全 文 ：［收稿日期］ 20121110(012)
［基金项目］ 广东省科技计划项目(2010B030700067)
［第一作者］ 刘家水，在读硕士，从事中药鉴定及质量标准研
究，Tel:15920403830，E-mial:ljs0513@ 126. com
［通讯作者］ * 张丹雁，硕士，教授，从事中药鉴别、质量标准及
GAP研究，Tel:13503004638，E-mail:danyan64 @
21cn． com
响应曲面法优化南板蓝根中总生物碱的提取工艺
刘家水，李世杰，张丹雁* ，陈奕龙，郑少燕
( 广州中医药大学中药学院，广州 510006)
［摘要］ 目的:优化南板蓝根中总生物碱的提取工艺。方法:在单因素试验基础上，选取提取时间、乙醇体积分数和液料
比 3 个因素进行 Box-Benhnken中心组合设计，以总生物碱提取率为因变量，利用响应曲面法对其提取工艺参数进行优化。结
果:优选的提取工艺为提取时间 20. 23 min，乙醇体积分数 83. 21%，液料比 21. 16∶ 1，南板蓝根总生物碱的最高理论提取率达
0. 781%。根据生产实际情况，将其修正为提取时间 20. 5 min，乙醇体积分数 83. 0%，液料比 21∶ 1，总生物碱提取率(0. 78 ±
0. 024)%，与理论值较为接近。结论:优化的提取工艺准确可靠，具有一定的实用价值。
［关键词］ 南板蓝根;总生物碱;响应曲面法;提取工艺
［中图分类号］ R283. 6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1005-9903(2013)09-0041-04
［doi］ 10． 11653 /syfj2013090041
Optimization of Extraction Technology for Total Alkaloids from
Baphicacanthus cusia by Response Surface Methodology
LIU Jia-shui，LI Shi-jie，ZHANG Dan-yan* ，CHEN Yi-long，ZHENG Shao-yan
(School of Chinese Materia Medica，Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China)
［Abstract］ Objective:To optimize extraction technology of total alkaloids from Baphicacanthus cusia．
Method:Based on single factor test，effects of extraction time，ethanol concentration and liquid-solid ratio on
yield of total alkaloids from B． cusia was investigated with a three-factor Box-Behnken center-united design，
extraction parameters were optimized by response surface methodology． Result:Optimized extraction technology
conditions was as following:extraction time 20. 23 min，the concentration of ethanol 83. 21 %，liquid-solid ratio
21. 16∶1，theoretical yield of total alkaloids could be up to 0. 781% ． According to actual situation in production，
optimum extraction parameters were modified as extraction time of 20. 5 min，the concentration of ethanol 83. 0%，
liquid-solid ratio 21. 0∶1，validated experiment showed yield of total alkaloids was (0. 78 ± 0. 024)% under these
conditions，which was in consistency with the theoretic value． Conclusion:This modified extraction parameters
were credible and reliable with some practical value．
［Key words］ Baphicacanthus cusia;total alkaloids;response surface methodology;extraction technology
南板蓝根具有清热解毒、凉血消斑的功效［1-2］，
为抗病毒常用中草药，具有悠久的民间及临床药用
历史。南板蓝根中含有生物碱等多种活性成分，具
有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等作用［3］。因此，研究南板
蓝根总生物碱的提取工艺，对南板蓝根的进一步开
发和应用具有重要意义。
超声波辅助提取主要是利用超声波的空化效应
增大介质分子的运动速度，使可溶性活性成分迅速
溶出［4］。响应面分析法是一种优化工艺条件的有
效方法，可用于确定各因素及其交互作用在工艺过
程中对指标的影响，精确地表述因素与响应值的关
系［5］。其实验设计与结果表达较正交设计更为优
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良。目前，采用响应曲面法优化提取工艺的报道较
多［6-13］，但南板蓝根总生物碱提取工艺的系统研究
尚未见报道。本实验在单因素试验的基础上，选取
提取时间、乙醇体积分数和液料比为考察因素，进行
中心组合设计，利用响应面分析法优化南板蓝根总
生物碱的提取工艺，为南板蓝根总生物碱的生产与
开发提供参考。
1 材料
UV-360 型紫外-可见分光光度计(日本岛津公
司) ，GZX-GFC． 101 型电热恒温鼓风干燥箱(上海博
泰实验设备有限公司) ，XP205 型 1 /10 万分析天平
(瑞士梅特勒-托利多公司) ，F1004N 型分析天平
(上海菁海仪器有限公司) ，CX-500 型高速多功能
粉碎机(上海市喜晟制药机械有限公司) ，PHS-3C
型酸度计(上海精密科学仪器有限公司)。
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
为爵床科植物马蓝 Baphicacanthus cusia (Nees)
Bremek．的干燥根茎及根。靛蓝对照品(中国药品
生物制品检定所，批号 110716-200610) ，试剂均为
分析纯。
2 方法及结果
2. 1 供试品溶液的制备 精密称取干燥至恒重的
南板蓝根粉末 5. 0 g，加入适量乙醇溶液，在一定提
取温度下进行超声辅助提取，回收溶剂，减压干燥得
南板蓝根醇提物干粉，加入 20 mL三氯甲烷，充分溶
解后，经 0. 45 μm 微孔滤膜滤过，加三氯甲烷定容
至 25 mL，即得。
2. 2 总生物碱提取率的测定 精密称取经五氧化
二磷干燥至恒重的靛蓝对照品 3. 29 mg，用三氯甲
烷定容至 100 mL，得对照品母液，分别吸取母液
0. 1，0. 2，0. 4，0. 8，1. 0 mL 于分液漏斗中，与溴百里
香酚蓝 5. 0 mL 和 pH 3. 5 的缓冲液 6. 0 mL 充分混
合，用三氯甲烷 8 mL 分 2 次萃取，萃取液用三氯甲
烷定容至 10 mL，于 415 nm处检测吸光度值(A) ，得
回归方程 Y = 0. 033 8X + 0. 004(R2 = 0. 999 4) ，线
性范围 3. 29 ～ 32. 9 μg;取同一对照品溶液连续测
定 6 次，精密度 RSD 0. 30%;8 h 内稳定性 RSD
0. 48%;重复性 RSD 0. 49%;加样回收率 RSD
1. 67%(n = 6) ;说明该测定方法稳定可行。
精密移取按 2. 1 项下方法制备的供试品溶液
0. 5 mL于分液漏斗中，按上述方法操作，测定 A，计
算总生物碱质量浓度，按下式计算总生物碱提取率。
总生物碱提取率 = C × V /W × 100%
式中，C为南板蓝根总生物碱质量浓度，W为样
品质量，V为溶剂换算体积。
2. 3 单因素试验考察
2. 3. 1 提取次数 固定液料比 20∶ 1，提取时间 15
min，乙醇体积分数 50%，提取功率 320 W，考察超声
提取 1，2，3，4 次对总生物碱提取率的影响，按 2. 2
项下方法计算总生物碱提取率。结果提取率分别
0. 48%，0. 64%，0. 67%，0. 69%，故选择提取 2 次。
2. 3. 2 超声提取时间 固定液料比 20 ∶ 1，乙醇体
积分数 50%，提取功率 320 W，分别超声提取 15，
20，25，30，35 min，提取 2 次，考察不同提取时间对
总生物碱提取率的影响。结果提取率分别为
0. 56%，0. 63%，0. 77%，0. 76%，0. 75%。随超声时
间的增加，提取率呈先上升再下降的趋势，可能是总
生物碱由于超声提取时间过长，导致部分结构发生
变化而降低提取率。因此，超声时间选 25 min
左右。
2. 3. 3 液料比 固定超声时间 25 min，乙醇体积分
数 50%，提取功率 320 W，提取 2 次，考察液料比10∶
1，15∶ 1，20∶ 1，25∶ 1，30∶ 1对总生物碱提取率得影响，
结果 提 取 率 分 别 为 0. 62%，0. 66%，0. 71%，
0. 74%，0. 75%。因此，从节约成本角度考虑，液料
比选取 25∶ 1左右。
2. 3. 4 乙醇体积分数 确定超声时间 25 min，液料
比 25∶ 1，提取功率 320 W，提取 2 次，考察乙醇体积
分数分别为 55%，65%，75%，85%，95%时对总生
物碱提取率的影响。结果提取率分别为 0. 66%，
0. 71%，0. 73%，0. 76%，0. 77%，故选取乙醇体积分
数 85%左右。
2. 4 响应面设计 在单因素试验基础上，选取提取
时间、乙醇体积分数及液料比为考察因素，以总生物
碱提取率为评价指标，采用 Box-Behnken Design
(BBD)试验设计方案，采用三因素三水平的响应面
分析法对工艺参数进行优化。因素水平见表 1，响
应面安排及结果见表 2。
表 1 南板蓝根总生物碱超声辅助提取工艺响应面试验因素水平
水平
A
提取时间
/min
B
乙醇体积
分数 /%
C
液料比 /mL·g － 1
－ 1 20 80 20∶ 1
0 25 85 25∶ 1
1 30 90 30∶ 1
采用 Design Expert 7. 0 软件对表 2 数据进行处
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表 2 南板蓝根总生物碱超声辅助提取工艺中心组合设计方案
No． A B C 总生物碱提取率 /%
1 － 1 － 1 0 0. 768
2 1 － 1 0 0. 583
3 － 1 1 0 0. 684
4 1 1 0 0. 648
5 － 1 0 － 1 0. 782
6 1 0 － 1 0. 673
7 － 1 0 1 0. 779
8 1 0 1 0. 673
9 0 － 1 － 1 0. 636
10 0 1 － 1 0. 631
11 0 － 1 1 0. 641
12 0 1 1 0. 621
13 0 0 0 0. 661
14 0 0 0 0. 686
15 0 0 0 0. 682
16 0 0 0 0. 686
17 0 0 0 0. 681
理和分析，获得总生物碱提取率(Y)对超声提取时
间、乙醇体积分数、料液比的二次多元回归方程 Y =
－ 97. 711 － 2. 244A + 3. 154B + 0. 028C + 0. 015 AB +
0. 000 3AC － 0. 001 5BC + 0. 017A2 － 0. 021B2 +
0. 001 8C2。对二次回归方程进行方差分析(表 3) ，
结果模型 P ＜ 0. 01，说明回归方差模型极显著，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. 990 8，表
明该模型相关度好。
回归方程各项的方差分析表明，A，AB，A2，B2 均
达到极显著水平。响应面 Y 对因素 A，B，C 构成的
三维空间在二维平面上的等高图，可直观地反映各
因素间的相互作用。Design-Expert 7. 0. 0 软件处理
得响应面分析结果见图 1 ～ 3。
根据所得模型，预测最优工艺条件为乙醇体积
分数 83. 21%，超声时间 20. 23 min，液料比 21. 16 ∶
1，在此条件下总生物碱的提取率理论值达
0. 781%。但结合实际生产情况，将最佳工艺修正为
乙醇体积分数 83. 0%，超声时间 20. 5 min，液料比
21. 0 ∶ 1，在修正条件下，实际提取率(0. 78 ±
0. 024)%(n = 3) ，与理论值较为接近，说明优选的
提取条件参数可靠。
3 讨论
本实验采用响应曲面法优化南板蓝根药材中总
表 3 响应面分析拟合回归方程的方差分析
方差来源 SS f MS F P
模型 4. 771 9 0. 530 1 83. 518 9 ＜ 0. 000 1
A 2. 376 2 1 2. 376 2 374. 373 2 ＜ 0. 000 1
B 0. 024 2 1 0. 024 2 3. 812 7 0. 091 8
C 0. 000 8 1 0. 000 8 0. 126 0 0. 733 0
AB 0. 555 0 1 0. 555 0 87. 444 9 ＜ 0. 000 1
AC 0. 000 2 1 0. 000 2 0. 035 5 0. 856 0
BC 0. 005 6 1 0. 005 6 0. 886 2 0. 377 8
A2 0. 779 4 1 0. 779 4 122. 800 4 ＜ 0. 000 1
B2 1. 115 7 1 1. 115 7 175. 772 5 ＜ 0. 000 1
C2 0. 008 6 1 0. 008 6 1. 358 3 0. 282 0
残差 0. 044 4 7 0. 006 4
失拟项 0. 001 0 3 0. 000 3 0. 029 1 0. 992 3
纯误差 0. 043 5 4 0. 010 9
总离差 4. 815 4 16
注:R2Adj = 0. 978 9。
图 1 超声提取时间与乙醇体积分数对总生物碱提取率的影响
生物碱超声辅助提取工艺，对南板蓝根总生物碱的
进一步研究与开发具有较大的现实意义。相比于传
统提取设计工艺，虽然正交设计、均匀设计可同时考
虑几个因素且实验次数较少，但其精度不够;响应曲
面法是通过中心组合试验研究各因素间交互作用的
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刘家水，等:响应曲面法优化南板蓝根中总生物碱的提取工艺
图 2 超声提取时间与液料比对总生物碱提取率的影响
图 3 乙醇体积分数与液料比对总生物碱提取率的影响
一种回归分析方法，能求得高精度的回归方程，并对
实验值进行预测。通过响应曲面法分析对南板蓝根
中总生物碱提取工艺进行优化，得到超声辅助提取
的最佳工艺条件，相比于传统热回流提取方法，具有
提取时间短、提取率高的优势。
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［责任编辑 仝燕］
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