全 文 ：第 8 期
收稿日期：2012－04－10
基金项目：贵州省科技基金项目（黔科合 J 字［2011］2288 号）；贵州省中药现代化专项（黔科合 ZY 字［2012］3010 号）
作者简介：罗喜荣（1973－），女，贵州松桃人，副教授，硕士，主要从事天然药物化学研究，（电话）0851－6908568（电子信箱）luoxirongyj＠126．com；
通讯作者，杨 军（1972－），男，副研究员，（电话）13984010192（电子信箱）yjsfe＠sina．com。
缬草素（Valtrate）是构成缬草疗效的有效成分，
也是各种缬草共有的特征性化合物， 具有镇静催
眠、抗焦虑、抗病毒、抗胃癌、解痉、舒张血管等多种
药理作用［1－7］。 缬草素属环烯醚萜类，化学性质不稳
定，在过酸、过碱、过热环境下易发生羟醛缩合反应
生成半缩醛羟基，使其得率和生物活性降低；其提
取方法主要有冷浸、渗漉、二氯甲烷索氏提取和超
声波辅助提取等，尚存在溶剂用量大、提取时间长
等缺点［8，9］。 超临界 CO2萃取技术具有步骤简单、选
择分离效果好、提取率高、产物无溶剂残留、有利于
热敏性物质的萃取等优点。 蜘蛛香（Valeriana jata-
mansi Jones．）为败酱科缬草属植物，以干燥茎及根
入药，是目前惟一被 2010 年版《中华人民共和国药
典》收载的缬草类生药，其缬草素含量远高于同属
其他缬草植物，是制备缬草素的主要原料［10，11］。研究
采用响应曲面法对超临界 CO2 萃取蜘蛛香中缬草
素工艺进行优化，寻找最佳工艺条件，为进一步分
离纯化缬草素打下基础。
1 材料与方法
1．1 材料
蜘蛛香采自贵州省关岭县，自然阴干后粉碎过
60目筛备用。缬草素标准品购自四川维克奇生物科
技公司，甲醇、乙腈均为分析纯。 4 L 超临界萃取装
置为自行研制，HP1100 高效液相色谱仪购自美国
惠普公司。
1．2 方法
1．2．1 缬草素的萃取 采用 Box－Behnken 响应曲
面设计法，以萃取压力、萃取温度、萃取时间为自变
量，以缬草素收率（y）为响应指标设计三因素三水平
试验方案， 试验因素与水平见表 1。 取蜘蛛香粉
200 g 置于超临界萃取装置 ， 设定解析压力为 5
超临界 CO2萃取蜘蛛香中缬草素工艺优化
罗喜荣 1，苑天红 1，杨 军 2，莫彬彬 2
（1．贵阳医学院，贵阳 550004；2．中国科学院地球化学研究所，贵阳 550002）
摘要：探讨超临界 CO2萃取蜘蛛香（Valeriana jatamansi Jones.）中缬草素工艺条件的优化，采用响应曲面
法考察萃取压力、萃取温度、萃取时间对缬草素收率的影响。 结果表明，优化的萃取条件为萃取压力 28
MPa、萃取温度 44 ℃、萃取时间 49 min，此条件下缬草素收率为 1．88％。
关键词：蜘蛛香（Valeriana jatamansi Jones.）；缬草素；超临界 CO2萃取；响应曲面法
中图分类号：R284．2 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2013）08－1901-02
Optimization of Supercritical CO2 Method for Extraction of Valtrate from
Valeriana jatamansi
LUO Xi－rong1，YUAN Tian－hong1，YANG Jun2，MO Bin－bin2
（1．Guiyang Medical College， Guiyang 550004， China； 2．Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guiyang 550002， China）
Abstract： To investigate the optimum extraction process of valtrate from Valeriana jatamansi Jones. by supercritical CO2 ex-
traction method， the response surface methodology was applied for analyzing the effects of extraction parameters such as ex-
traction pressure， extraction temperature and extraction time on yield of valtrate． The results showed that the optimal extrac-
tion conditions were extraction pressure 28 MPa， extraction temperature 43 ℃， extraction time 49 min； under the above condi-
tions， the yield of valtrate was 1．88％．
Key words： Valeriana jatamansi Jones.； valtrate； supercritical CO2 extraction； response surface methodology
第 52卷第 8期
2013年 4月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 52 No.8
Apr．，2013
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.08.008
湖 北 农 业 科 学 2013 年
MPa，解析温度为 55 ℃，CO2 流量为 20 L ／ h，当达到
预定温压条件，泵入 CO2萃取一定时间得黄褐色油
状物。
1．2．2 缬草素含量的测定 参考文献［11］。 标准品
的配制：取缬草素标准品适量，用甲醇溶解配制成
0．15 mg ／ mL 的标准溶液。 样品的配制：取蜘蛛香超
临界萃取物 10 mg，用甲醇溶解、定容至 25 mL。色谱
条件：色谱柱为 C18 柱，流动相为乙腈－水（60∶40，
V/V），流速为 1．0 mL ／ min，检测波长为 256 nm，柱温
为室温，进样量为 20 μL。 以标准品的保留时间和峰
面积定性、定量测定样品中的缬草素，并计算缬草
素收率（y）。 y＝［萃取物中缬草素质量（g） ／原料质量
（g）］×100％。
2 结果与分析
2．1 试验结果及模型方程的建立
缬草素的超临界 CO2 提取响应曲面试验设计
方案与试验结果见表 2。
利用 Minitab 16 软件对表 2 试验数据进行多
元回归拟合，得响应曲面二次多元回归模型 ：y赞 ＝
－1．756 64 ＋0．100 29x1 ＋0．084 75x2 ＋0．016 24x3 －
0．001 45x12－0．000 90x22－0．000 11x32－0．000 19x1x2 －
0．000 20x1x3+0.000 04x2x3。
对该模型进行方差分析，结果见表 3，回归系数
显著性检验结果见表 4。由表 3 可知，模型 P＝0．001＜
0．01，表明该模型极显著，失拟项 P＝0．361＞0．05，不
显著，R2＝0．976 5 说明该模型拟合程度良好，试验误
差小，可以用此模型对缬草素的超临界 CO2提取进
行分析和预测。 由表 4可知，模型中一次项 x1及 x2、
二次项 x12及 x22极显著，其他项均不显著。
2．2 响应曲面分析与优化
根据回归模型作出响应曲面见图 1、图 2、图 3。
由图 1 至图 3 可知，萃取压力对缬草素收率的影响
表 1 试验因素与水平
水平
-1
0
1
萃取压力（x1）//MPa
14
22
30
萃取温度（x2）//℃
35
45
55
萃取时间（x3）//min
20
40
60
因素
表 2 试验设计方案及结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
x1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
0
0
0
0
0
0
0
x2
-1
-1
1
1
0
0
0
0
-1
1
-1
1
0
0
0
x3
0
0
0
0
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
0
0
0
y//%
1.47
1.85
1.50
1.82
1.45
1.80
1.68
1.90
1.68
1.65
1.77
1.74
1.85
1.81
1.87
表 3 回归模型的方差分析结果
方差来源
模型
残差
失拟项
误差
总和
自由度
9
5
3
2
14
平方和
0.300 652
0.007 242
0.005 375
0.001 867
0.307 893
均方
0.033 406
0.001 448
0.001 792
0.000 933
F
23.06
1.92
R2=0.976 5
P
0.001
0.361
表 4 回归系数显著性检验
系数项
x1
x2
x3
x12
x22
x32
x1x2
x1x3
x2x3
自由度
1
1
1
1
1
1
1
1
1
回归系数
0.100 29
0.084 75
0.016 24
-0.001 45
-0.000 90
-0.000 11
-0.000 19
-0.000 20
0
标准差
0.018 040
0.019 011
0.006 428
0.000 309
0.000 198
0.000 050
0.000 238
0.000 119
0.000 095
t
5.559
4.458
2.526
-4.691
-4.565
-2.167
-0.788
-1.708
0
P
0.003
0.007
0.053
0.005
0.006
0.082
0.466
0.148
1.000
1.95
1.80
1.65
1.50
收
率
（ y
） /
/%
萃取压力（x1）//MPa
2015 25 30
40
48
56
图 1 萃取压力和萃取温度对缬草素收率影响的响应曲面
1.95
1.80
1.65
1.50
收
率
（ y
） /
/%
萃取压力（x1）//MPa
2015 25 30
20
40
60
萃取时间（x3）//min
图 2 萃取压力和萃取时间对缬草素收率影响的响应曲面
萃取温度（x2）//℃
（下转第 1912页）
1902
湖 北 农 业 科 学 2013 年
（责任编辑 田宇曦）
图 3 萃取温度和萃取时间对缬草素收率影响的响应曲面
1.9
1.8
1.7收
率
（ y
） /
/%
40
萃取温度（x2）//℃
48 56
20
40
60
萃取时间（x3）//min
最大，表现为曲面较陡，萃取温度影响次之，萃取时
间相对影响最小。
经软件优化得到缬草素最佳提取工艺条件为
萃取压力 28．22 MPa、萃取温度 43．89 ℃、萃取时间
49．09 min。 为检验响应曲面法所得结果的可靠性，
采用上述优化的提取条件进行缬草素的超临界 CO2
提取，为方便实际操作将提取工艺参数修正为萃取
压力 28 MPa、萃取温度 44 ℃、萃取时间 49 min，此
条件下缬草素收率为 1．92％。验证试验结果表明，缬
草素收率为 1．88％，与理论预测值非常接近，表明基
于响应曲面法获得的优化提取工艺参数准确可靠，
具有实用价值。
3 结论
通过响应曲面法建立了缬草素收率与萃取压
力、萃取温度、萃取时间关系的回归模型，检验试验
证明该模型准确有效，超临界 CO2萃取蜘蛛香中缬
草素优化工艺条件为：萃取压力 28 MPa、萃取温度
44 ℃、 萃取时间 49 min， 此条件下缬草素收率为
1．88％。 该工艺简单易行，收率高，有利于蜘蛛香缬
草素的后续分离纯化及药理研究。
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