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星点-响应面法优化刺五加根黄酮闪式提取工艺研究

2023-07-03 76 上传者：管理员

摘要：目的星点-响应面法优化刺五加根黄酮闪式提取工艺。方法以长白山地区刺五加根为材料，采用闪式提取法对刺五加中的主要活性成分进行提取。以固液比、乙醇浓度和闪式提取时间为参数对刺五加中黄酮的提取工艺进行研究，并用星点-响应面法进行工艺优化。结果在47%乙醇、1∶36固液比、持续时间70 s时提取率最高，此条件下黄酮提取率为3.492%。结论此方法准确可靠，为刺五加根高效、深入利用提供科学依据

关键词：
刺五加根
星点-响应面法
闪式
闪式提取法
黄酮
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刺五加(Acanthopanax senticosus)为五加科属植物，是我国传统药食同源的的植物药[1],具有益气健脾、补肾安神的功效[1]。其有效成分刺五加苷、芦丁、金丝桃苷等[4]具有抗氧化[6]、促生长和提高免疫力[7]的功效，作为饲料添加剂可以提升畜禽的生理机能和预防疾病[8]。刺五加中活性成分的提取方法主要是传统水煎煮法、纤维素酶法[9]、超临界提取[10]、超声法[11]、微波法[12]等，这些传统方法提取时间长、提取率低、能量损耗大。闪式提取以组织破碎原理为基础，结合了剪切、真空、渗透、流体动力等原理[13],在数秒内快速完成提取过程，快速、高效、提取充分[14]。本实验选取固液比、乙醇浓度和闪式提取时间为参数，对刺五加中黄酮的提取工艺进行研究，并用Box-Behnken响应面法进行工艺优化，并与传统超声法进行对比。

1、材料与方法

1.1实验材料

刺五加(市售),芸香苷标准品(上海源叶生物科技有限公司)。JHBE-50型闪式提取器(西安太康生物科技有限公司),DZF6020真空干燥箱，电子分析天平、紫外分光光度计。

1.2样品处理

刺五加根粉碎后过50目筛，恒温箱中50℃干燥，备用。

1.3工作曲线绘制

精密称取芸香苷标准品2 mg, 30%乙醇溶液溶解，制备0、0.2、0.4、0.8、1.0 g/L标准液。采用NaNO2法显色[15],先后加入5%的NaNO2溶液和10%的硝酸铝溶液各0.3 mL,摇匀，静置6 min;加入4%的氢氧化钠溶液4 mL,摇匀；30%乙醇溶液定容至25 mL。510 nm处测定，建立芸香苷标准曲线。

1.4黄酮提取率测定

精密量取刺五加提取液2.0 mL,按照“1.3”项下显色，测定吸光度，计算提取率。

1.5响应面试验

在单因素基础上选取料液比、提取时间和乙醇浓度为参数，设计响应面试验。因素水平见表1。

表1闪式提取法提响应面实验因素水平设计

1.6数据处理及模型拟合

使用Design-Expert 10进行二项式方程拟合和多元线性回归方程进行拟合，并对拟合的二项式方程进行F检验，SPSS 18.0行方差分析和显著性检验。

2、结果与分析

2.1标准工作曲线

芸香苷为对照品，浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得线性回归方程：y=0.410 4x-0.002 8(R2=0.999 8)。

2.2响应面试验设计及结果

响应面试验设计及结果见表2,对表2中的实验数据进行处理，得出多元二项回归方程为Y=3.22-0.104 1X1+0.148 3X2+0.363 4X3+0.074 2X1X2-0.163 5X1X3+0.184 3X2X3-0.244 2X21-0.217 9X22-0.516 1X23。

表3可见，应用此方法的F值为11.950且P<0.0001,即只有0.01%的可能性用此法所得的检验结果不符合多元二项回归方程，进一步说明这个模型的应用具有十分重要的参考价值。在之后的拟合检验项中(A、B、C作为一次项，A2、B2、C2作为二次项),所得结果可以说明上述因素显著影响着刺五加总黄酮的提取率，方程的拟合度较好。但失拟项的P>0.05,说明，实验结果无显著性差异。因此，该方程可用于预测和分析刺五加总黄酮的闪式提取。可以看出，A>C>B,表明实验中各因素对结果的影响顺序为：料液比>闪式提取时间>乙醇浓度。

表2响应面试验设计及结果导出到EXCEL

表3刺五加总黄酮提取率回归模型方差分析

2.3多因素作用的响应面分析

利用Design-Expert10版本设计试验，根据各因素之间的两两交互作用，得到响应曲面图(图1～3)。将不同且交互的因素影响下的响应曲面图的陡峭程度作为判断依据，提取时间、料液比与乙醇浓度3个因素中，同时在两两因素之间分析对刺五加中总黄酮提取率交互影响程度。响应曲面的图形越陡峭，说明此因素对刺五加总黄酮的提取率影响越大，回归方程的方差分析与以上分析的讨论结果较为一致。

最终实验表明，应用此法提取并利用标准曲线计算所得的刺五加总黄酮提取率为3.243%。

图1总黄酮受乙醇浓度和提取时间的交互影响响应曲面图

图2总黄酮提取率受料液比和乙醇浓度的交互影响响应曲面图

图3总黄酮受料液比和闪式提取时间的交互影响响应曲面图

3、结论

闪式提取法具有提取速度快、时间短、有效成分破坏小[16]、提取率高等优点，被广泛应用于植物有效成分的提取中。通过Design-Expert获得本实验利用闪式提取法提取刺五加总黄酮的最佳条件为：在乙醇的体积分数为47.219%的条件下，刺五加粉末与乙醇料液比为0.028,闪式提取79.230 s。结合实际条件，设定乙醇浓度47%,固液比1∶36(g∶mL)和闪式提取70 s。此方法准确可靠，能为刺五加根高效、深入利用提供科学依据。

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