全 文 ：南板蓝根来源于爵床科植物马蓝Baphicacanthus
cusia （Nees） Bremek.的干燥根茎及根［1 ］， 广泛分布
于我国华南、 西南及华东地区， 其性寒， 味苦， 具
有清热解毒、 凉血消斑的功效 ［2］， 为抗病毒常用
中草药， 具有悠久的民间及临床药用历史。 现代研
究表明南板蓝根中含有多糖 ［3］、 生物碱及有机酸
类等多种活性成分 ［4］； 此外大量学者从植物、 微
生物中提取多糖并进行药理研究， 表明不同来源
多糖具有抗炎、 抗氧化、 抗癌、 调节免疫、 降低血压
等功效 ［ 5 - 9 ］ 。 然而 ， 目前针对南板蓝根多糖
（Baphicacanthus cusia polysaccharides， BCP） 的提
取方法研究还较少， 提取方法仅见均匀设计优化
法， 但均匀设计所得回归方程不能全面考察变量之
间的交互作用 ［10］， 因此， 对其提取方法优化还有
待于进一步研究。
响应面法 （response surface methodology， RSM）
采用多元二次回归方程来拟合影响因素与响应值之间
的函数关系， 对回归方程进行分析得到优化的工艺参
数， 与正交试验设计、 均匀实验设计比较， 能研究几
种因素之间的交互作用， 现被越来越广泛地应用于解
决多变量问题［11］。 为此， 本研究探讨采用响应面法
优化超声辅助提取南板蓝根多糖工艺， 以期为南板蓝
根多糖的开发利用提供理论参考， 现报道如下。
1 材料与仪器
南板蓝根药材采自广东新会南板蓝根种植地，
经广州中医药大学中药鉴定教研室张丹雁教授鉴定
为马蓝 Baphicacanthus cusia (Nees) Bremek.的干
燥根及根茎； 无水葡萄糖对照品 （中国药品生物制
品检定所， 批号: 110833-200904）； 苯酚、 乙醇、
硫酸、 丙酮、 无水乙醚均为化学纯。 UV-2450紫外
可见分光光度计 （日本岛津公司）； TGL-16B型台式
离心机 (上海安亭科学仪器厂)； KQ-250B超声波清
洗器 （昆山市超声仪器有限公司）； F1004N 万分之
一分析天平 （上海菁海仪器有限公司）； CX-500高
速多功能粉碎机 （上海市喜晟制药机械有限公司）。
2 方法及结果
2. 1 南板蓝根多糖的前处理 将南板蓝根切段，
恒温干燥后粉碎过 60 目筛， 得南板蓝根粉末。 将
南板蓝根粉末采用石油醚回流脱脂， 回收石油醚，
脱脂后的粉末再用体积分数 95%乙醇回流除去部
分低聚糖及色素， 回收乙醇， 将预处理后所得粉末
恒温干燥。
2. 2 多糖含量测定
2. 2. 1 标准曲线的制作 称取葡萄糖标准品 25.2
mg 置于 20 mL 的容量瓶中， 加水定容至刻度， 摇
匀。 吸取 5 mL 至 25 mL 容量瓶中， 加水定容， 摇
匀， 即得葡萄糖标准溶液。 吸取葡萄糖标准溶液
1.0、 2.0、 3.0、 4.0、 8.0 mL， 分别置于 5 个 10 mL
鲁轮 1， 郑少燕 2， 赵晓勤 1， 万绵洁 1， 张靖年 1， 张丹雁 1
（1. 广州中医药大学， 广东广州 510006； 2. 南方医科大学附属佛山妇幼保健院， 广东佛山 528000）
响应面法优化超声辅助提取南板蓝根多糖工艺
摘要： 【目的】 采用优选超声波法提取南板蓝根多糖的最佳工艺条件， 为南板蓝根多糖的开发研究提供理论依据。 【方法】 选
定提取温度、 时间及水料比作为影响因素， 以南板蓝根多糖提取率为评价指标。 在单因素试验的基础上， 通过 3 因素 3 水平
Box-Behnken 设计试验， 建立多糖提取率的二次多项式回归方程， 采用响应面回归分析得到优化组合条件。 【结果】 最佳提取
工艺为提取温度 60℃， 提取时间 35 min， 水料比 24.5∶1 （V∶m， mL/g）， 南板蓝根多糖的提取率为 83.7 mg/g。 【结论】 此方法
具有简单、 快捷、 高效等优点， 可为南板蓝根多糖的综合开发应用奠定理论基础。
关键词： 南板蓝根/分离和提取； 多糖/分析； 响应面分析法； 超声辅助提取； 分光光度法， 紫外
中图分类号： R284.2 文献标志码： A 文章编号： 1007－3213 （2015） 03 － 0508 － 05
DOI： 10． 13359 ／ j． cnki． gzxbtcm． 2015． 03． 028
收稿日期： 2014-11-17
作者简介： 鲁轮 (1991- )， 男， 硕士研究生； E-mail： lulun-lee@foxmail.com
通讯作者： 张丹雁 (1964- )， 女， 教授， 博士研究生导师； E-mail： danyan64@163.com
基金项目： “十二·五” 国家科技支撑计划项目 （编号： 2010B090400529）； 广东省科技计划资助项目 （编号： 2010B030700067）
广州中医药大学学报
Journal of Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine
2015 年 5 月第 32 卷第 3 期
May 2015，Vol． 32，No． 3508
多
糖
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
w
图 3 提取温度对多糖提取率的影响
Figure 3 The effect of extraction
temperature on the yield of BCP
图 2 南板蓝根多糖紫外扫描图谱
Figure 2 Ultraviolet scanning spectrum of BCP
的容量瓶中， 加水定容。 分别吸取 2 mL 置于 5 个
具塞试管中。 依次加入 2 mL 质量分数 5%的苯酚、
5 mL 浓硫酸， 摇匀， 静置， 冷却至室温 。 另取
2 mL 蒸馏水以同样的方法配制空白对照组。 于
490 nm 波长处测定吸光度 （D） 值。 以浓度 （ρ）
对吸光度 （D） 绘制标准曲线 （图 1）， 求得回归方
程 D =0.006 2ρ-0.008 4， R2=0.999 6。 葡萄糖标准
溶液在 21 ~ 168 μg/mL线性关系良好。
2. 2. 2 供试品溶液制备 精密称取经预处理的干
燥南板蓝根粉末 2.0 g， 加入设定体积的蒸馏水，
按不同提取温度、 提取时间进行超声提取。 所得提
取液置于离心机中， 3 000 r/min 离心 30 min， 回
收上清液， 将下层残渣按上述方法 2次提取。 合并
2次离心所得上清液， 抽滤， 将滤液转至 1 000 mL
容量瓶中 ， 用去离子水稀释至刻度 ， 摇匀 ， 得
BCP 供试品溶液。 按 2.2.1 项下方法操作显色， 于
紫外分光光度计下 200 ~ 600 nm 扫描 （见图 2）。
图 2结果显示： 南板蓝根样品与葡萄糖对照品在 490
nm处均有最大吸收峰。
2. 2. 3 精密度实验 吸取同一已知浓度的供试品
溶液 2 mL 6份， 按 2.2.1项下方法操作， 连续测定
吸光度 6次， 得相对标准偏差 sR=0.27％。
2. 2. 4 稳定性实验 吸取已知浓度的供试品溶液
2 mL， 按 2.2.1 项下方法操作， 每隔 1 h 测定 1 次
吸光度， 连续测定 6 次。 得 sR=1.22%， 表明供试
品溶液 5 h内稳定。
2. 2. 5 加样回收率实验 分别吸取已知浓度的样
品溶液 6 份， 各 1 mL 于具塞试管中， 分别加入
0.252 mg/mL 的标准葡萄糖溶液 1 mL， 按 2.2.1 项
下方法操作， 测定吸光度， 计算回收率为 97.3%，
sR=3.203%。
2. 2. 6 多糖的含量测定 吸取不同提取参数下的
供试品 2 mL 于具塞试管中， 按 2.2.1 项下方法操
作， 测定吸光度， 按文献［13］方法计算多糖含量，
结果见表 2。
2. 3 南板蓝根多糖提取过程中的单因素影响研究
2. 3. 1 提取温度对多糖提取率的影响 精密称取
2.0 g 南板蓝根样品， 在 “水料比为 30 ∶1 （V ∶m，
mL/g）， 提取时间为 20 min， 提取功率为 320 W”
的条件下， 分别于温度为 30、 40、 50、 60、 70、
80℃， 超声提取 2 次， 按照 2.2.1 项下的实验方法，
测定并计算多糖提取率， 观察不同提取温度对南板
蓝根多糖提取率的影响。 图 3结果显示： 多糖提取
率随着提取温度的增加， 呈先上升再平缓的趋势，
这主要因为温度的升高增加了多糖分子的溶出， 使
多糖的得率增加。 在 70℃之后多糖得率增加不明
显， 因此选择 70℃为最佳提取温度。
2. 3. 2 提取时间对多糖提取率的影响 精密称取
2.0 g 南板蓝根样品 ， 在 “水料比为 30 ∶1 （V ∶
m， mL/g）， 提取温度 70℃， 提取功率 320 W” 的
条件下， 提取 2 次， 分别提取 10、 20、 30、 40、
50、 60 min， 实验重复 2 次， 其他同 2.3.1 项方法，
图 1 葡萄糖浓度与吸光度值线性考察结果
Figure 1 The linear relationship between glucose
concentration and absorbance
D
（ λ
＝4
90
nm
）
ρ/（μg·mL-1）
λ/nm
D
提取/°Ct
鲁轮， 等． 响应面法优化超声辅助提取南板蓝根多糖工艺第 3 期 509
表 2 南板蓝根多糖超声提取的响应面试验结果
Table 2 The response surface analysis results
for ultraviolet extraction of BCP
表 1 响应面分析因素与水平
Table 1 Factors and levels in response surface design
图 4 提取时间对多糖提取率的影响
Figure 4 The effect of extraction time on the yield of BCP
图 5 水料比对多糖提取率的影响
Figure 5 The effect of liquid-solid ratio on the yield of BCP
观察不同提取时间对南板蓝根多糖提取率的影响。
图 4 结果显示： 南板蓝根多糖提取率在 30 min 附
近出现最大值。 随着提取时间的增加， 提取率呈先
上升再下降的趋势。 可能是由于多糖超声提取时
间过长， 超声波会引起产物结构变化而降低提取
率［14］。 因此， 提取时间选在 30 min左右。
2. 3. 3 水料比对多糖提取率的影响 精密称取
2.0 g 南板蓝根样品， 在 “提取时间 30 min、 提取
温度 70℃， 提取功率 320 W” 的条件下， 分别于
水料比为 15 ∶1、 20 ∶1、 25 ∶1、 30 ∶1、 35 ∶1 （V ∶m，
mL/g） 进行提取， 实验重复 2 次， 其他同 2.3.1 项
下方法， 观察不同的水料比对南板蓝根多糖提取率
的影响。 图 5结果显示： 随着水料比的增大， 多糖
的提取率逐渐上升。 当水料比超过 25 ∶1 时， 多糖
提取率增幅不明显。 因此， 从节约成本角度考虑，
水料比取 25∶1左右。
2. 4 响应面实验 （RSM） 设计及优化 以单因素
试验的结果为基础， 根据 Box-Behnken 设计原则，
选取超声时间、 水料比、 提取温度 3个对南板蓝根
多糖提取率影响显著的因素， 采用 3因素 3水平的
响应面分析方法对工艺参数进行优化。 试验因素与
水平设计见表 1。 响应面方案的实验结果见表 2。
对表 2 数据采用 Design Expert 8.0 软件进行处
理和分析， 获得南板蓝根多糖提取率 （Y） 对超声
提取温度、 水料比、 提取时间的二次多元回归方
程： Y=-16.28050-0.31210X1+0.36565X2+1.07600X3-
0.009X1X2 -0.0096X1X3 -0.0022X2X3 +0.021160X12 -
0.00021X22-0.012440X32。
Design-Expert 8.0 软件处理得到的响应面分析
ω
多
糖
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
试验号 X1
1 -1
17 0
X2
-1
0
X3
0
0
w多糖提取/（mg·g-1）
67.0
72.6
16 0 0 0 73.9
2 1 -1 0 84.3
3 -1 1 0 77.7
13 0 0 0 71.4
14 0 0 0 67.2
15 0 0 0 72.0
8 0 0 1 75.4
12 0 1 1 70.0
4 1 1 0 77.0
5 -1 0 1 67.0
6 1 0 1 81.0
7 -1 0 1 71.0
9 0 -1 -1 64.0
10 0 1 -1 69.0
11 0 -1 1 69.4
水平
t提取/min
X1
-1 25
1 35
0 30
p水料比/（mL·g-1）
X2
20
30
25
t提取/°C
X3
60
70
80
提取/mint
p水料比/（mL·g-1）
多
糖
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
w
多
糖
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
w
广州中医药大学学报 2015 年第 32 卷510
表 4 南板蓝根样品提取率不同批次比较 （N＝3）
Table 4 Comparison of the yield of BCP
from different batches of samples
试验次数 检测/（mg·g-1）w
1 81.3
3 87.8
2 81.9
x/（mg·g-1）
83.7
sR/%
4.3
表 3 回归系数及显著性检验
Table 3 The regression coefficient and significance test
方差来源 平方和
模型 4.267244
总离差 4.614224
自由度
9
16
均方差
0.474138
纯误差 0.25688 4 0.06422
X1 1.53125 1 1.53125
X2 0.10125 1 0.10125
X32 0.407246 1 0.407246
残差 0.34698 7 0.049569
失拟项 0.0901 3 0.030033
X22 0.001857 1 0.001857
X3 0.0288 1 0.0288
X1X2 0.81 1 0.81
X1 X3 0.2304 1 0.2304
X2 X3 0.0484 1 0.0484
X12 1.178278 1 1.178278
F
9.565298
30.89155
2.042625
8.215817
0.467663
0.03746
0.581013
16.341
4.648107
0.976425
23.77066
P
0.00352②
0.0009②
0.1960
0.4708
0.0049②
0.0680
0.3560
0.0018②
0.8520
0.0241①
0.7207
结果见图 6 ~ 图 8 （见彩图页第 578 页）。 对二次
回归方程进行方差分析见表 3， P模型＜0.01， 此时回
归方差模型差异极其显著， 表明该试验方法可靠。
方程失拟项不显著， 表明该回归模型与实测值能较
好的拟合。 回归系数 R2=0.9248＞0.9， 表明该模型
相关度好。 回归方程各项的方差分析表明： X1、
X1X2、 X12、 X22均达到极显著水平， X32达到显著水
平。 响应面 Y 对于因素 X1、 X2、 X3值构成的三维
空间在二维平面上的等高线图， 可直观地反映各因
素之间的相互作用， 寻找响应面 3D 图及等高线图
的最高响应值点， 但是通过图谱不能精确给出最优
参数， 需要通过对二次多元方程偏导数求导。
根据所得到的模型， 预测最优工艺条件： 提取
温度 60℃、 超声时间 35 min、 水料比 24.43 ∶1 （V ∶
m， mL/g）， 在此条件下多糖的提取率理论上可达
到 84.3 mg/g。 但考虑到实际情况将最佳工艺修正
为提取温度 60℃、 超声时间 35 min、 水料比 24.5 ∶
1 （V ∶m， mL/g）。 在修正条件下， 广东新会南板蓝
根种植地所采南板蓝根样品实际的提取率为 83.7 mg/g
（见表 4）， 与理论值较为吻合； sR 值为 4.3%， 符
合药典要求 （＜5%）。 因此， 采用 RSM 法优化得到
的提取条件参数可靠。
3 讨论
本研究使用超声辅助提取法从南板蓝根中提取
分离多糖物质， 对提升南板蓝根多糖相关药物的进
一步研究开发具有较大的现实意义。 采用响应面分
析对其超声提取工艺进行优化， 相比于传统热水提
取方法［10］， 具有提取时间短、 提取温度低等优势， 主
要是因为超声辅助提取可利用超声波的空化效应来
增大介质分子的运动速度， 使可溶性活性成分迅速
溶出。 因此， 超声辅助提取可以节约提取时间， 且
多糖提取率增加； 通过单因素分析， 当超声提取时
间超过 35 min 左右时， 多糖提取率反而会下降，
可能因为超声提取时间过长会导致多糖水解或结构
遭到破坏［14］。
通过响应面分析对其提取工艺进行优化， 本研
究结果显示： 超声提取的最佳工艺条件为： 提取温
注： R2=0.9248， R2Adj=0.8281。 ①P＜0.05， 表示差异显著； ②P＜0.01， 表示差异极显著
鲁轮， 等． 响应面法优化超声辅助提取南板蓝根多糖工艺第 3 期 511
Optimization of Ultrasound-assisted Extraction Technology of Baphicacanthis cusiae
Roots Polysaccharide by Response Surface Methodology
LU Lun1， ZHENG Shaoyan2， ZHAO Xiaoqin1， WAN Mianjie1，
ZHANG Jingnian1， ZHANG Danyan1
(1. Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006 Guangdong, China；
2. Foshan Maternal and Children’s Hospital Affiliated to Southern Medical University, Foshan 528000 Guangdong, China)
Abstract： Objective To optimize the processing condition of the extraction of Baphicacanthis cusiae （Nees）
Bremek． roots polysaccharides ( BCP) by ultrasound technology, and to provide the basis for the further
development and study of BCP. Methods The extraction temperature, extraction time, liquid -solid ratio were
used as the influence factors, and the yield of polysaccharides from Baphicacanthis cusiae roots was used as the
evaluation index. On the basis of single-factor test, 3-factor and 3-level Box-Behnken test was designed for
quadratic polynomial regression equation of the yield of polysaccharides. And then the response surface
methodology was used for the optimization of process condition. Results The optimum extraction condition was as
follows: extraction temperature was 60℃， extraction time was 35 min, and liquid-solid ratio was 24.5 ∶1 （V∶ m，
mL·g-1）. Under the optimal condition, the yield of polysaccharides was 83.7 mg·g-1. Conclusion The method is
simple, rapid and highly efficient, which will provide experimental basis for the development and application of
Baphicacanthis cusiae roots polysaccharides.
Key words： Baphicacanthis cusiae （Nees） Bremek． roots/isolation & extraction；
Polysaccharides/analysis； Response surface methodology；
Ultrasound-assisted extraction technology； Spectrophotometry， ultraviolet
度 60℃、 超声时间 35 min、 水料比 24.5∶1 （V ∶m，
mL·g-1）， 在此条件下， 多糖的实际提取率为 （83．7 ±
3．6）mg/g （N=3）。 此法具有提取时间短、 提取率高
等优势， 可为南板蓝根多糖的提取工艺提供参考依
据， 有利于南板蓝根的进一步开发利用。
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【责任编辑： 黄玲】
广州中医药大学学报 2015 年第 32 卷512
广州中医药大学学报 2015 年第 3 期
（“响应面法优化超声辅助提取南板蓝根多糖工艺” 的彩图， 见正文第 511页）
85
73
60
700
800
600 250
300
350
80．0
70．0
60．0
25．0 30．0 35．0
7．5
7．5
7．0
8．0
5
75
68
60
300
260
280
240
220
200 600
650
700
750
800
30．0
28．0
26．0
24．0
22．0
20．0
60．0 65．0 70．0 75．0 80．0
7．0
7．2
7．0
6．8
6．6
图 6 超声提取时间与提取温度对多糖提取率影响的响应面和等高线图
Figure 6 Response surface and contour plots showing the effects of ultraviolet extraction time and
extraction temperature on extraction of polysaccharides
图 7 水料比与提取温度对多糖提取率影响的响应面和等高线图
Figure 7 Response surface and contour plots showing the effects of the liquid－solid ratio and extraction temperature
on extraction rate of polysaccharides
85
73
60
200
250
300
250
300
350
30．0
25．0
20．0
25．0 30．0 35．0
图 8 提取时间与水料比对多糖提取率影响的响应面和等高线图
Figure 8 Response surface and contour plots showing the effects of extraction time and the liquid－solid ratio on
extration rate of polysaccharides
提
取
/℃
t
提取/℃t 提取/mint
提取/mint
提取/℃t
提取/℃t
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
w
水
料
比
/（
m
L·
g－
1 ）
p
水料比/（mL·g－1）p
提
取
/（
m
g·
g-
1 ）
w
提
取
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水料比/（mL·g－1）p 提取/mint
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水
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p
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