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响应面分析法优化藤茶中二氢杨梅素的提取工艺



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表水溶性和挥发油成分,能比较全面的对提取工艺
进行评价[4]。
预试验 TLC[5]证明,药材水提液中均不含桂皮
醛成分,油水混合物中均含桂皮醛成分。故用样品
的油水混合物来测定桂皮醛含量。桂皮醛为芳香性
易挥发成分,提取后应及时测定成分,不过本试验样
品较多,故经较长时间才测定含量,在等待期间,样
品用磨口瓶存放,在冰箱冷藏,且各样品等待时间基
本相同,可作为相对含量测定进行比较。
[参考文献]
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黑龙江医药,2010,25(3) :89.
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[责任编辑 仝燕]
[收稿日期] 20120424(003)
[通讯作者] * 谢郁峰,本科,讲师,从事天然药物研究,Tel:020-39352140,E-mail:phytochemistry@ 163. com
响应面分析法优化藤茶中二氢杨梅素的提取工艺
谢郁峰 * ,陈卓瀚,吕华冲
(广东药学院药科学院药物化学系,广州 510006)
[摘要] 目的:优选藤茶中二氢杨梅素的提取工艺。方法:以二氢杨梅素提取率为考察指标,在单因素试验基础上,选取
乙醇体积分数、料液比、提取时间为自变量,二氢杨梅素提取率为响应值,采用三因素三水平的响应面分析法优选二氢杨梅素
的提取工艺条件。结果:最佳提取工艺条件为 17 倍量 81% 乙醇回流提取 95 min。在此条件下,二氢杨梅素提取率可达
9. 58%,与理论值 9. 72%仅相差 0. 14%。结论:采用响应面法优选的二氢杨梅素提取工艺是可行的。
[关键词] 响应面;藤茶;二氢杨梅素;提取工艺
[中图分类号] R283. 6 [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2012)17-0046-04
Optimization of Extraction Technology for Dihydromyricetin from
Ampelopsis grossedentata by Response Surface Analysis Methodology
XIE Yu-feng* ,CHEN Zhuo-han,LV Hua-chong
(Department of Pharmaceutical Chemistry,College of Pharmacy,Guangdong Pharmaceutical
University,Guangzhou 510006,China)
[Abstract] Objective:To optimize extraction process of dihydromyricetin from Ampelopsis grossedentata
by response surface methodology. Method:With extraction ratio of dihydromyricetin as index,based on single
factor test, the concentration of ethanol, liquid-solid ratio and extraction time were selected as independent
variables and extraction rate of dihydromyricetin as response value,response surface methodology with three-factors
and three-levels was carried out for optimizing extraction process of dihydromyricetin from A. grossedentata.
Result:Optimum extraction conditions of dihydromyricetin were as followed: refluxing extracted 95 min with 17
times the amount of 81% ethanol. Under these conditions, extraction ratio of dihydromyricetin was 9. 58%,
relative error in comparison with the predicted one was 0. 14% . Conclusion: This optimized technology was
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第 18 卷第 17 期
2012 年 9 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 17
Sep.,2012
DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2012.17.026
reliable,it showed that was feasible for optimizing extraction technology of dihydromyricetin by response surface
methodology.
[Key words] response surface;Ampelopsis grossedentata;dihydromyricetin;extraction technology
藤茶主要分布于广东、云南、贵州等省区[1],其
味甘、淡,性凉,具有清热解毒、消炎、镇痛之功效,主
治感冒风热、黄疸型肝炎、咽喉肿痛等[2]。其主要
有效成分是黄酮类化合物,其中以二氢杨梅素
(DMY)含量最高[3]。现代药理研究表明,二氢杨梅
素具有保肝、抗菌、抗肿瘤、降血糖、降血脂等作
用[4-5]。本研究以醇提法提取藤茶中的二氢杨梅
素,在单因素考察的基础上,利用响应面分析法对各
主要提取工艺条件进行优化,为二氢杨梅素的深入
开发及应用提供试验依据。
1 材料
岛津 LC-10ATVP 型高效液相色谱系统(日本岛
津仪器有限公司) ,Phenomenex 00G-4252-E0 型 C18
色谱柱(4. 6 mm × 250 mm,5 μm) ,AUW220D 型电
子天平(日本岛津仪器有限公司) ,FW100 型高速万
能粉 碎 机 (天 津 市 泰 斯 特 仪 器 有 限 公 司) ,
LABOROTA4000 型旋转蒸发仪(德国 Heidolph)。
藤茶购自广东连州,经本校中药鉴定教研室刘
基柱 副 教 授 鉴 定 为 葡 萄 科 植 物 显 齿 蛇 葡 萄
Ampelopsis grossedentata (Hand-Mazz)W. T. Wang
的茎叶。二氢杨梅素对照品(成都曼斯特生物科技
有限公司,批号 MUSG-10122901,纯度≥98%) ,甲
醇为色谱纯,其余试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 二氢杨梅素含量测定
2. 1. 1 色谱条件[6] Phenomenex 00G-4252-E0 型
C18色谱柱(4. 6 mm × 250 mm,5 μm) ,流动相甲醇-
水-磷酸(27∶ 73 ∶ 0. 1) ,流速 1. 0 mL·min - 1,进样量
10 μL,柱温 25 ℃,检测波长 290 nm。
2. 1. 2 对照品溶液的制备 精密称取二氢杨梅素
对照品 10. 0 mg,加甲醇溶解,定容至 10 mL。精密
吸取 1 mL 溶液,加甲醇定容至 10 mL,配成 0. 100
g·L - 1的对照品溶液,精密吸取 0. 2,0. 4,0. 6,0. 8,
1. 0 mL,分别置于 1 mL 量瓶中,加甲醇稀释至刻度,
摇匀。
2. 1. 3 线性关系考察 分别精密吸取上述系列对
照品溶液 10 μL,注入高效液相色谱仪,记录峰面
积,以质量浓度为横坐标,峰面积为纵坐标,得回归
方程为 Y = 5. 70 × 107X + 3. 49 × 103(r = 0. 999 1) ,
二氢杨梅素在 0. 020 ~ 0. 100 g·L - 1线性关系良好。
2. 1. 4 样品的提取与测定 分别称取粉碎后并过
20 目筛的干燥藤茶粉末 5 g,按中心组合试验设计
原理设计试验方案,用乙醇进行提取,回收醇提液至
无醇味,用水进行重结晶,得浅黄色针晶。精密称取
该结晶 20. 0 mg,加甲醇溶解,定容至 100 mL,过
0. 45 μm 滤膜,即得供试品溶液。按 2. 1. 1 项下测
定方法测定峰面积,计算二氢杨梅素的提取率。
二氢杨梅素提取率 =
干燥提取物质量 ×二氢杨梅素纯度
藤茶粉末质量
× 100%
2. 2 单因素试验考察
2. 2. 1 乙醇体积分数考察 准确称取藤茶粉末 5
份,每份 5 g,固定液料比 20 mL·g - 1,提取时间 60
min,提取 1 次,分别选取体积分数 60%,70%,
80%,90%,100%的乙醇溶液,按 2. 1. 4 项下方法进
行试验,二氢杨梅素提取率分别 5. 39%,6. 12%,
6. 92%,6. 49%,5. 71%。结果表明提取率先随乙醇
体积分数的增加而升高,80%乙醇时最高,之后提取
率开始下降。
2. 2. 2 液料比考察 准确称取藤茶粉末 5 份,每份
5 g,固定乙醇体积分数 80%,提取时间 60 min,提取
1 次,分别加入 5,10,15,20,25 倍量乙醇,按 2. 1. 4
项下方法进行试验,二氢杨梅素提取率分别为
4. 43%,6. 14%,6. 84%,6. 22%,5. 83%。结果表明
当液料比 15 mL·g - 1时,二氢杨梅素的提取率最高。
2. 2. 3 提取时间考察 准确称取藤茶粉末 5 份,每
份 5 g,固定乙醇体积分数 80%,液料比 15 mL·g - 1,
提取 1 次,提取时间分别为 30,60,90,120,150 min,
按 2. 1. 4 项下方法进行试验,二氢杨梅素提取率分
别为 5. 83%,6. 92%,8. 12%,7. 42%,7. 12%。结
果表明当提取时间为 90 min 时,二氢杨梅素的提取
率最高。
2. 2. 4 提取次数选择 精密称取藤茶粉末 5 份,每
份 5 g,固定乙醇体积分数 80%,液料比 15 mL·g - 1,
提取 90 min,分别提取 1,2,3,4,5 次,按 2. 1. 4 项下
方法进行试验,二氢杨梅素提取率分别为 6. 03%,
7. 88%,7. 94%,7. 89%,7. 86%。结果表明当提取
次数 > 2 次时,二氢杨梅素的提取率趋于平稳,几乎
不再增加。故本工艺确定最佳提取次数为 2 次,不
再进行优化。
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谢郁峰,等:响应面分析法优化藤茶中二氢杨梅素的提取工艺
2. 3 响应面优化试验
2. 3. 1 试验设计 根据中心组合设计原理,综合单
因素考察结果,选取乙醇体积分数、液料比、提取时
间三因素为自变量,二氢杨梅素提取率为响应值,设
计三因素三水平共 17 个试验点的响应面分析试验,
其中 12 个析因试验,5 个中心试验,并根据单因素
试验结果确定零水平和波动区,因素水平见表 1。
表 1 藤茶中二氢杨梅素提取工艺优选响应面分析法因素水平
水平
X1 乙醇体积
分数 /%
X2 液料比
/mL·g - 1
X3 提取时间
/min
- 1 70 10 60
0 80 15 90
1 90 20 120
对乙醇体积分数、提取时间、液料比作如下变换
X1 =(n - 80)/10,X2 =(z - 15)/5,X3 =(t - 90)/30,
以 3 次试验所得二氢杨梅素提取率的平均值为响应
值(Y) ,试验设计与结果见表 2,方差分析见表 3。
将表 2 中数据用软件 Design-Expert Version
8. 0. 5 进行多元回归分析,由于各因素对响应值的
影响并不是简单的线性关系,故试验因素对响应值
影响的回归方程为 Y = 9. 35 + 0. 25X1 + 0. 045X2 +
0. 11X3 - 0. 097X1X2 + 0. 17X1X3 + 0. 062X2X3 -
0. 25X21 - 0. 27X
2
2 - 0. 43X
2
3。
回归方程中各因素对指标(响应值)影响的显
著性,可通过 F 检验来判定,即 P 越小,相应因素的
显著程度越高。由表 3 结果可知,各因素中一次项
乙醇体积分数 X1 对二氢杨梅素提取率影响高度显
著,而二次项中 X21,X
2
2,X
2
3 对二氢杨梅素提取率影
响高度显著,回归方程也是高度显著,相关系数
R2 = 2. 275 /2. 363 = 0. 962 8,即说明响应值(二氢
杨梅素提取率)的变化有 96. 28% 是来源于所选的
因素,即乙醇体积分数、提取时间和液料比。相关系
数 R2 同时说明模型的拟合度较好。此外,本试验的
回归方程失拟项检测 P = 0. 150 3 > 0. 05,说明影响
不显著;回归方程显著性检测 P = 0. 000 3 < 0. 01,
说明影响高度显著。综上所述,应用响应曲面法优
化藤茶中二氢杨梅素的提取工艺是可行的,故可利
用回归方程确定最佳提取工艺条件。
2. 3. 2 响应曲面分析 提取过程中,各因素对二氢
杨梅素提取率影响的二维等高线和三维响应曲面见
图 1 ~ 3。
由图 1 可知,随液料比增大,二氢杨梅素提取率
增加后减小;在提取时间确定的情况下,二氢杨梅素
表 2 藤茶中二氢杨梅素提取工艺优选响应面分析法安排
No. X1 X2 X3 Y /%
1 1 0 - 1 8. 57
2 - 1 - 1 0 8. 32
3 - 1 0 1 8. 44
4 - 1 1 0 8. 69
5 0 0 0 9. 22
6 0 1 - 1 8. 47
7 0 1 1 8. 84
8 0 0 0 9. 42
9 1 - 1 0 9. 16
10 0 0 0 9. 41
11 0 0 0 9. 38
12 0 - 1 1 8. 71
13 0 - 1 - 1 8. 59
14 0 0 0 9. 34
15 1 1 0 9. 14
16 1 0 1 9. 11
17 - 1 0 - 1 8. 56
表 3 二氢杨梅素提取率方差分析
方差来源 f SS MS F P
X1 1 0. 485 0. 485 38. 635 0. 000 4
X2 1 0. 016 0. 016 1. 290 0. 293 4
X3 1 0. 104 0. 103513 8. 244 0. 024 0
X1 X2 1 0. 038 0. 038 3. 029 0. 125 4
X1 X3 1 0. 109 0. 109 8. 673 0. 021 6
X2 X3 1 0. 016 0. 016 1. 244 0. 301 5
X21 1 0. 273 0. 273 21. 719 0. 002 3
X22 1 0. 312 0. 312 24. 809 0. 001 6
X23 1 0. 777 0. 777 61. 858 0. 000 1
模型 9 2. 275 0. 253 20. 134 0. 000 3
残差 7 0. 088 0. 013
失拟项 3 0. 062 0. 021 3. 119 0. 150 3
总离差 16 2. 363
注:P < 0. 05 表示影响显著;P < 0. 01 表示影响高度显著。
在乙醇体积分数 82%左右,液料比 16 mL·g - 1左右
的区域内提取率较高。由图 2 可知,提取时间的影
响相对于乙醇体积分数更为显著。随乙醇体积分数
增大,二氢杨梅素提取率增加;随着提取时间增加,
二氢杨梅素提取率是先增后减,提取时间增长,二氢
杨梅素提取率反而降低,可能由于提取时间过长,对
二氢杨梅素的结构有所破坏。当液料比确定时,提
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第 18 卷第 17 期
2012 年 9 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 17
Sep.,2012
图 1 液料比和乙醇体积分数对二氢
杨梅素提取率的影响
图 2 提取时间和乙醇体积分数对二氢杨梅素提取率的影响
取时间 90 min 左右和乙醇体积分数 80%左右的区
域内二氢杨梅素较高。由图 3 可知,当液料比为 15
mL·g - 1左右,提取时间为 90 min 附近时,二氢杨梅
素提取率达到最高。
2. 3. 3 提取工艺条件优化 为确定二氢杨梅素的
最佳提取工艺条件。对回归方程取一阶偏导数且令
其 Y = 0,通过解方程得到 3 个因素最佳水平值分别
为 X1 = 0. 044,X2 = 0. 310 5,X3 = 0. 117 2,通过变换
公式的转换可得提取工艺的最佳条件为乙醇体积分
数 80. 5%,液料比 16. 5 mL·g - 1,提取时间 93. 6
min,为方便工业的生产,将 3 个因素调整为乙醇体
积分数 81%,液料比 17 mL·g - 1,提取时间 95 min,
图 3 提取时间和液料比对二氢杨梅素提取率的影响
在此修正条件下,二氢杨梅素的理 论 提 取 率
9. 72%。根据修正的试验条件重复试验 3 次,得二
氢杨梅素实际平均提取率 9. 58%,即比理论提取率
少 0. 14%,说明方程可较好的预测二氢杨梅素的理
论提取率。
3 讨论
本研究通过单因素实验和 3 因素 3 水平响应面
法试验,建立了二氢杨梅素提取率与各影响因素之
间的二次多项式模型,通过该模型不仅可以预测二
氢杨梅素理论提取率,还能确定二氢杨梅素的最佳
提取工艺参数,在优选的工艺条件下二氢杨梅素提
取率较高,其实际提取率可达到 9. 58%。
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[责任编辑 仝燕]
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谢郁峰,等:响应面分析法优化藤茶中二氢杨梅素的提取工艺