响应面法优化超声辅助提取北柴胡黄酮工艺及抗氧化活性_任倩倩.pdf
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1、北方园艺 ():贮藏加工检测第一作者简介:任倩倩(),女,硕士研究生,研究方向为中药材综合开发利用。:责任作者:赵敏(),女,硕士,教授,现主要从事中药材综 合 开 发 利 用 等 研 究 工 作。:基金项目:河北省重点研发计划资助项目(,);河 北 省 创 新 能 力 提 升 计 划 资 助 项 目();邯郸市科学技术研究与发展计划资助项目()。收稿日期:响应面法优化超声辅助提取北柴胡黄酮工艺及抗氧化活性任 倩 倩,高朋,马 致 静,赵敏(河北工程大学 园林与生态工程学院,河北 邯郸 )摘要:以北柴胡为试材,采用超声辅助法提取总黄酮,通过单因素试验和响应面试验优化提取工艺,研究了总黄酮对 自
2、由基和 自由基的清除能力,以及不同部位柴胡总黄酮的含量,以期为开发利用柴胡提供参考依据。结果表明:试验模型极显著(),且模型预测值与真实值间拟合度较好()。响应面优化超声辅助提取柴胡总黄酮最佳提取条件为超声温度,超声功率 、料液比 、乙醇浓度,柴胡总黄酮得率 ,与预测值()吻合较好。柴胡不同部位总黄酮含量顺序为叶茎根,且不同部位总黄酮对 自由基和 自由基均具较强的清除作用。关键词:柴胡;黄酮;响应面法优化;超声辅助提取;抗氧化中图分类号:文献标识码:文章编号:()北柴胡为伞形科柴胡属植物,具有抗炎解热、保肝利胆、抗病毒、提高免疫等功能。除皂苷类物质外,黄酮也是柴胡的主要活性成分。黄酮在自然界中
3、广泛分布,具有抗抑郁、抗菌、抗肿瘤、降血脂、抗氧化且延缓衰老等药理活性,被广泛应用于医药、保健和化妆品等领域,有较高开发价值。等认为(欧洲)柴胡黄酮不仅抗氧化,且具保肝效果和抗疲劳作用,有效清除自由基,抑制自由基的产生。自 年我国饲料全面禁止添加抗生素以来,对中药材非药用部分开发利用的研究越来越多。研究表明北柴胡、狭叶柴胡及小黑柴胡全草均含有大量的黄酮类物质,其中茎、叶积累高于根部,且黄酮具有较高的抗氧化活性,对小鼠急性肝损伤具显著保护作用。关于柴胡黄酮类物质提取工艺的研究,多采用正交实验进行优化 ,而运用响应面法对北柴胡总黄酮提取工艺进行优化的研究尚鲜见报道。该研究以“冀柴号”全草为试材,采
4、用超声辅助溶剂浸提法对北柴胡总黄酮进行提取,通过单因素筛选各因素最佳水平,利用响应面法优化总黄酮超声提取条件,并对“冀柴号”不同部位抗氧化活性进行评价(清除 自由基、自由基),以期为开发柴胡黄酮类制剂产品和综合开发利用提供参考依据。材料与方法 试验材料供试材料:北柴胡采自河北省涉县,经贺献林研究员鉴定为北柴胡()“冀柴号”。于 年 月 日采收,阴干粉碎,过 目筛备用。供试试剂:芦丁(对照品),质量分数,购自美国 公司,、无水乙醇、甲醇、水溶性维生素等试剂均为分析纯。供试仪器:可见分光光度计(双光束紫外,北京普析通用仪器有限责任公司),高速粉碎机(,浙江屹立工贸有限公司),目筛,电子天平(,梅特
5、勒托利多仪器有限公司),离心机(系列和赛默飞 ),舒美 数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。图芦丁标准曲线 试验方法 标准曲线制作以芦丁标准品绘制标准曲线。取芦丁标准品 ,用 乙醇(水浴微热)配制终浓度为 标 准 芦 丁 对 照 液,稀 释 为 浓 度 、梯度溶液,取各梯度溶液 于 离心管,分别加入 乙醇,溶液 (混匀)室温反应();再加入 溶液(摇匀),室温反应 ;再加入 溶液(摇匀),室温显色 反应 ;于 波 长测定 吸光度 。以 吸 光 度 值 为 纵 坐 标、芦 丁 液 浓 度()为横坐标,绘制标准曲线(图),得到质量浓度()与吸光度()的线性回归方程 ,线性关系良好。单因素试
6、验利用超声辅助提取。精密称取“冀柴号”全草粉末 ,加入乙醇,超声提取 ,离心 ,上清液移至另一离心管,沉淀复提一次,将次上清液合并。分别以乙醇浓度、料液比、超声温度和功率等进行单因素(水平)筛选,以总黄酮含量(浸提液)为评价指标,四因素水 平:料 液 比(、)、功 率(、)、乙醇浓度(、)、温度(、)。单因素试验,分 别 以 料 液 比 、功 率 、乙醇浓度、温度 为固定值,各因素各水平重复检测次,按标准曲线的方法对样品浸提液显色反应,通过回归方程计算总黄酮含量。依次考察并确定个因素对黄酮提取率的影响。响应面试验优化设计使用 软件,结合 中心组合原理设计试验,以、代表自变量乙醇浓度()、温度(
7、)、料液比()和功率()的不同水平,黄酮提取率算作响应值,设计四因素三水平的响应面优化试验(表)。表响应面因素与水平 水平 因素 乙醇浓度温度料液比()功率 项目测定 自由基清除率测定以最佳组合条件下提取的总黄酮溶液为母液,稀释成不同浓度 个梯度的样品液:、,吸取各样品液 ,加入浓度为 的 反应液 ,摇匀黑暗反应 ,于 处测定吸光值,以同样反应条件下甲醇反应液的吸光值作为空白对照,重复次。清除率()()()。北方园艺月月(上上)式中:为样品的吸光值,为空白对照的吸光值。自由基清除能力测定参照张媛 阳离子脱色法稍有改进,检测柴胡提取液总抗氧化能力。储备液:取浓度为 的 二铵盐溶液 与同体积 水溶
8、液()混匀,黑暗反应(避光室温)。反应液:用无水乙醇将上述备液稀释成反应液,稀释浓度以样品液吸光值为 ()。溶液配制:用无水乙醇配制水溶性维生素()标品溶液,浓度范围在 ,得 到 质量 浓 度()与 清 除 率()的 线 性 回 归 方 程 ,。取各浓度梯度标准品溶液 分别加入 反 应 液,静 置 (),测定吸光值,按式()计算 清除率。空白对照以去离子水代替标准品溶液。清除率()()()。式中:为样品的吸光值,为空白对照的吸光值。数据分析利用 软件进行数据统计分析,所有试验数据重复次取平均值,使用 软件绘制相应图表。结果与分析 单因素试验结果 乙醇浓度对超声提取的影响由图可知,乙醇浓度在 范
9、围内,“冀柴号”全草总黄酮提取率随着乙醇浓度的增 加 呈 现 上 升 趋 势,浓 度 时 达 最 大 ,之后开始下降。说明乙醇浓度 时对黄酮类物质提取效果最佳。在一定乙醇浓度范围内随着浓度的升高,促进水溶性和醇溶性黄酮溶出,但当乙醇浓度过高时,极性强于黄酮的脂溶性物质(如有机色素)也会从细胞壁中渗出,与黄酮注:不同小写字母代表差异显著()。下同。:图乙醇浓度对柴胡黄酮提取率的影响 发生拮抗反应,从而降低黄酮提取量。因此,选择 的乙醇浓度作为该因素最佳提取水平。温度对超声提取的影响由图可知,在 范围内,黄酮得率呈现先升高后下降的趋势,其中温度为 总黄酮达最大值 ,之后开始下降。可能是随着温度升高
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