全 文 ：2015 年 12 月 第 17 卷 第 12 期 中国现代中药 Modern Chinese Medicine Dec. 2015 Vol. 17 No. 12
·中药工业·
△［基金项目］ 国家自然科学基金面上项目(81460661，81460586) ;国家“重大新药创制”科技重大专项(2012ZX09301-002-
001，2011ZX09307-002-01)
*［通信作者］ 斯建勇，研究员，研究方向:天然药物化学;Tel: (010)57833299，Email:jianyongsi@ 126. com
响应曲面法优化新疆阿魏种子总倍半萜香豆素提取工艺
△
李广志，王钧篪1，李晓瑾2，曹丽1，吕娜1，沈连刚1，朱军2，陈刚2，斯建勇1*
(1. 中国医学科学院 北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193;
2. 新疆维吾尔自治区中药民族药研究所，新疆 乌鲁木齐 830002)
［摘要］ 目的:优化新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素的提取工艺。方法:以乙醇体积分数、料液比、提取时间
为自变量，在单因素试验的基础上，应用 Box-Behnken 中心组合设计建立数学模型，以总倍半萜香豆素提取率为响
应值，进行响应面分析。结果:最佳提取工艺条件为 80%乙醇加热回流提取 40 min，料液比为 1∶40。总倍半萜香豆
素提取率预测值为 6. 60%，实际值为 6. 62%，相对误差为 0. 3%。结论:该优选工艺稳定可靠，为新疆阿魏资源的
合理利用提供参考。
［关键词］ 新疆阿魏;总倍半萜香豆素;响应曲面分析法
Optimizaion of Extraction Technology of Total Sesquiterpene Coumarins from Seeds of
Ferula sinkiangensis by Ｒesponse Surface Method
LI Guangzhi1，WANG Junchi1，LI Xiaojin2，CAO Li1，LYU Na1，SHEN Liangang1，
ZHU Jun2，CHEN Gang2，SI Jianyong1*
(1. Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences，
Peking Union Medical College，Beijing 100193，China;
2. Xinjiang Institute of Chinese Materia Medica and Ethical Materia Medica，Urumqi 830002，China)
［Abstract］ Objective:To optimize extraction technology of total sesquiterpene coumarins from the seeds of Ferula
sinkiangensis. Method:With ethanol concentration，solid-liquid ratio and extraction time as independent variables，and on
the basis of single-factor tests，Box-Behnken central composite design was used to establish mathematical method，the yield of
total sesquiterpene coumarins was used as response value，response surface methodology was adopted to the analysis of response
surface method. Ｒesult:Optimum extraction technology conditions were as follows:ethanol concentration 80%，solid-liquid
ratio of 1 ∶40，extraction time 40 min. The predicted extraction yield of total sesquiterpene coumarins was 6. 60%，and the
verification 6. 62%，with relative error of 0. 3% . Conclusion:This optimized technology was reliable and stable，and it could
provide reference for rational utilization of resources of Ferula sinkiangensis.
［Keywords］ Ferula sinkiangensis;total sesquiterpene coumarins;Ｒesponse Surface Methodology
doi:10． 13313 / j． issn． 1673-4890． 2015． 12． 021
新疆阿魏为伞形科阿魏属植物，主要分布在我
国新疆乌鲁木齐地区。倍半萜香豆素为阿魏属植物
特征类型化合物，在新疆阿魏的化学成分研究中也
发现了多种倍半萜香豆素化合物。现代药理学研究
发现，该类型化合物具有抗炎、抑菌、抗肿瘤、艾
滋病病毒(HIV)抑制作用等多种生物活性［1-2］。目前
有关总倍半萜香豆素提取工艺的研究还未见报道。
本试验在探讨了各因素对提取率影响的基础上，通
过响应曲面分析法对新疆阿魏种子中总倍半萜香豆
素的提取工艺进行研究，优选出易操作、高得率、
低成本的工艺技术，为倍半萜香豆素类化合物的研
究开发提供试验数据。
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2015 年 12 月 第 17 卷 第 12 期 中国现代中药 Modern Chinese Medicine Dec. 2015 Vol. 17 No. 12
1 仪器与材料
1. 1 仪器
UV-2102 型紫外-可见分光光度计(尤尼科上海
仪器有限公司) ;New Classic电子天平(梅特勒-托利
多上海仪器有限公司)。
1. 2 材料
所用药材于 2014 年 7 月采自新疆伊犁，经新疆
中药民族药研究所李晓瑾研究员鉴定为新疆阿魏
Ferula sinkiangensis K. M. Shen 的种子，标本存放于
新疆中药民族药研究所。Lehmannolone 对照品为本
课题组分离纯化，经核磁数据进行结构鉴定。试验
中用到的试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 供试品溶液的制备
精密称取干燥的新疆阿魏种子粗粉 1. 0 g，置
250 mL圆底烧瓶中，加 80%乙醇 40 mL，回流提取
40 min，趁热减压抽滤，合并滤液，用提取液定容
至 100 mL，充分摇匀后取 1 mL溶液，置 50 mL容量
瓶定容至刻度，即得。
2. 2 对照品溶液的制备
精密称取 Lehmannolone 对照品 11 mg，置于
50 mL容量瓶中，加甲醇适量，超声加热，使其全
部溶解。放冷，加甲醇定容至刻度，摇匀即得。
2. 3 检测波长的确定
以甲醇为空白液，对对照品溶液进行全波长扫
描，扫描结果与文献报道［3］结果一致，在 323 nm处
该类化合物有最大特征吸收。故本试验选此波长为
该类化合物的检测波长。
2. 4 绘制标准曲线
精密量取 0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3. 0 mL
Lehmannolone 对照品溶液，分别置于 10 mL 容量瓶
中，用甲醇定容至刻度。摇匀后分别移取不同体积
的溶液至 5 mL容量瓶，甲醇定容。充分摇匀后，以
甲醇为空白对照，于 323 nm 处测定吸光度(A)。以
吸光度为纵坐标，质量浓度为横坐标，得回归方程
Y = 0. 042 8X － 0. 004 2 (r = 0. 999 1) ，表 明
Lehmannolone质量浓度在 8. 8 ～ 44 mg·L －1与吸光度
线性关系良好。
2. 5 样品测定
精密量取适量供试品溶液，以相应的提取液为
空白对照，按 2. 3 项下方法测定 A，计算总倍半萜
香豆素含量。
新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取率 =种子
中总倍半萜香豆素提取质量 /种子干重 × 100% =
［(A +0. 004 2)× 5000 /0. 042 8］× 100%
2. 6 单因素试验考察
2. 6. 1 乙醇体积分数考察 精密称取新疆阿魏干燥
种子 1. 0 g，按 2. 1 项下方法进行提取，按 2. 5 项下
方法进行测定。其他条件固定不变，乙醇体积分数
分别为 70%、75%、80%、85%、90%、100%，结
果总倍半萜香豆素的提取率依次为 5. 27%、7. 19%、
7. 72%、7. 53%、4. 78%、3. 13%，因此乙醇体积
分数以 80%为宜。
2. 6. 2 料液比考察 精密称取新疆阿魏干燥种子
1. 0 g，按 2. 1 项下方法进行提取，按 2. 5 项下方法
进行测定。其他条件固定不变，分别加 10、20、30、
40、50 倍量 80%乙醇，结果总倍半萜香豆素的提取
率 依 次 为 5. 01%、 7. 20%、 8. 31%、 6. 80%、
6. 10%，故选择加 30 倍量 80%乙醇。
2. 6. 3 提取时间考察 精密称取新疆阿魏干燥种子
1. 0 g，其他条件固定不变，分别按 2. 1 项下方法提
取 20、30、40、50、60 min，按 2. 5 项下方法进行
测定，结果总倍半萜香豆素的提取率依次为 6. 30%、
6. 32%、6. 33%、6. 86%、6. 48%，故 选 择 提 取
50 min。
2. 7 响应曲面分析法优化工艺
根据 Box-Behnken 中心组合试验设计原理［4-5］，
选择乙醇体积分数(A)、料液比(B)和提取时间(C)
为考察因素，在单因素试验基础上，采用 3 因素 3
水平的响应面分析法。见表 1。选用 Design-Expert
8. 0. 6 试验设计，以总黄酮提取率为响应值进行响
应面分析。试验安排及结果见表 2。
表 1 新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取工艺响
应面试验因素水平表
水平
因素
A(%) B C /min
－ 1 70 1∶20 40
0 80 1∶30 50
1 90 1∶40 60
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2015 年 12 月 第 17 卷 第 12 期 中国现代中药 Modern Chinese Medicine Dec. 2015 Vol. 17 No. 12
表 2 新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素的提取工艺
Box-Behnken中心组合试验安排
编号 A(%) B C /min 提取率(%)
1 90 1∶40 50 3. 89
2 80 1∶30 50 6. 81
3 80 1∶30 50 6. 84
4 80 1∶20 40 6. 19
5 90 1∶20 50 4. 31
6 80 1∶30 50 6. 78
7 70 1∶40 50 5. 75
8 80 1∶40 40 6. 66
9 80 1∶30 50 6. 76
10 80 1∶40 60 6. 46
11 70 1∶30 40 5. 75
12 70 1∶30 60 5. 64
13 70 1∶20 50 5. 45
14 90 1∶30 40 4. 27
15 80 1∶30 50 6. 74
16 90 1∶30 60 4. 40
17 80 1∶20 60 6. 50
利用 Design-Expert 8. 0. 6 软件对表 2 试验数据
进行多元回归拟合，得出回归方程中的各项系数，
见表 3。用 F检验检验显著性［6-7］。
表 3 回归方程系数及显著性检验
系数项 SS f MS F P
A 4. 090 1 4. 090 549. 02 ＜ 0. 000 1
B 0. 012 1 0. 500 1. 61 0. 244 7
C 0. 002 112 1 0. 002 112 0. 28 0. 610 8
AB 0. 130 1 0. 130 17. 40 0. 004 2
AC 0. 014 1 0. 014 1. 93 0. 207 0
BC 0. 065 1 0. 065 8. 73 0. 021 3
A2 11. 840 1 11. 840 1 589. 13 ＜ 0. 000 1
B2 0. 240 1 0. 240 32. 53 0. 000 7
C2 0. 023 1 0. 0230 3. 12 0. 120 9
模型 16. 740 9 1. 860 249. 72 ＜ 0. 000 1
失拟度 0. 049 3 0. 016 18. 42 0. 183 0
纯误差 0. 003 52 4 0. 000 88
残差 0. 052 7 0. 007 449
由表 3 可知，各因素对新疆阿魏种子总倍半萜
香豆素的提取工艺影响顺序:乙醇体积分数 ＞料液
比 ＞提取时间。A、A2、B2、AB、BC的 F检验均很
显著，说明各个试验因素对响应值的影响不是简单
的线性关系，而存在交互作用的二次关系。得出总倍
半萜香豆素提取率的回归方程:Y = 6. 77 － 0. 71A +
0. 039B + 0. 016C － 0. 18AB + 0. 06AC － 0. 13BC －
1. 68A2 － 0. 24B2 － 0. 074C2。响应面回归方程的 F 检
验均很显著;模型的校正决定系数(Adj Ｒ-Squared)=
0. 992 9，说明该模型几乎可以解释全部响应值变
化;失拟项的 F = 18. 42，P = 0. 183 ＞ 0. 05，差异不
具有统计学意义，表明可用二次回归方程模型代替
试验点对试验数据进行分析，见图 1 ～ 3。
由图 1可知，总倍半萜香豆素的提取率随着乙醇
体积分数和料液比的增加先增大后变小。图 2 表明，
随着乙醇体积分数和提取时间的增加，总倍半萜香豆
素提取率先增加后下降。图 3 表明，提取时间和料液
比对总倍半萜香豆素提取率的影响不显著。综上所
述，新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素最佳提取工艺条
件:80%乙醇，料液比为 1∶40，提取时间为 40 min，
此条件下总倍半萜香豆素的提取率为 6. 60%。
2. 8 精密度试验
精密量取 Lehmannolone 对照品溶液 2 mL，共 6
份，分别置于 10 mL 容量瓶中，按 2. 5 方法进行，
ＲSD为 0. 98%，说明该方法精密度良好。
2. 9 验证试验
按最佳提取条件进行 6 次重复试验进行验证，
计算总倍半萜香豆素提取率分别为 6. 67%、6. 65%、
6. 54%、6. 57%、6. 59%、6. 69%，ＲSD为 0. 92%，
说明该提取工艺稳定可行。
2. 10 准确度试验
在已知含量的 6 份新疆阿魏种子总倍半萜香豆
图 1 乙醇体积分数与料液比对新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取的影响等高线及响应面
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图 2 乙醇体积分数与提取时间对新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取的影响等高线及影响
图 3 料液比与提取时间对新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取的影响等高线及响应面
素提取液中各加入 Lehmannolone 对照品溶液 2 mL
(0. 22 g·L －1) ，按 2. 5 方法进行测定，计算得平均
回收率为 100. 09%，ＲSD为 1. 13%，表明该方法测
定总倍半萜香豆素含量是可行的。
2. 11 稳定性试验
称取新疆阿魏种子 1. 0 g，按 2. 1 方法处理。对
提取液分别在 0. 5、1、3、6、12、24 h 后按 2. 5 方
法进行测定。结果显示吸光度在 24 h 内无明显变
化，ＲSD为 1. 25%，表明新疆阿魏种子中总倍半萜
香豆素成分在 24 h内稳定性良好。
3 讨论
通过前期对新疆阿魏种子化学成分的系统研究，
发现半萜香豆素类成分为其主要的特征化合物。本
试验对新疆阿魏种子总倍半萜香豆素的提取工艺进
行优选，为深入开发新疆阿魏总倍半萜香豆素提取
物奠定基础。目前工艺优选常采用正交设计，但存
在精度不够，建立的数学模型预测性较差等缺陷。
本试验根据 Box-Behnken 中心组合设计［8］，以新疆
阿魏种子为原料，建立了乙醇体积分数、料液比、
提取时间对新疆阿魏种子中总倍半萜香豆素提取率
的回归模型，并对模型进行失拟以及 F 检验和 t 检
验。结果表明，可用二次回归方程模型代替试验点
对试验结果进行分析。
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(8) :26．
(收稿日期 2015-04-25)
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