星點(diǎn)設(shè)計(jì)—響應(yīng)面法優(yōu)化平臥菊三七提取工藝

趙玉榮 劉俊 徐子躍 何立巍

【摘 要】目的：優(yōu)化平臥菊三七提取工藝。方法：以乙醇濃度、溶媒倍量、提取時(shí)間為自變量，以綠原酸提取率及干膏得率為因變量，通過對(duì)自變量各水平進(jìn)行多元線性回歸及二項(xiàng)式擬合，選擇合適的擬合方程模型，采用效應(yīng)面法優(yōu)化最佳工藝，并進(jìn)行預(yù)測(cè)分析和驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果：得到的最佳提取工藝為：21倍量58%乙醇，提取2次，每次105min。結(jié)論：采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法能有效優(yōu)化平臥菊三七提取物的最佳提取工藝。

【關(guān)鍵詞】平臥菊三七提取物；星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法；綠原酸提取率；提取工藝

中圖分類號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）27-0116-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.052

【Abstract】Objective： To optimize the extraction preparation of Gynura procumbens Lour. Methods： Independent variables were ethanol concentration， solvent amount and extraction time； dependent variables were the extraciont rate of Chlorogenic acid and the yield of extract. Linear or non-linear mathematic models were used to estimate relationship between independent and dependent variables. Select the appropriate fitted equation model， response surface method was used to optimize extraction； prediction was carried out through comparing observed and predicted values. Results： Optimal extraction technology was as following： extracted 2 times with 21 times the amount of 58% ethanl， 105 min each time. Conclusion： The extraction preparation of Gynura procumbens optimized by central composite design-response surface method is effective.

【Key words】Extract of Gynura procumbens； Central composite design； Response surface methodology； Extraction efficiency of Chlorogenic acid； Extraction technology

平臥菊三七Gynura procumbens Lour. 為菊科三七屬多年生草本植物，藥食兼用，具有降血糖[1]、抗氧化[2]、抗炎[3]等功效，其主要含有機(jī)酸類、黃酮類以及三萜類等多種化學(xué)成分[4-5]。民間常將嫩莖葉作蔬菜食用，或晾干后泡茶服用，目前作為新食品原料，在廣東、江西、江蘇等地有規(guī)模化的種植[6]。目前，國(guó)內(nèi)平臥菊三七提取物多以水為溶劑采用煎煮法制得，沒有制定特征成分的定量分析考察指標(biāo)，顯然不能滿足消費(fèi)者對(duì)質(zhì)量的要求。本實(shí)驗(yàn)在單因素考察的基礎(chǔ)上，以綠原酸的提取率和干膏得率為考察指標(biāo)，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化平臥菊三七提取工藝，以進(jìn)一步合理研究及開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 儀器與材料

（1）儀器Agilent 1260高效液相色譜儀，包括自動(dòng)進(jìn)樣、四元梯度泵、DAD檢測(cè)器（美國(guó)安捷倫公司）；真空干燥箱（上海恒科學(xué)儀器有限公司，恒DZF系列）；分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠，RE-52A）；超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司，KH-500B型）

（2）材料綠原酸對(duì)照品（批號(hào)Y24J7K16726）購(gòu)買于上海源葉生物科技有限公司；平臥菊三七藥材購(gòu)自于江蘇省野生蔬菜研究所。乙腈為色譜純，水為重蒸水，無水乙醇、甲醇為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 平臥菊三七提取物的制備

稱取2.5g平臥菊三七細(xì)粉，加入乙醇水溶液，在恒溫水浴鍋中回流，抽濾，濾液至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至半浸膏狀態(tài)后，置于50°C真空干燥箱中干燥，即得。

2.2 綠原酸的含量測(cè)定

（1）色譜條件[7]漢邦Kromasi C18色譜柱（4.6mm×150mm，5μm）；流動(dòng)相乙腈：0.4%磷酸水溶液；檢測(cè)波長(zhǎng)327nm，流速0.8ml/min，柱溫35℃；進(jìn)樣體積10μl。

（2）對(duì)照品溶液的制備：取綠原酸對(duì)照品1.31mg，置25ml量瓶中，加50%甲醇制成濃度為52.4μg/ml的對(duì)照品溶液，用0.45 μm有機(jī)系濾膜過濾，低溫保存，備用。

（3）供試品溶液的制備：取上述干膏，以50%甲醇超聲提取30min，定容至100ml量瓶，過0.45μm微孔濾膜，制得供試品溶液。

（4）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別精密吸取綠原酸對(duì)照品溶液（52.4μg/ml）1、3、5、10、15、20μl，在（1）色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定，以峰面積（Y）對(duì)質(zhì)量（X，μg）進(jìn)行線性回歸，得回歸方程為Y=2199.1X+2.5968（r2=1）；線性范圍為0.0524～1.048μg，表明在線性范圍內(nèi)綠原酸的線性關(guān)系良好。

2.3 綠原酸得率的測(cè)定

按照（1）方法測(cè)定浸膏中綠原酸的量，綠原酸的得率=綠原酸重量（g）/平臥菊三七藥材重量（g）×100%

2.4 干膏得率的測(cè)定

精密稱量2.1法中的干膏量，干膏得率=干膏重量（g）/藥材重量（g）×100%

2.5 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化平臥菊三七提取工藝

（1）方案設(shè)計(jì)依據(jù)單因素試驗(yàn)考察結(jié)果，結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，確定回流考察的因素為選擇乙醇濃度、提取時(shí)間、溶媒倍量和提取次數(shù)。由于提取次數(shù)為非連續(xù)性變量，不能進(jìn)行回歸分析，故確定提取次數(shù)為2次，其余因素根據(jù)星點(diǎn)設(shè)計(jì)原理，每個(gè)因素設(shè)5水平，用代碼值-α，-1，0，1，α（3因素星點(diǎn)設(shè)計(jì)的α=1.682）。代碼值所代表的實(shí)際物理量見因素水平見表1。以綠原酸提取率及干膏得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，權(quán)重系數(shù)各定位0.6和0.4。采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化提取條件，試驗(yàn)方案及測(cè)定結(jié)果見表2。

（2）模型擬合 將所得數(shù)據(jù)用Design-Expert8.0軟件進(jìn)行效應(yīng)面試驗(yàn)分析，以各指標(biāo)的綜合得分為效應(yīng)值，對(duì)各因素進(jìn)行多元線性回歸和二項(xiàng)式擬合。

多元線性回歸方程

R=81.476-0.662A+0.017B+1.95928C（r=0.869）

二項(xiàng)式擬合方程

R=71.817-0.429A-0.056B+3.062C+1.671×10-3AB+0.023×AC+5.280×10-3BC-5.134×10-3A2-7.333×10-4B2-0.105×C2（r=0.947）

從擬合方程的相關(guān)系數(shù)可知，多元線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)相比于多元二項(xiàng)式擬合方程相關(guān)系數(shù)較低，表明多元線性回歸擬合度不佳，預(yù)測(cè)性較差，因此選擇多元二項(xiàng)式擬合方程，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值基本吻合，預(yù)測(cè)性良好。

（3）方差分析 采用ANOVA分析效應(yīng)面的回歸參數(shù)。由表3可知。

（4）效應(yīng)面優(yōu)化與預(yù)測(cè)評(píng)價(jià) 根據(jù)二次多項(xiàng)式模型，繪制各考察指標(biāo)綜合得分與各自變量間的3D效應(yīng)曲面圖及等高線圖（圖1）。

依據(jù)上述結(jié)果可預(yù)測(cè)平臥菊三七提取物最佳提取條件為乙醇濃度為58%，提取時(shí)間為103.89min，溶媒倍量為21倍。預(yù)測(cè)總評(píng)分為83.471。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)最佳提取工藝條件進(jìn)行微調(diào)，擬選擇最佳提取工藝為乙醇濃度為58%，提取時(shí)間為105min，溶媒倍量為21倍。

（5）驗(yàn)證試驗(yàn)

在選取的最佳提取工藝條件下，分別稱取2.5g平臥菊三七藥材3份進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果得到的總評(píng)分值為81.459，與預(yù)測(cè)值相比較偏差為-2.41%，說明試驗(yàn)所建立的模型具有良好的預(yù)測(cè)性，優(yōu)化得到的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

3 討論

有機(jī)酸類成分，包括綠原酸及其類似物是平臥菊三七主要有效成分[6-8]，具有抗氧化、抗菌降血脂，保護(hù)心血管等作用，可以作為平臥菊三七提取物質(zhì)量控制的特征性成分，故對(duì)其提取物工藝的研究非常有意義。星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法是國(guó)內(nèi)外使用較成熟的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[9]，與正交設(shè)計(jì)相比，更加精確、高效、實(shí)用，近年來國(guó)內(nèi)已逐漸將其應(yīng)用于優(yōu)化處方或制劑工藝，所以本研究采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面優(yōu)選出最佳提取工藝。結(jié)果表明最佳提取工藝為：加21倍量的58%乙醇水，提取2次，每次回流105min，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，其提取效率較高，表明提取工藝準(zhǔn)確、有效、穩(wěn)定。

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