響應(yīng)面法優(yōu)化遼東楤木芽三萜皂苷提取工藝的研究

唐雪梅　張勝男　李成華

摘要：采用溶劑法對(duì)遼東楤木芽中三萜皂苷進(jìn)行提取。在單因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Minitable16軟件優(yōu)化各因素及其相互作用的最佳組合。結(jié)果影響遼東楤木芽三萜皂苷提取率大小的因子依次是料液比、乙醇濃度、提取時(shí)間。提取率的最大預(yù)測(cè)值Y= 5.2153%，最佳提取參數(shù)為：時(shí)間4h，料液比1：35，乙醇濃度70%。

關(guān)鍵詞：遼東楤木芽；三萜皂苷；提取；響應(yīng)面優(yōu)化

中圖分類號(hào)： R282 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：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

遼東楤木（Aralia elata （Miq.） Seem）屬于五加科楤木屬，又名龍牙楤木、刺龍牙、刺老鴉，具有食用、保健及醫(yī)藥等眾多功能。其春季長(zhǎng)出的幼芽具有很好的食味和獨(dú)特的清香，可以食用。其生物活性成分的應(yīng)用越來(lái)越被重視[1]。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)溶劑法提取遼東楤木三萜皂苷參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

一、材料與方法

（一）材料與設(shè)備

遼東楤木嫩芽筆者采集，經(jīng)鑒定，陰干后粉碎過(guò)篩，干燥密封備用；齊墩果酸（中國(guó)醫(yī)藥品生物制品檢定所）；無(wú)水乙醇、冰醋酸、乙酸乙酯等均為分析純。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（721-100型，深圳市三利醫(yī)療器械有限公司）；恒溫水浴鍋江蘇科析儀器有限公司；中藥粉碎機(jī)上海益聯(lián)醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展有限公司；循環(huán)水式真空泵廣州中科愷盛醫(yī)療科技有限公司。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1.單因素實(shí)驗(yàn)

提取時(shí)間對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷提取率的影響 稱取遼東楤木芽干粉5份，每份1g，分別置于100ml三角瓶中，在料液比1∶20、乙醇濃度70%條件下， 依次恒溫水浴提取2、4、6、8、10h。

料液比對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷得率的影響 稱取遼東楤木芽干粉5份，每份1g，分別置于100m三角瓶中，在提取時(shí)間4h、乙醇濃度70%條件下， 依次料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35恒溫水浴提取。

乙醇濃度對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷得率的影響 稱取遼東楤木芽干粉5份，每份1g，分別置于100m三角瓶中，在提取時(shí)間4h、料液比1∶30條件下， 依次乙醇濃度60%、70%、80%、90%、100%恒溫水浴提取。

2.提取條件優(yōu)化方案

依據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Bo-Behnken設(shè)計(jì)三因素三水平分析實(shí)驗(yàn)[2-4]。各因素賦值見(jiàn)表1。

表1 因素水平編碼表

因素

水平 X1提取時(shí)間（h） X2料液比（g/mol） X3乙醇濃度（%）

-1 3 1/20 70

0 4 1/30 80

1 5 1/40 90

3.三萜皂苷含量測(cè)定 香草醛高氯酸法

標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定按文獻(xiàn)[5，6]建立的遼東楤木芽三萜皂苷含量測(cè)定方法進(jìn)行。計(jì)算回歸方程為：y=8.4470x-0.0587，R2=0.9980，其中y為吸光度，x為三萜皂苷濃度（mg）。

提取液中三萜皂苷含量的測(cè)定 用相應(yīng)提取劑把每次所得提取液定容至100ml。吸取適量，按標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定項(xiàng)測(cè)定方法進(jìn)行三萜皂苷含量的測(cè)定。

三萜皂苷提取率（%）=（提取的三萜皂苷質(zhì)量/遼東楤木芽干粉質(zhì)量）×100%

二、結(jié)果與分析

（一）單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.提取時(shí)間對(duì)遼東楤木芽三萜苷提取率的影響

如圖1所示， 提取前期提取時(shí)間與提取率成正比。超過(guò)4h提取后三萜皂苷得率成反比，所以選擇提取時(shí)間4h。

圖1 提取時(shí)間對(duì)遼東楤木芽三萜苷提取率的影響

2.料液比對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷提取率的影響 如圖2所示， 在料液比1∶30前，提取液量與提取率成正比，之后隨著提取液量的增加提取率減少，能是因?yàn)樵弦呀?jīng)被充分飽和了。所以選擇料液比1∶30。

圖2 料液比對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷提取率的影響

3.乙醇濃度對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷提取率的影響

如圖3所示，在乙醇濃度90%以下時(shí)，乙醇濃度與三萜皂苷提取率成正比，當(dāng)濃度超過(guò)90%時(shí)提取率開(kāi)始下降，可能是因?yàn)榧訜徇^(guò)程中乙醇揮發(fā)較多。

圖3 乙醇濃度對(duì)遼東楤木芽三萜皂苷提取率的影響

（二）三萜皂苷提取率二次回歸模型的建立與檢驗(yàn)

1.回歸方程的確立 實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析得到影響遼東楤木芽三萜皂苷提取率的主要因素提取時(shí)間、料液比、乙醇濃度與響應(yīng)值三萜皂苷提取率的關(guān)系，用下列回歸方程：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 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果表

組別 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.回歸方程回歸系數(shù)估計(jì)分析

由表3回歸方程回歸系數(shù)的估計(jì)得到一次項(xiàng)B、C和二次項(xiàng)B*B均達(dá)到顯著水平（p<0.05），其他項(xiàng)均不顯著。由表3可以得出，料液比是影響遼東楤木芽三萜苷提取的最顯著因素，其次是乙醇濃度，最后是提取時(shí)間。

表3 估計(jì)回歸系數(shù)表

項(xiàng) 系數(shù) 系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤 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.回歸模型的方差分析

由表4知， 模型P= 0.015< 0.05、決定系數(shù)R 2 = 0.8266、失擬檢驗(yàn)F擬合>F0.05，表明模型顯著，擬合良好，能解釋82.66%響應(yīng)值的變化，可以用于對(duì)遼東楤木芽三萜苷提取工藝的優(yōu)化。

表4 回歸模型方差分析

來(lái)源 自由度 平方和 SS 均方MS F P

回歸 9 16.6050 1.8450 8.41 0.015

線性 3 12.0097 4.0032 18.26 0.004

失擬 3 0.3251 0.1084 0.28 0.839

純誤差 2 0.7713 0.3857

合計(jì) 14 17.7013

（三）料液比、乙醇濃度與提取率的曲面圖分析

根據(jù)方程中差異顯著項(xiàng)及回歸方程做出料液比、乙醇濃度與提取率響應(yīng)面如圖4，提取率隨料液比的增加而升高，料液比在1：40左右提率處在較高水平，隨乙醇濃度升高而升高，當(dāng)乙醇濃度在80%左右時(shí)提取率處在較高水平，且隨著料液比增和乙醇濃度增加時(shí)提取率仍然較高，但當(dāng)料液比小于1：40時(shí)，即使乙醇濃度增加提取率仍然變化不大，因此料液比對(duì)提取率的影響大于乙醇濃度。

圖4 料液比、乙醇濃度與提取率的曲面圖

（四）最佳提取工藝優(yōu)化 在合理的回歸方程基礎(chǔ)上，考慮相關(guān)項(xiàng)，使用Mitabe16軟件中的響應(yīng)優(yōu)化器對(duì)長(zhǎng)白楤木芽三萜皂苷提取的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到：時(shí)間4h，4料液比1∶35，乙醇濃度70%。

三、結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)確定的遼東楤木芽三萜皂苷最佳提取工藝參數(shù)為：時(shí)間4h，料液比1：35，乙醇濃度70%，最大提取率預(yù)測(cè)值為5.2153%。其中，料液比是影響遼東楤木芽三萜苷提取的最顯著因素，其次是乙醇濃度，最后是提取時(shí)間，時(shí)間對(duì)提取率的影響不大。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：唐雪梅（1991-） ， 女， 吉林通化人， 通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)學(xué)院。

基金項(xiàng)目：通化師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：thsys1115。