全 文 ：天 津 中 医 药
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine
2015年 7月第 32卷第 7期
Jul． 2015,Vol．32 No．7
响应面法优化川党参多糖的提取工艺研究 *
武新亮 1，王宏军 2，白子霞 1，龙元桃 2
（1.天津市宝坻区人民医院药剂科，天津 301800；2.辽宁医学院，锦州 121001）
DOI：10.11656/j.issn.1672-1519.2015.07.13
摘要：[目的]采用响应面法（RSM）优化川党参中多糖的提取工艺。[方法]在单因素实验基础上，以提取温度、提取
次数、提取时间 3个因素为自变量，多糖提取率为响应值，采用三因素三水平的响应面分析各因素对响应值的影响。
[结果]多糖的最佳工艺条件为提取温度 80℃，提取次数 5次，提取时间 5 h，多糖实际提取率可达 22.31 %。[结论]应用
响应面法优选出的提取工艺稳定、合理、可行。
关键词：川党参；多糖；响应面法；提取工艺
中图分类号：R284.2 文献标志码：A 文章编号：1672-1519（2015）07-0432-0
*基金项目：国家自然科学基金项目（31201951）；辽宁省优秀
人才项目（LJQ2013087）。
作者简介：武新亮( 1980-)，男，硕士，主要研究方向为中药有
效成分研究。
通讯作者：王宏军，E-mail：lnwhj2012@163.com。
川党参为桔梗科植物川党参（Codonopsis
tangshen Oliv.）的干燥根，主产于四川、贵州、湖南等
地，为中药党参的来源之一，具有补中益气，生津，养
血等功效，主要用于治疗脾胃虚弱，气血两亏，体倦
无力等[1]，可与多种药物配伍使用治疗女子癥瘕 [2]、
眩晕[3]、充血性心力衰竭[4]等疾病。现代研究表明，
其中主要含有多糖、酚类、甾醇、挥发油及生物碱等
多种成分[5]，其中多糖具有明显的免疫促进功能 [6]，
清除氧自由基[7]，抗肿瘤[8]，降血糖[9]等多种活性。
响应面法（RSM）是采用多元二次回归方法作
为函数估计的方法，将多因子实验中因子与指标的
相互关系用多项式拟合，依此可对函数的响应面和
等值线进行分析，研究因子与响应面之间、因子与
因子之间的相互关系[10]。与以往采用的正交设计法
不同，在实验设计与表述结果方面更加优良，目前
已广泛应用到提取工艺的优化中[11-14]，因此，选用响
应面法优化川党参中多糖的提取工艺，为川党参多
糖的进一步研究提供理论基础。
1 材料与仪器
1.1 材料 川党参采自于四川成都，经沈阳药科大
学李玉山教授鉴定为川党参（Codonopsis tangshen
Oliv.）的根。无水乙醇、氯仿、葡萄糖、蒽酮、硫酸、甲
醇均为国产分析纯。
1.2 仪器 KDM型可调控温电热套（山东鄄城华
鲁电热仪器有限公司），UV757CRT型紫外可见分光
光度计（上海精密科学仪器有限公司），DZKW-4型
电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司），
RE-5203 型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂），
FA2004N型电子天平（上海精密科学仪器有限公司）。
2 方法
2.1 多糖的提取 川党参干燥，粉碎，过 60目筛。
称取粉末 50 g，加入氯仿甲醇、80 %乙醇依次进行
处理后，残渣干燥，精确称质量，每份 1 g，蒸馏水煎
煮提取。滤液浓缩加无水乙醇使醇浓度达到 80%，
冷藏，静置，过滤，滤液残渣烘干，溶解，定容[15-16]。
2.2 蒽酮—硫酸溶液的制备 [17] 精密称取蒽酮
0.33 g，溶于 100 mL 浓硫酸中，置棕色试剂瓶中
备用。
2.3 标准溶液的制备及测定 精密称取葡萄糖
100 mg，加蒸馏水溶解定容至 100 mL，再稀释至
0.05 g/L。精密吸取标准品 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、
0.7、0.8、0.9、1.0 mL分置 10 mL具塞试管中，加蒸馏
水补足至 1 mL，加入蒽酮—硫酸溶液 2 mL，冰浴中
冷却，再置水浴锅中加热 10 min，冷却，于 625 nm处
测定吸光度，绘制标准曲线，以吸光度（Ai）对样品浓
度（Ci）作回归分析，得到回归方程，Ai＝18.433 9 Ci-
0.014 5，r=0.999 8，糖含量在 0～0.05 g/L范围内具有
良好的线性关系。
2.4 多糖含量与提取率的测定 取待测品，溶于 5mL
蒸馏水中，稀释 1 000倍，分别精密吸取 0.4、0.8 mL
置 10 mL具塞试管中，加蒸馏水补足至 1 mL，按标
准溶液的方法进行测定，多糖提取率公式如下。
提取率（%）= 提取多糖的质量（g）
脱脂后川党参质量（g）×100%
2.5 单因素实验 以多糖提取率为指标，分别选取
432
2015年 7月第 32卷第 7期
Jul． 2015,Vol．32 No．7
天 津 中 医 药
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine
提取温度、料液比、提取次数、提取时间为考察因素[18]，
进行单因素实验。
2.6 响应面实验设计 在单因素实验基础上，根据
中心组合实验设计（Box -Benhnken）原理，利用
Design-Expert 7.13 软件进行响应面的拟合与分
析。选取提取温度（A）、提取次数（B）、提取时间
（C）3个因素，采用三因素三水平的响应面法进行实
验设计。
3 结果与讨论
3.1 单因素实验
3.1.1 提取温度对多糖提取率的影响 在 85 ℃以
前，随着提取温度的升高，多糖提取率呈现上升趋
势，且变化较为显著，由于温度的升高可以加速分
子热运动，导致多糖的提取率上升；在 85 ℃以后，随
着提取温度的增高稍有下降，这可能是随着温度的
进一步升高多糖结构被破坏的缘故。由此可选择提
取温度 80～90 ℃较为适宜。见图 1。
3.1.2 料液比对多糖提取率的影响 根据结果绘制
曲线，随着比例的逐渐增大，多糖提取率逐渐上升，
料液比的增大可以使分子有足够的热运动空间，从
而促进多糖充分的溶解释放。但增大到一定程度
后，多糖的提取率变化很小，因此料液比选择为
1∶25。见图 2。
3.1.3 提取次数对多糖提取率的影响 由于足够
的提取次数，每次加入的溶剂可以为多糖分子提供
了较大的浓度梯度，有利于多糖分子的扩散，提取
率逐渐增加，但增加到一定的次数的时候，提取率
基本不再变化，确定提取次数 4～6次为宜。见图 3。
3.1.4 提取时间对多糖提取率的影响 随着提取
时间的增加，多糖分子具有充足的时间在溶剂中溶
解扩散，从而使多糖提取率显著增加，但增大到一
定时间以后多糖提取率几乎保持不变。考虑提取成
本和费时的原因，所以提取时间选择 4～6 h间为宜。
见图 4。
0.24
0.20
0.16
0.12
0.08
0.04
0.00
提
取
率
（
%）
1 2 3 4 5 6 7
提取时间（h）
图 4 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.4 Effect of extracting time on the yield of
polysaccharide
表 1 中心组合实验设计因素水平表
Tab.1 Box-Benhnden factors and levels
因素
水平
-1 0 1
A（℃） 80.0 85.0 90.0
B（次） 04.0 05.0 06.0
C（h） 04.5 05.0 05.5
图 1 提取温度对多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of extracting temperature on the yield of
polysaccharide
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
提
取
率
（
%）
70 75 80 85 90 95 100
提取温度（℃）
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
提
取
率
（
%）
1∶10 1∶15 1∶20 1∶25 1∶30 1∶35 1∶40
料液比
图 2 料液比对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of solid/ solvent ratio on the yield of
polysaccharide
0.16
0.12
0.08
0.04
0.00
提
取
率
（
%）
提取次数（次）
3 4 5 6 67
图 3 提取次数对提取率的影响
Fig.3 Effect of extracting times on the yield of
polysaccharide
433
天 津 中 医 药
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine
2015年 7月第 32卷第 7期
Jul． 2015,Vol．32 No．7
3.2 响应面实验
3.2.1 实验结果与模型的建立 提取温度（A）、提
取次数（B）、提取时间（C）的优化实验结果见表 2。
共 15个实验点，其中 12个为析因点，3个为零点，
析因点为自变量取值 A、B、C所构成的三维顶点，零
点为区域的中心点。其中零点实验重复 3次，用以
估算实验误差。利用 Design-Expert 7.13软件对响应
值与各因素进行回归拟合，对实验数据进行多元回
归拟合，得到的二次多项回归模型为：Y=24.766 7+
0.456 3A+ 0.673 8B +0.635C -0.13AB-0.342 5AC-
0.032 5BC- 0.628 3A2-1.188 3B2-1.560 8 C2。
3.2.2 回归分析 利用 Design-Expert 7.1.3软件分
析功能对回归模型和回归模型系数分别进行显著
性分析，结果见表 3、表 4。
从表 3可知，整体模型的 P值为 0.0411（P<0.05），
表明该二次方程模型显著；模型的失拟项的 P值为
0.206 4（P＞0.05），说明模型选择适宜；并且该模型总
回归系数 R2＝0.904 5，说明该模型与实际试验拟合较
好，可以用于川党参多糖提取实验的理论预测。
由表 4方差分析结果可知，该模型的一次项提
取次数（B）和提取时间（C）对多糖提取率有显著影
响（P＜0．05），其余不显著；二次项提取时间（C）达到
高度显著水平（P＜0．01），提取次数（B）具有显著影
响（P＜0．05），表明各个影响因素与响应值不是线性
关系。
3.2.3 因素间交互影响分析 为了进一步研究相
关变量之间的交互作用，利用响应面图与等高线图
来进行可视化的分析，等高线图上的值与响应面上
的点一一对应，可以清晰的反映提取温度、提取次
数、提取时间对多糖提取率的影响。各因素处于不
同实验水平时，对响应值的影响呈现出不同的变化
规律，响应曲面呈现不同程度的扭曲。图 5-7显示，
各响应面扭曲程度很小，等高线图形近似于圆形，各
交互作用均不显著，这与回归分析的结果一致（P值
分别为 0.724 4、0.370 8和 0.929 3）。综合各响应面
分析发现，各因素对响应值作用的显著性由高到低
为 B>C> A（P值分别为 0.041 1、0.049 6和 0.123 3）。
3.2.4 最佳提取工艺条件的确定 结合数据模型
分析得到提取温度 80 ℃，提取次数为 4.62次，提取
时间 4.87 h，但考虑到实际操作的便利，将最佳提取
条件工艺修正为提取温度 80 ℃，提取次数 5次，提
取时间 5 h，在此修正条件下，进行平行实验，实际
测得一次提取率为 22.31%，回归模型预测提取率理
论值可达 22.84%，实际测定值比理论预测值低
0.53%。因此回归方程能较好地预测理论提取率。
表 2 响应面实验设计及数据结果
Tab.2 RSM experimental design and response value of the
extraction technology
序号 A B C 多糖提取率（%）
01 01 01 00 23.29
02 00 -1 01 21.43
03 -1 -1 00 22.35
04 00 01 -1 22.67
05 -1 00 -1 20.71
06 01 00 01 23.76
07 00 00 00 24.95
08 00 00 00 25.06
09 01 -1 00 23.01
10 01 00 -1 22.82
11 00 00 00 24.29
12 00 01 01 23.52
13 00 -1 -1 20.45
14 -1 01 00 23.15
15 -1 00 01 23.02
表 3 回归模型的方差分析
Tab.3 Analysis of variance to the regression model
项目 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型 22.99 09 2.55 5.26 0.041 1 *
残差 02.43 05 0.49
失拟项 02.08 03 0.69 4.00 0.206 4
纯误差 00.35 02 0.17
总和 25.42 14
注：*P＜0．05。
表 4 回归模型系数的方差分析
Tab.4 Analysis of variance to the model coefficients
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
A-A 1.67 1 1.67 3.43 0.123 3
B-B 3.63 1 3.63 7.48 0.041 1 *
C-C 3.23 1 3.23 6.64 0.049 6 *
AB 0.068 1 0.068 0.14 0.724 4
AC 0.47 1 0.47 0.97 0.370 8
BC 0.004 2 1 0.004 2 0.008 7 0.929 3
A2 1.46 1 1.46 3.00 0.143 7
B2 5.21 1 5.21 10.74 0.022 0 *
C2 9.00 1 9.00 18.52 0.007 7 **
注：*P＜0．05；**P＜0．01。
434
2015年 7月第 32卷第 7期
Jul． 2015,Vol．32 No．7
天 津 中 医 药
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine
图 5 提取温度与提取次数对多糖提取率影响的响应面图
Fig.5 Response surface graph showing the effect of extracting temperature and extracting times on the yield of polysaccharide
图 6 提取温度与提取时间对多糖提取率影响的响应面图
Fig.6 Response surface graph showing the effect of extracting temperature and extracting time on the yield of polysaccharide
图 7 提取时间与提取次数对多糖得率影响的响应面图
Fig.7 Response surface graph showing the effect of extracting time and extracting
times on the yield of polysaccharide
4 结论
本次实验通过单因素实验考察了工艺因素对
川党参中多糖提取率的影响，发现提取温度、提取
次数、提取时间对多糖提取过程影响最为显著。通
过响应面法建立关键因素对多糖提取率的二次多
项数学关系模型[19]，并利用统计学方法对该模型进
行了显著性检验，优化了工艺因素，探讨了个因素
间的交互作用。利用软件分析结合实际情况得知提
取温度为 80 ℃，提取次数为 5次，提取时间为 5 h
时多糖提取率最高，实际测得提取率为 22.31%，回
归模型预测提取率理论值可达 22.84%。实际测定值
比理论预测值低 0.53%。因此回归方程能较好地预
435
天 津 中 医 药
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine
2015年 7月第 32卷第 7期
Jul． 2015,Vol．32 No．7
测理论提取率。本实验优选出的提取条件，对今后
川党参中多糖的进一步提取研究具有一定的指导
作用。
参考文献：
[1] 康廷国.中药鉴定学[M].北京：中国中医药出版社，2003：191-
194.
[2] 贾建义.张锡纯治疗女子癥瘕的经验[J].天津中医药, 2011, 28(5)：
401-402.
[3] 张凤林.定眩汤治疗耳源性眩晕 58例临床观察[J].天津中医学
院学报，2005，24 (3)：152.
[4] 李 杰，赵英强.天津地区近 10年慢性充血性心力衰竭中医用
药情况分析[J].天津中医药大学学报，2012，31(1)：14-16.
[5] 朱恩圆，贺 庆，王峥涛，等.党参化学成分研究[J].中国药科大
学学报，2001，32（2)：94-95.
[6] 杨 光，李发胜，刘 辉，等 . 党参多糖对小鼠免疫功能的影
响[J].中药药理与临床，2005，21(4)：39.
[7] 李贵荣，杨胜圆.党参多糖的提取及其对活性氧自由基的清除
作用[J].化学世界，2001，42 (8)：421-422.
[8] 杨丰榕，李卓敏，高建平.党参多糖分离鉴定及体外抗肿瘤活性
的研究[J].时珍国医国药，2011，22 (12)：2876-2878.
[9] 傅盼盼，洪 铁，杨 振.党参多糖对糖尿病小鼠胰岛素抵抗的
改善作用[J].时珍国医国药，2008，19 (10)：2414-2416.
[10] 张 艳，李永哲.响应面法及其在药学领域中的应用[J].吉林化
工学院学报，2012，29（7）：20-26.
[11] 温志英，刘焕云，贝文敬.响应面中心组合设计优化花生壳黄酮
微波提取工艺[J].中国农学通报，2011, 27（7）：472-477.
[12] 杨 林，邵文斌，于爱红，等.响应面法优化蚬壳花椒果皮多糖
提取工艺[J].中成药，2012，34(9)：1806-1810.
[13] 张智圆，张贵君，王晶娟，等.响应面法优化零陵香水溶性多糖
组分提取工艺及其抗炎作用的研究[J].天津中医药, 2013，30(4)：
235-238.
[14] 王志江，叶万海，张 捷.响应面法优化黄芪多糖的提取工艺研
究[J].广东微量元素科学，2011，18（6）：65-70.
[15] 张雅君，梁忠岩，赵 伟，等.党参水溶性多糖的分离、纯化及组
成分析[J].中国药学杂志, 2005，40(14)：1107-1109.
[16] 任丽靖，张 静，刘志存，等.党参多糖的分离纯化及其结构研
究[J].中草药，2008，39 (7)：986-989.
[17] 张惟杰.糖复合物生化技术[M].第 2版.杭州：浙江大学出版社，
2003：11-12.
[18] 胡文静，刘宝瑞，钱晓萍，等.正交方法优选党参多糖的提取工
艺[J].南京中医药大学学报，2007，23（1）：51-53.
[19] 李海池，李 菁，张 超，等.复方党参胶囊的质量研究[J].天津
中医药大学学报，2013，32（4）：225-228.
（收稿日期：2015-02-03）
（本文编辑：高 杉，滕晓东）
Optimization of the extraction technique of Codonopsis tangshen Dliv. polysaccharide using response surface methodoloy
WU Xin-liang1，WANG Hong-jun2，BAI Zi-xia1，LONG Yuan-tao2
（1. Department of Pharmacy, Tianjin Baodi Hospital，Tianjin 301800，China；2, Liaoning Medical University，Jinzhou 121001，China）
Abstract: [Objective] To optimize the extraction conditions of polysaccharide in Codonopsis tangshen Oliv. using response surface
methodology (RSM). [Methods] On the basis of single factor test，extracting temperature, extracting times and extracting time were select-
ed as response factors; the yield of polysaccharide was used as response value. A three-factor-three-level experiment design was devel-
oped. RSM was employed to analyze the results of experiments. [Results] The optimum extraction conditions of polysaccharide were as
follows: extracting temperature was 80 ℃ , extracting times was 5 times, and extracting time was 5 h. The yield of polysaccharide was
22.31%. [Conclusion] RSM employed in optimization of the extraction conditions is feasible.
Key words：Codonopsis tangshen Oliv.; polysaccharide; RSM; extraction technique
436