星点设计—响应面法优化平卧菊三七提取工艺

赵玉荣 刘俊 徐子跃 何立巍

【摘 要】目的：优化平卧菊三七提取工艺。方法：以乙醇浓度、溶媒倍量、提取时间为自变量，以绿原酸提取率及干膏得率为因变量，通过对自变量各水平进行多元线性回归及二项式拟合，选择合适的拟合方程模型，采用效应面法优化最佳工艺，并进行预测分析和验证试验。结果：得到的最佳提取工艺为：21倍量58%乙醇，提取2次，每次105min。结论：采用星点设计-响应面法能有效优化平卧菊三七提取物的最佳提取工艺。

【关键词】平卧菊三七提取物；星点设计-响应面法；绿原酸提取率；提取工艺

中图分类号：R284.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）27-0116-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.052

【Abstract】Objective： To optimize the extraction preparation of Gynura procumbens Lour. Methods： Independent variables were ethanol concentration， solvent amount and extraction time； dependent variables were the extraciont rate of Chlorogenic acid and the yield of extract. Linear or non-linear mathematic models were used to estimate relationship between independent and dependent variables. Select the appropriate fitted equation model， response surface method was used to optimize extraction； prediction was carried out through comparing observed and predicted values. Results： Optimal extraction technology was as following： extracted 2 times with 21 times the amount of 58% ethanl， 105 min each time. Conclusion： The extraction preparation of Gynura procumbens optimized by central composite design-response surface method is effective.

【Key words】Extract of Gynura procumbens； Central composite design； Response surface methodology； Extraction efficiency of Chlorogenic acid； Extraction technology

平臥菊三七Gynura procumbens Lour. 为菊科三七属多年生草本植物，药食兼用，具有降血糖[1]、抗氧化[2]、抗炎[3]等功效，其主要含有机酸类、黄酮类以及三萜类等多种化学成分[4-5]。民间常将嫩茎叶作蔬菜食用，或晾干后泡茶服用，目前作为新食品原料，在广东、江西、江苏等地有规模化的种植[6]。目前，国内平卧菊三七提取物多以水为溶剂采用煎煮法制得，没有制定特征成分的定量分析考察指标，显然不能满足消费者对质量的要求。本实验在单因素考察的基础上，以绿原酸的提取率和干膏得率为考察指标，采用星点设计-效应面法优化平卧菊三七提取工艺，以进一步合理研究及开发提供理论依据。

1 仪器与材料

（1）仪器Agilent 1260高效液相色谱仪，包括自动进样、四元梯度泵、DAD检测器（美国安捷伦公司）；真空干燥箱（上海恒科学仪器有限公司，恒DZF系列）；分析天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂，RE-52A）；超声波清洗器（昆山禾创超声仪器有限公司，KH-500B型）

（2）材料绿原酸对照品（批号Y24J7K16726）购买于上海源叶生物科技有限公司；平卧菊三七药材购自于江苏省野生蔬菜研究所。乙腈为色谱纯，水为重蒸水，无水乙醇、甲醇为分析纯。

2 方法与结果

2.1 平卧菊三七提取物的制备

称取2.5g平卧菊三七细粉，加入乙醇水溶液，在恒温水浴锅中回流，抽滤，滤液至旋转蒸发仪上浓缩至半浸膏状态后，置于50°C真空干燥箱中干燥，即得。

2.2 绿原酸的含量测定

（1）色谱条件[7]汉邦Kromasi C18色谱柱（4.6mm×150mm，5μm）；流动相乙腈：0.4%磷酸水溶液；检测波长327nm，流速0.8ml/min，柱温35℃；进样体积10μl。

（2）对照品溶液的制备：取绿原酸对照品1.31mg，置25ml量瓶中，加50%甲醇制成浓度为52.4μg/ml的对照品溶液，用0.45 μm有机系滤膜过滤，低温保存，备用。

（3）供试品溶液的制备：取上述干膏，以50%甲醇超声提取30min，定容至100ml量瓶，过0.45μm微孔滤膜，制得供试品溶液。

（4）标准曲线的绘制：分别精密吸取绿原酸对照品溶液（52.4μg/ml）1、3、5、10、15、20μl，在（1）色谱条件下进样测定，以峰面积（Y）对质量（X，μg）进行线性回归，得回归方程为Y=2199.1X+2.5968（r2=1）；线性范围为0.0524～1.048μg，表明在线性范围内绿原酸的线性关系良好。

2.3 绿原酸得率的测定

按照（1）方法测定浸膏中绿原酸的量，绿原酸的得率=绿原酸重量（g）/平卧菊三七药材重量（g）×100%

2.4 干膏得率的测定

精密称量2.1法中的干膏量，干膏得率=干膏重量（g）/药材重量（g）×100%

2.5 星点设计-效应面法优化平卧菊三七提取工艺

（1）方案设计依据单因素试验考察结果，结合星点设计效应面法优化提取工艺，确定回流考察的因素为选择乙醇浓度、提取时间、溶媒倍量和提取次数。由于提取次数为非连续性变量，不能进行回归分析，故确定提取次数为2次，其余因素根据星点设计原理，每个因素设5水平，用代码值-α，-1，0，1，α（3因素星点设计的α=1.682）。代码值所代表的实际物理量见因素水平见表1。以绿原酸提取率及干膏得率为评价指标，权重系数各定位0.6和0.4。采用星点设计优化提取条件，试验方案及测定结果见表2。

（2）模型拟合 将所得数据用Design-Expert8.0软件进行效应面试验分析，以各指标的综合得分为效应值，对各因素进行多元线性回归和二项式拟合。

多元线性回归方程

R=81.476-0.662A+0.017B+1.95928C（r=0.869）

二项式拟合方程

R=71.817-0.429A-0.056B+3.062C+1.671×10-3AB+0.023×AC+5.280×10-3BC-5.134×10-3A2-7.333×10-4B2-0.105×C2（r=0.947）

从拟合方程的相关系数可知，多元线性回归方程的相关系数相比于多元二项式拟合方程相关系数较低，表明多元线性回归拟合度不佳，预测性较差，因此选择多元二项式拟合方程，实测值与预测值基本吻合，预测性良好。

（3）方差分析 采用ANOVA分析效应面的回归参数。由表3可知。

（4）效应面优化与预测评价 根据二次多项式模型，绘制各考察指标综合得分与各自变量间的3D效应曲面图及等高线图（图1）。

依据上述结果可预测平卧菊三七提取物最佳提取条件为乙醇浓度为58%，提取时间为103.89min，溶媒倍量为21倍。预测总评分为83.471。结合实际生产情况，对最佳提取工艺条件进行微调，拟选择最佳提取工艺为乙醇浓度为58%，提取时间为105min，溶媒倍量为21倍。

（5）验证试验

在选取的最佳提取工艺条件下，分别称取2.5g平卧菊三七药材3份进行试验验证，结果得到的总评分值为81.459，与预测值相比较偏差为-2.41%，说明试验所建立的模型具有良好的预测性，优化得到的工艺参数准确可靠。

3 讨论

有机酸类成分，包括绿原酸及其类似物是平卧菊三七主要有效成分[6-8]，具有抗氧化、抗菌降血脂，保护心血管等作用，可以作为平卧菊三七提取物质量控制的特征性成分，故对其提取物工艺的研究非常有意义。星点设计-效应面法是国内外使用较成熟的实验设计方法[9]，与正交设计相比，更加精确、高效、实用，近年来国内已逐渐将其应用于优化处方或制剂工艺，所以本研究采用星点设计-效应面优选出最佳提取工艺。结果表明最佳提取工藝为：加21倍量的58%乙醇水，提取2次，每次回流105min，经过试验验证发现，其提取效率较高，表明提取工艺准确、有效、稳定。

【参考文献】

[1]郑国栋，钟树生，张清峰等.平卧菊三七对小鼠血糖及血脂的影响[J].现代食品科技，2013（12）：2800-2804.

[2]孟醒，李安平，余江帆等.平卧菊三七提取物体外抗氧化活性研究[J].食品与机械，2016（10）：145-150.

[3]郑国栋，帅丽乔娃，黎冬明等.平卧菊三七提取及抗菌作用的研究[J].食品科技，2014（04）：218-221.

[4]张颖，姜坤，杨利军等.平卧菊三七叶化学成分的分离与鉴定[J].沈阳药科大学学报，2012（05）：337-339.

[5]叶芝红，林乐珍，熊红霞等.超声波提取平卧菊三七总三萜的工艺研究[J].食品工业，2016（02）：10-13.

[6]李小军，张妹砣，穆云妹等.“一测多评”法测定平卧菊三七中绿原酸类成分[J].中国医院药学杂志，2015（22）：2007-2011.

[7]汤迎爽，康阿龙，储雪蓉等.正交试验法优选复方参金凝胶中各药材的提取工艺[J].中成药，2016，38（10）：2276-2280.

[8]Li XJ，Mu YM，Li TT.Gynura procumbens Reverses Acute and Chronic Ethanol-Induced Liver Steatosis through MAPK/SREBP-1c-Dependent and -Independent Pathways[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2015，63（38）：8460-8471.

[9]谭珍媛，黄兴振，梁健钦等.星点设计-效应面法优化葛花醒酒颗粒的提取工艺[J].中药材，2017，40（11）：2644-2648.