響應面法優化閃式提取陳皮中橙皮苷工藝的研究

謝 捷，曹銘希，朱興一，王 平

（浙江工業大學藥學院，制藥工程教育部重點實驗室，浙江杭州310014）

響應面法優化閃式提取陳皮中橙皮苷工藝的研究

謝 捷，曹銘希，朱興一，王 平*

（浙江工業大學藥學院，制藥工程教育部重點實驗室，浙江杭州310014）

采用響應面法對陳皮中橙皮苷的閃式提取工藝進行優化。在單因素實驗的基礎上，選取乙醇濃度、提取時間和液固比三個主要因素，以橙皮苷得率為響應值，用響應面分析法優化橙皮苷的閃式提取工藝。結果表明，閃式提取的最佳工藝條件為：乙醇濃度70%，提取時間2.6min，液固比42.1mL/g，閃式提取2次。在此條件下，橙皮苷得率的理論值為5.39%，實測值為5.36%，與理論值的相對誤差為0.56%。與乙醇熱回流法相比，橙皮苷得率提高了6.35%，提取時間大大縮短。閃式提取法是一種高效快速的提取橙皮苷的方法。

響應面，閃式提取，陳皮，橙皮苷

Abstract：Response surface methodology was applied to optimize the homogenate extraction of hesperidin from pericarpium citri reticulatae.On the base of single factor experiments，ethanol concentration，extraction time and the ratio of solvent to solid were selected as the main factors.The yield of hesperdin was used as the responsive values.The response surface method was employed to optimize the homogenate extraction of hesperidin.The results indicated that the optimum conditions were as follows：the concentration of ethanol of 70%，the extraction time of 5min，the ratio of solvent to solid of 42.1mL/g and homogenate extraction for 2 times.Under the optimum extraction conditions，the predictive yield of hesperdin was 5.39%，the average validation yield of hesperidin was 5.36%，and the relative error between them was 0.56%.Compared with heating reflux extraction，the yield using the homogenate extraction was 6.35%higher and extraction time was significantly shortened.So the homogenate extraction was efficient and rapid to extract hesperdin.

Key words：response surface methodology；homogenate extraction；pericarpium citri reticulatae；hesperidin

陳皮（Pericarpium Citri Reticultae）為蕓香科植物橘（Citrus reticulate Blanco）及其栽培變種的干燥成熟果皮［1］，具有“理氣健脾、燥濕化痰”的功效。橙皮苷是陳皮的主要活性成分之一，為白色針狀晶體，化學結構為具有雙氫黃酮氧苷結構［2］。研究表明，橙皮苷具有鎮咳平喘［3］、抗病毒［4］、抗菌［5］、止痛［6］、抗氧化［7］等功效。目前，橙皮苷的提取主要以乙醇熱回流法為主，耗時長、得率較低［8］。另外也有采用超聲波輔助法提取橙皮苷，提取效果較好，但提取時間略長［9］。閃式提取是利用閃式提取器高速轉動時所產生的機械剪切作用、振動作用和負壓渦流，迅速地將植物細胞組織粉碎至細微粒度，從而使組織內的有效成分與溶劑充分接觸，達到快速溶解和高效提取的目的［10］，具有時間短、效率高、操作簡便等優點［11］。目前，有關閃式提取橙皮苷的工藝還未有報道，本文嘗試將閃式提取法應用于橙皮苷的提取，并通過響應面分析法優化該工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

陳皮 購于杭州胡慶余堂藥業有限公司，干燥粉碎后過30目篩；橙皮苷標準品 中國藥品生物制品檢定所；甲醇、乙酸 色譜純；無水乙醇 分析純。

DFY-500搖擺式粉碎機 上海鼎廣機械設備有限公司；DZF真空干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；RE-52AA旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；FSH22可調閃式提取器 鄭州金星科技有限公司；Agilent液相色譜儀 安捷倫科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 橙皮苷的閃式提取 準確稱取陳皮粗粉10.0g，加入一定量溶劑，在一定的乙醇濃度、提取時間、液固比和提取次數下進行閃式提取，過濾得橙皮苷提取液。

1.2.2 橙皮苷的乙醇熱回流提取 準確稱取陳皮粗粉10.0g，加入40倍70%的乙醇回流提取2h，重復2次，過濾得橙皮苷提取液。

1.2.3 橙皮苷含量的測定

1.2.3.1 色譜條件 色譜柱為Diamonsil（TM）C18（250mm ×4.6mm，5!m）；甲醇-水-乙酸（35∶61∶4），流速為 1.0mL/min，檢測波長為 UV 286nm，柱溫為30℃。

1.2.3.2 標準曲線的建立 精密稱取橙皮苷標準品3.9mg，用甲醇溶解，并定容至25mL。分別進樣5、10、15、20、25、30、35、40!L，進行 HPLC 檢測。以進樣量（!g）為橫坐標，以峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，進行線性回歸。回歸方程為 Y=0.0006X+0.0086（R2=0.9999），線 性 范 圍 為 0.0373～0.2931mg/mL。

1.2.3.3 橙皮苷得率的計算 吸取橙皮苷提取液10mL，用甲醇定容至50mL。精密吸取經0.45!m微孔膜濾過的濾液10!L，按上述色譜條件檢測。根據回歸方程求得橙皮苷的濃度，按下式計算橙皮苷得率：

式中：Y為橙皮苷得率，%；c為橙皮苷濃度，g/mL；v為提取液體積，mL；n為稀釋倍數；m為陳皮質量，g。

1.2.4 實驗方案的設計

1.2.4.1 單因素實驗 通過預實驗，確定對乙醇濃度、提取時間、液固比和提取次數進行單因素實驗。

1.2.4.2 響應面優化實驗 根據響應面分析軟件提供的模型，選取對提取工藝影響較大的乙醇濃度、提取時間、液固比為自變量，橙皮苷的得率為響應值，設計三因素三水平的實驗，實驗因素與水平的取值見表1。

表1 響應面實驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單因素對橙皮苷得率的影響

2.1.1 乙醇濃度對橙皮苷得率的影響 固定實驗條件：提取時間為2.5min，液固比為40mL/g，提取次數為2次，考察乙醇濃度分別為50%、60%、70%、80%、90%時對橙皮苷得率的影響，結果如圖1所示。由于橙皮苷能溶于乙醇，而在水中的溶解性較差。在乙醇濃度為50%～70%時，得率隨乙醇濃度的增加而增加。當乙醇濃度大于70%時，陳皮中的果膠多糖會發生凝固，阻礙了乙醇向細胞內的擴散，也影響了橙皮苷的有效溶出，因此，得率逐漸下降。本實驗選擇70%作為較適宜的乙醇濃度。

圖1 乙醇濃度對橙皮苷得率的影響

2.1.2 提取時間對橙皮苷得率的影響 固定實驗條件：乙醇濃度為70%，液固比為40mL/g，提取次數為2 次，考察提取時間分別為 0 .5、1、1.5、2、2.5、3.0min對橙皮苷得率的影響，結果如圖2所示。提取時間在0.5～2.5min的范圍內，高速的機械剪切作用使橙皮苷更易從基質中釋放并溶解，得率隨時間的增加而增加，2.5min時達到最高。此后再延長時間，由于橙皮苷在高溫條件下發生分解，得率隨之下降。因此，本實驗選擇2.5min作為較適宜的閃式提取時間。

圖2 提取時間對橙皮苷得率的影響

2.1.3 液固比對橙皮苷得率的影響 固定實驗條件：乙醇濃度為70%，提取時間為2.5min，提取次數為2 次，考察液固比分別為 20、30、40、50、60mL/g 時對橙皮苷得率的影響，結果如圖3所示。液固比在20～40mL/g的范圍內，溶劑量的增加使橙皮苷更易充分溶出，得率隨之提高，液固比為40mL/g時達到最高。此后再增加液固比，橙皮苷得率幾乎保持恒定。因此，本實驗選擇40mL/g作為較適宜的液固比。

圖3 液固比對橙皮苷得率的影響

2.1.4 提取次數對橙皮苷得率的影響 固定實驗條件：乙醇濃度為70%，提取時間為2.5min，液固比為

40mL/g，考察提取次數對橙皮苷得率的影響，結果如圖4所示。得率隨著提取次數的增加而提高，當提取2次時，基本提取完全。因此，選擇2次作為最適宜的閃式提取次數，在響應面優化實驗中不再作為考察因素。

圖4 提取次數對橙皮苷得率的影響

2.2 響應面法優化閃式提取橙皮苷工藝

根據Box-Benhnken中心組合實驗設計原理和單因素實驗的結果，選取對橙皮苷得率影響較大的三個因素：乙醇濃度、提取時間和液固比，采用Design-Expert7.0程序，進行響應面分析優化。分別對乙醇濃度、提取時間和液固比作如下變換：X1=（Z1-70）/10，X2=（Z2-2.5）/0.5，X3=（Z3-40）/10，橙皮苷得率Y為響應值。實驗設計與實驗結果如表2所示，其中1～12是析因實驗，13～15是中心實驗，用來估計實驗誤差。回歸結果如表3所示。

表2 響應面分析方案及實驗結果

表3 回歸分析結果

該回歸模型極顯著（P＜0.001），表明與實際實驗擬合較好。決定系數R2=99.10%，表明響應值的變化有99.10%來源于所選變量。模型失擬項P=0.4415＞0.05，不顯著，表明本實驗無其他因素的顯著影響，回歸模型可以較好地描述各因素與響應值之間的真實關系。對響應值與各因素進行回歸擬合后，得到回歸方程：

一次項和二次項均對橙皮苷得率的影響顯著，交互項的影響小。根據回歸分析結果，得響應面及其等高線如圖5～圖7所示。從響應面的最高點和等高線可以看出，在所選的范圍內存在極值。由圖5可知，X1和X2的等高線呈橢圓形，同時橙皮苷得率對乙醇濃度的變化比對提取時間的變化敏感。由圖6可知，X1和X3的等高線也呈橢圓形，且橙皮苷得率對乙醇濃度的變化比對液固比的變化敏感。由圖7可知，X2和X3的等高線幾乎呈圓形，提取時間和液固比的交互作用很小。綜合以上分析，乙醇濃度是影響橙皮苷得率的主要因素，其次是液固比，而提取時間對橙皮苷得率影響較小。

圖5 Y=f（X1，X2）的響應面和等高線

圖6 Y=f（X1，X3）的響應面和等高線

圖7 Y=f（X2，X3）的響應面和等高線

對回歸方程取一階偏導數并解方程組可得：X1=-0.067，X2=0.0913，X3=0.2063。代入前述的變換公式，可得橙皮苷最佳提取工藝條件為：乙醇濃度69.33%、提取時間2.55min、液固比42.06mL/g。考慮到實際情況，將最佳提取工藝條件修正為乙醇濃度70%、提取時間2.6min、液固比42.1mL/g。

2.3 最佳工藝驗證

根據以上最佳條件進行橙皮苷的提取，實驗重復三次，橙皮苷的實際得率為5.36%，與理論值5.39%的相對誤差為0.56%，表明響應面分析法得到的工藝參數真實可靠，具有實用價值。

2.4 不同提取工藝比較

將陳皮粗粉按1.2.2中所示的提取條件進行乙醇熱回流提取，并與閃式提取進行比較，結果如表4所示。

表4 不同提取工藝的比較（n=3）

與乙醇熱回流提取相比，閃式提取橙皮苷的得率提高了6.35%，提取時間由2h縮短到2.5min。閃式提取利用高速機械剪切力和振動作用使植物組織迅速破碎，繼而有效成分在負壓滲透的作用下快速達到溶解平衡，因而提取效率得到顯著提高。

3 結論

3.1 探索了橙皮苷的閃式提取工藝，并用響應面法優化得到了最佳工藝條件：乙醇濃度70%、提取時間2.6min、液固比42.1mL/g、提取2次。在此工藝條件下，橙皮苷的實際得率達5.36%，與理論值基本相符。

3.2 與乙醇熱回流法相比，閃式提取橙皮苷的得率提高了6.35%，時間更短，是一種高效提取橙皮苷的方法。

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Optimization for homogenate extraction of hesperidin from pericarpium citri reticu/atae by using response surface methodology

XIE Jie，CAO Ming-xi，ZHU Xing-yi，WANG Ping*
（Zhejiang University of Technology，College of Pharmaceutical Sciences，Key Laboratory of Pharmaceutical Engineering of Ministry of Education，Hangzhou 310014，China）

TS255.1

B

1002-0306（2010）10-0285-04

2009-10-09 *通訊聯系人

謝捷（1978-），女，碩士，講師，研究方向：天然藥物化學。

浙江省重大科技專項（2008C13036-3）。