全 文 ：星点设计 -效应面法优化龙芽楤木叶提取工艺
吕邵娃 ,刘　栋 ,胡畔盼 ,叶旭炎 ,肖洪彬 ,匡海学＊
(黑龙江中医药大学药学院 ,黑龙江 哈尔滨 150040)
　　摘要　目的:星点设计-效应面法优化龙芽楤木叶的提取工艺。 方法:以乙醇体积分数 、提取时间 、溶媒比为自
变量 , 龙芽楤木叶总皂苷含量得率为因变量 ,通过对自变量各水平的多元线性回归及二项式拟合 , 用效应面法选取
较佳工艺 , 并进行预测分析。结果:确定最优提取工艺为 20倍量 70%乙醇 ,提取 3次 , 每次 2.5 h,提取预测值与理
论值偏差为 -2.41%,二项式拟合复相关系数 r=0.9617。结论:星点设计-效应面法优化的龙芽楤木叶提取工艺 ,
方法简便 , 精密度更高 ,可预测性较优 。
关键词　龙芽楤木;星点设计;效应面法;龙芽楤木叶总皂苷
中图分类号:R284.2　　文献标识码:A　　文章编号:1001-4454(2010)03-0442-04
OptimalExtractionofEfectiveConstituentsfromAraliaelatabyCentral
CompositeDesignandResponseSurfaceMethodology
LVShao-wa, LIUDong, HUPan-pan, YEXu-yan, XIAOHong-bin, KUANGHai-xue
(CollegeofPharmacy, HeilongjiangUniversityofChineseMedicine, Harbin150040, China)
Abstract　Objective:TooptimizetheprocessofextractingefectiveconstituentsfromAraliaelatabyresponsesurfacemethodolo-
gy.Methods:Theindependentvariableswereethanolconcentration, refluxtimeandsolventfold, thedependentvariablewasextraction
rateoftotalsaponinsinAraliaelata.Linearorno-linearmathematicmodelswereusedtoestimatetherelationshipbetweenindependent
anddependentvariables.Responsesurfacemethodologywasusedtooptimizetheprocessofextraction.Thepredicitonwascarriedout
throughcomparingtheobservedandpredictedvalues.Results:Regressioncoefficientofbinmialfitingcomplexmodelwasashighas
0.9617, theoptimumconditionsofextractionprocesswere70% ethanol, 2.5 hoursforreflux, 20-foldsolventand3timesforextrac-
tion.Thebiasbetweenobservedandpredictedvalueswas-2.41%.Conclusion:Itshowstheoptimummodelishighlypredictive.
Keywords　Araliaelata(Miq.)Seem.;Centralcompositedesign;Responsesurfacemethodology;TotalsaponinsinAralia
elata
收稿日期:2009-10-09基金项目:国家科技部国际合作项目(CR11-69);黑龙江省博士后基金资助项目(2070111)作者简介:吕邵娃(1971-),女 ,副教授 ,博士 ,研究方向为中药及天然药物药效物质基础;Tel:0451-82195724, E-mail:lswa5599@sina.com。＊通讯作者:匡海学 , Tel:0451-82193001, E-mail:hxkuang@hotmail.com。
　　龙芽楤木 Araliaelata(Miq.)Seem.是五加科
(Araliaceae)楤木属(Aralia)植物 ,东北地区俗称刺
老芽 、刺老鸦 、虎阳刺 。春季初发的嫩芽作绿色食品
山野菜食用 ,被称为山珍之一。辽宁民间将其根皮
或树皮作 “五加皮 ”入药。功用为补气安神 、强精滋
肾 、祛风活血 ,可治疗神经衰弱 、风湿性关节炎 、糖尿
病以及阳虚气弱 、肾阳不足等证〔1〕。其提取工艺的
优化 ,目前国内采取正交设计法 ,该方法采用线性数
学模型 ,具有简便 、实验次数少等优点 ,但精度不高 。
星点设计-效应面法是国外常用的实验设计方法 ,近
年国内已有将其应用于优化处方或制剂工艺的报
道 〔1, 2〕 ,但应用于中药提取工艺的报道较少 〔3, 4〕。由
于该法采用非线性数学模型拟合 ,在中心点进行重
复性实验以提高实验精度 ,预测值更接近真实值 ,且
实验次数也较小 。因此 ,本实验引入星点设计-效应
面法优选龙芽楤木叶的提取工艺 ,旨在对龙芽楤木
叶提取工艺进行优化 ,同时也为探讨该法应用传统
药材提取工艺的可行性提供依据。
1　仪器与试药
UV-1601型紫外分光光度计(日本岛津);实验
原料药材采自黑龙江伊春市桃山林业局白河林场。
经黑龙江中医药大学药学院药用植物教研室鉴定为
龙芽楤木 Araliaelata(Miq.)Seem.的叶 ,置阴凉处
通风干燥后使用 。正丁醇 、冰乙酸 、高氯酸 、香草醛
均为分析级。龙芽楤木皂苷 C为自制(纯度 >99%
以上)。
2　方法与结果
2.1　龙芽楤木皂苷的含量测定
2.1.1 　对照品溶液的制备:精密称取龙芽楤木皂
苷 C对照品 7.11 mg置于 25 mL量瓶中 ,用甲醇溶
解 ,并稀释至刻度 ,制成每 1 mL含 0.284 mg的溶
液 ,即得。
2.1.2 　供试品溶液的制备:称取龙芽楤木叶样品
3g,用 20倍 70%乙醇回流 3次 ,每次 2.5 h,过滤 ,
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DOI :10.13863/j.issn1001-4454.2010.03.045
滤液蒸干 ,称取 30mg定容于 25 mL容量瓶 ,从中吸
取 1mL,水浴蒸干 ,加 5%香草醛-冰乙酸 0.2mL、高
氯酸 0.8 mL, 70 ℃水浴 15min,取出冰浴 5 min,加
5 mL冰醋酸 , 555nm处测定吸光度 。
2.1.3　线性关系考察:精密吸取对照品溶液 0.5、
1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL,水浴蒸干 ,加 5%香草醛-
冰醋酸 0.2 mL、高氯酸 0.8 mL, 70 ℃水浴 15 min,
取出冰浴 5min,加 5 mL冰醋酸 , 555 nm处测定吸
光度 ,以龙芽楤木皂苷 C含量为横坐标 ,吸光度为
纵坐标 ,绘制标准曲线 ,得回归方程 y=10.5341x-
0.0058(R=0.9998)。结果显示 ,龙芽楤木皂苷 C
对照品在 0.1422 ～ 0.711mg内线性关系良好 。
2.1.4　精密度试验:取浓度为 0.1185mg/mL的对
照品溶液 , 重复测定 10次 ,平均吸光度为 1.244 ,
RSD为 0.103%,表明仪器精密度良好 。
2.1.5　稳定性试验:取供试品溶液 ,分别于 0 、24、
48 h测定 ,平均吸光度为 0.9343, RSD为 3.06%,表
明本品 48h内具有良好的稳定性。
2.1.6　重复性试验:取同一批次的龙芽楤木叶 6
份 ,按 “ 2.1.2”项下方法制成供试品测定 ,测得样品
龙芽楤木叶总皂苷平均含量为 137 mg/g生药 , RSD
为 1.3%,表明本法具有良好的重复性。
2.1.7　准确度试验:称取龙芽楤木叶 5 g,加入对
照品 0.8 g,按 “ 2.1.2”项下方法制成样品。测得平
均回收率为 100.19%, RSD为 2.81%。
2.2　龙芽楤木中总皂苷回流提取工艺优化
2.2.1　实验设计及结果:预试验结果显示 ,龙芽楤
木回流提取的影响因素有:乙醇浓度 、提取时间 、溶
剂用量及提取次数 。由于提取次数为非连续变量 ,
在结果模型拟合中处理比较困难 ,根据实际情况 ,把
提取次数定为 3次 。根据星点设计的原理 ,每因素
设 5水平 ,用代码值 -α、 -1、0、1、α来表示 [三因
素星点设计的 α=(23)1/4 ] 。代码值所代表的实际
操作物理量见表 1,实验安排与结果见表 2。
2.2.2　模型拟合:以龙芽楤木叶总皂苷得率为因
变量对各因素进行多元线性回归和二项式拟合 ,拟
合模型如下:
　表 1 因素水平表
因素
水平
-1.682 -1 0 +1 +1.682
乙醇浓度 X1 50 59.12 72.5 85.88 95
提取时间 X2 60 88.38 130 171.62 200
溶媒比 X3 10 14.05 20 25.95 30
　表 2 星点实验设计与结果
试验号 X1 X2 X3 皂苷得率 /%
1 -1 -1 -1 11.69
2 -1 -1 -1 9.695
3 -1 +1 -1 13.185
4 +1 +1 -1 11.260
5 -1 -1 +1 13.255
6 +1 -1 +1 9.505
7 -1 +1 +1 15.495
8 +1 +1 +1 13.380
9 -1.682 0 0 14.395
10 +1.682 0 0 8.465
11 0 -1.682 0 10.450
12 0 +1.682 0 14.470
13 0 0 -1.682 14.950
14 0 0 +1.682 14.950
15 ～ 20 0 0 0 14.270
　　注:实验龙芽楤木的投料量为 5.0 g, 15 ～ 20号为重复实验 ,实
验结果用平均值表示
　　多元线性回归:Y=b0 +b1X1 +b2X2 +b3X3
二项式拟合模型:Y=b0 +b1X1 +b2X2 +b3X3 +
b4X1 2 +b5X2 2 +b6X3 2 +b7X1X2 +b8X1X3 +b9X2X3
根据结果分析 ,多元线性回归:r=0.7132, P=
0.0432。虽然模型通过检验 ,但拟合度不佳 ,预测性
较差 ,因此线性模型不合适 ,故采用二项式拟合 ,结
果见表 3。
模型的复相关系数 r=0.9795,先删除最不可信
的 b4和 b5项 ,重新拟合 ,再根据 P值删除 b8项 ,再
拟合 ,结果见表 4。
　　表 3 二次多项式非线性估计结果
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9
F 53.06 176.54 39.56 114.84 2.92 2.24 7.21 101.82 3.49 44.29
P <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.01183 0.0165 0.00229 <0.0001 0.00912 <0.0001
　　表 4 简化后二次多项式非线性估计结果
b0 b1 b2 b3 b6 b7 b8
F 54.45 123.02 27.57 80.03 5.02 69.04 29.45
P <0.0001 <0.0001 0.0002 <0.0001 0.0431 <0.0001 0.0001
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　　二项式数学模型:
Y=-18.68463 +0.7424X1 -0.014405X2 +
0.77148X3 +1.54301E-0.03X2X3 -5.86581E-003X21 -
0.019396X23
复相关系数 r=0.9617,相对于线性拟合有大幅
提高 ,方程删除简化 r值降幅很小 ,表明该方程有较
大可信度。
2.2.3　工艺参数优化和预测:把因变量与另两因
素拟合为三维曲面图 ,因只能表达含两个因素的函
数 ,故固定三个变量中的一个为中值 ,再以拟合的目
标函数为数学模型 ,绘制因变量曲面图(见图 1 ～
3),在图上选取皂苷得率较佳工艺范围:X1:66% ～
77%, X2:150 ～ 170 min, X3:20 ～ 23倍 ,考虑到工业
生产的实际情况 ,故把实验选取提取龙芽楤木叶中
总皂苷的最优工艺为:20倍量 70%乙醇回流 3次 ,
每次 150 min。
图 1　乙醇浓度和提取时间对皂苷得率的影响三维图
图 2　乙醇浓度和溶媒比对皂苷得率的影响三维图
　　根据以上优化条件进行试验(龙芽楤木叶投料
量为 200 g,加入 25倍量 70%乙醇回流 3次 ,每次
150min),进行预测值与真实值的比较:预测值为
153.3 mg/g生药 ,真实值为:149.6 mg/g生药。偏
差率 =(0.1496 -0.1533)/0.1533 ×100% =-
2.41%。结果表明所建立的数学模型具有良好的预
测性 ,所选工艺条件重现性好 。
图 3　提取时间和溶媒比对皂苷得率的影响三维图
3　讨论
3.1　研究表明 ,在提取工艺优化过程中 ,往往在最
佳工艺附近 ,效应与因素之间的关系变得非常敏感 ,
实验条件的微小变化会造成指标的较大改变 ,效应
和因素在此区域内的关系一般表现为非线性;而广
泛使用的正交和均匀设计均基于线性模型 ,只能表
明某一因素的取值方向而无法求得极值 ,预测的精
确度不高 。而星点设计是多因素五水平的实验设
计 ,在二水平析因设计的基础上加上极值点和中心
点构成 ,其代码分别为 ±1、 ±α和 0, ±α为极值 , 0
为中值。在预实验的基础上 ,确定各因素水平的极
大值 +α值和极小值 -α、 ±1、0水平的安排遵循任
意两个物理量之间的差值与对应代码之间的差值成
等比的原则。效应面优化的基本原理则是通过描绘
效应对考察因素的效应面 ,从效应面上找出较优的
区域 ,再回推出因素的取值范围 ,此范围即为最佳条
件〔5〕。本文应用星点设计 -效应面法 ,对龙芽楤木叶
总皂苷提取工艺进行优化 ,考察了提取时间 、提取溶
媒 、溶媒比 3个因素 ,每个因素设 5个水平 ,考察总
皂苷得率这个指标。结果表明 ,用二次多项式对实
验中各因素和指标进行拟合 ,拟合度明显高于线性
拟合 ,且方差分析符合要求 ,模型可信度较高 。采用
该方法确定的龙芽楤木叶提取工艺表现出较高的总
皂苷得率 ,验证试验表明所建立的模型具有较好的
预测性。
3.2　本文采用香草醛 -高氯酸方法测定龙芽楤木
叶总皂苷的含量 ,该方法简便 、准确 、灵敏 、重现性
好。同时也运用浓硫酸 -甲醇法对龙芽楤木叶总皂
苷的含量进行测定 ,并对这两种方法进行了比较:前
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者最大吸收波长为 555 nm,后者为 270 nm;前者在
显色 1 h内吸光度逐渐减少 ,需在 15min内测定 ,而
后者在 1 h内前 30min内减少 , 30 ～ 60 min内反而
增大 ,限定后者只能在显色 30 min时测定带来很大
不便;线性关系考察各指标前者都优于后者 。综上
说明香草醛 -高氯酸方法测定龙芽楤木叶总皂苷含
量的方法简便 、准确 、灵敏 、重现性好 。
3.3 　以往的文献大部分以出膏率和浸膏中有效成
分含量作为工艺考察的单一指标 ,往往会造成结果
误差偏大。本实验采用龙芽楤木叶总皂苷得率作为
工艺考察指标 ,把出膏率和浸膏有效成分含量两者
综合起来 ,减少了误差 ,不但可以更明确地反映效应
与因素之间的关系 ,而且还可以使结果处理起来更
加简便 。
参 考 文 献
[ 1] 吴伟 , 崔光华 .星点设计-效应面优化法及其在药学中
的应用 [ J] .国外医学 ·药学分册 , 2000, 27(5):292-
298.
[ 2] 程骥 , 戴林东 ,朱家壁 .星点设计-效应面优化双嘧达莫
肺靶向脂质体 [ J] .中国药学杂志 , 2006, 41(10):762-
765.
[ 3] 孙磊 , 王玉蓉 .星点设计-效应面法优选远志的提取工
艺 [ J] .中成药 , 2006, 28(3):328-331.
[ 4] 吴清 , 倪宁 ,王玉蓉 , 等 .星点设计-效应面法优选人参
叶酶法提取工艺 [ J] .中国实验方剂学杂志 , 2006, 12
(4):5-8.
[ 5] KrajnikP.KopacJ.SlugaA.Designofgrindingfactors
basedonresponsesurfacemethodology[ J] .JMateProcess
Technol, 2005, (162-163):629-636.
收稿日期:2009-11-04作者简介:党建章(1957-),男 ,教授 , Tel:0755-26019171, E-mail:djzmail@sina.com。
酶法制备牡蛎营养口服液
党建章 1 ,宁超美 2 ,温　敏 2
(1.深圳职业技术学院应用生物技术系 ,广东 深圳 518055;2.深圳市海王健康科技发展有限公司 ,广东
深圳 518054)
　　摘要　目的:以脱脂牡蛎粉为原料 , 开发具有保肝解酒功效的牡蛎营养口服液。方法:通过正交实验确定最佳
的酶解条件 , 并对牡蛎酶解液进行除腥 、调味。结果:最佳的酶解工艺为:底物的加量为 2%, 加酶量为 10%, 酶解
时间为 90 min,酶解温度 50 ℃,酶解 pH6.2。牡蛎口服液中的糖原 、粗蛋白质和氨基酸总量分别为 461mg/100 mL、
381mg/100mL和 294.5 mg/100 mL。结论:本法酶解工艺条件可靠 ,除腥效果好 ,可为进一步中试生产提供参考。
关键词　脱脂牡蛎粉;酶解;除腥;牡蛎口服液
中图分类号:Q591.2　　文献标识码:A　　文章编号:1001-4454(2010)03-0445-04
EnzymaticProductionofOralNutritionalLiquidfromOyster
DANGJian-zhang1 , NINGChao-mei2 , WENMin2
(1.AppliedBiologicalDepartmentofShenzhenPolytechnicColege, Shenzhen518055, China;2.ShenzhenNeptunusHealthyTech-
nologyDevelopmentCO.LTD, Shenzhen518054, China)
Abstract　Objective:Toprepareanoralnutritionalliquidforprotectingliverandantialcoholicfromdefatedoysterpowder.
Methods:Theorthogonaldesignwasusedtodeterminetheoptimalenzymatichydrolyticconditionandtheenzymolysisliquidfromoyster
wasdeodorizedandseasoned.Results:Theoptimumhydrolyticconditionsweredeterminedasfolows:defatedoysterpowderadded
concentrationof2%, ratioofenzymetobasematerial10%, enzymatichydrolytictime90 min, temperature50 ℃, pH6.2.Thecon-
tentofglycogen, crudeproteinandaminoacidsintheoralnutritionalliquidwere461mg/100mL, 381mg/100mLand294.5mg/100
mL, respectively.Conclusions:Theprocessingconditionsarestableandreliableandcanbeusedtoprovidereferenceforfurtherpilot
scaleproduction.
Keywords　Defatedoysterpowder;Enzymatichydrolysis;Deodorization;Oystersoralliquid
　　我国是世界上对牡蛎肉及壳的药用认识最早的
国家 , 《神农本草经》中载有海洋药物约 10种 ,其中
牡蛎被列为上品。从古至今 ,牡蛎一直是临床常用
中药 。牡蛎肉的蛋白质含量可高达 50%,并且氨基
·445·JournalofChineseMedicinalMaterials　　第 33卷第 3期 2010年 3月