響應面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝

2012Vo|31No.1·88Serial No 238China brewingResearch report響應面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝趙志永,蒲彬,賀玉鳳,劉成江,吳洪斌,王俊鋼,金新文←(新疆農墾科學(xué)院農產(chǎn)品加工研究所,新疆石河子832000)摘要:以新疆紅棗為原料,為優(yōu)化新疆紅棗中總黃酮的乙醇提取工藝,選擇提取溫度、乙醇濃度、液料比為自變量,總黃酮含量作為響應值,采用 Box-Behnken設計方法,研究各自變量及其交互作用對總黃醒提取量的影響。采用響應面分析軟件,模擬得到二次多項式回歸方程的預測模型,并確定乙醇提取最佳工藝條件為提取溫度66℃、乙醇濃度60%vol液料比100。在此條件下,總黃酮的平均提取量為232mgg,與理論預測值基本吻合,說(shuō)明響應面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝可行關(guān)鍵詞:響應面法:新疆紅棗:乙醇;提取工藝中圖分類(lèi)號:O658文獻標識碼:A文章編號:0254-5071(2012)01-0088-03Optimization of ethanol extraction process of total flavonoids from Xinjiang jujube by response surface methodologyZHAO Zhiyong, PU Bin, HE Yufeng, LIU Chengjiang, WU Hongbin, WANG Jungang, JIN Xinwen*(Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Xinjiang Academy of Agricultural andReclamation Science, Shihezi 832000, China)Abstract: To optimize the ethanol extraction of total flavonoids from Xinjiang jujube, the effects of extraction temperature, ethanol concentration, liquid to solid ratio and their interactions on the extraction yield of jujube flavonoids were studied with Box-Behnken design. The predictive polynomialquadratic equations model was developed by response surface methodology software. The optimum extraction conditions were obtained as followsextraction temperature 66C, ethanol concentration 60%vol and liquid to solid ratio 10.0. Under the optimal conditions, the extraction rate of totalflavonoids was 2. 32mg/g, which agreed well with the predictive value, indicating the optimized process was feasibleKey words: response surface methodology, Xinjiang jujube; ethanol; extraction process紅棗又稱(chēng)華棗、大棗是鼠李科棗屬植物棗樹(shù)的果實(shí),1.1材料在日本、韓國也有少量種植。主要分布在北緯23°~425°紅棗:品種為駿棗購自新疆阿克蘇市農一師。東經(jīng)76°~124之間的廣大區域。紅棗在我國已有三千多1.2儀器與試劑年的歷史,在周代黃河流域已有成片的棗園種植。紅棗有紫外可見(jiàn)分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司百果之王”的美稱(chēng),含有糖、維生素、氨基酸、黃酮類(lèi)等752N);三用電熱恒溫箱(天津市泰斯特儀器有限公司成分國。SHHW21.600AⅡ);高速離心機(上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)近十年來(lái)紅棗在新疆百果之中嶄露頭角、發(fā)展迅猛。TGL-10B);電子天平(北京賽多利斯儀器系統有限公司,據資料,2010年新疆紅棗種植面積已達到400萬(wàn)畝掛果面BS23S);循環(huán)水真空泵(上海亞榮生化儀器廠(chǎng),SHzⅢ);積120萬(wàn)畝,產(chǎn)量17萬(wàn)t。一躍成為繼河北、山西、山東、河旋轉蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠(chǎng),RE52AA);冷凍干燥南、陜西等5個(gè)主產(chǎn)區之后的新主產(chǎn)區。再過(guò)3~5年,新疆機(北京松源華興科技發(fā)展有限公司,LGJ-18)蘆丁標準紅棗將進(jìn)入大量結果期,屆時(shí)紅棗的精深加工技術(shù)若跟品(上海碩光科技公司);亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無(wú)不上發(fā)展形勢的話(huà),勢必會(huì )影響紅棗產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。因水乙醇等均為分析純。此,紅棗的深加工技術(shù)必然會(huì )成為影響新疆紅棗產(chǎn)業(yè)化1.3方法的關(guān)鍵技術(shù)之一13.1樣品制備黃酮類(lèi)化合物又名生物類(lèi)黃酮,許多研究已表明生紅棗粉碎后,過(guò)40目篩,以四分法制得樣品,于65℃烘物類(lèi)黃酮具有多種生物活性。除有抗菌、消炎、抗突變、干置于干燥器內備用。降壓、清熱解毒、鎮靜、利尿等作用外,在抗氧化、抗癌、防1.32紅棗總黃酮提取工藝路線(xiàn)癌抑制脂肪酶等方面也有顯著(zhù)效果。本研究以新疆紅原料→干燥→粉碎→過(guò)篩→乙醇浸提→過(guò)濾→濾液→離心棗為試驗原料,利用乙醇提取其中的總黃酮類(lèi)物質(zhì),在課分離→濃縮→冷凍干燥→黃酮題組前期單因素試驗的基礎上,通過(guò)響應面法對提取工藝13標準曲線(xiàn)的繪制進(jìn)行優(yōu)化,以期為新疆紅棗精深加工技術(shù)提供理論依據。取蘆丁標準品于105℃熱風(fēng)干燥至恒重,并于干燥器1材料與方法內冷卻至室溫。精確稱(chēng)量標準品50mg加30%vol乙醇溶液收稿日期:20110712基金項目:新疆生產(chǎn)建設兵團科技攻關(guān)項日(2010GG61)作者簡(jiǎn)介:趙志永(1981-)男,內蒙古赤峰人,助理研究員,研究方向為農產(chǎn)品加工和生物質(zhì)能源:金新文*副研究員,通訊作者。研究報告中國釀造2012年第31卷第1期總第238期·89·溶解,移至50mL容量瓶里,用30%vol乙醇溶液分3次洗滌燒2.2響應面法優(yōu)化紅棗黃酮提取工藝杯并移入容量瓶后,定容,配成100μgmL的蘆丁標準溶液。2.2.1響應面分析方案及試驗結果準確吸取蘆丁標準溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、響應面分析方案和試驗結果見(jiàn)表2。200mL、3.00mL400mL,相當于含有蘆丁0pg50μg、1004g、表2Box- Behnken試驗因素水平及設計方案和結果200μg、300g、400μg移入10mL容量瓶中,加入30%Vol乙并放至5mm,再加入10%硝酸鋁溶液03mL,搖勻后放置試驗號1 hnken experimental design and resultsTable 2. Box-醇溶液至50mL,各加5%亞硝酸鈉溶液0.30mL,振搖均勻B乙醇C料液比Y總黃酮含量/溫度^C濃度%vo(m6min,最后加入1.0mo/L的氫氧化鈉溶液20mL,用30%vol0(60)0(50)0(10:1)l(80)1(75)0(10:1)乙醇溶液定容至刻度,以零管為空白,用lcm比色杯,于波1(15:1)長(cháng)510nm處測定其吸光度值,繪制蘆丁含量與吸光度的標-1(25)0(60)0(50)0(10:1)221準曲線(xiàn),得到回歸方程。-1(40)0(10:1)134樣品的測定1(80)0(50)-1(5:1)1.93不同條件下的總黃酮提取液,經(jīng)過(guò)與制作標準曲線(xiàn)相1(75)2.11同的顯色過(guò)程,用分光光度法測定吸光度值,代入回歸方l(15:1)程得到以蘆丁表示的總黃酮含量。(80)-1(25)0(10:1)13.5響應面設計0(50)0(10:1)在課題組前期單因素試驗的基礎上,重點(diǎn)考察提取溫1(75)0(10:1)度、乙醇濃度、料液比3個(gè)因素對提取的影響并用響應面法0(60)1(15:1)2.13進(jìn)行優(yōu)化,以提取液中總黃酮含量作為響應值,根據響應面法中的 Box-Behnken試驗設計原理運用 Design Expert7.00(50)-1(5:1)進(jìn)行設計,試驗因素編碼及水平見(jiàn)表10(60)0(50)0(10:1)-1(5:1)1.52表1響應面分析因素與水平171(40)0501(15:1)1.73Table 1. Factors and levels of RSM analysi水平因素222模型的建立及其顯著(zhù)性檢驗0利用 Design-Expert7.0軟件對表2中試驗數據進(jìn)行二A提取溫度/℃B乙醇濃度%vol次多項式逐步回歸擬合,得到的數學(xué)模型:C液料比(mLg)15:1Y=226+0.16A+0.18B+0.065C+0.015AB0.0025AC0.092BC-0.28A20.19B20.16C22結果與分析21標準曲線(xiàn)與回歸方程表3回歸統計分析結果752N紫外分光光度計全波長(cháng)掃描后得最大吸收波長(cháng)Table 3. Regression analysis方差來(lái)源平方和自由度均方為510m,以蘆丁含量(μg)為橫坐標,吸光度值(A)為縱0.200.200.0004坐標,得到線(xiàn)性回歸方程y=0.001x+008,R2=0.997,表明吸0.260.2653.180.0002光度值(A)與蘆丁含量(μg)有良好的線(xiàn)性關(guān)系(見(jiàn)圖1)。0.0340.500336656<0.0001y=001x+0008R2=0997AC0.0000250.0000250.0050590.9453把0.3030.59000090.250.0346930.03380.100.1021.000.05模型0.13失擬0.0075582.540.1951050100150200250300350400盧】含量純誤差0012圖1蘆丁標準曲線(xiàn)殘差0.035Figure 1. Standard curve of rutin總和2012vol.31No.190· Serial No.238China BrewingResearch Report模型的可靠性可從方差分析及相關(guān)系數來(lái)考察(表3)。通過(guò)模型方程所作的響應曲面圖,可直觀(guān)地描述各當“P>F"值小于0.05時(shí),即表示該項指標顯著(zhù)。結果表明,因素對響應值(總黃酮含量)的影響和各個(gè)因素間的交互對黃酮提取量所建立的二次多項模型具有顯著(zhù)性;失擬作用。由圖2可以看出,響應曲面均是開(kāi)口向下的凸面,等項不顯著(zhù)。模型的調整確定系數R=0.9715,該模型能解釋高線(xiàn)近似為圓形,其中心位于所考察區域內,說(shuō)明在考察9715%響應值的變化,因而該模型擬合程度比較好,試驗的區域范圍內存在響應值的極大值,同時(shí)響應面為高度誤差小,可以用此模型對乙醇提取紅棗總黃酮進(jìn)行分析卷曲的曲面,即簡(jiǎn)單的一次線(xiàn)性方程難以解析。通過(guò)軟件和預測。分析,乙醇提取紅棗總黃酮的最佳條件為提取溫度66℃模型方程回歸系數及其顯著(zhù)性檢驗同樣見(jiàn)表3。結果乙醇濃度62%v0|和液料比10.3:1。在此條件下總黃酮提取表明:一次項AB和C均極顯著(zhù);二次項A2B2和C2同樣極量可達233mgg顯著(zhù);交互項AB、AC不顯著(zhù),BC顯著(zhù)為檢驗RSM法的可靠性,采用上述最優(yōu)提取條件進(jìn)223提取工藝的響應曲面分析和優(yōu)化行新疆紅棗總黃酮乙醇提取試驗,同時(shí)考慮到實(shí)際操作的情況,將紅棗總黃酮最佳提取條件修正為提取溫度66℃、乙醇濃度60%ol、液料比100:1,實(shí)際測得的總黃酮1275含量為232mg/g,與理論預測值基本吻合。因此,采用響應面法優(yōu)化得到的新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝參數基本準確可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值。3結論通過(guò)試驗探討了響應面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提B乙醉活a504:提取時(shí)取工藝的可行性結果表明,通過(guò)該法優(yōu)化得到的提取工藝參數基本準確可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值:在前期單因素試驗的基礎上,通過(guò)響應面法分析,得到乙醇提取新疆紅棗總21975-黃酮的最佳工藝條件為提取溫度66℃、乙醇濃度60%vol、液料比10001。在此條件下總黃酮提取量為232mgg。參考文獻:[叮]雷呂貴,陳錦屏,盧大新紅棗的營(yíng)養成分及其保健功能門(mén)現代生物100.10:以品度t疾學(xué)進(jìn)展,2006,6(3):56-57[2]軍,紅棗營(yíng)養成分及其功能的研究概況團食品研究與開(kāi)發(fā),2003.3(2):45-48.21435[3]土瑋,王琳.黃酮類(lèi)化合物研究進(jìn)展[沈陽(yáng)醫學(xué)院學(xué)報,2002,419354(2):115-11917244]肖坤福,窶曉峰.黃酮類(lèi)化合物研究進(jìn)展及應用[J食品研究與開(kāi)發(fā)2003,23(4):14-18S]劉淑海,韓淑英芥麥種子總黃酮對糖尿病高脂血癥大鼠血脂、血糖及脂質(zhì)過(guò)氧化的影響幾中成藥,2003,25(8):662-663C液料比aol05100-100B乙醉濃度6李潔,梁月琴,郝一彬.苦芥麥黃酮降血脂作用的實(shí)驗研究[門(mén)山西圖2提取溫度、乙醇濃度、料液比對新疆紅棗總黃酮提取率影響的醫科大學(xué)學(xué)報,2004,35(6):570響應曲面和門(mén)]汪得清,沈文梅田亞平,等總黃酮對羥自由基所致哺乳動(dòng)物細胞損Figure 2. Responsive surfaces showing the effects of extraction傷的防護作用[中國中藥雜志,1995,20(4):240242temperature, ethanol concentration and the liquid to[8]盛文軍千燥方法對紅棗總黃酮含量的影響及其生物功能初探[D]西solid ratio on the extraction yield of jujube flavonoids安:陜西師范大學(xué),2004歡迎登錄《中國釀造》站www.chinabrewing.net.cn歡迎投稿