响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺.pdf
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1、w w w h x y s w g c c o m ,V o l N o 化学与生物工程C h e m i s t r y&B i o e n g i n e e r i n g 基金项目:国家重点研发计划项目(Y F C ),新疆维吾尔自治区科技成果转化示范专项 科技特派员扶贫行动项目(C ),新疆生产建设兵团专利运用与产业化项目(B D )收稿日期:作者简介:律梦伟(),女,河南商丘人,硕士研究生,研究方向:中药基础,E m a i l:q q c o m;通讯作者:兰卫(),男,教授,博士生导师,研究方向:中药基础,E m a i l:l a n w e i s i n a c o m;
2、武嘉林(),男,主任药师,E m a i l:q q c o m.D O I:/j i s s n 律梦伟,刘鑫榕,兰卫,等响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺J化学与生物工程,():L YU M W,L I UXR,L AN W,e t a l O p t i m i z a t i o n i nu l t r a s o n i ce x t r a c t i o np r o c e s so f t o t a l f l a v o n o i d sa n dt o t a lp o l y p h e n o l s f r o mC i c h o r i u m
3、g l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e tb yr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g yJ C h e m i s t r y&B i o e n g i n e e r i n g,():响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺律梦伟,刘鑫榕,兰卫,武嘉林,(新疆医科大学中医学院,新疆 乌鲁木齐 ;新疆医科大学附属中医医院,新疆 乌鲁木齐 ;新疆华世丹药业股份有限公司,新疆 乌鲁木齐 )摘要:以通过熵权法计算的毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量、总多酚含量的综合评分为评价指标,采用响应面法优化了毛
4、菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺.确定最佳提取工艺为:乙醇体积分数、超声时间 m i n、料液比(g m L),在此条件下,浸膏得率为 、总黄酮含量为 m gg、总多酚含量为 m gg,综合评分为 ,与模型预测值()接近.该提取工艺简便、稳定、省时,适用于毛菊苣总黄酮和总多酚的提取,为毛菊苣的进一步开发利用提供了依据.关键词:毛菊苣;响应面法;超声提取;熵权法;总黄酮;总多酚中图分类号:T Q R O p t i m i z a t i o n i nU l t r a s o n i cE x t r a c t i o nP r o c e s so fT o t a lF l a v o
5、 n o i d sa n dT o t a lP o l y p h e n o l s f r o mC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e tb yR e s p o n s eS u r f a c eM e t h o d o l o g yL Y U M e n g w e i,L I UX i n r o n g,L A N W e i,WUJ i a l i n,(C o l l e g e o fT r a d i t i o n a lC h i n e s eM e d i c i n e,X i
6、n j i a n gM e d i c a lU n i v e r s i t y,U r u m q i ,C h i n a;T r a d i t i o n a lC h i n e s eM e d i c a lH o s p i t a lA f f i l i a t e dt oX i n j i a n gM e d i c a lU n i v e r s i t y,U r u m q i ,C h i n a;X i n j i a n gH u a s h i d a nP h a r m a c e u t i c a lC o,L t d,U r u m q
7、 i ,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gt h ec o m p r e h e n s i v es c o r ec a l c u l a t e db ye n t r o p yw e i g h tm e t h o db a s e do nt h ee x t r a c ty i e l d,t o t a l f l a v o n o i d sc o n t e n t,a n dt o t a l p o l y p h e n o l sc o n t e n to fC i c h o r i u mg l a n d u
8、 l o s u mB o i s s e tH u e ta sa ne v a l u a t i o n i n d e x,w eo p t i m i z e dt h eu l t r a s o n i ce x t r a c t i o np r o c e s so f t o t a l f l a v o n o i d sa n dt o t a l p o l y p h e n o l s f r o mC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e tb yr e s p o n s es u r
9、 f a c em e t h o d o l o g i e s T h eo p t i m a l e x t r a c t i o np r o c e s s c a nb ed e t e r m i n e da s f o l l o w s:t h ee t h a n o l v o l u m e f r a c t i o no f ,t h eu l t r a s o n i c t i m eo f m i n,a n d t h e s o l i d l i q u i dr a t i oo f (g m L)U n d e ra b o v ec o n
10、 d i t i o n s,t h ee x t r a c ty i e l d i s ,t h et o t a l f l a v o n o i d sc o n t e n t i s m gg,t h e t o t a l p o l y p h e n o l s c o n t e n t i s m gg,a n d t h e c o m p r e h e n s i v e s c o r e i s ,w h i c h i s c l o s et ot h em o d e l p r e d i c t e dv a l u e()T h ee x t r
11、 a c t i o np r o c e s s i ss i m p l e,s t a b l e,a n dt i m e s a v i n g,w h i c hi ss u i t a b l e f o r t h ee x t r a c t i o no f t o t a l f l a v o n o i d sa n dt o t a lp o l y p h e n o l s f r o mC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t T h i ss t u d yp r o v i d e
12、 s a r e f e r e n c e f o r t h e f u r t h e rd e v e l o p m e n t a n du t i l i z a t i o no fC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t 律梦伟,等:响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺/年第期 K e y w o r d s:C i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t;r e s p o n s es u r f a c em e t
13、 h o d o l o g y;u l t r a s o n i ce x t r a c t i o n;e n t r o p yw e i g h tm e t h o d;t o t a l f l a v o n o i d s;t o t a l p o l y p h e n o l s毛菊苣(C i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t)为菊科菊苣属草本植物,主要分布于我国新疆南疆地区,是当地居民常用药材.据记载,毛菊苣以地上部分入药,性味苦寒,具有清肝、健胃、利尿等功效,主要用于治疗黄疸、胃痛、水肿、
14、尿少等病症.毛菊苣含有黄酮类、酚酸类、多糖类、萜类、苯丙素类等多种有效成分.现代药理学研究表明,毛菊苣总黄酮和总多酚具有保肝、降糖、降脂、抗氧化、抗菌等作用,是治疗非酒精性脂肪肝、糖尿病等的潜在活性成分 .因此,最大限度地提取毛菊苣总黄酮和总多酚意义重大.目前,毛菊苣总黄酮或总多酚的提取主要采用回流法,其工艺优化以正交实验为主,但提取效率普遍较低 .秦冬梅采用乙醇回流法提取毛菊苣根中总黄酮,通过正交实验优化提取工艺,在最佳条件下,毛菊苣浸膏得率为 ,总黄酮得率为 .相较于回流提取法,超声提取法具有设备简单、溶剂用量少、对热敏性成分友好、提取时间短、提取效率高等优点.近年来,响应面法已广泛应用于
15、中药有效成分提取工艺的优化,与正交实验相比,具有建模速度快、目标组分得率高、回归方程精密度高等优势 .目前,关于毛菊苣地上部分总黄酮和总多酚的提取工艺优化尚未见报道.因此,作者以通过熵权法 计算的毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量、总多酚含量的综合评分为评价指标,采用响应面法对毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺进行优化,为毛菊苣总黄酮和总多酚的提取及相关产品的开发提供技术支持.实验 材料、试剂与仪器毛菊苣,购自新疆昌吉吉木萨尔县天郝成业中药材种植合同社,由新疆医科大学盛萍教授鉴定为菊科菊 苣 属 毛 菊 苣(C i c h o r i u m g l a n d u l o s u mB o i s
16、s e tH u e t)的地上部分.芦丁标准品、没食子酸标准品(纯度,批号:A G B 、MU S T ),上海源叶生物科技有限公司;福林酚试剂,新疆医科大学实验室;无水乙醇、N aC O、N a OH、N a NO、A l(NO)均为分析纯.S型可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司;A B S型电子分析天平,梅特勒托利多仪器有限公司;KQ D E型数控超声波清洗器,昆山超声仪器有限公司.毛菊苣提取物的制备将毛菊苣药材粉碎,过号筛(目),备用.准确称取 g毛菊苣粉末于 m L锥形瓶中,按一定料液比加入一定体积分数的乙醇,超声提取一定时间,提取次,合并提取液,抽滤,烘干,即得毛菊苣提取物.
17、毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量、总多酚含量的测定 浸膏得率的测定采用减重法测定毛菊苣浸膏得率.将蒸发皿洗净晾干后置于 烘箱中干燥 h,取出,冷却至室温,称重;将毛菊苣提取物倒入干燥的蒸发皿中,水浴蒸干至提取物触之不沾手,称重.按下式计算浸膏得率:浸膏得率mmm 式中:m为蒸发皿和提取物烘干后的质量;m为蒸发皿烘干后的质量;m为毛菊苣粉末质量.总黄酮含量的测定 标准曲线的绘制:称取 m g芦丁标准品,用 乙醇溶解并定容至 m L,得芦丁标准溶液.分别吸取 m L、m L、m L、m L、m L芦丁标准溶液于 m L容量瓶中,加入m L 乙醇;依次加入 m LN a NO溶液和 m LA l(NO)溶
18、液,混匀后静置m i n;再加入m LN a OH溶液,用 乙醇定容至刻度,静置 m i n,测定 n m处吸光度;以 乙醇代替芦丁标准溶液为空白对照,同法操作,测定 n m处吸光度.以芦丁浓度(c,gm L)为横坐标、吸光度(A)为纵坐标绘制标准曲线,拟合得回归方程:A c ,R .表明,芦丁浓度在 gm L范围内与吸光度线性关系较好.取 m g毛菊苣提取物,用 乙醇溶解并定容于 m L容量瓶中;吸取 m L溶液,按上述方法测定 n m处吸光度,依据标准曲线方程计算总黄酮含量.总多酚含量的测定 标准曲线的绘制:称取 m g没食子酸标准品,用蒸馏水溶解并定容至 m L,得没食子酸标准溶液.分别
19、吸取没食子酸标准溶液m L、m L、m L、m L、m L、m L于 m L容量瓶中,加入m L蒸馏水,摇匀;加入 m L福林酚试剂,摇匀律梦伟,等:响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺/年第期 后静置m i n;再加入 N aC O溶液 m L,用蒸馏水定容至刻度,水浴 m i n;冷却至室温,测定 n m处吸光度.以没食子酸浓度(c,gm L)为横坐标、吸光度(A)为纵坐标绘制标准曲线,拟合得回归方程:A c ,R .表明,没食子酸浓度在gm L范围内与吸光度线性关系较好.取 m g毛菊苣提取物,用蒸馏水溶解并定容于 m L容量瓶中;吸取 m L溶液,按上述方法测定 n m处吸光
20、度,依据标准曲线方程计算总多酚含量.综合评分的计算由于总黄酮和总多酚极性相差不大,提取过程中会相互影响,因此以单一活性成分含量作为评价指标不合理;且浸膏得率能够反映样品的整体质量水平,因此以熵权法计算的浸膏得率和活性成分含量的综合评分作为评价指标最为可靠.根据熵权法进行赋权,得到毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量、总多酚含量的权重值分别为 、,综合评分浸膏得率 总黄酮含量 总多酚含量 .提取工艺的优化 单因素实验采用单因素实验,分别考察乙醇体积分数(、)、超声时间(m i n、m i n、m i n、m i n、m i n)、料液比(、,g m L,下同)对毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量和总多酚含量的影响
21、.每组实验做个平行.响应面实验在单因素实验的基础上,以乙醇体积分数(A)、超声时间(B)、料液比(C)为考察因素,以综合评分为响应值,采用响应面法进一步优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提取工艺.数据处理分别采用E x c e l和O r i g i n 版进行数据处理及绘图,运用D e s i g n E x p e r t 软件进行响应面设计与分析.结果与讨论 单因素实验结果 乙醇体积分数的选择在料液比为、超声时间为 m i n的条件下,考察乙醇体积分数对毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量及总多酚含量的影响,结果如图所示.40 50 60 70 80 90?/%1816141210864?图乙醇体积分
22、数对毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量及总多酚含量的影响F i g E f f e c t o f e t h a n o l v o l u m e f r a c t i o no ne x t r a c t y i e l d,t o t a lf l a v o n o i d s c o n t e n t,a n dt o t a lp o l y p h e n o l s c o n t e n t o fC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t由图可知,随着乙醇体积分数的增加,浸膏得率、总黄酮含量、总多酚含
23、量及综合评分均逐渐升高,当乙醇体积分数为 时,四者均达到最高;继续增加乙醇体积分数,总黄酮含量、总多酚含量及综合评分均显著降低,而浸膏得率降低后又升高,整体变化不明显.这是因为,根据“相似相溶”原理,乙醇体积分数越大,其它脂溶性成分就越易溶出,而黄酮类和多酚类成分因极性较大在提取时就会受到抑制.因此,乙醇体积分数对毛菊苣总黄酮和总多酚含量的影响较大,但对浸膏得率的影响不显著.综合考虑,选择 作为响应面实验乙醇体积分数的中心点.超声时间的选择在料液比为、乙醇体积分数为 的条件下,考察超声时间对毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量及总多酚含量的影响,结果如图所示.?24222018161412108?/mi
24、n20 30 40 50 60?图超声时间对毛菊苣浸膏得率、总黄酮含量及总多酚含量的影响F i g E f f e c t o fu l t r a s o n i c t i m eo ne x t r a c t y i e l d,t o t a l f l a v o n o i d sc o n t e n t,a n dt o t a l p o l y p h e n o l s c o n t e n t o fC i c h o r i u mg l a n d u l o s u mB o i s s e tH u e t律梦伟,等:响应面法优化毛菊苣总黄酮和总多酚的超声提
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