全 文 ：中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第4期2007年4月·535·
表3 PLA不同相对分子质量制备的4ac—PLA—NP中4ac的体外释药回归方程
Table3 Regressionequationof4acin4ac-PLA—NPpreparedbydifferentlativemolecularweightsofPLAinvitroelease
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均匀设计一响应曲面法优化莪术的超临界C02萃取工艺
刘红梅，李可意
(北京联合大学生物化学工程学院，北京 】00023)
摘要：目的 以莪术醇为响应指标，优化莪术有效成分的超临界CO。萃取工艺。方法通过均匀试验设计，采用
气相色谱法测定莪术醇的量，采用响应曲面分析方法优化提取工艺。结果莪术的超临界CO：最佳萃取工艺为萃
取温度40℃、萃取压力20MPa、动态萃取时间120rain、改性剂用量24mL、改性剂体积分数70％、静态萃取时间
20min；模型预测值的绝对误差小于2％。结论利用均匀设计和响应曲面法可以对莪术超临界CO。萃取工艺进行
优化。
收稿日期：2006—10—24
作者简介：刘红梅(1970一)，女，安徽霍邱人，硕士，副教授，1995年毕业于中国科学院大连化学物理研究所，从事传质和天然产物分离
纯化技术的研究。Tel：(010)67373054E—mail：hgthongmei@buu．corn．cn
万方数据
·536· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第4期2007年4月
关键词：莪术；超腼界萃取；莪术醇；均匀设计；响应曲面法
中图分类号：R284．2；R286．02文献标识码：B 文章编号：0253—2670(2007)04—0535—04
OptimizingsupercriticalCOzextractionofCurcumaphaeocaulis
withuniformdesigna dresponsesurfacemethodology
』LIUHong—mei，LIKe—yi
(CollegeofBiochemicalEngineeringofBeijingU ionU iversity，Beijing100023，China)
Keywords：CurcumaphaeocaulisValeton；supercriticalextraction；curcumol；uniformdesign；
responsesurfacemethodology(RSM)
目向应越面法(responsesurfacemethodology，
RSM)是由Box等于20世纪50年代提出的一种数
据分析方法，它以回归方程作为函数估算的工具，在
多因子试验中，因子与响应值的相互关系用多项式
拟合，把因子和响应值的关系函数化，因此，可对函
数的面进行分析，研究因子与响应值之间、因子与因
子之间的相互关系，并进行优化。它是一种优化反应
条件和加工工艺参数的有效方法，采用RSM法可
以建立连续变量曲面模型，对影响过程的因子水平
及交互作用进行优化和评价[1’2j，目前已广泛应用于
化学化工、生物、食品等方面[3]。
莪术是姜科姜黄属植物蓬莪术Curcuma
phaeocaulisVa eton、桂莪术C．kwangsiensisS．G．
LeetC．F．Liang和温莪术C．wenyuinY．H．
ChenetC．Ling的干燥根茎。莪术味辛，性温，归
肝、脾经，具有行气破血、消积止痛、抗肿瘤、抗病毒
等功效‘引，对多种肿瘤细胞生长有明显的抑制作
用E“，是一种具有发展前途的抗肿瘤药物，其主要活
性成分莪术醇、莪术酮和p一榄香烯对癌细胞具有直
接破坏作用[6]。传统上采用浸提的方法提取其中的
有效成分，但存在收率低、有效成分的量低等缺点，
而超临界萃取技术具有提取温度低、提取物中药用
有效成分的量高、无溶剂残留等特点。
本实验以莪术醇的量为响应值，采用均匀设计
法对莪术的超临界CO。萃取工艺进行研究，并运用
响应曲面分析方法对试验数据进行分析，优化提取
工艺。
1药品和仪器
莪术醇对照品(批号0185—9703)购自中国药品
生物制品检定所；莪术购自北京同仁堂集团，由北京
联合大学生物化学工程学院制药工程研究所林强博
士鉴定为蓬莪术的干燥根茎；醋酸乙酯为分析纯；二
氧化碳质量分数>99．95％。
江苏南通华安公司的HAl20一50～01型超临
界萃取装置；日本岛津GC一14C型气相色谱仪。
2实验方法
2．1均匀试验设计：采用均匀设计法，以莪术醇的
量为响应指标，以萃取压力、萃取温度、改性剂体积
分数和用量、动态萃取时间及静态平衡时间为试验
因素，每个试验因素安排4～6个水平，选用Ue(66)
均匀设计用表安排试验。但由于试验数据点太少，实
验操作误差会对试验结果产生较大影响，从而会影
响响应方程的预测精度。因此采用DPS5．02专业
版软件筛选出的U。：(65)混合水平均匀设计表安排
实验，试验的因素与水平见表l。
表1均匀设计因素水平
Table1 Factorsandlevelsofuniformdesign
2．2超临界萃取流程：莪术生药粉碎，过40目筛，
60℃烘干6h，精确称200g过筛的莪术粉，加入夹
带剂，充分混合过夜，然后置于超临界萃取釜中，按
选定的均匀设计安排试验，收集萃取液，滤过，95％
乙醇定容，供分析用。
2．3莪术醇的毛细管气相色谱法测定ETJ
2．3．1色谱条件：色谱柱：OV一1701弹性石英毛细
管柱(30m×0．25mm×0．25肿)；检测器：FID；柱
前压：50kPa；柱温：135℃；气化室温度：200℃；检
测器温度：250℃；柱温采用程序升温；载气：氮气，
50mL／min。
2．3．2标准曲线的绘制：精密称取莪术醇对照品
76．7mg，置于25mL量瓶中，用醋酸乙酯溶解并稀
释至刻度，摇匀。分别取上述对照品溶液2．25、3．0、
3．75、4．45、5．25mL用醋酸乙酯定容至10mL，测
万方数据
中革黄ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第4期2007年4月·537·
定。以峰面积为横坐标，质量浓度为纵坐标绘制标准
曲线，得到线性回归方程：Y=一0．0245+1．907×
10—X，r一0．9997。结果表明：莪术醇在0．6903～
1．6107mg／mL与峰面积的线性关系良好。
2．3．3供试品溶液的制备及测定：精密称取一定量
的莪术SFE萃取物置于50mL量瓶中，用醋酸乙酯
定容，摇匀得供试品溶液，进样测定，用标准曲线方
程计算出各供试品溶液中莪术醇的量，进而计算出
基于每克生药材的莪术醇的量。
2．4数据分析：采用响应曲面分析方法，研究试验因
素与响应指标间的响应关系，建立相应的响应模型。
3实验结果
3．1 均匀设计试验结果：分析莪术超临界萃取产物
中莪术醇的量，结果见表2。
裹2均匀设计用裹和试验结果
Table2 Resultsandarrangementofuniformdesign
试验编号X】 Xz X3 X4 X5 X6y莪术醇／(rag·g一1)
O．016O
0．0541
O．015Z
0．5996
0．5323
0。0570
0．2326
0．4111
0．0061
0．4107
0．1178
0．1270
3．2 响应曲面方法优化工艺条件：测定结果利用数
据处理系统DPS5．02专业版软件进行二次多项式
逐步回归分析，得到响应方程：y一0．989—8．285×
10-3X3—1．421×10-3Xi一4．342×10叫X2+
3．634×10一XlX3—1．783×10～X1X4～0．06547
XlX5+1．805×10～X2X5—1．444×10—4X3X +
0．09588X4X5+I．368×10～XtX6。
其中模型中各项的偏相关系数、方差、显著性检
验结果见表3。
响应模型的复相关系数r一0．999，F一
5459．81，而Fo．0l(6，5)一10．67，因此方程在a=
0．01的水平上显著；其剩余标准差s一0．003，响应
模型具有很高的预测精度，预测结果的绝对误差不
大于0．6％；由表3也可以看出，响应模型中的二次
项和交互项都极为显著，响应模型的因变量与全体
自变量之间密切相关。因此，用该模型预测萃取工艺
参数对莪术的超幅界CO。萃取的影响是可行的。
另外，表3还表明萃取压力和改性剂用量、动态
裹3模型中各项的偏相关系数、方差、
显着性检验结果
Table3 Dependentcoefficients，variances，andnot bility
foreachitemsinresponsemodel
萃取时间、改性剂体积分数之间以及改性剂用量和
改性剂体积分数、静态萃取时间之间具有极为显著
的交互作用，动态萃取时间和改性剂用量间有显著
的交互作用。
利用响应曲面分析绘制响应曲面分析图。由图
1可见，动态萃取时间对莪术醇的影响非常显著，理
论上动态萃取时间越长，越有利于莪术醇的萃取，但
萃取时间的延长会增加生产成本，因此选择60～
120min为宜；改性剂的用量和体积分数对提取效
果具有极为显著的影响，在考察的范围内，随着改性
剂乙醇用量和体积分数的不断增加，莪术醇的提取
率增大。但乙醇体积分数过高时，可使植物体内细胞
蛋白质很快凝固，妨碍乙醇向细胞内渗透，影响有效
成分的浸出，因此不宜过高，以70％～80％乙醇为
图1响应曲面分析图
Fig．1RSMAnalysisdiagrams
0
O
O
5
O
5
5
0
O
5
5
5
2
2
3
1
3
2
1
3
2
2
1
2％％％％％％％％％％％％
O
O
5
5
5
O
5
0
0
5
5
0
9
7
8
8
7
9
9
8
8
9
7
7
6
4
2
O
8
6
8
6
6
4
2
O
3
2
1
3
l
1
3
2
1
3
O
O
O
O
O
O
O
O
0
O
O
O
5
8
8
6
6
9
5
2
3
3
2
9
i
l
l
l
O
O
5
5
O
5
5
O
O
O
5
5
6
5
4
4
6
5
3
4
4
5
5
3
4
8
6
O
2
8
2
O
4
8
8
6
2
1
2
Z
2
l
Z
Z
2
2
2
2
万方数据
·538· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第4期2007年4月
妥；增大改性剂用量能提高莪术醇，但改性剂用量的
增加会导致改性剂回收任务的加重。
静态萃取时间对萃取率有一定的影响，理论上
增加静态萃取时间，有利于CO：溶剂扩散到固体颗
粒内部，可以适当提高莪术醇的萃取率，但这种萃取
率的提高是有限的，因此选择为20min；萃取温度对
萃取结果是不显著的，随着温度的提高，莪术醇萃取
率有微小提高，考虑到能耗等原因，取35～40℃
为宜。
根据响应曲面模型求出最优组合，并综合响应
曲面分析图分析，得到综合的最优组合为X，一20，
X2—40，X3—90，X4—24，X5—0．70，X6—20。
3．3验证试验：取200g粉碎过筛的莪术粉，按优
化后的条件进行萃取试验，制备3批样品，测定莪术
醇的量，其平均值为0．6029mg／g，响应模型预测
的相对误差为0．8％。
4讨论
优化后的萃取工艺为：萃取温度40℃、萃取压
力20MPa、动态萃取120min、改性剂用量24mL、
改性剂体积分数70％、静态萃取时间20min。
通过响应曲面分析，得到高精度和高显著性的
响应模型，而且模型中因素之间的交互作用极为显
著。利用响应模型对实验结果进行预测，其绝对误差
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HPLC法测定半枝莲及其制剂热炎宁胶囊中野黄芩苷
高晓霞，原红霞，赵云丽，刘 涛，于治国+
(沈阳药科大学药学院，辽宁沈阳 110016)
热炎宁胶囊由蒲公英、虎杖、败酱和半枝莲4味
药材经提取加工制备而成，具有抗菌消炎、清热解毒
的功效，临床上用于咽喉肿痛、急性咽炎、风热感冒、
发热等症n]。目前对于热炎宁胶囊的质量控制方法
仅限于薄层扫描法对大黄素的测定口]。由于野黄芩
苷(scutellarin)为半枝莲抗菌消炎的主要活性成分
之一[2~4]，本研究实现了制剂中野黄芩苷的测定。另
外，由于作为原料的中药材受地域、气候、采收季节
等方面的因素影响较大，为使质量标准更加完善，因
此同时作为内控指标对半枝莲药材也进行了测定，
建立了一种简便、快捷、专属、可靠的方法，优化了
《中国药典>>2005年版一部中半枝莲中野黄芩苷的
测定方法。
1仪器与试药
高效液相色谱仪(岛津LC～10AT叩Shimazu
液相色谱仪，7725型手动进样器，岛津SPD一
10Avp紫外检测器和ANASTAR色谱工作站)；
DL一180型超声波发生器(浙江省象山县石浦海天
电子仪器厂)；BSllOS型万分之一天平。
野黄芩苷对照品(批号0756—200110)购自中国
药品生物制品检定所；半枝莲药材(江西01、02、03
批)、热炎宁胶囊(规格：0．5g／粒，批号为040907、
050302、050401)均购自沈阳成大方圆药品连锁店，
其中药材经沈阳药科大学生药教研室孙启时教授鉴
定；乙腈为色谱纯，甲醇、乙醇与冰醋酸为分析纯，水
为实验室自制重蒸水。
收稿日期：2006—11-22
作者简介：高晓霞(198l一)，女，山西省平遥县人，在读博士研究生，2002年7月毕业于山西医科大学，2006年7月获得沈阳药科大学理
学硕士学位，主要从事中药质量标准及药动学研究。Tel：(024)23986295E—mail：gaoxiaoxia6218@163．corn
*通汛作者于治国
万方数据
均匀设计-响应曲面法优化莪术的超临界CO2萃取工艺
作者： 刘红梅， 李可意， LIU Hong-mei， LI Ke-yi
作者单位： 北京联合大学生物化学工程学院,北京,100023
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2007,38(4)
被引用次数： 4次

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业工程学报 2009(3)


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