超声时间，提取次数影响最小。方差分析结果表明
料液比和超声时间对土木香内酯和异土木香内酯提
取影响最大，具有显著性意义。结合生产实际情况，
最终确定提取工艺为 A2B2C2D2，即土木香药材加 15
倍量 65%乙醇超声提取 2 次，每次 30 min。
·93·
王金，等:正交试验法优化土木香根中土木香内酯和异土木香内酯的提取工艺
2. 4 验证试验 准确称取土木香根细粉 3. 0 g，共
3 份。按上述优选提取提取工艺进行提取，提取液
合并定容至 100 mL 量瓶中，提取液用流动相稀释
100 倍，经 0. 22 μm 微孔滤膜过滤后，按上述色谱条
件测定，结果土木香内酯和异土木香内酯的提取率
分别为 28. 647，13. 963 mg·g － 1。结果表明优选的
提取条件合理可行。
表 1 土木香根中土木香内酯和异土木香内酯超声提取工艺正交试验安排
No． A 料液比 B 超声时间 C 乙醇体积分数 D 提取数
土木香内酯
提取率 /mg·g － 1
异土木香内酯
提取率 /mg·g － 1
综合得分(Z)
1 1(1∶ 10) 1(20 min) 1(55%) 1(1 次) 15. 240 8. 166 12. 835
2 1 2(30 min) 2(65%) 2(2 次) 19. 594 9. 906 16. 300
3 1 3(40 min) 3(75%) 3(3 次) 10. 411 5. 605 8. 777
4 2(1∶ 15) 1 2 3 26. 841 14. 021 22. 482
5 2 2 3 1 22. 879 11. 956 19. 165
6 2 3 1 2 18. 621 9. 661 15. 575
7 3(1∶ 20) 1 3 2 20. 566 10. 915 17. 285
8 3 2 1 3 23. 257 12. 504 19. 601
9 3 3 2 1 19. 564 10. 136 16. 358
K1 12. 637 17. 534 16. 004 16. 119
K2 19. 074 18. 355 18. 380 16. 387
K3 17. 748 13. 570 15. 076 16. 953
R 6. 437 4. 785 3. 304 0. 834
表 2 综合得分方差分析
方差来源 SS f F P
A 69. 308 2 63. 702 ＜ 0. 05
B 39. 287 2 36. 109 ＜ 0. 05
C 17. 427 2 16. 017
D(误差) 1. 088 2 1. 000
注:F0. 05(2，2)= 19. 00。
3 讨论
文献［8］选用 194 nm 作为检测波长，此处属于远
紫外区，实际测定中发现采用紫外检测器时基线噪
声和漂移比较严重。对土木香内酯和异土木香内酯
分别进行紫外扫描，发现二者从 250 nm 处开始有吸
收，190 nm 处达到最大吸收;220 nm 处的吸收值约
为最大吸收的 70%。综合以上因素，选择 220 nm
作为检测波长。
土木香内酯和异土木香内酯均属于倍半萜内
酯，该类化合物常用提取溶媒有甲醇［7］和乙醇溶
液。甲醇具有一定毒性，不利于工业化大生产;预试
验分别考察过甲醇溶液和 95% 乙醇溶液作为提取
溶媒时，土木香内酯和异土木香内酯的提取率，结果
发现二者提取率接近，经统计学分析无显著性差异。
故本试验最终选用乙醇-水体系作为提取溶媒。
试验过程中考察过温度土木香内酯和异土木香
内酯提取率的影响，结果发现温度对其影响甚微，推
测可能是由于超声辅助提取法是利用超声波在溶剂
中产生空化效应，导致溶液内气泡形成。当这些气
泡在被提取物质的细胞壁附近破裂，产生的强大冲
击波使细胞壁破损，有利于有效成分的溶出，此过程
受温度影响较小。故本试验固定温度为 25 ℃，即室
温。本实验通过正交试验优选土木香中土木香内酯
和异土木香内酯的最佳提取方案，该提取方法合理、
简单、可行，具有实际应用价值。
［参考文献］
［1］ 中国药典 ．一部［S］． 2010:15.
［2］ Dirsch V M， Stuppner H， Vollmar A M． Cytotoxic
sesquiterpene lactones mediate their death-inducing effect
in leukemia T cells by triggering apoptosis［J］． Planta
Med，2001，67(6) :557.
［3］ Konishi T，Shimada Y，Nagao T，et al． Antiproliferative
sesquiterpene lactones from the roots of Inula helenium
［J］． Biol Pharm Bull，2002，25(10) :1370.
［4］ Huo Y， Shi H M， Wang M Y， et al． Chemical
constituents and pharmacological properties of Radix
Inulae［J］． Pharmazie，2008，63(10) :699.
［5］ 郭凯，梁剑平，华兰英，等 ． 响应面法优化贯叶连翘中
金丝桃素超声提取工艺［J］中国实验方剂学杂志，
2011，17(11) :7.
［6］ 徐秀泉，许源，汤建，等 ． 响应面法优化金莲花总黄酮
的超声提取工艺［J］． 中国实验方剂学杂志，2011，17
(14) :35.
［7］ 张嫚丽，霍长虹，刘丽，等 ． 土木香药材 HPLC 指纹图
谱研究及土木香内酯和异土木香内酯测定［J］． 中草
药，2010，41(9) :1539．
［8］ 肖远灿，胡凤祖 ． RP-HPLC 测定藏木香中土木香内酯
和异土土香内酯含量［J］． 中国药学杂志，2007，42
(7) :490．
［责任编辑 仝燕］
·04·
第 18 卷第 12 期
2012 年 6 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol． 18，No． 12
Jun．，2012