響應(yīng)面法優(yōu)化乙醇提取苦苣菜黃酮的最佳工藝

曹勇，鄭明珠，劉景圣

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

響應(yīng)面法優(yōu)化乙醇提取苦苣菜黃酮的最佳工藝

曹勇，鄭明珠，劉景圣*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

采用單因素試驗(yàn)分析乙醇濃度、料液比、提取溫度、提取時(shí)間對(duì)黃酮得率的影響。采用4因素3水平，利用響應(yīng)面法對(duì)黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)各個(gè)因素的顯著性和交互作用進(jìn)行分析。確定最佳工藝條件為：乙醇濃度60%、料液比1∶50（g∶mL）、提取溫度60℃、超聲時(shí)間45 min，黃酮得率為3.14%。

黃酮；響應(yīng)面法；提取工藝

苦苣菜系植物界被子植物門、雙子葉植物綱、菊科、苦苣菜屬，屬于一二年生草本，生育期為120 d，常成片生長(zhǎng)，形成單優(yōu)種小群聚［1-3］。長(zhǎng)期食用苦苣菜能提高人體免疫力，預(yù)防疾病，促進(jìn)大腦機(jī)能；苦苣菜中含有木犀草素、菜素及其苷類等黃酮類化合物［4］。黃酮類化合物具有抗氧化、消除自由基、抗炎癥、抗過(guò)敏、防治肝病、防治血管疾病、防治血管栓塞、抗腫瘤等藥理作用［5］。黃酮類化合物的主要提取方法有：有機(jī)溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波提取法、超臨界CO2萃取法、酶浸漬萃取法等［6］。為了全面研究苦苣菜中的總黃酮的提取工藝，讓其發(fā)揮自己的藥用價(jià)值，本試驗(yàn)采用響應(yīng)面法對(duì)苦苣菜中總黃酮的乙醇提取進(jìn)行了優(yōu)化。

1材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

蘆丁（Rutinum）對(duì)照品：北京藥品生物制品鑒定；黃芪：購(gòu)自藥店；乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉、硝酸鋁等均為分析純。

高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；SCOUTSCA210型電子天平：梅特勒·托利多常州衡器有限公司；SYC-15B超級(jí)恒溫水浴鍋：南京桑力電子設(shè)備廠；UV-120型可見分光光度計(jì)：日本島津。

1.2方法

1.2.1蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品20 mg，置100 mL量瓶中，60%乙醇溶液定容至100 mL，得到0.2 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。

精密吸取0.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液，加入60%乙醇4mL，5%的亞硝酸鈉0.4mL，搖勻靜置6 min，加入10%的硝酸鈉0.4 mL，搖勻靜置6 min，加入4%的氫氧化鈉4 mL，用60%的乙醇定容至25 mL，搖勻靜置25 min。在510 nm條件下測(cè)其吸光度，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用Design-Expert8.0.7.1軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)。試驗(yàn)方案及結(jié)果見表1。

表1　乙醇提取黃酮工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1Factors and their coded levels tested in response surface analysis

2結(jié)果與分析

2.1響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析

按表1進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，共27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中1～24為析因試驗(yàn)，25～27為中心試驗(yàn)。試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2。

表2　響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2Experimental design and results for response surface analysis

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果回歸擬合，得該模型對(duì)應(yīng)的回歸方程為：

2.2方差分析

由Design-Expert 8.0.7.1軟件對(duì)二次回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。

表3　方差分析Table 3Variance analysis for the developed regression model

由表3可知，二項(xiàng)式擬合模型方程失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），回歸模型達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），說(shuō)明該方程擬合度良好，該模型與實(shí)測(cè)值能擬合較好，回歸模型R2=0.978 9＞0.9，表明該模型相關(guān)度好，可利用該模型分析最佳提取工藝條件。

2.3響應(yīng)面及等高線分析結(jié)果

為了考察交互項(xiàng)對(duì)多糖得率的影響，在兩個(gè)因素固定不變的情況下，對(duì)模型進(jìn)行降維分析，經(jīng)Design-Expert 8.0.7.1軟件處理得到響應(yīng)面及等高線見圖1。

根據(jù)所得模型經(jīng)響應(yīng)面回歸分析，得出最佳提取條件為：乙醇濃度58.23%、料液比1∶47.93（g/mL）、提取溫度64.27℃、超聲時(shí)間38.68 min，在此條件下黃酮得率可達(dá)到3.40%。在條件可調(diào)范圍下，即乙醇濃度60%、料液比1∶50（g/mL）、提取溫度60℃、超聲時(shí)間45 min，黃酮得率為3.14%。

圖1　各兩因素交互作用對(duì)多糖得率影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.1Three-dimensional response surface and contour plots showing interactive effects of hydrolysis conditions on polysaccharide

3結(jié)論

在單因素基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)，建立回歸方程，經(jīng)響應(yīng)面回歸分析得到優(yōu)化組合條件為：乙醇濃度60%、料液比1∶50（g/mL）、提取溫度60℃、超聲時(shí)間45 min，此條件下黃酮得率可達(dá)到3.14%。

［1］馮鎖民，魯會(huì)俠，楊金玉.苣荬菜化學(xué)成分研究［J］.西北藥學(xué)雜志，1998，13（3）:108-111

［2］王曉飛，王曉靜.中華苦荬菜研究進(jìn)展［J］.齊魯藥事，2006，25（4）: 238-239

［3］覃成，高健，羅希榕.苦苣菜總黃酮提取工藝及HPLC法測(cè)定蘆丁的含量［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（5）:199-201

［4］徐燕，梁敬鈺.苦苣菜的化學(xué)成分［J］.中國(guó)藥科大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（5）:411-413

［5］霍碧姍，秦民堅(jiān).苦苣菜屬植物化學(xué)成分與藥理作用［J］.國(guó)外醫(yī)藥（植物藥分冊(cè)），2008，23（5）:203-207

［6］張巖，曹國(guó)杰，張燕，等.黃酮類化合物的提取以及檢測(cè)方法的研究進(jìn)展［J］.食品研究與開發(fā)，2008，29（1）:154-158

Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction Process of Flavonoids by Response Surface Methodology

CAO Yong，ZHENG Ming-zhu，LIU Jing-sheng*
（College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China）

The single factor experiment was used to analyze the influence of the ethanol concentration，solidliquid ratio，extraction temperature，ultrasonic time on the yield of flavonoids.The four factors three levels was taken and the response surface method was used to optimize the extraction process of flavonoids，and the significance and the interactions of different factors were analyzed.The optimum technological conditions were determined as follows：the ethanol concentration 60%，solid-liquid ratio1∶50（g/mL），extraction temperature 60℃，extraction time 45 min，and the flavonoids yield was 3.14%.

flavonoids；response surface method；extraction process

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.17.012

2014-03-24

曹勇（1976—），女（漢），講師，博士生，主要從事食品分析及功能性食品研究。

劉景圣（1964—），男，教授，博士，研究方向：乳品科學(xué)與功能性食品開發(fā)。