中心复合设计法优化半枝莲多糖提取工艺

何凤兰，谭梅英

(1.佛山市中医院三水医院，广东佛山528100；2.广东省第二中医院药学部，广东广州510095)

中心复合设计法优化半枝莲多糖提取工艺

何凤兰1，谭梅英2

(1.佛山市中医院三水医院，广东佛山528100；2.广东省第二中医院药学部，广东广州510095)

目的 采用中心复合设计法优化半枝莲中多糖的提取工艺。方法 采用中心复合设计法进行试验，以加水倍量、提取温度和提取时间为考察因素，以多糖提取率为考察指标，对半枝莲的提取工艺进行优化。结果 所建立的二次多项式回归模型具有良好的预测性，回归方程P<0.01，回归系数r2=0.9743，失拟项P>0.05，优选的最佳提取工艺为加34.47倍量水，提取2次，每次2.68 h，提取温度98.02℃。结论 优选的提取工艺合理、稳定、可行。

半枝莲；多糖；中心复合设计法；提取工艺

半枝莲为唇形科植物半枝莲ScutellariabarbateD.Don的干燥全草[1]。一般在夏季或者秋季茎叶茂盛的时候采挖，用水洗净后晒干即可。现代研究表明[2-4]，半枝莲具有抗病毒、抗癌、保肝、消肿、止痛等功效。半枝莲含有黄酮、多糖、生物碱等成分，其中多糖是重要的抗肿瘤活性成分[2，5-7]。本实验采用中心复合设计法对半枝莲多糖提取工艺进行优化。

1 资料与方法

1.1 仪器与材料

UV-7504型紫外-可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司)，CP224C型电子分析天平(奥豪斯-上海仪器有限公司)，HH-S6数显恒温水浴锅(金坛市金城国胜实验仪器厂)。

半枝莲药材购自广州致信中药饮片有限公司(批号：20140205)，经鉴定为唇形科植物半枝莲Scutellaria barbate D.Don的干燥全草。无水葡萄糖对照品(批号110833-201205，购于中国食品药品检定研究院)，乙醚、无水乙醇、苯酚、硫酸均为分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 标准曲线的绘制 精密称取于105℃干燥至恒重的无水葡萄糖对照品(购于中国食品药品检定研究院)52.15 mg，加水100 ml溶解，制成每1 ml含无水葡萄糖0.5215 mg的溶液。精密量取无水葡萄糖对照品溶液1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml，分别置10 ml量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密量取上述各溶液1 ml，置具塞试管中，分别加5%苯酚溶液2.0 ml，混匀，迅速加入硫酸7.0 ml，摇匀，室温放置30分钟，取出，以相应试剂为空白，照紫外-可见分光光度法(《中华人民共和国药典》2010年版一部附录ⅤA)，在490 nm的波长处测定吸光度，并绘制标准曲线，得回归方程A=52.581C+0.015(A为吸光度，C为浓度)，r=0.9994，结果表明无水葡萄糖在0.005215～0.015645 mg/ml范围内呈良好线性关系。

1.2.2 半枝莲多糖的测定 取半枝莲药材粉末10 g，精密称定，加乙醚100 ml，索氏回流提取至提取液无色，取药渣挥干溶剂，按照表1的实验设计选择不同加水倍量、提取温度和提取时间，采用回流提取法，提取两次，合并水提液，适当浓缩，加无水乙醇使含醇量达80%，进行沉淀，所得沉淀物加100ml蒸馏水使溶解，滤过，取续滤液。精密量取续滤液0.5 ml，加水稀释至10 ml，取1 ml按照标准曲线制备方法测定吸光度，利用标准曲线计算多糖含量。

1.2.3 中心复合试验设计 根据单因素预试验结果，采用回流提取法，确定提取次数为两次，选择加水倍量、提取温度和提取时间为考察因素，以多糖得率为评价指标。

2 结果

中心复合试验设计和结果见表1。采用Design-Expert8.0软件进行数据分析，得到加水倍量(X1)、提取温度(X2)和提取时间(X3)与多糖提取率(Y)之间的二次多项式回归方程，结果如下：

Y=-16.84869+0.082708A+0.34914B+0.82135C+1.3750×10-4AB-1.8750×10-3AC+8.7500×10-4BC-1.32229×10-3A2-1.81727×10-3B2-0.15698C2

由表2可见，回归方程P<0.01，回归系数r2=0.9743，失拟项P>0.05，说明所得方程的拟合情况良好。

表1 半枝莲多糖提取工艺设计方案与实验结果

表2 二次回归方程方差分析

注：*P<0.05显著性差异；**P<0.01极显著性差异。

3 最优工艺的确立及验证

根据二次多项式回归方程，使用Design-Expert软件绘制因变量(Y)与各自变量(X1、X2、X3)之间的3D效应曲面图及等高线图(图1～6)，得出最佳提取工艺条件：加34.47倍量水，提取2次，每次2.68h，提取温度98.02℃，此时多糖理论提取率为2.7884%。对最佳工艺条件进行验证试验，结果多糖平均提取率为2.7302%，RSD为1.73%(n=5)。表明所建立的数学模型具有良好的预测性，所选工艺条件稳定性、重现性好。

图1 考察因素A与考察因素B对评价指标Y的等高线图

图2 考察因素A与考察因素B对评价指标Y的3D响应面图

图3 考察因素A与考察因素C对评价指标Y的等高线图

图4 考察因素A与考察因素C对评价指标Y的3D响应面图

图5 考察因素B与考察因素C对评价指标Y的等高线图

图6 考察因素B与考察因素C对评价指标Y的3D响应面图

4 讨论

多糖类成分在植物界中分布广泛，是中药的有效活性成分之一。半枝莲多糖具有抗肿瘤、降血糖的作用。目前，对半枝莲多糖提取工艺的研究多采用正交设计或均匀设计法，试验次数虽少，但精度不高，预测性较差。而中心复合设计法采用非线性数学模型拟合，复相关系数较高，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。

采用中心复合设计法，对半枝莲多糖的提取工艺进行优化。在单因素预试验结果的基础上，采用回流提取法，确定提取次数为两次，选择加水倍量、提取温度和提取时间为考察因素，最终确定其最佳提取条件为：加34.47倍量水，提取2次，每次2.68h，提取温度98.02℃。在此条件下进行验证实验，预测值与实测值比较吻合，相对偏差较小，表明所建立的数学模型具有良好的预测性，所选工艺条件稳定性、重现性好。本实验为中心复合设计法应用于中药提取工艺的优化提供实验依据。

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010：109.

[2]蒋小岗，顾振纶.半枝莲的化学成分和药理作用[J].中国野生植物资源，2004，23(1)：3-5.

[3]马红樱，张德禄，胡春香，等.植物活性多糖的研究进展[J].西北师范大学学报(自然科学版)，2004，40(3)：112-117.

[4]肖海涛，李宪.半枝莲化学成分和药理活性研究进展[J].中药研究与信息，2005，7(4)：20-25.

[5]张岱州，李洁.半枝莲不同药用部位多糖的含量测定[J].中国中医药科技，2010，17(2)：133.

[6]张自丽，宋高臣.半枝莲多糖的提纯及抑瘤作用的研究进展[J].牡丹江医学院学报，2011，32(6)：44-45.

[7]杨颖，李汾.百合中性多糖对5-FU增效减毒作用及其对体外对肿瘤细胞的抑制作用[J].延安大学学报(医学科学版)，2013，11(2)：8-11.

Optimization of extraction technology for polysaccharide inScutellariaebarbataeby central composite design-response surface method

HEFeng-lan1，TANMei-ying2

(1.Sanshui hospital Foshan City Hospital of traditional Chinese Medicine,Foshan 528100,China;2.The second hospital of Guangdong province of Phaimacy department,Guangzhou 510095,China)

Objective To optimize extracting technology of polysaccharide inScutellariaebarbataeby central composite design-response surface method.Methods Taking the amount of water, extraction temperature and extraction time as factors,extraction rate of polysaccharide as index,extraction process of Scutellariae Barbatae Herba was optimized by CCD-RSM.Results The regression model has good predictability (r2=0.9743),with regression equationP<0.01 and lack of fitP>0.05.Optimum condition of extraction technology was extracted 2 times with 34.47-fold water,98.02℃ temperature,and 2.68 hours each time.Conclusion Optimum extraction process was reasonable,stable and feasible.

Scutellariaebarbatae; Polysaccharide; Central composite design-response surface method; extraction technology

何凤兰(1975—)，女，广东佛山人，佛山市中医院三水医院主管中药师。

R284.2

A

1672-2639(2015)02-0007-04

2014-09-15；责任编辑 徐文梅]