响应面法优化见血青酚类成分提取工艺的研究.pdf
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1、命科学版),2 0 2 3,44(4):6 8-7 5.引文格式:迪明博,王润坤,邹美佳,等响应面法优化见血青酚类成分提取工艺的研究J扬州大学学报(农业与生Jul.2023Journal of Yangzhou University(Agricultural and Life Science Edition)2023年7 月Vol.44No.4第44卷第4期扬州大学学生命科学版)DOI:10.16872/ki.1671-4652.2023.04.009响应面法优化见血青酚类成分提取工艺的研究迪明博1,王润坤,邹美佳3,薛诗意,刘刘量1*(1.扬州大学医学院(转化医学研究院)江苏省中西医结合老年
2、病防治重点实验室,江苏扬州2 2 50 0 9;2.连云港市妇幼保健院,江苏连云港2 2 2 0 0 0;3.江苏省连云港中医药高等职业技术学校,江苏连云港2 2 2 0 0 7)摘要:为优化见血青Liparisnervosa(T h u n b.e x A。M u r r a y)Li n d l.的酚类成分提取工艺,以酚类成分得率为指标,通过单因素试验研究超声功率、乙醇浓度、料液比和提取时间4个因素对见血青酚类成分得率的影响;并采用Box-Be-hnken试验设计进行响应面分析,确定提取见血青酚类成分的最佳工艺条件。结果显示,超声辅助提取见血青酚类成分的最佳提取工艺为以料液比1:7 2(g
3、:m L)加人浓度7 2%的乙醇,用350 W超声辅助提取54min,见血青酚类成分得率可达(14.31土1.2 6)mgg-1。与加热回流和浸渍这2 种传统提取工艺相比,超声辅助提取具有耗能少、耗时短和酚类成分得率高等优点,有一定的应用价值。关键词:见血青;酚类成分;超声波辅助提取;响应面法;传统提取工艺中图分类号:R284文献标志码:A文章编号:16 7 1-46 52(2 0 2 3)0 4-0 0 6 8-0 8Optimization of the extraction process of phenolic components from Liparis nervosa(Thunb
4、.ex A.Murray)Lindl.by response surface methodologyDIMingbo,WANGRunkun,ZOU Meijia,XUE Shiyi,LIU Liang(l.Jiangsu Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine forPrevention and Treatment of Senile Diseases/College of Medicine(Institute ofTranslational Medicine),Yangzhou Univers
5、ity,Yangzhou 225009,China;2.Lianyungang Maternal and Child Health Hospital,Lianyungang 222000,China;3.Jiangsu Lianyungang Higher Vocational Technical School of Chinese Medicine,Lianyungang 222007,China)ABSTRACT:To optimize the phenol extraction process of Liparis nervosa(Thunb.ex A.Murray)Lindl.The
6、effectsof four factors,namely,ultrasonic power,ethanol concentration,material-to-liquid ratio and extraction time,on the phe-nol yield of L.nervosa were investigated by single-factor test.The Box-Behnken experimental design was used for re-sponse surface analysis to determine the best technological
7、conditions for the extraction of phenols from L.nervosa.Theresults showed that the best extraction process for the extraction of phenols was as follows:The phenol of L.neruosawere extracted with the aid of ultrasound for 54 min at a ratio of 1:72(g:mL)with the addition of 72%ethanol.Theyield of phen
8、ol of L.nervosa was up to(14.311.26)mg g-1.Compared with two traditional extraction methods ofcondensation reflux and maceration,ultrasound-assisted extraction has the advantages of less energy consumption,shortertime consumption and higher phenol yield,which has certain application value.KEY WORDS:
9、Liparis nervosa(Thunb.ex A.Murray)Lindl.;phenols;ultrasound-assisted extraction process;re-sponse surface methodology;conventional extraction process见血青为兰科(Orchidaceae)羊耳蒜属脉羊耳兰(Liparisnervosa)的全草,是附生或地生的药用草收稿日期:2 0 2 2-12-0 4基金项目:江苏省高校“青蓝工程”项目(2 0 2 0 0 10 4);扬州大学“高端人才支持计划”项目(2 0 190 2 2 3);扬州大学“青蓝工
10、程”项目(2 0 18 0 2 10)作者简介:迪明博与王润坤同为第1作者。迪明博(1996 一),男,陕西渭南人,扬州大学硕士研究生,主要从事中药化学研究;王润坤(1994一),男,江苏宿迁人,连云港市妇幼保健院主管中药师、硕士,主要从事天然产物研究与开发。*通信作者,刘量,扬州大学副教授、硕导,主要从事中药/民族药药效物质基础、天然药物化学成分与生物活性研究;E-mail:。69迪明博等:响应面法优化见血青酚类成分提取工艺的研究第4期本植物,广泛分布于我国江西、浙江、湖南南部、广西、四川及贵州等地,生长于海拔10 0 0 2 10 0 m地区,常见于丛林荫处和溪谷旁1。见血青在中华本草1
11、和中药大辞典2 等均有收录,其味苦、性?,具有清热解毒、补肺止血等功效,常用于治疗劳伤咳嗽等3见血青含菲类、苯丙素类和酚酸类等多种酚类成分。从见血青中分离到的3个新双菲类化合物对胃癌HGC-27细胞和结肠癌HT-29细胞具有显著的肿瘤细胞毒活性4;苯丙素类成分具有显著的体外抗氧化活性和-葡萄糖苷酶抑制活性5;见血青中酚类成分具有多种生物活性。然而,目前国内外尚未见对见血青酚类成分提取工艺的报道。超声辅助能在中草药成分提取过程中通过空穴作用和扰动效应,有效地破坏植物细胞膜和细胞壁,增加溶剂穿透细胞膜的能力,从而大大提高有效成分的提取率和药材的利用率,缩短提取时间。同时,超声辅助提取可不加热,通过
12、超声的热机制,即利用超声波的振动能量不断被传播介质吸收转变为热量,从而使得传播介质温度升高,这种升温方式不同于其他加热方法,能很好地保持提取物的结构和特性6 。鉴于超声波辅助提取法的诸多优势,本研究采用超声波辅助提取法,通过分析超声功率、乙醇浓度、料液比和提取时间等不同因素对见血青酚类成分提取效率的影响规律,以确定见血青酚类成分超声辅助提取的最佳工艺条件,并与浸渍和加热回流提取这2 种传统的提取工艺进行比较,为见血青的深入研究提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料与仪器见血青购自重庆市黔江区,由扬州大学医学院刘量副教授鉴定为兰科羊耳蒜属药用植物见血青Liparis nervosa(T h u
13、 n b.e x A.M u r r a y)Li n d l.全草。没食子酸(纯度98%,美国Sigma-Aldrich公司,产品批号为PHL89198);福林酚(合肥博美生物公司产品);无水乙醇(分析纯)、无水碳酸钠(国药集团化学试剂公司)。高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器公司);数字显示恒温水浴锅(HH系列,上海江星仪器公司);酶标仪(Synergy2型,美国Bio-Tek公司);高速离心机(德国Eppendorf公司);数控超声波清洗器(K Q-50 0 D E型,昆山禾创超声仪器公司);超纯水机(四川优普科技公司)。1.2试验方法1.2.1见血青的预处理将见血青干燥至恒重,用万能粉碎机
14、粉碎,密封保存于干燥环境中备用1.2.2见血青酚类成分的提取1)超声辅助提取:精密称取适量见血青粉末,以一定的料液比见血青粉末(g):乙醇(mL),按照一定的乙醇浓度、提取时间以及用一定的超声功率进行辅助提取,重复3次。提取后,将混合物减压过滤并除去滤渣,留取滤液,将滤液于4下50 0 0 rmin-1离心2 0 min,吸取上清液并于4储存备用,储存期不超过3d62)浸渍提取:精密称取见血青粉末1g及量取7 2%乙醇溶液7 2 mL,重复3次,搅拌均匀后于常温下静置2 4h。提取后,将混合物过滤、滤液于4下50 0 0 rmin-1离心2 0 min,吸取上清液于4储存,3d内使用。3)加热
15、回流提取:称取见血青粉末10 g于烧瓶中,加入7 2 0 mL72%乙醇溶液,重复3次,在85水浴条件下加热提取3h,所得溶液同上述方法过滤、离心,并于4存储,3d内使用。1.2.3单因素试验采用单一变量原则,通过单因素试验分别考查超声波功率(2 0 0、2 50、30 0、350、40 0 和450 W)、乙醇浓度(2 0%、40%、6 0%、8 0%和10 0%)、料液比1:2 0、1:40、1:6 0、1:8 0 和1:10 0(g:mL)和提取时间(10、2 0、30、40、50 和6 0 min)4个因素对总见血青酚类成分得率的影响71)超声功率对见血青酚类成分得率的影响:精密称取适
16、量见血青粉末于具塞锥形瓶中,以料液比70第44卷扬州大学学报生命科学版)1:40(g:m L)加人一定体积的40%乙醇溶液,分别在超声功率2 0 0、2 50、30 0、350、40 0 和450 W的水浴中超声15min,随即将混合物减压抽滤,放冷,去除滤渣,滤液振荡摇匀后取适量置于离心机中,于4下50 0 0 rmin-1离心2 0 min,提取3次,离心后吸取上清液进行酚类成分得率测定,绘制超声波功率对得率影响的柱形图。2)乙醇浓度对见血青酚类成分得率的影响:精密称取适量见血青粉末于具塞锥形瓶中,分别以料液比1:40(g:m L)加人不同浓度2 0%、40%、6 0%、8 0%和10 0
17、%的乙醇溶液,在超声功率350 W的水浴中超声15min,随即将混合物减压抽滤,放冷,去除滤渣,其余步骤同上,绘制乙醇浓度对得率影响的柱形图。3)料液比对见血青酚类成分得率的影响:精密称取见血青粉末于具塞锥形瓶中,分别以料液比1:2 0、1:40、1:6 0、1:8 0 和1:10 0(g:m L)加人浓度8 0%的乙醇溶液,在超声功率350 W的水浴中超声15min,随即将混合物减压抽滤,放冷,去除滤渣,滤液振荡摇匀后于离心机中离心2 0 min,提取3次,离心后吸取上清液进行酚类成分得率测定,绘制料液比对得率影响的柱形图。4)提取时间对见血青酚类成分得率的影响:精密称取适量见血青粉末于具塞
18、锥形瓶中,以料液比1:6 0(g:m L)加人浓度8 0%的乙醇溶液,分别在超声功率350 W的水浴中超声10、2 0、30、40、50 和60min,随即将混合物减压抽滤,放冷,去除滤渣,滤液振荡摇匀后于离心机中离心2 0 min,提取3次,离心后吸取上清液进行酚类成分得率测定,绘制提取时间对得率影响的柱形图。1.2.4响应面试验设计通过固定1个因素和改变其他因素,采用基于Box-Behnken试验设计的响应面方法对提取条件进行优化,研究3个自变量乙醇浓度(A)、料液比(B)、提取时间(C)I对因变量酚类成分得率(R)的影响。根据单因素分析结果选择自变量的水平,根据3因素和3水平的响应面试验
19、设计,选择17 个自变量组合,并重复5次中心检验(O,0,0),以验证提取过程的标准误差和重复性,试验因素及其水平设计见表1。1.2.5酚类成分得率的测定1)没食子酸标准曲线的绘制:精密称取没食子酸标准品10.00mg,加适量无水乙醇溶解,用蒸馏水定容于2 50 mL的容量瓶中配制成0.0 4mgmL-1表1口响应面试验设计的因素和水平表Tab.1Factors and levels for response surface experimental design水平乙醇浓度(A)/%料液比(B)(g:m L)提取时间(C)/minlevelsethanol concentrationsoli
20、d-liquidrationextractiontime-1601:40400801:6 05011001:8060的标准品溶液,用移液枪精密吸取一定体积并稀释成不同浓度的40、2 0、10、5、2.5、1.2 5、0.625gmL-1标准品溶液,吸取不同浓度的没食子酸标准品溶液2.5mL于10 mL的EP管中,分别加人2.5mL福林酚(10%),充分摇匀,反应56 min后加入150 LNazCO(2 0%)溶液,室温反应2h至吸光度值稳定,精密吸取2 0 0 L于96 孔板中,以无水乙醇作为空白对照,7 6 5nm波长下测定吸光度值,平行试验3次,取平均值后进行标准曲线的绘制8。以吸光度为
21、横坐标,浓度为纵坐标,得回归方程为Y=36.198X-0.6666(R=0.9993),没食子酸浓度在0.0 6 2 5 40 gmL-1范围内与吸光度呈良好的线性关系。2)见血青酚类成分得率的计算:精密吸取离心后上清液,用蒸馏水定容至10 mL容量瓶中,得到不同浓度的待测液,精密吸取2.5mL于10 mL的EP管中,同没食子酸标准曲线的试验操作测定吸光度值,计算见血青的总酚得率:M=XXVXN/(m XD X10 0 0)。式中,M为见血青的酚类成分得率(mg g-1);X为标准品没食子酸浓度(gmL-1);V为提取液的体积(mL);N为稀释倍数(10);m为样品质量(g);D 为干重(%)
22、。1.3统计学分析所有试验均重复3次,用GraphPadPrism6和IBMSPSSStatistics26软件进行数据处理,用Design-Expert12.0软件进行结果分析。71迪明博等:响应面法优化见血青酚类成分提取工艺的研究第4期2结果与分析2.1单因素试验分析及其结果2.1.1超声功率对见血青酚类成分得率的影响由图1可知,当超声功率设定在2 0 0 350 W之间时,随着超声功率的增大,酚类成分得率随之增加,可能是因为随着超声波对植物细胞壁的破坏作用增强,加快细胞内酚类物质的溶出,因此溶液中酚类物质的含量也逐渐增加。超声功率在350 450 W之间时,随着超声功率的增加,酚类成分得
23、率反而逐渐下降,其原因可能是超声功率过大,导致细胞内容物大量溶出,增加溶液黏度和浓度,从而抑制酚类物质的溶出,通过单因素方差分析和邓肯多重范围检验选择350 W的超声功率为最佳提取条件92.1.2乙醇浓度对见血青酚类成分得率的影响由图2 可知,随着乙醇浓度的增加,见血青酚类成分得率呈增加趋势,并在乙醇浓度为8 0%时达到最大值。当乙醇浓度大于8 0%时,酚类成分得率下降,这可能是由于乙醇浓度为8 0%时的极性与一些酚类物质的极性接近,在乙醇浓度大于8 0%时,醇溶性杂质大量增加,从而影响酚类物质的提取10 。通过单因素方差分析和邓肯多重范围检验选择提取液乙醇浓度8 0%为最佳提取条件。15a1
24、5bdda1010bb55d020025030035040045020406080100超声功率ultrasonicpower/w乙醇浓度ethanolconcentration/%图1超声功率对酚类成分得率的影响图2乙醇浓度对酚类成分得率的影响*Fig.1Effect of ultrasonic power on phenol yieldFig.2Effect of ethanol concentration on phenol yield*条形图上字母表示不同水平之间的显著性差异(邓*条形图上字母表示不同水平之间的显著性差异(邓肯肯多重范围检验,P0.05)。*D iffe r e n t
25、 le t t e r s o n多重范围检验,P0.05)。*D iffe r e n tle tte r s o n th ethe bars indicate significant differences between levelsbars indicate significant differences between levels(Dun-(Duncans multiple range test,P0.05).cans multiple range test,P0.05).2.1.3料液比对见血青酚类成分得率的影响由图3可知,在料液比1:(2 0 6 0)(g:mL)范围内,料液
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