响应曲面法优化超声提取芒果叶中芒果苷的工艺研究

张 青，王志祥，宋立丹，乐 龙(中国药科大学制药工程教研室，南京 210009)

芒果叶为漆树科植物芒果MangiferaindicaL.的叶，芒果叶的药理作用主要有平喘、止咳、祛痰、免疫、抗炎、镇痛、保肝利胆、抗病毒、抗肿瘤、抗菌等[1]。芒果苷又名芒果素、知母宁，是芒果叶的主要活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、退热、镇痛、抗寄生虫、神经保护等作用[2]。超声波产生的空化效应、机械效应、热效应以及其他次级效应能够在不改变有效成分结构的基础上，缩短提取时间，节约提取溶剂，提高提取率[3-4]。本文采用超声波法提取芒果叶中的芒果苷，在单因素实验的基础上采用Box-Behnken响应曲面法进行工艺优化，利用Design-Expert8.0.5.0软件进行数据拟合，得出超声提取芒果叶中的芒果苷的最佳优化工艺参数。

1 仪器与材料

1.1 仪器 DCTZ-2000型三频多用途恒温超声波提取机(北京弘祥隆生物技术开发有限公司)；FW100高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)；BT25S 型分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；LC-10ATvp高效液相色谱仪(日本岛津公司)。

1.2 材料 芒果叶购于广东省广州市；芒果苷对照品(批号：MUST-11110201) 购于中国标准品物质网；甲醇(色谱纯，江苏汉邦科技有限公司)；乙醇(南京化学试剂有限公司)。

2 实验方法

2.1 芒果苷样品的提取 将已干燥的芒果叶粉碎，过10～120 目筛，每次称取2 g粉末放于超声提取机的反应釜中，再加入一定量的乙醇溶液，超声提取后，减压抽滤，量取滤液的体积，精确移取100 μL滤液于10 mL量瓶中，并用流动相甲醇-2 mL·L-1磷酸水溶液(20∶80)定容。经0.22 μm微孔滤膜过滤后进样，记录色谱图。

2.2 芒果苷的含量测定方法

2.2.1 色谱条件[5]VP-ODS反相色谱柱(150 mm × 4.6 mm，5 μm)；柱温25 ℃；流动相：甲醇-2 mL·L-1磷酸水溶液(20∶80)；检测波长:258 nm；流速：1 mL·min-1；进样量：20 μL。

2.2.2 标准曲线的绘制 精密称取芒果苷对照品2.94 mg,置于10 mL量瓶中，用流动相溶解并定容于刻度线处。分别精密吸取100，200，400，600，800和1 000 μL，置于6个10mL量瓶中，并用流动相定容，经0.22 μm微孔滤膜过滤后进样。以色谱峰面积为纵坐标(Y)，以芒果苷对照品溶液的质量浓度(μg·mL-1)为横坐标(X)绘制标准曲线。得回归方程：Y=104 115X-151 149,r=0.999 7。结果表明，芒果苷进样量在2.94～29.4 μg范围内呈良好的线性关系。

2.2.3 芒果苷的含量测定 采用外标峰面积法计算芒果苷的含量，最终得芒果的提取率：

式中:η为芒果苷的提取率(%)，A为芒果苷的峰面积，V为滤液体积(mL)，n为稀释倍数，m为芒果叶的质量(mg)

2.3 响应曲面法实验设计[6-7]在单因素实验的基础上，用Box-Behnken响应面设计，以芒果苷提取率(Y)为响应值，选取液料比(A)、超声功率(B)、提取时间(C)和提取温度(D)4个因素，采用四因素三水平的响应面分析法，实验因素与水平设计见表1。

表1 响应曲面实验因素水平表

3 结果与分析

3.1 响应曲面实验结果与方差分析 响应曲面实验设计方案与结果见表2。用Design-Expert8.0.5.0软件对实验数据进行多元回归拟合，得芒果苷提取率(Y)对液料比(A)、超声功率(B)、提取温度(C)、提取时间(D)的二次多项回归方程：

Y=4.04+0.11A+0.14B-0.22C-0.016D

-0.11AB+0.14AC-0.19AD-0.29BC

-0.10BD+0.025CD-0.54A2-0.36B2

-0.40C2-0.44D2

模型方差分析结果如表3所示。

表2 响应曲面实验设计方案与结果

表3 响应曲面回归模型方差分析

3.2 响应曲面的分析与优化 利用Design-Expert8.0.5.0软件对表3数据进行二次多元回归拟合，所得到的二次回归方程的响应曲面图及其等高线图见图1、图2和图3。3组图直观地反映了各因素对响应值的影响。响应曲面图可以反映各因素的交互作用对响应值的影响，等高线的形状可以反映出交互作用的强弱，圆形表示两因素交互作用不显著，椭圆形则表示两因素交互作用显著。

图1 液料比与提取温度对芒果苷提取率影响的响应面图(a)和等高线图(b)

图2 液料比与提取时间对芒果苷提取率影响的响应面图(a)及等高线图(b)

图3 超声功率与提取温度对芒果苷提取率影响的响应面图(a)及等高线图(b)

从图1(a)中的响应面图可以看出，当提取温度在45 ℃附近、液料比在50 mL·g-1附近，芒果苷提取率达到了最大值，说明最佳提取温度和最佳液料比在实验选取的范围内。从图1(b)的等高线图中可以看出,沿温度方向峰值移动，等高线密度大于沿料液比方向，说明温度对效应值的贡献更大。

从图2(a)中的响应面图中可以看出，在一定的提取时间，芒果苷提取率随液料比的增大先快速增大后又缓慢减小；随着提取时间的由小变大，芒果苷提取率变化不明显，只是略有一个先上升后下降的趋势。从图2(b)等高线图中可以看出，沿液料比方向峰值移动，等高线密度大于沿提取时间方向，表明液料比对效应值的贡献更大。

从图3(a)的响应面图中可以看出，当超声功率一定时，芒果苷提取率随着温度的升高先增大后减小。当温度一定时，芒果苷提取率随着超声功率的增大逐渐增大，然后略有下降。从图3(b)等高线图中可以看出，沿提取温度方向峰值移动，等高线密度大于沿超声功率方向，说明提取温度对效应值的贡献更大。所得结论均与方差分析结果一致。

3.3 条件优化、预测与验证 通过软件求解回归方程，得出最佳提取工艺条件为：液料比为50.24mL·g-1，超声功率为437.52 W，提取温度为45.80 ℃，提取时间为29.61 min，芒果苷提取率预测值为4.11%。考虑到实际的可操作性，将优化工艺条件修正为：液料比50 mL·g-1，超声功率为438 W，提取温度46 ℃，提取时间30 min，在此条件下进行3次平行实验，所得芒果苷提取率的平均值为4.04%。与预测值较为相近，因此所得到的最佳优化工艺可靠，具有一定的使用价值。

4 结论

本文采用超声波法提取芒果叶中的芒果苷，通过响应曲面法对芒果苷提取工艺的参数进行优化。结果表明，最佳优化工艺条件为：液料比50 mL·g-1，超声功率为438 W，提取温度46 ℃，提取时间30 min，在此条件下，芒果苷提取率为4.04 %，与预测值接近。因此，采用响应曲面法优化超声提取芒果叶中的芒果苷，得到的工艺条件具有一定的实际应用价值。

参考文献：

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[2] 廖洪利，苏春丽，胡小兰，等.芒果苷药理研究新进展[J].药学实践杂志，2008，26(8):161-162.

[3] 吴素仪，丘泰球，范晓丹.超声波在中草药有效成分提取应用中的研究进展[J].江苏中医药，2008，40(7):93-94.

[4] 万水昌，王志祥，乐龙，等.超声提取技术在中药及天然产物提取中的应用[J].西北药学杂志，2008，23(1):60-62.

[5] 谢黎崖，任宽，黄鑫.正交设计优选芒果苷的微波提取工艺[J].中国医院药学杂志，2010，30(15):1331-1333.

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