響應面法優化金銀花中有機酸類成分提取工藝

中圖分類號：R284.2 文獻標志碼：A文章編號：1002-4026（2025）04-0001-07開放科學（資源服務）標志碼（OSID）

Abstract ：Theextractionrateof organicacid components was usedasanindicator to investigatethe efects of extraction processparameters，namely，extractiontemperature，extractiontime，solid-liquidratio，and particlesizeontheextraction results using the water extraction method.A response surface model was established using a Box-Behnken design to optimizetheextraction processparameters fororganic acid components fromLonicerajaponicaThunb.with temperature， time，and solid-liquid ratioas factors.Results show that the optimal extraction process for organicacid components from Lonicera japonica Thunb. comprise an extraction temperature of 72^°C ， an extraction time of 90min ，and a solid-liquid ratio of 1 9：40mL .Under these conditions，the extraction rate of organic acid components can reach 5.16% with a relative error of 0.96% compared to the theoretical value.

Key words σ：σ Lonicera japonica Thunb.；organic acids；extraction；the response surface methodology

金銀花（Lonicera japonica Thunb.）為忍冬科植物忍冬的干燥花蕾或待初開的花。性寒、味甘，具有清熱解毒、疏散風熱的功效[1-2]。金銀花作為“魯十味”之一，已廣泛用于保健食品、藥品、日化用品等多個領域。有機酸類是金銀花的主要活性成分，具有廣泛的藥理作用[35]。目前關于金銀花中有機酸類成分提取方法主要有溶劑提取法、乙醇提取法、超聲提取法、微波提取法和酶提取法[6-8]等。超聲提取、微波提取和酶提取法存在提取條件復雜、成本高等弊端[9]，與之相比，溶劑提取法具有操作簡單、選擇性好等優點。目前金銀花溶劑提取法主要為以水或乙醇為提取溶劑。乙醇易對環境造成污染，且提取過程中危險性、成本較高[10]，而水提取法具有安全環保、成本低等優點，更適用于工業生產。本實驗選用水為提取溶劑，通過 Box-Behnken響應面設計法對金銀花中有機酸類成分提取工藝進行優化，以期建立金銀花中有機酸類最佳提取工藝，為金銀花資源的高值化利用提供技術支撐。

1 儀器與材料

1.1 實驗儀器

多功能粉碎機（溫州市林大機械有限公司），PX224ZH電子天平（奧豪斯儀器常州有限公司），抽濾機（鄭州科泰實驗設備有限公司），旋轉蒸發儀（鄭州科泰實驗設備有限公司），水浴鍋（上海博迅實業有限公司），UV-9000紫外分光光度計（上海元析儀器有限公司），10、30、50目篩（對應孔徑 2.00，0.60，0.30mm ，紹興市上虞滬江儀器廠）。

1.2 實驗材料

金銀花藥材購于山東省平邑縣，經濟南大學周潔教授鑒定為忍冬科植物忍冬（Lonicera japonica Thunb.）的干燥花蕾；綠原酸對照品（批號：1683-0025，純度 gt;98% ），購于成都普思生物科技股份有限公司；體積分數95% 乙醇試劑為分析純。

2 方法與結果

2.1 標準曲線的建立

精密稱取綠原酸對照品 10.0mg ，加體積分數 70% 乙醇配得 0.2g/mL 對照品溶液。分別取0.2、0.4、0.6、 （20號 0.8.1.0mL ，加 70% 乙醇補至 10.0mL 。以 70% 乙醇作空白對照，在 327nm 處測吸光度[11]。以質量濃度 （x） （20號 為橫坐標，吸光度 （y） 為縱坐標，繪制標準曲線見圖1。測得回歸方程為 y=61.94x+0.006 1 ，有機酸類成分在 0.004～0.020mg/mL 內線性關系良好。

圖1有機酸類成分標準曲線

Fig.1Standard curve of organic acid components

2.2 樣品中有機酸類成分含量測定

將金銀花提取物配置成 0.1g/mL 的樣品溶液，測定 327nm 處吸光度。將其代入標準曲線方程，計算有

機酸的質量濃度，并按下式計算金銀花有機酸的提取率 Y

式中 _：ρ 為有機酸類成分質量濃度， g/mL V 為稀釋后溶液體積， mL;m 為金銀花粉末質量， g 。

2.3 有機酸類成分提取單因素實驗

2.3.1 提取時間

取通過10目篩，未通過30目篩的金銀花粉末 5g ，固定料液比 1g：30mL ，在 80^°C 的條件下，考察提取時間對有機酸提取率影響。由圖2可知，有機酸類成分提取率隨著時間的延長呈現出先升高后降低的趨勢，在 60min 時提取率最大。這可能是因為隨著提取時間的延長，雜質大量溶出并且使有機酸類成分穩定性下降。因此，最適提取時間為 60min 。

圖2不同提取時間考察結果

2.3.2 提取溫度

取通過10目篩，未通過30目篩的金銀花粉末 5‰ ，固定提取時間 60min ，料液比 1g：30mL ，考察提取溫度對有機酸提取率影響。由圖3可知，隨著溫度的升高有機酸類成分提取率呈現出先升高后降低的趨勢，這可能是因為隨著溫度的升高，分子運動加快，擴散作用增強，有機酸類成分提取率升高，當升至一定溫度時，有機酸類成分被破壞，提取率降低。因此，選用 80^°C 作為適宜提取溫度。

圖3不同提取溫度考察結果

Fig.3 Variation in the flavonoid content with extraction temperature

2.3.3 料液比

取通過10目篩，未通過30目篩的金銀花粉末 s_g ，固定溫度 80^°C 、提取時間 60min ，考察料液比對有機酸提取率影響。由圖4可知，有機酸類成分提取率隨著料液比的增加而增加，自料液比為 1g：35mL 后，有機

酸類成分變化趨勢不大，這可能是由于料液比的增加，使金銀花與提取液的接觸面增大，有機酸類成分充分溶出，當料液比增加到一定程度時，有機酸類成分溶出達到平衡。因此，選擇料液比 1g：35mL 提取比較合適。

圖4不同料液比考察結果

Fig.4Variationsin theflavonoidcontentwithsolid-liquidratio

2.3.4 粉碎粒徑

固定溫度 80^°C 、提取時間 60min 、料液比 1g：35mL ，分別稱取小于10目， 10～lt;30 目， 30～50 目，大于50目金銀花粉末 s_g ，考察粉碎粒徑對有機酸提取率影響，其提取率分別為 4.47%.5.24%.3.98%.3.71% 。10～lt;30 目時，提取率最高，這可能是由于粉碎粒徑越細，有機酸粉末與水接觸面增大，有機酸類成分提取率增加，當粉碎粒徑過細時，雜質溶出相對增多，有機酸提取率降低。因此，選取 10～lt;30 目金銀花粉末進行提取比較合適。

2.4 金銀花中有機酸類成分響應面分析

在單因素實驗過程中，發現粉碎粒徑過細，易造成抽濾困難、提取液損耗過多、不易工業化生產等問題。因而，為保證響應面實驗數據準確性，直接選擇 10～lt;30 目金銀花粉末進行實驗，以提取時間 （X₁ ）、提取溫度 （X₂） 、料液比 （X₃） ）為自變量，以有機酸提取率（Y）為響應值，采用Design-Expert8.0.6軟件進行三因素三水平的Box-Behnken響應面分析試驗設計。試驗因素水平見表1。

表1Box-Behnken設計試驗因素水平表

表2金銀花中有機酸類成分提取響應面試驗結果

Table 2Response surface experimental results of extracting organic acidcomponents from Lonicera japonica Thunb

表3方差分析結果

Table 3 Variance analysis results

注：** （Plt;0.01） ，*（ Plt;0.05） 。

二次模型回歸統計分析結果見表3，由表3可以看出， 相差異極顯著， X₂ 相差異顯著， X₁X₃ ）X₂X₃、X₂²、X₃² 相差異均不顯著，模型 F=12.71，Plt;0.01 ，表明該模型具有高度顯著性。失擬項 P=0.302 9 ，大于0.05，說明失擬項不顯著，實驗操作可信;模型相關系數 R²=0.942 3 ，校正系數 R_adj²=0.8682 ，表明該回歸方程擬合度良好且實驗誤差較小。由 F 值可知，各因素對金銀花有機酸類成分提取率影響的順序由大到小為：溫度、時間、料液比。

提取時間與溫度之間的交互作用如圖5，二者交互作用顯著，在提取時間一定時，隨著溫度的升高，有機酸類成分提取率不斷增大，當溫度一定時，有機酸類成分提取率先增大后趨于平緩；提取時間與料液比的交互作用如圖6，二者交互作用不顯著，在一定料液比條件下，有機酸類成分提取率隨著時間的增長逐漸升高；在溫度一定的條件下，隨著料液比的增加，有機酸類成分提取率先增大后減小;溫度與料液比的交互作用如圖7，二者交互作用不顯著，當料液比固定時，有機酸類成分提取率隨溫度的升高而穩步上升;當溫度固定時，提取率隨料液比的升高先增大后趨于平穩。

圖5提取時間與溫度交互作用對有機酸類成分提取率影響

圖6提取時間與料液比交互作用對有機酸類成分提取率影響

圖7溫度與料液比交互作用對有機酸類成分提取率影響

綜上所述，由回歸模型得到影響金銀花有機酸類成分提取率的各因素最優值為：時間 90min 、溫度 71.97^°C 、料液比 1g：39.59mL ，在此條件下預測的有機酸類成分提取率為 5.21% 。考慮操作可行性，將提取工藝參數修正為時間 90min 、溫度 72^°C 、料液比 1g：40mL 。采用上述提取條件進行3次實驗，有機酸類成分平均提取率為 5.16% ，與理論值相對誤差為 0.96% 。

3結論

本研究選擇水作為提取金銀花中有機酸類和黃酮類成分的提取溶劑，基于單因素實驗，通過Box-Behnken響應面試驗，得到水提法提取金銀花中有機酸類成分最佳工藝條件為：時間 90min 、溫度 72°C 、料液比 1g：40mL ，在此條件下，有機酸類成分提取率為 5.16% ，高于文獻[12-13]報道結果。本實驗方法簡單易行，穩定性好，可適用于工業化生產，為金銀花的加工提供了有效思路，為金銀花有機酸類成分的進一步開發利用提供了現實可能性。

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