响应面法优化荞麦花黄酮提取工艺研究.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：响应面法优化荞麦花黄酮提取工艺研究李湘，文瑶（广东药科大学 药学院，广东广州 ）摘要：以荞麦花为原材料，采用超声辅助法对荞麦花黄酮进行了提取，并在单因素的基础上采用响应面法对提取工艺进行了优化，得到最佳工艺条件为：乙醇体积分数 、料液比 、超声时间 。关键词：荞麦花黄酮；单因素实验；响应面；优化工艺中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；苦荞（），起源于我国西南部，在赣、川等地方有广泛种植。苦荞不仅富含蛋白质及维生素，而且含有黄酮类、萜类、山奈酚 等多种多样的天然化学成分。多项研究表明 ，苦荞中具有高含量的黄酮，常食苦荞具有降血糖、清除自由基的作用，具有较高的药用和保健价值。但是，荞麦花中含有的黄酮含量并不高，要通过一系列技术才能提高荞麦花总黄酮的提取率。本研究选择响应面法，精确研究各因子与响应值关系，为荞麦花黄酮大规模生产和开发利用提供理论依据。材料与仪器 仪器酶标仪、离心机、超声机、旋转蒸发仪、万分之一天平。试剂荞麦花，由亳州吉兴堂药业公司（中药批发）提供；乙醇（天津致远化学试剂有限公司）、（天津致远化学试剂有限公司）、亚硝酸钠（天津致远化学试剂有限公司）、硝酸铝（天津致远化学试剂有限公司）。方法 标准曲线的建立芦丁标准曲线的建立参考文献 并做修改。配制芦丁标准品，采用亚硝酸钠 硝酸铝 氢氧化钠显色法，在 处测吸光度。以芦丁质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得标准曲线线性回归方程为 ，表明芦丁在 范围内线性关系良好，可用于荞麦花总黄酮含量的测定。按以下公式计算荞麦花总黄酮提取率：总黄酮提取率 （）其中，为根据标准曲线得的荞麦花总黄酮的质量浓度，；为稀释倍数；为提取液体积，；为荞麦花干粉的质量，。单因素实验以荞麦花总黄酮提取率为指标，采用控制变量法分别考察超声温度（、）、液 料 比（、）、超 声 功 率（、）、乙 醇 体 积 分 数（、）和 超 声 时 间（、）对荞麦花总黄酮提取率的影响。响应面分析法优化荞麦花总黄酮提取工艺运用 进行 因素 水平 试验设计，以乙醇体积分数、料液比、超声时间作为考察因素，以黄酮提取率为响应变量，进行响应面法实验设计，筛选最佳提取条件。年 月云南化工 第 卷第 期 ，结果与讨论 提取单因素实验考察结果 温度对荞麦花总黄酮提取率的影响由图 可知，提取率在 之前随着温度的增加而增加，当温度升至 时，总黄酮提取率下降。这可能是前期提取时随着温度升高，分子运动加剧，细胞破裂速度加快，有利于荞麦花总黄酮的溶出；而当温度达到 后温度继续升高，过高的温度会把荞麦花总黄酮的黄酮分子结构破坏。因此，温度选择控制在 。图 提取温度对荞麦花总黄酮提取率的影响 乙醇体积分数对荞麦花总黄酮提取率的影响由图 可知，当乙醇体积分数达到 时，荞麦花总黄酮提取率最优，乙醇体积分数升至 时，总黄酮提取率反而减少。其原因可能是总黄酮包括黄酮及其苷类化合物在内，在乙醇体积分数较低时表现出水的极性，具有羟基的苷类化合物先溶出；随着乙醇浓度逐渐提高，极性降低，疏水性的结构便逐渐被溶出，降低提取率。因此，选择乙醇体积分数为 作为响应面中心点。图 料液比对荞麦花总黄酮提取率的影响 料液比对荞麦花总黄酮提取率的影响由图 可知，荞麦花总黄酮提取率在料液比为 （）后达到巅峰，后料液比再继续上升，提取率就开始下降。原因可能是料液比小于 （）时，体系内少量溶剂无法将荞麦花粉末完全浸湿导致荞麦花总黄酮溶出不完全；而当料液比达到 （）时，体系内的总黄酮溶出完全，之后总黄酮提取率降低可能是因为体系中含有的过量乙醇导致荞麦花总黄酮的损失，导致提取率降低。故选取料液比为 （）作为响应面的中心点。图 乙醇体积分数对荞麦花总黄酮提取率的影响 超声功率对荞麦花总黄酮提取率的影响由图 可知，超声功率达到 时提取率达到最大，随后逐渐降低。原因可能是超声波功率较小时体系中溶解的荞麦花总黄酮较小，加大超声波功率能使更多的总黄酮溶出，但是当总黄酮溶出到达体系的饱和值时，加大超声波的功率则会使更多杂质溶出，从而影响荞麦花总黄酮的提取率。因此，超声功率选择控制在 。图 超声功率对荞麦花总黄酮提取率的影响 超声时间对荞麦花总黄酮提取率的影响如图 显示，超声时间较短时荞麦花总黄酮提取率较低。随着超声时间延长，荞麦花总黄酮提取率稳步上升。没有下降趋势，可能是时间因素对荞麦花总黄酮提取率损耗的影响不大。在保证总黄酮提取率的基础上，考虑到节约生产时间和生产成本问题，选择 为响应面中心点。图 提取时间对荞麦花总黄酮提取率的影响 年 月云南化工 第 卷第 期 ，响应面法优化实验结果）统计分析及模型的适应性通过响应面的星点设计，得到 个因素不同的试验组，结果如表 所示。表 为回归模型的方差分析。由表 可知，建立的荞麦花总黄酮提取率的模型显著性明显（），即建立的模型有意义；决定系数为 ，变异系数为 ，说明实际值与预测结果拟合度较好，误差低；失拟项值差异不显著（），显示模型值可替代实际实验值对结果进行分析。模型一次项 、二次项 和交互项 对响应值的影响较达显著水平，其余项对总黄酮的提取效率均不明显。由 值可知，荞麦花总黄酮提取实验两因素交互影响大小为：；个因素对响应值的影响依次为 （乙醇体积分数）（液料比）（超声时间）。）响应曲面分析应用 软件，可直观地得出各因素对响应值影响的响应面图和等高线图。从图 图可知，响应面曲线变化越陡峭和等高线图越接近椭圆，响应值变化就越大，说明各因素对响应值影响较大。通过观察 个交互因素形成的曲面陡峭程度，料液比与超声时间的交互影响最大，其次是乙醇体积分数与超声时间的交互影响，再到乙醇体积分数与料液比二者的交互影响。表 响应面分析方案及实验结果 （）乙醇体积分数（）料液比（）（）超声时间 总黄酮提取率（）表 回归模型方差分析方差来源平方和自由度均值值值模型 残差 失拟项 纯误差 总和 注：表示是差异显著，表示为差异极显著。22 24 26 28 3060 70 80 90100 11.5 22.5 3Extraction yield/(mg/g)X1 Solvent concentration/%X2 Liquid-solid ratio/(mL/g)6070809010202224262830Extraction yield/(mg/g)X1 Solvent concentration/%X2 Liquid-solid ratio/(mL/g)1.41.61.822.22.22.4520图 交互作用 对荞麦花总黄酮得率的影响 年 月云南化工 第 卷第 期 ，20 30 40 50 6060 70 8090100 11.5 22.53Extraction yield/(mg/g)X1 Solvent concentration/%X3 Ultrasonic time/min607080901002030405060Extraction yield/(mg/g)X1 Solvent concentration/%X3 Ultrasonic time/min1.41.61.822.22.452.22.6图 交互作用 对荞麦花总黄酮得率的影响20304050 60 20 22 24 26 28 3011.5 22.5 3Extraction yield/(mg/g)X2 Liquid-solid ratio/(mL/g)X3 Ultrasonic time/min2022242628302030405060Extraction yield/(mg/g)X3 Ultrasonic time/min22.22.42.42.62.62.85X2 Liquid-solid ratio/(mL/g)图 交互作用 对荞麦花总黄酮得率的影响 响应面实验验证响应面法优化得荞麦花中总黄酮超声辅助醇提取工艺的最适条件为：超声时间 、乙醇体积分数 、料液比为 （）。通过平行实验验证得到 的 优 化 工 艺 后 的 提 取 率 为：、，取其平均值得 。与水浸提法得到的提取率 相对比，优化工艺后得到的提取率比水浸提法的提取率高 。结论实验得到荞麦花总黄酮最佳提取工艺为：乙醇体积分数 、料液比 （）、时间 。比普通提取水浸提法高达 。参考文献：曹良顺，张英，张赛航，等荞麦花叶有效成分及药理作用研究现状 亚太传统医药，（）：刘瑞敏苦荞降糖成分的提取与药效初步研究 成都：四川师范大学，周程艳，韩淑英，刘淑梅，等 荞麦花总黄酮提取方法及影响因素探讨 中国煤炭工业医学杂志，（）：朱丽艳，郭兰，王瑞雪，等荞麦花总黄酮和槲皮素对 葡萄糖苷酶活性的影响 时珍国医国药，（）：石瑞芳，韩淑英 荞麦花总黄酮对甲状腺素诱发大鼠心肌肥厚的影响 中药材，（）：张光辉，张拴，靳如意，等甘草黄酮的提取工艺优化、含量测定及体外抗氧化活性研究 化学与生物工程，（）：收稿日期：基金项目：广东药科大学大学生创新创业训练计划项目（）；广 东 省 基 础 与 应 用 基 础 研 究 基 金 项 目（）。作者简介：李湘（），女，广东人，大学生，主要研究方向为天然药物化学。通讯作者：文瑶（），女，湖南株洲人，博士，广东药科大学药学院讲师，主要从事天然药物化学成分研究。