響應面法優化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中總黃酮分離純化工藝及抗氧化活性研究

陸秀云,王 波,曹佳敏,李 廣,龔 祥,周 圍,,,*

(1.西北師范大學地理與環境科學學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術中心,甘肅蘭州 730010;3.甘肅農業大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070)

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響應面法優化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中總黃酮分離純化工藝及抗氧化活性研究

陸秀云1,王 波2,曹佳敏3,李 廣1,龔 祥3,周 圍1,2,3,*

(1.西北師范大學地理與環境科學學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術中心,甘肅蘭州 730010;3.甘肅農業大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070)

目的:探討響應面法優化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中總黃酮的分離純化工藝及抗氧化活性,為回收利用苦水玫瑰精油提取后廢棄物中的總黃酮提供依據。方法:通過靜態實驗研究D101型樹脂對苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮類化合物的吸附和解析能力,之后在單因素動態實驗的基礎上,采用響應面法優化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中總黃酮分離純化工藝參數。在此基礎上,以維生素C(VC)為對照,研究純化后總黃酮對ABTS+·、DPPH·、·OH的清除能力。結果:靜態實驗吸附量1.83 mg/g,吸附率86.10%,洗脫率88.07%,說明D101型樹脂對苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮類化合物有較好的吸附和解析能力;響應面法優化的動態吸附工藝參數為上樣液pH2.12、上樣液質量濃度10.4 mg/L、上樣液流速1.72 mL/min,吸附率為95.06%;用60 mL無水乙醇溶液洗脫,解析率達到98.30%;分離純化后的總黃酮純度可達5.651%;純化后的總黃酮對ABTS+·、DPPH·、·OH清除作用的IC50分別為:0.03、0.1、8 μg/mL,最大清除率分別為:98.96%、89.76%、65.45%,可以看出廢棄物中總黃酮具有較好的抗氧化活性。

苦水玫瑰精油提取后廢棄物,總黃酮,響應面,分離純化,抗氧化活性

玫瑰(Rose)為薔薇科薔薇屬的多年生常綠或落葉灌木,又稱為刺玫花、徘徊花、穿心玫瑰等,是一種具有食用和藥用價值的天然植物?？嗨倒迨侵袊倒搴外g齒薔薇的雜交種,盛產于甘肅永登苦水鎮。苦水玫瑰花色澤殷紅,品質可與久負盛名的大馬士革玫瑰媲美,現已成為集觀賞、油用、食用、藥用及香料等多種用途[1-3]于一身的特色經濟品種。有文獻[4-6]報道,苦水玫瑰中含有黃酮類、多酚類等主要化學成分。其中,黃酮類化合物泛指以2-苯基色原酮為母體的一類化合物,為植物代謝過程中產生的一類重要天然有機化合物,具有清除自由基、抗氧化、抗衰老、抗癌、抑制酶的活性等重要作用,因而黃酮類化合物成為近幾年研究的熱點。

近年來,苦水玫瑰的主要用途是提取玫瑰精油,一般采用水蒸汽蒸餾法[7-8],待苦水玫瑰精油提取后,將會產生大量廢棄物[9]。其中,此類廢水有機物濃度高,色度大,處理難度大,處理費用高。目前,部分工廠因缺乏廢棄物處理技術與資金,導致處理后廢水水質無法達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996),在此情況下,一些工廠將玫瑰廢水簡單沉降后直接排放或不做任何處理直接排放到外界環境中,使自然水體顏色變紅,水體中COD、BOD5等污染指標的濃度增加,水質惡化,造成嚴重的水環境污染。因此,為解決此類環境污染問題,提取玫瑰廢水中的黃酮類化合物,不僅可以回收廢水中的有效成分,而且可以使廢水顏色變淡,有機物含量大幅降低,有利于廢水處理。本文以甘肅省永登縣苦水玫瑰精油提取后所產生廢水為實驗對象,對苦水玫瑰精油提取后廢水中總黃酮的分離純化及回收利用進行了研究。

響應面分析[10-13]是一種利用合理的實驗設計,通過分析多元二次回歸方程來求得最佳工藝參數的統計方法。它具有實驗周期短,回歸方程精確度高,能研究多因素間交互作用等優點。根據有關文獻[14-20],測定黃酮類化合物抗氧化能力的方法主要有DPPH·、ABTS+·、·OH檢測法,這種方法具有穩定性好、簡便易行、靈敏可靠等優點。因此,本實驗用響應面法優化玫瑰廢水中黃酮分離純化工藝,并采用DPPH·、ABTS+·、·OH檢測法對玫瑰廢水中黃酮抗氧化能力進行測定,以期為玫瑰廢水中有效成分的開發利用提供依據,還需對其成分進行進一步的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

苦水玫瑰精油生產過程中產生的廢棄物,過濾離心,備用。

蘆丁對照品 上海源葉生物科技有限公司,純度>98%;D-101型大孔樹脂 西安藍曉科技有限公司;1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH) 東京化成工業,純度>97%;2,2′-聯氨-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS) 上海源葉生物科技有限公司,純度>98%;30%雙氧水、鹽酸、無水乙醇、NaNO2、AlCl3、NaOH 等均為國產分析純;蒸餾水 屈臣氏。

Sartorius BL610電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;7230G型可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;ZD-2型自動電位滴定儀 上海雷磁儀器廠;SP Scientific型真空冷凍干燥機 美國VirtTis公司;LABORTA 4001型旋轉蒸發儀 德國Heidolph;玻璃層析柱。

1.2 標曲繪制與總黃酮濃度測定

采用亞硝酸鈉-氯化鋁比色法。分光光度法以黃酮與鋁離子在堿性與亞硝酸存在條件下形成黃酮的鋁絡合物,生成穩定的紅色。紅色的深淺與黃酮含量呈一定的比例關系,可以蘆丁(標準樣)作標準,于510 nm波長處比色定量測定。

參考樊琛等人[20]的方法。具體方法如下:準確稱取105 ℃干燥恒重的蘆20.0 mg用80%乙醇定容至200 mL得濃度0.1 mg/mL的標準儲備液。準確吸取標準應用液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于10 mL比色管中,加30%乙醇至5.0 mL,加5% NaNO2溶液0.3 mL,搖勻放置6 min,加10% AlCl3溶液0.3 mL,搖勻,放置6 min后加1 mol/L NaOH溶液4.0 mL,加水定容,搖勻放置10～15 min。以蒸餾水作空白參比,于波長510 nm處測定吸光度。以蘆丁質量濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標,作總黃酮標準曲線。取適量待測液,用上述方法測定。

1.3 大孔樹脂靜態分離純化實驗

1.3.1 大孔樹脂的預處理 取適量新樹脂用95%乙醇浸泡24 h,然后裝柱,用5～8倍的乙醇通過樹脂層,洗至流出液與適量水(流出液∶水=1∶5)混合無白色渾濁現象,再用純凈水通過樹脂層,洗盡乙醇,最后轉入酸堿處理,即5% HCl溶液通過樹脂層,并浸泡3 h,而后用純凈水以同樣流速洗至出水pH為中性,再用5% NaOH溶液通過樹脂層,并浸泡3 h,而后用純凈水洗至出水pH呈中性。

1.3.2 靜態吸附-解吸性能實驗 分別稱取預處理好的D-101型大孔吸附樹脂5.00 g(干重1.0742 g)于250 mL具塞磨口三角瓶中,精密加入20 mL質量濃度為114.1 mg/L的樣液,避光密封,并置恒溫振蕩器中,在25 ℃條件下,120 r/min振蕩12 h,每1 h取適量上層液,按1.2節方法求出樣液中總黃酮質量濃度,并繪制樹脂靜態吸附曲線。將吸附飽和的大孔樹脂用20 mL 80%乙醇溶液洗脫,每1 h取適量上層液,按1.2節方法求出樣液中總黃酮濃度,繪制出靜態洗脫曲線。計算各樹脂吸附量、吸附率與解析率。

式中:W為吸附量(mg/g);C0為吸附液初始質量濃度(mg/mL);C1為吸附液平衡質量濃度(mg/mL);V1為吸附液體積(mL);C2為洗脫液質量濃度(mg/mL);V2為洗脫液體積(mL);m為樹脂干質量(g);R為吸附率(%);S為洗脫率(%)。

1.4 動態吸附-解吸性能優化實驗

將預處理好的樹脂濕法裝入(1.5 cm×20 cm)玻璃層析柱中,然后將苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮提取液上柱,每20 mL收集一次流分,按1.2方法求出相應流分的總黃酮質量濃度,并繪制出動態吸附曲線。待吸附樹脂吸附飽和后用去離子水洗至流出液無色,最后用乙醇洗脫,每5 mL收集一次洗脫流分,按1.2方法求出相應洗脫流分的總黃酮質量濃度,并繪制出動態洗脫曲線。

1.4.1 上樣液pH對吸附效果的影響 在上樣液質量濃度70 mg/L和上樣液流速2 mL/min條件下,考察不同上樣液pH(1、2、3、4、5)對樹脂吸附效果的影響,作pH-吸附率曲線圖。

1.4.2 吸附流速對吸附效果的影響 在上述確定的上樣液pH和上樣液質量濃度70 mg/L的條件下,考察不同上樣液流速(1、2、3、4、5 mL/min)對樹脂吸附效果的影響,并作出吸附流速-吸附率曲線圖。

1.4.3 上樣液質量濃度對吸附效果的影響 在上述確定的上樣液pH和吸附流速的條件下,考察不同上樣液質量濃度對樹脂吸附效果的影響,并作出上樣液質量濃度-吸附率曲線圖。

1.5 響應面實驗設計

在單因素實驗結果的基礎上,選取上樣液pH、吸附流速、上樣液濃度作為影響因素,根據Box-Behnken實驗設計原理,響應面分析實驗為三因素三水平共17個點,這些實驗點分為兩類:一類是自變量取值在各水平所構成的三維析因點,共12個;一類是區域的中心點,零點實驗重復5次,用來估計實驗誤差。響應面實驗的因素與水平見表1。

表1 響應面實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.6 純度的測定

利用旋轉蒸發儀將提取液和洗脫液中乙醇回收后,放入冷凍干燥機中干燥得到粉末,再分別稱取0.05 g苦水玫瑰精油提取廢棄物中總黃酮粗品和純化后所得粉末,放入25 mL容量瓶中,加無水乙醇充分溶解后搖勻、定容,按1.2中的方法測定吸光值,然后代入標準曲線回歸方程求出總黃酮的濃度,計算總黃酮純度。

式中:P為純度(%);C3為從標準曲線計算出的總黃酮的濃度(mg/mL);V3為25 mL;m為總黃酮粗品和純化后粉末的質量50 mg。

1.7 總黃酮抗氧化性實驗

抗氧化實驗前將玫瑰廢水濃縮液用蒸餾水配成適當濃度的玫瑰廢水待測液。

1.7.1 DPPH自由基清除實驗 分別精確移取2.0 mL總黃酮濃度為50、100、150、200、250、300 μg/L各待測液于10 mL試管中,分別加入2.0 mL配制好DPPH·乙醇溶液,搖勻,室溫下放置30 min,以無水乙醇調零,在517 nm處測得吸光度值A1。同時,精確移取2.0 mL黃酮溶液與2.0 mL無水乙醇混合后在517 nm處測得吸光度值A2,然后精確移取2.0 mL配制好的DPPH·乙醇溶液與2.0 mL無水乙醇混合后在517 nm處測得吸光度值A0,算出待測液對DPPH的清除率,同時測定VC對DPPH的清除能力。清除率計算公式如下:

其中:A0-DPPH·乙醇溶液與無水乙醇混合后的吸光度;A1-待測液與DPPH·乙醇溶液混合后的吸光度;A2-待測液與無水乙醇混合后的吸光度。

1.7.2 ABTS自由基清除實驗 精密吸取4.9 mmol/L過硫酸鉀5.00 mL,加入38.41 mg固體ABTS,溶解后定容于10 mL容量瓶中(其中過硫酸鉀濃度為2.45 mmol/L,ABTS+·濃度為7 mmol/L),存放12～16 h后,用pH=7.4磷酸緩沖液將其稀釋至A734=0.7±0.02(約稀釋90倍),得到ABTS工作液,工作液需在24 h內使用。

分別精確移取1.0 mL不同濃度的黃酮溶液于10 mL試管中,加入A734=0.7±0.02的ABTS工作液3.00 mL,搖勻靜置10 min,于734 nm處測定吸光度,平行3次,采用同樣方法測定VC清除能力,計算清除率。

其中:A0-無水乙醇與ABTS+·溶液混合后的吸光度;A1-待測液與ABTS+·溶液混合后的吸光度;A2-待測液與無水乙醇混合后的吸光度。

1.7.3 羥基自由基清除實驗 分別在具塞試管中依次加入9 mmo1/L FeSO4溶液2 mL,9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液2 mL,濃度為4、6、8、10、12、14 μg/mL的樣液2 mL和8.8 mmol/L H2O22 mL,搖勻,于37 ℃水浴中反應30 min,以蒸餾水為參比,在510 nm下測定吸光度值A1,并按相同方法,測定不加樣液的溶液的吸光度A0,不加H2O2的溶液的吸光度A2,算出待測液對·OH的清除率,同時測定VC對·OH的清除率。清除率計算公式如下:

其中:A0-FeSO4、水楊酸、蒸餾水、H2O2溶液混合后的吸光度;A1-FeSO4、水楊酸、待測液、H2O2溶液混合后的吸光度;A2-FeSO4、水楊酸、蒸餾水、待測液混合后的吸光度。

1.8 數據統計分析

每個實驗組設三個平行,數據采用Microsoft Office Excel 2007(Microsoft Office 2007,Microsoft Co.,Redmond,USA)進行處理,Design-Expert. V 8.0.6軟件對數據進行響應面分析。

表2 靜態吸附容量、吸附率與洗脫率Table 2 Static adsorption capacity,adsorption rate and elution rate

2 結果與分析

2.1 黃酮標準曲線

如圖1所示,總黃酮標準曲線回歸方程(以蘆丁計):A=11.436C+0.0008,R2=0.9999,結果表明在0.005～0.05 mg/mL之間線性良好。

圖1 總黃酮標準曲線Fig.1 Standard curve of total flavonoids

2.2 大孔樹脂靜態吸附洗脫實驗

2.2.1 吸附容量、吸附率及洗脫率 由表2可看出,D-101型大孔吸附樹脂不僅有較大的吸附率,還有較高的洗脫率。

2.2.2 靜態吸附曲線 由圖2可知,D-101型大孔吸附樹脂對苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮的吸附為快速平衡型,起始階段大孔樹脂對廢棄物的總黃酮吸附較強,黃酮質量濃度增加較快,在1 h后基本達到平衡,由此可見,D-101型大孔吸附樹脂對苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮具有良好的吸附動力學特性。

圖2 大孔樹脂靜態吸附曲線Fig.2 Static adsorption curve of macroporous resin

2.2.3 靜態洗脫曲線 從圖3可以看出,D-101型大孔吸附樹脂對苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮的洗脫為快速平衡型,起始階段總黃酮質量濃度較大,在1 h后基本洗脫完全。1 h后曲線有些許波動,是由于樹脂對洗脫液中的黃酮再次吸附,再次洗脫,這樣循環往復。

圖3 大孔樹脂靜態洗脫曲線Fig.3 Static elution curve of macroporous resin

綜上分析可知,D-101型樹脂對苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮具有良好的吸附洗脫特性,適合苦水玫瑰精油提取廢棄物總黃酮的分離純化。

2.3 動態吸附單因素實驗

2.3.1 上樣液pH對吸附效果的影響 根據化合物的結構特點調整上樣液pH,可達到較好的吸附效果。在上樣液質量濃度70 mg/L和上樣液流速2 mL/min條件下,考察不同上樣液pH對樹脂吸附效果的影響,結果見圖4與圖5。

圖4 大孔樹脂對不同pH上樣液的動態吸附曲線Fig.4 The dynamic adsorption curve of the resin on different pH samples

圖5 不同上樣液pH對樹脂吸附效果的影響Fig.5 Effect of different sample solution pH on the adsorption of resin

由圖4可以看出,pH4、pH5在上樣60 mL時已出現少量滲漏,而pH1、pH2、pH3在上樣量達到80 mL時才發現滲漏點,pH2和pH3的動態吸附曲線基本重疊。并且圖5顯示pH2和pH3吸附率最高。從工業生產角度考慮,選擇pH3進行吸附比較合適。這是因為黃酮類化合物含多羥基,呈弱酸性,故要達到較好的吸附效果,吸附需在pH3條件進行。

2.3.2 上樣液流速對吸附效果的影響 在上樣液pH3和上樣液質量濃度70 mg/L的條件下,考察不同上樣液流速對樹脂吸附效果的影響,結果見圖6、圖7。

圖6 大孔樹脂對不同流速的動態吸附曲線Fig.6 Dynamic adsorption curves of different flow rate of macroporous resin

圖7 不同流速對樹脂吸附效果的影響Fig.7 Effect of different flow rate on the adsorption of resin

由圖6可知,流速為1、2、3、4、5 mL/min時,滲漏點分別出現在80、70、62、50、40 mL附近。圖6表明流速為1 mL/min時吸附率最高,達到79.63%。雖然流速0.5 mL/min時,滲漏點可能出現的更遲,吸附率可能更高,但因為流速慢,導致循環周期延長,不適用于實際工業生產。因此,選擇上樣液流速為1 mL/min。

2.3.3 上樣液質量濃度對吸附效果的影響 在上樣液 pH3和上樣液流速1 mL/min條件下,考察不同上樣液質量濃度對樹脂吸附效果的影響,結果見圖8、圖9。

圖8 大孔樹脂對不同濃度上樣液的動態吸附曲線Fig.8 The dynamic adsorption curve of the resin on different concentrations of sample solution of macroporous resins

圖9 不同上樣量濃度對樹脂吸附效果的影響Fig.9 Effect of different concentration sample on the adsorption of resin

由圖8可知,30、50、70、90、100 mg/L上樣液濃度的滲漏點分別在120、100、78、70、65 mL,且質量濃度為30 mg/L的上樣液吸附率最高。故選擇上樣液質量濃度為30 mg/mL。

2.4 響應面法實驗優化動態吸附工藝條件

2.4.1 響應面實驗結果及方差分析 運用Design Expert 8.0.6軟件對表3數據進行統計分析,可得出三因素與吸附率之間的多元二次方程關系式吸附率(%)=86.73-0.81A+0.21B-4.83C-0.99AB-0.61AC-0.38BC+0.79A2-0.20B2+1.88C2。

表3 響應面法實驗結果與分析Table 3 Experimental results and analysis of response surface method

表4 方差分析Table 4 Variance Analysis

由表4可知,該響應回歸模型顯著,失擬項不顯著;方差R2=0.9947,表明99.47%的數據可以用此方程來解釋。通過該模型的方差分析可知:上樣pH(A)、吸附流速(B)、上樣液濃度(C)對總黃酮吸附率影響差異均顯著,影響效應的大小依次為上樣液濃度(C)>上樣pH(A)>吸附流速(B)。

2.4.2 兩因素交互影響吸附率的響應曲面分析 吸附率對應于上樣pH、吸附流速、上樣液濃度所形成的三維空間曲面,可直接反映上樣pH、吸附流速、上樣液濃度以及它們之間的交互作用對吸附率的影響。

運用Design Expert 8.0.6軟件分析得到的響應曲面如圖10所示。在上樣pH、吸附流速、上樣液濃度所形成的三維空間曲面上，任意兩者的交互作用對吸附率影響的曲線越斜，說明二者的交互作用對吸附率的影響越大。由圖10a和圖10b可以看出上樣pH與吸附流速的交互作用、上樣pH與上樣液濃度的交互作用對吸附率的影響呈現的是一個斜面說明兩者的交互作用對吸附率影響較大。由圖10c得出，吸附流速與上樣液濃度的交互作用對吸附率的影響不明顯。所以，上樣pH與吸附流速的交互作用、上樣pH與上樣液濃度的交互作用對吸附率的影響較大，與表4結果相同。

圖10 響應曲面圖Fig.10 Response surface plot

2.4.3 回歸方程及驗證實驗 借助Design Expert 8.0.6軟件中多元二次回歸模型對總黃酮吸附率進行估算,對二次函數模型進行極值分析,預測三因素的最佳組合為:pH2.12,吸附流速1.72 mL/min,上樣液濃度10.4 mg/L,此時模型預測極大值為95.0635%。在最優吸附條件的基礎上進行驗證實驗,結果見表5。

2.5 動態洗脫實驗

由圖11可知,無水乙醇溶液通過約15 mL時總黃酮開始被洗脫下來,之后在25 mL附近時迅速達到高峰,通過60 mL后,吸附在樹脂上的總黃酮基本被洗脫下來，解析率達98.30%，洗脫曲線出峰快,且無明顯的拖尾現象。

2.6 產品純度測定

由表6可知,經純化后,純度由原來的1.220%提高到了5.651%,提高至4.63倍。

2.7 玫瑰廢水總黃酮的抗氧化性

自由基清除能力是物質抗氧化活性主要表現之一。由于自由基含有未配對電子,極不穩定,所以化學性質十分活躍,能迅速而強烈的損傷生物機體,導致機體功能障礙和疾病的發生,自由基的清除作用實驗,可研究玫瑰廢水總黃酮提取物的抗氧化性,尋找黃酮的藥效機理。目前,有關玫瑰廢水黃酮的抗氧化活性的研究相對較少。本實驗以抗壞血酸為參照,研究了黃酮樣品對DPPH·、ABTS+·和·OH 清除活性。

表5 響應面驗證實驗Table 5 Response surface verification experiment

表6 玫瑰精油提取后廢水中總黃酮純度Table 6 The purity of the total flavonoids after the extract of rose essential oil

圖11 動態洗脫曲線Fig.11 Dynamic elution

2.7.1 對DPPH自由基的清除作用 如圖12所示,玫瑰廢水中黃酮、VC對DPPH·的清除活性均隨濃度的增大而逐漸增大,量效關系顯著。在濃度為0～300 μg/L范圍內,玫瑰廢水中黃酮對DPPH·的最大清除率為89.76%;在濃度為0～50 μg/mL范圍內,VC對DPPH·的最大清除率為82.72%;玫瑰廢水中黃酮、VC清除DPPH·的IC50值分別為0.1、7 μg/mL,玫瑰水中黃酮的清除DPPH·能力是VC的70倍，說明玫瑰廢水中黃酮有很強的抗氧化功效。

圖12 DPPH自由基清除率Fig.12 DPPH free radical scavenging rate

2.7.2 對ABTS自由基的清除作用 如圖13所示,玫瑰廢水中黃酮、VC對ABTS+·的清除活性均隨濃度的增大而逐漸增大,量效關系顯著。在濃度為0～120 μg/L范圍內,玫瑰廢水中黃酮對ABTS+·的最大清除率為98.96%,在濃度為0～16 μg/mL范圍內,VC對ABTS+·的最大清除率為89.14%;玫瑰廢水中黃酮、VC清除ABTS+·的IC50值為0.03、6.5 μg/mL,玫瑰廢水中黃酮比VC的抗氧化強,是VC的216倍。

圖13 ABTS自由基清除率Fig.13 ABTS free radical scavenging rate

2.7.3 對羥基自由基的清除作用 如圖14所示,玫瑰廢水中黃酮、VC對·OH的清除活性均隨濃度的增大而逐漸增大,量效關系顯著。在濃度為0～14 μg/mL范圍內,玫瑰廢水中黃酮對·OH的最大清除率為65.45%,在濃度0～700 μg/mL范圍內,VC對·OH的最大清除率為99.77%;其IC50值分別為8、200 μg/mL,玫瑰廢水中黃酮的抗氧化活性強于VC的抗氧化活性,大約是VC的25倍。

圖14 ·OH自由基清除率Fig.14 OH free radical scavenging rate

3 結論

本研究通過靜態吸附-解析實驗發現D101型樹脂對苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮類化合物有較好的吸附和解析能力,之后在單因素動態實驗的基礎上,采用響應面法優化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中總黃酮分離純化工藝,最終確定最優的純化條件為上樣液pH2.12、上樣液質量濃度10.4 mg/L、上樣液流速1.72 mL/min,優化后吸附率達到95.06%,解析率達到98.30%。

苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮對DPPH自由基、ABTS自由基、羥基自由基具有較強的清除能力,表明苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮有很強的抗氧化性,為玫瑰廢水中有效成分的開發利用提供依據。

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Response surface optimization and purification technology and antioxidant activity of total flavonoids from Kushui rose oil distillation waste

LU Xiu-yun1,WANG Bo2,CAO Jia-min3,LI Guang1,GONG Xiang3,ZHOU Wei1,2,3,*

(1.College of Geography and Environmental Science,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,China;2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Lanzhou 730020,China;3.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Objective:To investigate response surface optimization and purification technology and antioxidant activity of total flavonoids from Kushui rose oil distillation waste,and provide the basis for the recovery of total flavonoids from Kushui rose oil distillation waste. Methods:Studying on D101 resin adsorption and desorption ability for flavonoids compounds by static experiment,then based on dynamic experiment of single factors,the optimum purification process parameters of Kushui rose oil distillation waste by response surface method. On this basis,with vitamin C(VC)as the control,study the scavenging ability of total flavonoids purified on ABTS,DPPH,and OH free radical. Results:The static adsorption capacity was 1.83 mg/g,the adsorption rate was 86.10%,the elution rate of 88.07%,which indicated that D101 resin had better adsorption and desorption ability for flavonoids compounds of Kushui rose oil distillation waste. And the optimum dynamic adsorption process parameter were the sample solution pH2.12,sample concentration 10.4 mg/L,sample flow rate 1.72 mL/min,the adsorption rate was 95.06%,elution with 60 mL absolute alcohol solution,the desorption rate reached 98.30%,the purity of total flavonoids was up to 5.651%. The IC50value of total flavonoids purified on ABTS,DPPH,OH free radical were 0.03,0.1,8 μg/mL,the maximum scavenging rate were 98.96%,89.76%,65.45%,we can see that the total flavonoids from waste has better antioxidant activity.

Kushui rose oil distillation waste;total flavonoids;response surface;separation and purification;antioxidant activity

2016-12-06

陸秀云(1991-)，女，碩士，研究方向：液相色譜質譜分析食品、環境中的有機物質以及廢棄物循環利用研究，E-mail:lu1058258184@163.com。

*通訊作者:周圍(1957-)，男，博士，教授，研究方向：從事食品營養及食品安全分析研究，E-mail:zhouwei845@163.com。

甘肅省科技與支撐計劃(農業類)(1604NKCA079)。

TS201.2

B

1002-0306(2017)11-0258-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.041