Box—Behnken响应面法优选金樱子提取工艺

江迎春等

摘要：目的 筛选金樱子提取工艺。方法 以金樱子总皂苷、总酚酸含量为评价指标，乙醇浓度、提取时间、料液比、提取次数为考察因素，采用Box-Behnken响应面设计，Design-Expert8.0.5软件分析试验数据，建立多元二次回归方程，筛选金樱子提取工艺参数。结果 筛选出金樱子的最佳提取工艺参数为：乙醇浓度62.79%，料液比13.12∶1，提取时间137.93 min，提取次数1.85次，考虑到实际操作方便及工业大生产的实用性，将提取工艺参数修订为乙醇浓度60%，料液比13∶1，提取时间2 h，提取次数2次。结论 本研究筛选出的参数可为金樱子的提取工艺提供依据。

关键词：金樱子；总皂苷；总酚酸；提取工艺；Box-Behnken响应面法

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2015.08.027

中图分类号：R283.5 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2015）08-0099-04

Optimization of Extraction Process of Effective Constituents from Rosae Laevigatae Frustus by Box-Behnken Response Surface Method JIANG Ying-chun， DENG Chong， LI Jing-li （School of Pharmacy， Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang 712046， China）

Abstract：Objective To screen extraction process for Rosae Laevigatae Fructus. Methods With the content of total saponins and total phenolic acids from Rosae Laevigatae Fructus as the evaluation indexes， ethanol concentration， extraction time， solid-liquid ratio and extraction times as investigation factors， the test data were analyzed by Design-Expert8.0.5 software， and a multiple quadratic regression equation was set up to screen extraction process parameters of Rosae Laevigatae Fructus. Results The best extraction process parameters of Rosae Laevigatae Fructus were as follows：ethanol concentration was 62.79%；solid-liquid ratio was 13.12∶1；the extraction time was 137.93 min；extraction times were 1.85 times. Considering the convenience for actual operation and the practicability of industrial production， the extraction process parameters should be ethanol concentration of 60%， revised solid-liquid ratio of 13∶1， 2 hours extracting time， and 2 extraction times. Conclusion Final selected parameters provide the basis for the extraction process of Rosae Laevigatae Fructus.

Key words：Rosae Laevigatae Fructus；total saponins；total phenolic acids；extraction process；Box-Behnken response surface method

金樱子为蔷薇科植物金樱子Rosa Laevigata Mickx.的干燥成熟果实，其味酸、涩，性平，具有固精缩尿止带、涩肠止泻的功效[1]。金樱子可作为利尿剂、镇咳剂，也可用于皮肤肿瘤、烧烫伤、神经衰弱、高血压、神经性头痛、慢性肾炎等的治疗[2]。金樱子含有多糖、皂苷、三萜、黄酮类、有机酸等多种化合物，其中金樱子皂苷、酚酸具有广泛的生理活性，如溶血、抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、降低胆固醇等作用[3]。本试验以金樱子总皂苷、总酚酸的含量为评价指标，

通讯作者：邓翀，E-mail：fmmudz217@126.com

采用Box-Behnken响应面法，筛选金樱子乙醇回流提取工艺参数，为金樱子的提取工艺提供进一步参考。

1 仪器与试药

HH-2型数显恒温水浴锅（常州国华电器有限公司），SQ8200HD型超声波清洗器（上海冠特超声仪器有限公司），GB204型电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司，d=0.1 mg），UV-1102紫外分光光度计（上海天美科学仪器有限公司）。

金樱子药材购于西安万寿路药材市场，经本院王薇副教授鉴定为蔷薇科蔷薇属植物金樱子Rosa Laevigata Mickx.的干燥成熟果实。没食子酸对照品（中国食品药品检定研究院，批号110831-200302），齐墩果酸对照品（中国食品药品检定研究院，批号130742-201058），所有试剂均为分析纯，水为蒸馏水。

2 方法与结果

2.1 总酚酸、总皂苷含量测定

2.1.1 对照品溶液的制备 分别精密称取减压干燥至恒重的没食子酸对照品10 mg、齐墩果酸对照品9.90 mg，分别配成0.20、0.99 g/L的对照品贮备液。

2.1.2 供试品溶液的制备 精密称定金樱子粉末各约5 g，按试验设计方案进行提取，合并滤液，浓缩挥干，用不同浓度乙醇溶解并定容至25 mL量瓶中，4 ℃保存待用。

2.1.3 标准曲线的制备

2.1.3.1 没食子酸标准曲线 精密吸取没食子酸对照品溶液30、50、60、80、90、100 ?L，分别置10 mL具塞刻度试管中，加乙醇至2 mL，加0.3%十二烷基磺酸钠0.8 mL及0.6%FeCl3-0.9%K3[Fe（CN）6]（1∶1）混合溶液0.4 mL，混匀，暗处放置5 min，加0.1 mol/L HCl溶液至刻度，混匀，暗处放置20 min[4]，以显色剂为空白对照，在744 nm波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，对照品质量为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程Y=39.608X+0.019 0，r2=0.999 1，表明没食子酸在0.006～0.020 mg范围内与吸光度呈良好的线性关系。

2.1.3.2 齐墩果酸标准曲线 精密量取对照品溶液 0、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL，分别置于10 mL具塞试管中，70 ℃水浴挥干，精密加入新配置的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL和高氯酸溶液0.8 mL，摇匀，60 ℃恒温水浴加热 15 min，取出，立即置冰水浴中冷却10 min，加入5 mL冰醋酸，摇匀，以显色剂为空白对照[5]，分别在545 nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，对照品质量为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程Y=0.947 2X-0.032 7，r2=0.999 6，表明齐墩果酸在0.297～0.792 mg范围内与吸光度呈良好的线性关系。

2.1.4 精密度试验 分别精密量取没食子酸对照品溶液90 ?L、齐墩果酸对照品溶液0.7 mL，按“2.1.3”项下方法操作，连续测定6次，RSD分别为0.08%、0.08%，结果表明精密度良好。

2.1.5 重复性试验 精密称取同一批次粉碎后的金樱子6份，各约5 g，按“2.1.2”项下方法制备供试品溶液，分别按“2.1.3”项下方法测定，结果没食子酸、齐墩果酸RSD分别为0.25%、0.24%，表明本方法重复性良好。

2.1.6 稳定性试验 取同一供试品溶液50 ?L，按“2.1.3”项下方法操作，分别在0、10、20、30、40、50、60 min测定，结果没食子酸、齐墩果酸的RSD分别为0.26%、0.67%，表明供试品溶液在1 h内显色稳定。

2.1.7 加样回收率试验 分别精密称取没食子酸对照品溶液30 ?L、齐墩果酸对照品溶液80 ?L，加入已知含量的供试品溶液中，按“2.1.3”项下方法测定，计算回收率，结果回收率分别为103.35%±6.30%、105.57%±3.66%，RSD（n=5）分别为0.58%、1.19%。表明该方法回收率符合规定。

2.1.8 含量测定 精密量取金樱子供试品溶液50 ?L，按“2.1.3”项下方法测定，计算供试品中总酚酸、总皂苷含量。

2.2 Box-Behnken响应面法优化提取工艺条件

2.2.1 试验设计与结果 根据文献报道及中药材的传统提取经验，确定回流提取的考察因素为提取次数、乙醇浓度、提取时间和溶剂倍量[6]进行四因素三水平试验设计，利用Design-Expert8.0.5b软件，各因子编码值、试验设计方案和试验结果见表1、表2。按其选择的因素和水平进行提取，提取液过滤，定容于25 mL量瓶，作为供试品溶液。取供试品溶液适量，测定总酚酸、总皂苷含量，平行测定3次。以含量最大值为100分，计算其他含量值占最大值的比例。依据《中华人民共和国药典》对药材质量标准要求、文献记载和以往研究基础分析[7]，制定加权系数各为0.5，综合评分=（Xi1/max1×0.5+Xi2/max2×0.5）×100。其中，Xi1代表总酚酸平均值中的第i个值，Xi2代表总皂苷平均值中的第i个值，max1代表总酚酸最大值，max2代表总皂苷最大值。

2.2.2 模型的建立及显著性检验 用ANOVA分析效应面的回归参数。利用Design-Expert8.0.5b软件对表2数据进行多元回归拟合，得到金樱子综合评分对乙醇浓度（A）、料液比（B）、提取时间（C）、提取次数（D）的多元二次回归模型方程：综合评分=79.33-21.70A+10.51B+2.22C+13.02D-1.87AB-11.14AC+4.82AD+5.67BC-7.05BD-7.66CD-16.34A2-7.51B2-3.75C2-4.50D2，r2=0.8655。

方差分析结果（见表3）表明，在本试验设定的区域范围内，整体模型达到极显著水平（P=0.000 6），乙醇浓度（A）、液料比（B）、提取次数（D）对总得率有极显著影响，二次项中的A2的偏回归系数达极显著水平，其他各项的偏回归系数均未达到显著水平。回归方程的失拟检验不显著（P=0.737 0），说明未知因素对试验结果干扰很小。拟合检验极显著，说明该方程与实际情况拟合很好，较好地反映了金樱子综合得率与提取时间、提取次数、乙醇浓度和液料比的关系，因此所得的回归方程能较好地预测金樱子综合提取得率随各参数的变化规律。

2.2.3 提取工艺的响应面分析与优化 根据二次多项式模型，应用Design-Expert8.0.5b软件绘制考察指标与影响较显著的3个自变量的等高线图，见图1。图1a显示在提取时间为137.93 min、提取次数为1.85条件下乙醇浓度与料液比对金樱子总提取率的影响。金樱子总提取率与乙醇浓度、料液比基本呈二次关系，当乙醇浓度在62%左右时，金樱子总提取率达到最大值。图1b显示在提取时间为137.93 min、料液比为13.12条件下乙醇浓度和提取次数对金樱子总提取量的影响。提取次数对金樱子总提取量的影响呈近似二次关系，在提取次数为2次左右时，金樱子总提取率达到最大值。图1c显示在提取次数为1.85、料液比为13.12条件下乙醇浓度和提取时间对金樱子总提取率的影响。当乙醇浓度在62%左右时，金樱子总提取率达到最大值。图1d显示在提取时间为137.93 min、乙醇浓度62%条件下料液比和提取次数对金樱子总提取率的影响。当料液比在13左右、提取次数在2次左右时，金樱子总提取率达到最大值。图1e显示在提取次数为1.85、乙醇浓度62%条件下料液比和提取时间对金樱子总提取量的影响。当料液比在13左右时，金樱子总提取率达到最大值。图1f显示在料液比为13.12、乙醇浓度62%条件下提取次数和提取时间对金樱子总提取率的影响。当提取次数在2次左右时，金樱子总提取率达到最大值。

由回归模型进行预测分析，金樱子综合得率最大预测值为97.29。根据预测最优条件进行验证，结果见表4，偏差率为0.25%。表明所建立的数学模型具有良好的预测性，所选工艺条件重复性好。

3 讨论

目前，采用正交试验来研究金樱子提取工艺的报道较多[8-10]。本试验采用多指标综合评分法，以金樱子总皂苷、总酚酸含量为综合指标，从整体化学成分角度筛选金樱子提取工艺参数，体现了中药化学成分多样化的特征，更具有科学性和合理性。

结合二次回归模型的数学分析结果，金樱子最佳提取工艺参数为：乙醇浓度62.79%，料液比13.12∶1，提取时间137.93 min，提取次数1.85次。考虑到实际操作方便及工业大生产的实用性，将提取工艺参数修订为：乙醇浓度60%，料液比13∶1，提取时间2 h，提取次数2次。在此条件下，金樱子理论提取率为97.29%。验证试验结果表明，金樱子平均提取率为97.54%，偏差率为0.25%，说明该模型可靠。

参考文献：

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（收稿日期：2015-01-14；编辑：陈静）