基于響應面法的雞矢藤揮發油提取工藝優化研究

安莉 劉騰恬 單娜 黨艷妮 楊祎辰 馬存德

摘要 以雞矢藤為原料，在單因素試驗基礎上，使用Box-Benhnken響應面法，將雞矢藤揮發油含量作為響應值，建立數學回歸模型，分析優化提取雞矢藤揮發油工藝。結果表明，雞矢藤揮發油最佳提取工藝參數是粒徑429 μm、料液比1∶9.3（g∶mL）、提取時間2.63 h，在該條件下，揮發油含量為3.12%，雞矢藤揮發油提取穩定、可靠。

關鍵詞 雞矢藤；揮發油；響應面法；提取工藝優化

中圖分類號 R284.2? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）10-0149-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.033

Abstract Paederia scandens was used as the raw material， on the basis of singlefactor experiment， the BoxBenhnken response surface method was used to establish a mathematical regression model using the volatile oil content of Paederia scandens as the response value， and to analyze and optimize the extraction process of Paederia scandens volatile oil.The results showed that the optimal extraction process parameter for volatile oil from Paederia scandens was particle size 429 μm，solidliquid ratio 1∶9.3（g∶mL）， extraction time 2.63 hours，under this condition， the volatile oil content was 3.12%. The extraction of volatile oil from Paederia scandens was stable and reliable.

Key words Paederia scandens;Volatile oil;Response surface method;Extraction process optimization

雞矢藤為我國常用的民間傳統中草藥，藥用歷史悠久，又稱雞屎藤、臭藤、狗屁藤等，始載于《本草綱目拾遺》。清代趙學敏謂“搓其葉嗅之，有臭氣，故名為臭藤”［1］。雞矢藤的諸“臭”、諸“屎”之名皆來源于其具有的臭氣。雞矢藤為茜草科草本植物，其根、莖、葉及果實均可入藥［2］，性味為味甘、微苦，性平，具有祛風利濕、消食化積、止咳、止痛等功能，用于風濕痹痛、消化不良、小兒疳積等，是我國苗族、傣族、壯族、土家族、黎族等民族的民間習用藥。現代藥理研究表明，雞矢藤主要化學成分有苷類、黃酮類、揮發油等［3］，主要的藥理作用有抗炎、鎮痛及抗腫瘤等［4］，臨床常用于治療癌癥疼痛、糖尿病及胃腸疾病等［5］。揮發油為雞矢藤藥材中主要的藥效成分之一，具有多種藥理活性。整理收集文獻發現，雞矢藤揮發油的研究主要集中在揮發油成分的GC-MS分析及抗菌抗病毒活性等藥理作用研究［6-8］，而關于雞矢藤揮發油提取工藝則鮮見系統性報道。該研究以雞矢藤藥材為原料，參照《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《藥典》）2020年版（四部）通則2024揮發油測定法（甲法）提取其揮發油組分，通過單因素試驗考察提取工藝參數，利用響應面設計法對雞矢藤揮發油的提取工藝進行優化，以期為雞矢藤藥材揮發油的提取提供數據支持，也為雞矢藤資源的合理開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試雞矢藤藥材購于亳州中藥材市場，經陜西步長制藥有限公司馬存德主任藥師鑒定為茜草科植物雞矢藤［Paederia scandens （Lour.） Merr.］。

1.2 儀器

98-I-C數顯控溫電熱套（天津市泰斯特儀器有限公司）；5、10、24、35、100目標準檢驗篩（紹興市上虞華豐五金儀器有限公司）；高速多功能粉碎機（上海市天祺盛世科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 雞矢藤揮發油提取。按照《中國藥典》2020年版（四部）通則中揮發油測定法（甲法），計算供試品的揮發油含量。

1.3.2 工藝參數的篩選及優化。

以提取的揮發油含量作為評價指標，考察粒徑、料液比、浸泡時間、提取時間4個單因素對雞矢藤揮發油含量的影響。最后根據單因素試驗結果，選取3個影響因素，設置3個水平，采用Design Expert 11軟件中的Box-Benhnken響應面設計方法，以雞矢藤揮發油含量為評價指標，建立數學回歸模型，考察3個影響因素之間的交互對揮發油含量的影響，對現行的雞矢藤揮發油提取工藝進行優化。

1.3.3 驗證試驗。驗證試驗的目的是為確定最終優化的工藝的穩定性及可操作性，經過響應面試驗的優化后，考慮到試驗誤差和實際生產有差異，按照最終確定的提取工藝，重復進行試驗3次，對最佳的提取工藝進行驗證。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 粒徑對雞矢藤揮發油含量的影響。分別稱取不同粒徑（4 000、2 000、850、500、150 μm）的雞矢藤樣品5.000 g，按照揮發油提取條件［料液比1∶8（g∶mL）、浸泡時間1 h、提取時間2 h］，進行雞矢藤揮發油的提取工藝試驗，考察粒徑對雞矢藤揮發油含量的影響，結果見圖1。從圖1可以看出，隨著粒徑的減小，雞矢藤揮發油含量先急劇增加后緩慢下降，在粒徑為500 μm時，雞矢藤揮發油含量最高，為3.02%。

2.1.2 料液比對雞矢藤揮發油含量的影響。

按照雞矢藤揮發油提取條件（粒徑500 μm、浸泡時間1 h、提取時間2 h），同時固定加水量為200 mL，依次稱定相應的雞矢藤樣品適量，考察料液比對雞矢藤揮發油含量的影響，結果見圖2。從圖2可以看出，隨著料液比的降低，雞矢藤揮發油含量大體呈現出先增加后下降的趨勢，在料液比為1∶8時，雞矢藤揮發油含量最高，為3.12%。

2.1.3 浸泡時間對雞矢藤揮發油含量的影響。

分別稱定過35目篩的雞矢藤樣品5.000 g（粒徑500 μm），按照雞矢藤揮發油提取條件（料液比1∶8、提取時間2 h），考察浸泡時間對雞矢藤揮發油含量的影響，結果見圖3。從圖3可以看出，隨著浸泡時間的延長，雞矢藤揮發油含量變化不大，在浸泡時間1 h時，雞矢藤揮發油含量最高，為3.07%，較浸泡時間0 h時提高3.02%。

2.1.4 提取時間對雞矢藤揮發油含量的影響。

分別稱定過35目篩的雞矢藤樣品5.000 g，按照雞矢藤揮發油提取條件（料液比1∶8、浸泡時間1 h），考察提取時間對雞矢藤揮發油含量的影響，結果見圖4。從圖4可以看出，隨著提取時間的延長，雞矢藤揮發油含量呈現先增加后下降的趨勢，在提取時間為2.5 h時，雞矢藤揮發油含量最高，為3.09%。

2.2 響應面法優化揮發油提取工藝 基于雞矢藤揮發油提取的單因素試驗結果，結合實際生產條件與成本，篩選出粒徑（A）、料液比（B）、提取時間（C）3個因素，采用Box-Benhnken響應面設計3因素3水平試驗方案，試驗因素與水平見表1。

通過Box-Benhnken響應面試驗對雞矢藤揮發油含量建立數學模型，優化提取工藝參數，共15個試驗點，對15組試驗點分別進行試驗，并計算雞矢藤揮發油含量，試驗設計與結果見表2。

運用Design Expert 11軟件對表2中的數據進行二次多元回歸擬合，得到雞矢藤揮發油含量（Y）與各因素之間的回歸方程Y=3.01+0.152 5A+0.078 7B+0.156 3C-0.030 0AB+0.095 0AC+0.007 5BC-0.284 6A2-0.272 1B2-0.197 1C2。由方程可知，各因素對雞矢藤揮發油含量的影響從大到小依次為C>A>B，即料液比對雞矢藤揮發油含量的影響最大，其次是粒徑，提取時間的影響最小。對上述回歸模型進行方差分析，結果見表3。

從表3可以看出，該數學模型中的P值<0.05，說明該響應面回歸模型顯著，且模型失擬項P>0.05不顯著，說明方程對試驗擬合較好。模型中A、C、A2、B2、C2項具有顯著性，對各因素繪制曲面圖和等高線圖，反映各因素對響應值的影響以及最優條件下各因素的取值結果，詳見圖5。

根據Box-Benhnken響應面優化設計試驗結果和擬合的回歸方程，采用Design Expert 11軟件擬合后得到最優揮發油提取工藝參數：粒徑429 μm、料液比1∶9.3（g∶mL）、提取時間2.63 h，在此條件下得到的揮發油含量為3.05%。

2.3 工藝驗證 為驗證響應面法所得結果的可操作性，確定該工藝的優劣和穩定性，精密稱定雞矢藤樣品5.000 g，按照上述得到的最優提取工藝參數（粒徑429 μm、料液比1∶9.3、提取時間2.63 h），重復試驗3次，分別計算揮發油含量，平均值為3.12%（RSD=2.98%，n=3）。

3 結論與討論

雞矢藤屬于藥食兩用植物［9］，并且關于雞矢藤人工繁殖和栽培方面的報道少，說明目前對于雞矢藤的利用主要依賴于野生資源，長此以往，對野生資源的破壞嚴重。因此，要合理利用有限的資源。

近年來，有關雞矢藤揮發油提取工藝的研究報道不多，主要集中在揮發油成分、化學成分以及揮發油抗菌活性評價等方面，何開家等［10］采用水蒸氣蒸餾法提取雞矢藤揮發油；林雪容等［11］采用微波輔助提取雞屎藤莖揮發油，運用正交試驗分析，考察了微波功率、輻射時間等影響提取率的幾個主要因素，最終確定最佳提取工藝，揮發油提取率達1.51%；上述2種方法操作復雜、提取時間過長，不便于工業化生產。

該研究通過參考2020年版《中國藥典》揮發油測定法，利用響應面設計法對雞矢藤揮發油的提取工藝進行優化，規范提取技術路線，得到一種方法簡便、易操作、重現性好的最佳提取工藝，以期為雞矢藤揮發油的提取提供數據支持，也為雞矢藤藥材資源的合理開發利用提供參考依據。

參考文獻

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