用层次分析法多指标评价优选金花茶超声提取工艺

牛广俊，陈清英，朱 思，陈天增，魏艺聪，欧仙者，梁一池

（1.福建中医药大学，福建 福州 350122；2.福建省漳平市展宏金花茶专业合作社，福建 漳平 364400）

用层次分析法多指标评价优选金花茶超声提取工艺

牛广俊1，陈清英2，朱 思1，陈天增2，魏艺聪1，欧仙者1，梁一池1

（1.福建中医药大学，福建 福州 350122；2.福建省漳平市展宏金花茶专业合作社，福建 漳平 364400）

为了探寻以超声波法提取金花茶多种生物活性成分的最佳工艺条件，以金花茶花为研究对象，采用均匀试验设计，就不同乙醇浓度、提取时间、料液比、提取温度对金花茶花中各种活性成分提取效率的影响情况进行了试验，并以总黄酮、多酚、总皂苷提取率为评价指标，采用层次分析法和综合评分法对其提取工艺条件进行了分析与评价。试验结果表明，不同提取工艺条件下金花茶花活性成分的提取率存在明显差异，试验确定的最佳提取工艺条件为：超声提取温度为50 ℃，乙醇浓度为50%，料液比为1∶40，提取时间为50 min。按此工艺条件超声提取，总黄酮的平均得率为15.88%，多酚得率为4.83%，总皂苷得率为12.28%。对金花茶提取工艺条件的综合评价平均分值为13.69，说明所选提取工艺稳定可行。

金花茶；均匀设计试验；层次分析法；多指标综合评价；含量测定

金花茶Camellia chrysantha（Hu）Tuyama是山茶科山茶属金花茶组灌木，主要分布在广西壮族自治区和福建省的部分地区。金花茶作为广西的重要经济林树种，具有极高的观赏价值与经济价值，又因其含有大量的茶多酚、茶多糖、茶氨酸和黄酮类、皂苷类 及其他对人体有益的活性成分，故被誉为“国宝神茶”。有关金花茶提取物的临床试验结果表明，金花茶具有抑制肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力、增强心肌收缩力和血管弹性、增进肝脏代谢、降低胆固醇、降血压、激活人体各种酶等功用[1]，植物多酚还与叶片抗病害能力在一定范围内具有显著的相关性[2]。有关研究结果还表明，金花茶乙醇提取物主要含有黄酮、多酚和皂苷等活性成分，唐前等人[3]运用正交试验的方法优选了金花茶总多酚的最佳回流提取工艺，湛志华等人[4]研究了金花茶叶中黄酮成分的提取与分离，但关于利用超声波提取其活性成分的工艺条件的研究尚未见诸报道。超声波提取法具有能缩短提取时间、提高有效成分得率且保护热敏性成分等优点，现已越来越多地被应用于植物有效成分的提取[5-6]。本研究根据有关文献报道，在前期试验的基础上，采用均匀设计试验的方法，以金花茶总黄酮、多酚、总皂苷的提取率为考察指标，就不同乙醇浓度、提取时间、料液比、提取温度对其各种活性成分提取效率的影响情况进行了试验，并结合层次分析法（AHP）[7]对试验结果进行了分析与评价， 以期优选出金花茶中活性物质的最佳提取工艺条件，为其工业化生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪 器

UV-9100紫外-可见分光光度计，北京瑞利分析仪器公司；AR2130电子天平，上海奥豪斯仪器有限公司；THC-10B数控超声波提取器，济宁天华超声电子仪器有限公司；DFYDHG-9240电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；Millipore超纯水机，法国Millipore公司。

1.2 材料与试剂

供试金花茶来源于福建龙岩，经福建中医药大学梁一池教授鉴定，其为山茶科山茶属金花茶组金花茶Camellia chrysantha（Hu）Tuyama植株。

芦丁，成都曼斯特生物科技有限公司，其纯度≥98%，MUST-12040302；没食子酸，成都曼斯特生物科技有限公司，纯度≥98%，MUST-13040103；人参皂苷Rg1，成都曼斯特生物科技有限公司，纯度≥98%，MUST-12041301。香兰素，国药集团化学试剂有限公司；三氯化铁，国药集团化学试剂有限公司；铁氰化钾，国药集团化学试剂有限公司；十二烷基硫酸钠，国药集团化学试剂有限公司。实验用的水为超纯水，其他试剂均为分析纯。

1.3 方 法

1.3.1 均匀试验设计

根据有关单个成分提取工艺的研究文献及实际生产情况，选取乙醇浓度（A）、液料比（B）、提取时间（C）、提取温度（D）为试验因素，前3个试验因素各设7个试验水平，提取温度设3个水平，按照均匀设计[8]表U7（73×31）进行试验，试验因素与水平见表1，试验安排见表2。

表 1 金花茶中总黄酮、多酚、总皂苷提取工艺均匀设计试验因素与水平Table 1 Factors and levels of uniform design test for extraction process of total flavonoids,polyphenols, total saponins in C. chrysantha

表 2 金花茶中总黄酮、总酚、总皂苷提取工艺均匀设计试验安排Table 2 Arrangement of uniform design test for extraction process of total flavonoids, polyphenols, total saponins in C. chrysantha

1.3.2 供试品溶液的制备

精密称取金花茶花粉末3份，每份各1.0 g，置于100 mL的锥形瓶中，按1.3.1均匀试验确定的工艺条件提取，离心，取上清液1.0 mL，定容至10 mL，得金花茶供试品溶液。

1.3.3 活性成分提取率的测定

根据有关文献报道的方法[9-10]测定金花茶提取液中总黄酮、总皂苷、多酚的得率，其计算公式如下：

得率＝(活性成分的提取量/金花茶样品的质量)×100%。

1.3.4 以层次分析法确定多指标权重系数

层次分析法（AHP）[11]是将评价目标分为若干层次和若干指标，依照各指标的不同权重进行综合评价的方法。金花茶活性成分提取工艺的综合评价体系共分三层，提取工艺条件优选结构模型如图1。比较同一层次目标的重要性，构建两两比较矩阵。在各项评价指标的两两比较判断矩阵中，各指标成分的评分标准见表3，分值越高，说明在同一层结构中所占的比例越大。根据金花茶中各种活性成分含量的高低及其化学成分在工业化生产中的实际需要，建立的三项评价指标成对比较的判断优先矩阵见表4。

图 1 金花茶活性成分最佳提取工艺条件综合评价体系的层次结构模型Fig. 1 Hierarchy structure model of synthetic evaluation system for the optimum extraction conditions of active components in C. chrysantha

表 3 金花茶活性成分提取率的各层次评分标准Table 3 Evaluation standard of extraction rate of active components in C. chrysantha at each levels

表 4 成对比较判断优先矩阵Table 4 Decision matrix of paired comparison

使用AHP分析软件计算所得的总黄酮、总皂苷和总酚各评价指标的权重系数分别为0.633 3、0.260 5和0.106 2。随机一致性比率RC＝IC/IR，本次试验一致性RC＝0.037 2＜0.1，说明权重计算正确可行；RC为随机一致性比率，作为衡量所得权重系数是否合理的指标，IC为一致性指标，IR代表平均随机一致性指标。

2 结果与分析

采用均匀试验设计的不同的提取工艺条件分别进行活性成分的提取，计算各种工艺条件下的黄酮、多酚、皂苷的提取率，再根据黄酮得率、多酚得率、皂苷得率，按照层次分析法（AHP）计算各种工艺的综合评分值，结果见表5。

从表5中可以看出，根据黄酮提取率的高低进行评价，各工艺条件的优劣顺序为：工艺4＞工艺3＞工艺2＞工艺6＞工艺5＞工艺1＞工艺7。根据多酚提取率的高低进行评价，各工艺条件的优劣顺序为：工艺3＞工艺2＞工艺5＞工艺4＞工艺6＞工艺1＞工艺7。根据总皂苷提取率的高低进行评价，各工艺条件的优劣顺序为：工艺5＞工艺6＞工艺7＞工艺3＞工艺4＞工艺2＞工艺1。基于AHP的综合评分法得到的各工艺条件的评分顺序为：工艺4＞工艺3＞工艺2＞工艺6＞工艺5＞工艺1＞工艺7。采用SPSS 18.0对均匀设计试验结果的黄酮得率、多酚得率和总皂苷得率进行多元线性回归分析，结果发现，总皂苷的提取率在所考察的各种工艺条件下具有显著线性关系，得到的回归方程为：

表 5 以不同提取工艺所得活性成分的提取率及其综合评价结果（n=3，±S）†Table 5 Yield of the active components under different extraction process conditions and comprehensive evaluation result(n=3,±S)

表 5 以不同提取工艺所得活性成分的提取率及其综合评价结果（n=3，±S）†Table 5 Yield of the active components under different extraction process conditions and comprehensive evaluation result(n=3,±S)

† Y为每个工艺的综合评分值，Y＝总黄酮得率×0.633 3＋总皂苷得率×0.260 5＋多酚得率×0.106 2。Y shows the comprehensive score of each process conditions, Y＝total fl avonoids yield×0.6333＋total saponins yield×0.2605＋polyphenols yield×0.1062.

提取工艺Extraction process试验因素Test factor 综合评价指标Evaluation index 综合评分值Comprehensive score (Y) /分A /% B /(mL·g－1) C /min D /℃ 黄酮得率Flavonoids yield /%多酚得率Polyphenols yield /%皂苷得率Saponins yield /%工艺1 30 24 30 60 14.50±0.05 4.31±0.26 10.13±0.04 12.28工艺2 40 32 45 60 15.77±0.08 4.82±0.18 11.32±0.17 13.45工艺3 50 40 25 50 15.88±0.10 4.83±0.21 12.13±0.13 13.73工艺4 60 20 40 50 16.53±0.02 4.52±0.16 12.08±0.05 14.10工艺5 70 28 20 40 14.74±0.15 4.68±0.11 13.17±0.11 13.27工艺6 80 36 35 40 15.01±0.07 4.39±0.43 13.00±0.12 13.36工艺7 90 44 50 60 11.78±0.32 3.76±0.36 12.92±0.06 11.22

Y＝9.371＋0.046A（r＝0.951），

p＝0.005＜0.05（α＝0.05）。

这一回归方程说明，乙醇体积分数对总皂苷的提取率有显著的影响，提取理论值为13.931（无水乙醇提取）。但是，根据实际生产的可行性及综合评分，可选择工艺3作为最佳工艺，即在50 ℃下，料液比为1∶40，用浓度为50%的乙醇提取50 min。为了验证优选工艺的可行性，又进行了3次平行实验，结果总黄酮的平均得率为15.88%，多酚得率为4.83%，总皂苷得率为12.28%，计算综合评分，平均分为13.69，说明所优选的工艺稳定可行。

3 讨 论

近年来，层次分析法逐步应用于中药复方提取工艺的研究中，用其进行多指标整体评价，经济作物中活性成分提取工艺的研究也理应如此，以单一指标只能评价某一类成分的提取效率，不能代表其他活性成分提取的效率，所以应该建立一种快速简单的方法，对经济作物活性成分同时提取工艺进行综合评价。均匀设计法可快速有效地确定多因子系统的优化条件[12]。在选择多个指标进行评价的基础上，本实验还采用层次分析方法对金花茶同时提取多种活性成分的提取率进行加权评价，通过权重系数及综合评分值对其提取工艺进行评价，层次分析法既合理地评价了各个指标成分的提取效率，又从提取工艺的整体理念出发，对优选工艺的稳定可行性进行了验证，因此文中的研究结果能为金花茶工业化生产提供参考依据。

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Multi-index evaluation of ultrasonic extraction techniques optimization ofCamellia chrysanthaby analytic hierarchy process

NIU Guang-jun1, CHEN Qing-ying2, ZHU Si1, CHEN Tian-zeng2, WEI Yi-cong1, OU Xian-zhe1, LIANG Yi-chi1
(1. Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, Fujian, China;2. ZhanhongCamellia chrysanthaprofessional cooperatives, Zhangping 364400, Fujian, China)

In order to optimize extraction techniques of various biological active components inCamellia chrysantha,in fl uences of ethanol concentration, extraction time, solid-liquid ratio and extraction temperature on extraction ef fi ciency were researched with uniform design tests, and extraction conditions were analyzed and evaluated by using analytic hierarchy process and synthetic scored methods, taking total fl avonoids, polyphenols, total saponins extraction rate as indexes. The results showed that extraction rates of the active components had signi fi cant differences under different extraction conditions. The optimum extraction process was extraction temperature of 50 ℃, 50% of ethanol, solid-liquid ratio 1∶40, extraction time of 50 min. Under the process conditions, average yield of total fl avonoids was 15.88%,polyphenols yield was 4.83%, and total saponins yield was 12.28%. The synthetic evaluated scores was 13.69, so the extraction process ofC. chrysanthawas stable and feasible.

Camellia chrysantha; uniform design test; analytic hierarchy process; multi-index synthetic evaluation;content determination

S609.9；S792.23 文献标志码：A 文章编号：1003—8981(2015)01—0119—04

2014-09-26

福建省教育厅项目（JA11138）；福建省龙岩市资助项目（201367）。

牛广俊，硕士研究生。

梁一池，教授。E-mail：fafulyc@126. com

牛广俊,陈清英,朱 思,等. 用层次分析法多指标评价优选金花茶超声提取工艺[J].经济林研究, 2015, 33(1)： 119－122.

[本文编校：伍敏涛]