全 文 ：中心组合－效应面法优选黔产铁苋菜
总黄酮超声提取工艺
蒙慧彤，李雪营，赵鸿宾，魏学军＊
（黔南民族医学高等专科学校，贵州 都匀５５８０００）
摘 要：目的：优选黔产铁苋菜总黄酮的超声提取工艺。方法：以总黄酮转移率为响应值，在单因素试验
基础上，采用中心组合－效应面法研究液固比、乙醇浓度、超声时间及其交互作用对总黄酮转移率的影
响。结果：最优提取工艺参数为：乙醇浓度７０％，用量３３倍，提取２次，每次３１ｍｉｎ。结论：本试验优选
的提取工艺稳定可行。
关键词：黔产铁苋菜；总黄酮；中心组合；效应面法；提取工艺
中图分类号：Ｒ２８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－２１９７（２０１５）１５－００２６－０３
ＤＯＩ：１０．１１９５４／ｙｔｃｔｙｙ．２０１５１５０１０
收稿日期：２０１５－０３－１７
基金项目：贵州省教育厅自然科学研究基金项目（２００９０１１９）
作者简介：蒙慧彤（１９８７－），女，黔南民族医学高等专科学校助教，研究方向为天然药物开发应用。
通讯作者：魏学军（１９７２－），男，黔南民族医学高等专科学校副教授，研究方向为中药与民族药质量控制研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｎｄｙ－
ｗｘｊ＠１６３．ｃｏｍ
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｔａｌ Ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ ｆｒｏｍ Ａｃａｌｙｐｈａ Ａｓｔｒａｌｉｓ Ｌ．ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｗｉｔｈ
Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅ ｂｙ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｄｅｓｉｇｎ－Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
Ｍｅｎｇ Ｈｕｉｔｏｎｇ，Ｌｉ Ｘｕｅｙｉｎｇ，Ｚｈａｏ Ｈｏｎｇ－ｂｉｎ，Ｗｅｉ Ｘｕｅｊｕｎ＊
（Ｑｉａｎｎａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｅｇｅ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｄｕｙｕｎ ５５８０００Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ ｉｎ Ａｃａｌｙｐｈａ Ａｓｔｒａｌｉｓ ｂｙ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓ－
ｉｔｅ ｄｅｓｉｇｎ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．Ｍｅｔｈｏｄｓ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ，ｗｅ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ，ｅｔｈａ－
ｎｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｉｍｅ ａｌｓｏ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｌｕｅ．
Ｒｅｓｕｌｔｓ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ７０％ｅｔｈａｎｏｌ，ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ３３ｍｉｎ ｆｏｒ ２ｔｉｍｅｓ，ａｎｄ ３１ｔｉｍｅｓ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｏｌｖｅｎｔ．
Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｃａｌｙｐｈａ ａｓｔｒａｌｉｓ；Ｔｏｔａｌ Ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｄｅｓｉｇｎ；Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ
铁苋菜为大戟科植物铁苋菜Ａｃａｌｙｐｈａ ａｕｓｔｒａｌｉｓ Ｌ．的
干燥全草，含黄酮、生物碱、鞣质等化学成分，具有清热利
湿、收敛止血的功能［１］。由于采集方便，疗效显著，在贵州
黔南苗族聚集区应用广泛，苗药亦称“海蚌含珠”［２］。研究
表明，其所含总黄酮具有抗菌、消炎、抗衰老和增强机体免
疫等作用［３－６］，具有良好的开发利用前景。本文首次采用中
心组合－效应面法（ＣＣＤ－ＲＳＭ）对影响黔产铁苋菜总黄酮
超声提取的因子及因子间的关系进行研究，优选提取工艺
参数和建立预测模型，为铁苋菜的进一步开发利用提供实
验性理论依据。
１ 仪器与试药
Ｃａｒｙ－１００型双光束紫外可见分光光度计（北京安捷伦
公司）；ＳＹ－１０００型超声波提取仪（北京西化仪公司）；ＯＲ型
低速离心机（德国 ＨＥＲＡＥＵＳ公司）；ＡＥ２４０型电子天平
（瑞士 ＭＥＴＴＬＥＲ公司）。芦丁对照品（中国食品药品检定
研究院，批号：１０００８０－２００７０７），其他试剂均为分析纯。铁苋
菜药材采于本校药用植物园，经鉴定为大戟科植物 Ａｃａ－
ｌｙｐｈａ ａｕｓｔｒａｌｉｓ Ｌ．铁苋菜的干燥全草，样本留存于本校中药
标本室。
２ 方法与结果
２．１ 铁苋菜总黄酮含量测定
２．１．１ 对照品溶液制备 精密称取一定量芦丁对照品，
加入６０％乙醇溶解并于５０ｍＬ容量瓶中定容，摇匀后得
０．１０２ ４ｍｇ／ｍＬ的芦丁对照品液。
２．１．２ 标准曲线的制备 精密移取芦丁对照品溶液０．５、
１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍＬ分别置于１０ｍＬ容量瓶中，加
—６２—
６０％乙醇至５ｍＬ，加５％亚硝酸钠溶液０．５ｍＬ，摇匀放置
６ｍｉｎ，再加１０％硝酸铝溶液０．５ｍＬ，摇匀放置５ｍｉｎ，加４％
氢氧化钠溶液４ｍＬ，摇匀放置１２ｍｉｎ。另取２．０ｍＬ蒸馏水
作为空白对照，在５１５ｎｍ处分别测定吸光度，以芦丁浓度
（Ｃ）为横坐标，吸光度（Ａ）为纵坐标，绘制标准曲线，线性方
程为：Ａ＝７．４９８ ３Ｃ＋０．００２ ２，Ｒ＝０．９９９ ５。试验结果表
明对照品在１０．２４～６１．４４μｇ范围内线性关系良好。
２．１．３ 供试品溶液制备 精密称取过３号筛干燥至恒重
的铁苋菜粉末１．０ｇ置具塞试管中，按单因素考察试验条件
和中心组合试验安排进行超声提取，趁热抽滤，滤液于水浴
上浓缩至无醇味，放凉后加６０％乙醇定容至５０ｍＬ容量瓶
中，摇匀，冷藏备用。
２．１．４ 总黄酮含量测定 精密移取上述供试品溶液
２．０ｍＬ，按“２．１．２”项标准曲线制备条件测定总黄酮，计算总
黄酮转移率（ｍｇ／ｇ）。
２．２ 单因素考察
２．２．１ 液固比 按“２．１．３”制备方法取样５份，在７０％乙
醇浓度、超声１０ｍｉｎ和超声１次的固定条件下，分别用
１０∶１、２０∶１、３０∶１、４０∶１、５０∶１的液固比提取，按
“２．１．４”项测定。结果总黄酮转移率分别为２．８１、３．１４、
３．３２、３．３７、３．３８ｍｇ／ｇ，转移率随液固比的增加而逐渐升高，
超过３０∶１后升高不明显，这与总黄酮的溶出渐趋平衡有
关，从缩短浓缩时间的角度考虑，选择３０∶１液固比为宜。
２．２．２ 乙醇浓度 按“２．１．３”制备方法取样５份，在液固
比３０∶１、超声１０ｍｉｎ和超声１次的固定条件下，分别采用
５０％、６０％、７０％、８０％、９０％乙醇提取，按“２．１．４”项测定。
结果总黄酮转移 率 分 别 为 ２．７０、３．６７、３．５５、３．１３、
２．６７ｍｇ／ｇ，转移率在乙醇浓度超过６０％后呈逐渐降低趋
势，这与使用高浓度乙醇导致脂溶性杂质溶出增多，产生竞
争抑制作用有关，故选择６０％乙醇作为提取溶剂。
２．２．３ 超声时间 按 “２．１．３”制备方法取样５份，在
６０％乙醇浓度、液固比３０∶１和超声１次的固定条件下，
分别提取１０、２０、３０、４０、５０ｍｉｎ，按“２．１．４”项测定。结
果总 黄 酮 转 移 率 分 别 为 ３．２３、３．９４、４．３０、４．３５、
４．０６ｍｇ／ｇ，提取超过３０ｍｉｎ后，转移率先升后降，原因与
时间过长，乙醇挥发增多，降低了提取溶剂的浓度有关，
故选择超声提取３０ｍｉｎ。
２．２．４ 超声次数 按“２．１．３”制备方法取样３份，在
６０％乙醇浓度、液固比３０∶１和超声时间３０ｍｉｎ的固定
条件下，分别提取１、２、３次，按“２．１．４”项测定。结果总
黄酮转移率分别为３．９３、４．６１、４．７０ｍｇ／ｇ，提取２次和３
次差异不明显，从节约资源和缩短生产周期的角度考虑，
选择提取２次为宜。
２．３ 提取工艺条件筛选与结果
２．３．１ 中心组合设计 综合单因素试验结果，选取液固
比、乙醇浓度、超声时间对总黄酮转移率有显著影响的三个
因素，确定各因素的上、下限，按中心组合确定因素及水平，
见表１。采用中心组合将因素水平设计成１５个实验组，其
中１２个为析因实验，３个为中心实验，用以估计实验误差，
实验结果见表２。
表１ 因素水平
水平
因素
Ｘ１（液固比） Ｘ２（乙醇浓度／％） Ｘ３（超声时间／ｍｉｎ）
－１
０
＋１
２０
３０
４０
５０
６０
７０
２０
３０
４０
表２ 星点设计实验结果
实验号 Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ 总黄酮转移率（ｍｇ／ｇ）
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
１４
１５
－１
－１
１
１
０
０
０
０
－１
１
－１
１
０
０
０
０
０
０
０
－１
－１
１
１
－１
－１
１
１
０
０
０
－１
１
－１
１
－１
１
－１
１
０
０
０
０
０
０
０
２．５３
２．６７
３．７７
４．１４
２．８８
３．４９
２．２５
２．３４
２．７５
２．８３
１．８７
３．２１
４．６２
４．６３
４．５８
２．３．２ 效应面分析方案及结果 将所有条件和实验结果
经ＳＡＳ ＲＳＲＥＧ回归，因子经过回归拟合，得回归方程为：Ｙ
＝４．６１＋０．５１６ ３Ｘ１－０．２８５ ０Ｘ２＋０．１５１ ３Ｘ３－０．７０３ ８Ｘ１Ｘ１
＋０．３１５ ０Ｘ１Ｘ２－１．２４１ ３Ｘ２Ｘ２＋０．０５７ ５Ｘ１Ｘ３－０．１３０
０Ｘ２Ｘ３－０．６２８ ８Ｘ３Ｘ３。
回归方程中各变量对响应值影响的显著性用Ｆ检验判
定，Ｐ值（概率）越小，则响应变量的显著程度越高，Ｐ＜０．０５
表示显著影响，Ｐ＜０．０１表示影响极显著。回归分析结果
见表３。
表３ 回归分析结果
方差来源 ＤＦ ＳＳ ＭＳ Ｆ Ｐｒ＞Ｆ
Ｘ１ １ ２．１３２ １ ２．１３２ １ ２５．４５９ ６ ０．００３ ９
Ｘ２ １ ０．６４９ ８ ０．６４９ ８ ７．７５９ ３ ０．０３８ ６
Ｘ３ １ ０．１８３ ０ ０．１８３ ０ ２．１８５ ４ ０．１９９ ４
Ｘ１Ｘ１ １ １．８２８ ７ １．８２８ ７ ２１．８３６ １ ０．００５ ５
Ｘ１Ｘ２ １ ０．３９６ ９ ０．３９６ ９ ４．７３９ ４ ０．０８１ ４
Ｘ１Ｘ３ １ ０．０１３ ２ ０．０１３ ２ ０．１５７ ９ ０．７０７ ５
Ｘ２Ｘ２ １ ５．６８８ ７ ５．６８８ ７ ６７．９２９ ４ ０．０００ ４
Ｘ２Ｘ３ １ ０．０６７ ６ ０．０６７ ６ ０．８０７ ２ ０．４１０ １
Ｘ３Ｘ３ １ １．４５９ ７ １．４５９ ７ １７．４２９ ９ ０．００８ ０
回归 ９ １１．４０１ ４ １．２６６ ８ １５．１２７ １ ０．００４ ０
残 差 ５ ０．４１８ ７ ０．０８３ ７
失拟性 ３ ０．４１７ ３ ０．１３９ １ １９８．７２６ ２ ０．００５ ０
纯误差 ２ ０．００１ ４ ０．０００ ７
总差 １４ １１．８２０ １
分析结果显示，模型回归Ｐ为０．００４ ０，说明模型显著
可靠。液固比 Ｘ１、Ｘ１的平方项、Ｘ２ 的平方项、Ｘ３ 的平方项
对总黄酮转移率影响极显著（Ｐ＜０．０１）；乙醇浓度 Ｘ２ 对总
黄酮转移率影响显著（Ｐ＜０．０５）。模型的回归系数Ｒ２＝
０．９６４ ６，说明总黄酮转移率变化的９６．４６％来自所选因变
—７２—
量，即液固比、乙醇浓度、超声时间的值。各因素对总黄酮
转移率影响的顺序是：液固比（Ｘ１）﹥乙醇浓度（Ｘ２）﹥超声
时间（Ｘ３）。
２．３．３ 响应面优化和预测 利用Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ７．０软
件，通过多元回归方程作出对总黄酮转移率影响显著的两
个因素的响应面图和等值线图，响应面图的曲面顶端为最
优值，结果见图１。由回归方程解得实验最优工艺条件为：
液固比３３．４６∶１，乙醇浓度５９％，超声时间３１．２１ｍｉｎ。在
此条件下，铁苋菜总黄酮转移率理论值预测可达４．６３ｍｇ／ｇ。
图１ Ｙ＝ｆ（Ｘ１，Ｘ２）的响应面图和等高线图
２．３．４ 验证实验 为便于实际操作，将ＣＣＤ－ＲＳＭ求得的最
优条件下整理为：液固比３３∶１，乙醇浓度６０％，超声时间
３１ｍｉｎ。按此条件对铁苋菜总黄酮平行提取５份，结果见表４。
表４ 验证实验结果 （ｎ＝５）
实验号
转移率
（ｍｇ／ｇ）
平均转移率
（ｍｇ／ｇ）
ＲＳＤ
（％）
理论转移率
（ｍｇ／ｇ）
相对误差
（％）
１ ４．５７
２ ４．５３
３ ４．５８ ４．５７ ０．２８ ４．６３ １．３０
４ ４．６２
５ ４．５６
３ 讨论
目前铁苋菜总黄酮的提取工艺均采用正交试验设计进
行优选［５－６］，此设计方法是基于影响因素与总黄酮转移率呈
线性模型的设计，即研究因子与响应值之间的关系，忽视了
在最佳试验条件附近影响因素间的非线性变化，即因子与
因子之间的相互关系，因此预测性较差。ＣＣＤ－ＲＳＭ是采用
多元二次回归方法作为函数估计的工具，研究因子与响应
值之间、因子与因子之间的相互关系，通过对回归方程的分
析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法，
具有良好的直观性、方便性及预测性，可用于药学领域内的
相关研究［７－１０］。
验证试验表明，按整合后的工艺进行提取，实际转移率
与理论转移率相对误差为１．３０％，ＲＳＤ值为０．２８％，说明
此工艺是科学、合理的。本试验在单因素考察的基础上，对
同批次样本开展了正交试验优选，结果显示总黄酮平均转
移率为４．１６ｍｇ／ｇ，较ＣＣＤ－ＲＳＭ法试验结果４．５７ｍｇ／ｇ低，
此结果验证两种方法间确实存在一定差异性。
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（责任编辑：魏 晓）
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