响应面法优化辽东楤木芽三萜皂苷提取工艺的研究

唐雪梅　张胜男　李成华

摘要：采用溶剂法对辽东楤木芽中三萜皂苷进行提取。在单因素的基础上，应用Minitable16软件优化各因素及其相互作用的最佳組合。结果影响辽东楤木芽三萜皂苷提取率大小的因子依次是料液比、乙醇浓度、提取时间。提取率的最大预测值Y= 5.2153%，最佳提取参数为：时间4h，料液比1：35，乙醇浓度70%。

关键词：辽东楤木芽；三萜皂苷；提取；响应面优化

中图分类号： R282 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）012-0-02

Study on optimization of the extraction technology of The total triterpenoid saponins in Aralia elata bud by response surface method

Tang Xue-mei ，Zhang Sheng-nan， Li Cheng-hua

（DepartmentofPharmaceutics and Food Science， TonghuaTeachersCollege， Tonghua， Jilin 134001）

Abstract：In this study the solvent was used to extract the triterpenoid saponins from fresh bud of Aralia elata.On the basis of single factor test，the design of experiment was made by Minitable16 software. To optimize the best extraction technology of total triterpenoid saponin in Aralia elata bud . The results indicated that most important factor effecting the extraction rate is the ratio of liquid to solid，ethanol concent ， time.The maximum predicted extractrate was 5.2153%，the best extraction parameters ware：time 4 hours，liquid-solidratio1：35，ethanol content70%.

Keywords： Aralia elata bud， triterpenoid saponins， extraction， response surface method optimization

辽东楤木（Aralia elata （Miq.） Seem）属于五加科楤木属，又名龙牙楤木、刺龙牙、刺老鸦，具有食用、保健及医药等众多功能。其春季长出的幼芽具有很好的食味和独特的清香，可以食用。其生物活性成分的应用越来越被重视[1]。本实验应用响应面法对溶剂法提取辽东楤木三萜皂苷参数进行优化。

一、材料与方法

（一）材料与设备

辽东楤木嫩芽笔者采集，经鉴定，阴干后粉碎过筛，干燥密封备用；齐墩果酸（中国医药品生物制品检定所）；无水乙醇、冰醋酸、乙酸乙酯等均为分析纯。

旋转蒸发仪（上海仪电科学仪器股份有限公司）；紫外可见分光光度计（721-100型，深圳市三利医疗器械有限公司）；恒温水浴锅江苏科析仪器有限公司；中药粉碎机上海益联医学仪器发展有限公司；循环水式真空泵广州中科恺盛医疗科技有限公司。

（二）实验方法

1.单因素实验

提取时间对辽东楤木芽三萜皂苷提取率的影响 称取辽东楤木芽干粉5份，每份1g，分别置于100ml三角瓶中，在料液比1∶20、乙醇浓度70%条件下， 依次恒温水浴提取2、4、6、8、10h。

料液比对辽东楤木芽三萜皂苷得率的影响 称取辽东楤木芽干粉5份，每份1g，分别置于100m三角瓶中，在提取时间4h、乙醇浓度70%条件下， 依次料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35恒温水浴提取。

乙醇浓度对辽东楤木芽三萜皂苷得率的影响 称取辽东楤木芽干粉5份，每份1g，分别置于100m三角瓶中，在提取时间4h、料液比1∶30条件下， 依次乙醇浓度60%、70%、80%、90%、100%恒温水浴提取。

2.提取条件优化方案

依据单因素实验结果，采用Bo-Behnken设计三因素三水平分析实验[2-4]。各因素赋值见表1。

表1 因素水平编码表

因素

水平 X1提取时间（h） X2料液比（g/mol） X3乙醇浓度（%）

-1 3 1/20 70

0 4 1/30 80

1 5 1/40 90

3.三萜皂苷含量测定 香草醛高氯酸法

标准曲线的测定按文献[5，6]建立的辽东楤木芽三萜皂苷含量测定方法进行。计算回归方程为：y=8.4470x-0.0587，R2=0.9980，其中y为吸光度，x为三萜皂苷浓度（mg）。

提取液中三萜皂苷含量的测定 用相应提取剂把每次所得提取液定容至100ml。吸取适量，按标准曲线测定项测定方法进行三萜皂苷含量的测定。

三萜皂苷提取率（%）=（提取的三萜皂苷质量/辽东楤木芽干粉质量）×100%

二、结果与分析

（一）单因素实验结果

1.提取时间对辽东楤木芽三萜苷提取率的影响

如图1所示， 提取前期提取时间与提取率成正比。超过4h提取后三萜皂苷得率成反比，所以选择提取时间4h。

图1 提取时间对辽东楤木芽三萜苷提取率的影响

2.料液比对辽东楤木芽三萜皂苷提取率的影响 如图2所示， 在料液比1∶30前，提取液量与提取率成正比，之后随着提取液量的增加提取率减少，能是因为原料已经被充分饱和了。所以选择料液比1∶30。

图2 料液比对辽东楤木芽三萜皂苷提取率的影响

3.乙醇浓度对辽东楤木芽三萜皂苷提取率的影响

如图3所示，在乙醇浓度90%以下时，乙醇浓度与三萜皂苷提取率成正比，当浓度超过90%时提取率开始下降，可能是因为加热过程中乙醇挥发较多。

图3 乙醇浓度对辽东楤木芽三萜皂苷提取率的影响

（二）三萜皂苷提取率二次回归模型的建立与检验

1.回归方程的确立 实验安排及结果见表2。对表2数据进行回归拟合分析得到影响辽东楤木芽三萜皂苷提取率的主要因素提取时间、料液比、乙醇浓度与响应值三萜皂苷提取率的关系，用下列回归方程：M=2.85487+0.06445A+1.14049B+0.44311C+0.11737A*A +0.67999B*B+0.17254C*C-0.11153A*B -0.45228A*C+0.69900B*C 表示。

表2 实验设计及结果表

组别 A B C M

1 1 -1 0 2.5411

2 0 -1 -1 3.0893

3 -1 0 -1 2.1289

4 0 1 -1 3.6152

5 0 0 0 2.1398

6 1 0 1 3.2561

7 1 1 0 4.9561

8 -1 1 0 4.9864

9 0 0 0 3.1659

10 1 0 -1 3.0985

11 0 0 0 3.2589

12 0 1 1 5.7235

13 -1 -1 0 2.1253

14 -1 0 1 4.0956

15 0 -1 1 2.4016

2.回归方程回归系数估计分析

由表3回归方程回归系数的估计得到一次项B、C和二次项B*B均达到显著水平（p<0.05），其他项均不显著。由表3可以得出，料液比是影响辽东楤木芽三萜苷提取的最显著因素，其次是乙醇浓度，最后是提取时间。

表3 估计回归系数表

项 系数 系数标准误 T P

常量 2.85487 0.2704 10.560 0.000

A 0.06445 0.1656 0.389 0.713

B 1.14049 0.1656 6.889 0.001

C 0.44311 0.1656 2.676 0.044

A*A 0.11737 0.2437 0.482 0.650

B*B 0.67999 0.2437 2.790 0.038

C*C 0.17254 0.2437 0.708 0.511

A*B -0.11153 0.2341 0.654 -0.476

A*C -0.45228 0.2341 -1.932 0.111

B*C 0.69900 0.2341 2.985 0.031

3.回归模型的方差分析

由表4知， 模型P= 0.015< 0.05、决定系数R 2 = 0.8266、失拟检验F拟合>F0.05，表明模型显著，拟合良好，能解释82.66%响应值的变化，可以用于对辽东楤木芽三萜苷提取工艺的优化。

表4 回归模型方差分析

来源 自由度 平方和 SS 均方MS F P

回归 9 16.6050 1.8450 8.41 0.015

线性 3 12.0097 4.0032 18.26 0.004

失拟 3 0.3251 0.1084 0.28 0.839

純误差 2 0.7713 0.3857

合计 14 17.7013

（三）料液比、乙醇浓度与提取率的曲面图分析

根据方程中差异显著项及回归方程做出料液比、乙醇浓度与提取率响应面如图4，提取率随料液比的增加而升高，料液比在1：40左右提率处在较高水平，随乙醇浓度升高而升高，当乙醇浓度在80%左右时提取率处在较高水平，且随着料液比增和乙醇浓度增加时提取率仍然较高，但当料液比小于1：40时，即使乙醇浓度增加提取率仍然变化不大，因此料液比对提取率的影响大于乙醇浓度。

图4 料液比、乙醇浓度与提取率的曲面图

（四）最佳提取工艺优化 在合理的回归方程基础上，考虑相关项，使用Mitabe16软件中的响应优化器对长白楤木芽三萜皂苷提取的工艺参数进行优化，得到：时间4h，4料液比1∶35，乙醇浓度70%。

三、结语

本实验确定的辽东楤木芽三萜皂苷最佳提取工艺参数为：时间4h，料液比1：35，乙醇浓度70%，最大提取率预测值为5.2153%。其中，料液比是影响辽东楤木芽三萜苷提取的最显著因素，其次是乙醇浓度，最后是提取时间，时间对提取率的影响不大。

参考文献：

[1]孟宪军，武美玲，李天来，等.响应面法优化长白楤木嫩芽总皂苷提取工艺的研究[J].食品工业科技，2009，10：237-240.

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[3]张颖，李嘉，姜平川.大孔树脂纯化玉叶金花中三萜皂苷mussaendosideG的工艺研究[J].中南药学，2015，7（12）：704-707.

[4]徐红云，王占斌.响应面优化粗毛纤孔菌三萜提取工艺的研究[J].食品工业科技，2013，23：228-236.

[5]吕邵娃，刘栋，胡畔盼，等.点设计-效应面法优化龙芽楤木叶提取工艺[J].中药材，2010，（33）：442-445.

[6]翟秉涛，李佳，柳小莉，等.星点设计-效应面法优化太白楤木总皂苷磷脂复合物制备工艺[J].中药材，2016，6（39）：1361-1364.

作者简介：唐雪梅（1991-） ， 女， 吉林通化人， 通化师范学院制药与食品科学学院。

基金项目：通化师范学院大学生创新创业训练计划项目，项目编号：thsys1115。