文档介绍：响应面法优化牛蒡根总黄酮超声波提取工艺
摘要:以新鲜牛蒡根为原料,采用超声波辅助提取牛蒡根中总黄酮,在单因素试验基础上,采用 Box-behnken试验设计和响应面分析法,探讨料液比、提取温度、 牛蒡根的预处理
将新鲜的牛蒡根清洗干净、切片,%维C溶液浸泡30 min,沥干水分后于40 ℃条件下鼓风干燥至恒质量,粉粹过60筛,得牛蒡根干粉,低温冷冻储存以备用。
黄酮含量的测定
黄酮含量的测定采用NaNO2-Al(NO3)3法[8]。以芦丁为标准品,制作标准曲线,得到吸光度与黄酮质量浓度的方程:
Y= 1X+ 8,R2= 0.
mL牛蒡根总黄酮提取液加入到25 mL比色管中,再加5% mL,摇匀,静置6 min后加入10% Al(NO3) mL,摇匀后静置6 min,最后加入4% mL,用纯水定容至25 mL刻度,在室温下静置15 min后,于波长509 nm处测定处吸光度,并将其代入标准曲线,求得比色管中牛蒡根总黄酮的质量浓度,计算牛蒡根总黄酮的提取率。
总黄酮提取单因素试验
(1)料液比对牛蒡根中总黄酮提取率的影响。选取料液比1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25, 1∶30(g∶mL),在超声功率100 W,乙醇体积分数60%,提取时间30 min,提取温度40 ℃条件下,研究料液比对牛蒡根总黄酮提取率的影响。 (2)乙醇体积分数对牛蒡根总黄酮提取率的影响。分别选用体积分数为20%,40%,60%,80%,100%的乙醇溶液作为溶剂,在超声功率100 W,提取时间30 min、料液比1∶20(g∶mL),提取温度40 ℃条件下,研究乙醇体积分数对牛蒡根总黄酮提取率的影响。
(3)提取时间对牛蒡根总黄酮提取率的影响。选择提取时间分别为20,30,40,50,60,70 min,在超声功率100 W,提取温度40 ℃,乙醇体积分数60%,料液比1∶20(g∶mL)条件下,研究提取时间对牛蒡根总黄酮提取率的影响。
(4)提取温度对牛蒡根总黄酮得率的影响。选取提取温度30,40,50,60,70,80 ℃,在超声功率100 W、乙醇体积分数60%,料液比1∶20(g∶mL),提取时间30 min条件下,研究不同提取温度对牛蒡根总黄酮提取率的影响。
响应面设计
在单因素试验的基础上,以料液比、乙醇体积分数、提取时间、提取温度为考查因素,牛蒡根总黄酮的提取率为响应值进行Box-Behnken的中心组合设计(四因素三水平)。通过Design Expert 软件进行数据分析和试验设计,优化牛蒡根总黄酮在超声波辅助下的提取条件。
Box-Behnken 的中心组合因素水平见表1。
2 结果与分析
单因素试验结果分析
料液比对牛蒡根总黄酮提取率的影响
料液比对牛蒡根总黄酮提取率的影响见图1。
由图1可知,料液比为1∶10 ~ 1∶20(g∶mL)时,黄酮提取率随料液比的增加而增加;料液比为1∶20时,总黄酮提取率达到最大;料液比超过1∶20时,提取率反而下降。这是由于随着溶剂与原料的比值增大浓度差也就增大,这虽然促进了传质的过程,但是当比例过大时,影响了超声波产生的效应,使得黄酮提取率不增加反而下降[9]。因而,最适料液比选择为1∶20(g∶mL)。
乙醇体积分数对牛蒡根总黄酮提取率的影响
乙醇体积分数对牛蒡根总黄酮提取率的影响见图2。
由图2可知,牛蒡根总黄酮提取率随乙醇体积分数的增加先增加后急速降低,当乙醇体积分数为80%时,其提取率最高,此结果与蔡茜彤等人的研究结果一致;现有研究表明[10],植物中的黄酮类化合物主要以苷元和苷类的形式存在,高体积分数的乙醇更适于黄酮苷元的提取,而低体积分数的乙醇(60%以下)适于黄酮苷的提取。这也说明牛蒡根中黄酮苷元比黄酮苷类含量更高,因此最佳的乙醇体积分数选为80%。
提取时间对牛蒡根总黄酮提取率的影响
提取时间对牛蒡根总黄酮提取率的影响见图3。
由图3可知,在60 min以内,牛蒡根总黄酮提取率随着提取时间的延长而增大;而60 min以后,其随时间的增加而减少,由此确定最佳提取时间为60 min。由于细胞的破裂和黄酮类物质的溶出都需要时间,黄酮类物质随着提取时间的增加提取也越充分,但是时间过长,超声波巨大的机械能会破坏黄酮类物质,而使黄酮类物质提取率下