響應面優化刺五加茶黃酮提取工藝條件的研究*

郭晨新，郝曉亮，葛佩珊，代淑娟

(遼寧科技大學化學工程學院，遼寧 鞍山 114051)

刺五加茶是常用中藥材之一，具有擴張血管、降低血壓、抗血小板凝聚、維持血壓平穩，改善血液流變特性和改善微循環的作用。本研究通過超聲波輔助提取刺五加茶中的黃酮類物質，并且采用制作響應面優化了刺五加茶中黃酮的最佳提取工藝，為中藥的天然產物提取提供了合理依據，希望通過對刺五加茶中黃酮的提取，為中藥新功能開發能夠提供更多的參考意見[1-3]。

1 實 驗

1.1 材 料

刺五加茶購于市場，并對其進行粉碎過篩。蘆丁購于上海源葉生物科技有限公司。無水乙醇(AR)、亞硝酸鈉(AR)、硝酸鋁(AR)、氫氧化鈉(AR)來源于遼寧科技大學生物實驗室。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準曲線繪制

以蘆丁作為黃酮的對照品按照NaNO2-AI(NO2)3-NaOH法繪制標準曲線[4-5]。

圖1 蘆丁標準曲線

1.2.2 刺五加茶中黃酮的提取

提取工藝過程：刺五加茶粉碎→乙醇→超聲波輔助提取→固液分離→定容→測定黃酮含量。

黃酮提取率計算如公式所示：

式中：C為總黃酮的提取率，%；X為比色液中黃酮質量，mg/mL；V為提取液體積，mL；A為取樣體積，mL；W為刺五加茶質量，g。

1.2.3 單因素實驗設計

按照1.2.2的方法，在提取溫度為50 ℃和超聲波提取功率400 W，分別研究不同料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60(g/mL))、超聲時間(10、20、30、40、50、60)min以及乙醇濃度(40%、50%、60%、70%、80%、90%)的提取條件下黃酮的提取效果。

1.2.4 響應面實驗設計

選取料液比(A)、超聲時間(B)和乙醇濃度(C)3個因素為自變量，以刺五加茶中黃酮提取率為響應值(Y)，設計三因素三水平的響應面實驗[6-7]。

表1 正交實驗表

2 結果與討論

2.1 單因素分組分析實驗

2.1.1 乙醇的體積分數對刺五加茶中黃酮類物質提取率的影響

圖2 乙醇體積分數對黃酮提取率的影響

由圖2所知，黃酮提取率先增加再下降，出現一個峰值，在乙醇體積分數為50%時黃酮的提取率達到最大值。原因可能是隨著乙醇體積分數的增加而造成擴散滲透效果增強。但是濃度并不是越高越好，當乙醇體積分數超過50%之后，溶劑極性就開始下降，降低了黃酮類化合物的溶解度。

2.1.2 料液比對刺五加茶中黃酮類物質提取率的影響

由圖3可知，隨著料液比的增加，黃酮提取率先上升后下降，故選擇1:40的料液比進行實驗。過低的料液比會使物料難以完全浸入溶劑中，造成提取不完全，影響提取率，但是過高的料液比會造成溶劑的浪費，增加了成本，同時也為后續溶劑的回收造成了困難。

圖3 料液比對黃酮提取率的影響

2.1.3 提取時間對刺五加茶中黃酮類物質提取率的影響

圖4 提取時間對黃酮類物質提取率的影響

由圖4可知，隨著提取時間增長，黃酮類物質的提取率在30 min時達到最大值。分析原因可能是，隨著時間的延長，黃酮類物質逐漸被提取完全，時間過長，可能導致黃酮類物質失活。

2.2 響應面優化提取工藝

表2 響應面的設計與結果

通過響應面回歸，可得到方程模型為：

Y=10.50-1.17A2-0.96B2-0.05C2+0.0075AB+
0.04AC-0.005BC+0.46A+0.31B-0.072C

通過響應面優化分析，得到黃酮提取優化工藝條件為超聲時間30 min、料液比1:40(g/mL)、乙醇濃度51%，預測黃酮的得率為10.35%。為了操作的方便，將優化工藝中的條件修正為：超聲時間30 min、料液比1:40、乙醇濃度50%，進行三次平行重復驗證實驗，得出此修正條件下黃酮平均得率為10.37%。從結果我們可以看出，響應面模型擬合結果和實驗結果接近一致，這說明本實驗可以通過響應面對提取條件進行優化。

3 結 論

通過本次實驗證明了刺五加茶里面含有黃酮類化合物，在利用單因素實驗結果的基礎上，通過響應面優化分析，得到最佳工藝條件為：料液比為1:40，乙醇濃度50%，超聲波提取30 min，提取溫度為50 ℃，在該條件下黃酮的提取率為10.37%。對于工業上提取黃酮類化合物提供了一些理論和技術上的參考，但是對于提取的黃酮類化合物的精細研究還存在不足，需要在后續的實驗中繼續努力。