星点-响应面法优化刺五加根黄酮闪式提取工艺研究_丁思宇.pdf

文章编号:1673-2995(2023)04-0269-03论著星点 响应面法优化刺五加根黄酮闪式提取工艺研究丁思宇1，张道涵2，韩丽琴1*(1 吉林医药学院，吉林 吉林132013;2 河北科技大学化学与制药工程学院，河北 石家庄050018)摘要:目的星点-响应面法优化刺五加根黄酮闪式提取工艺。方法以长白山地区刺五加根为材料，采用闪式提取法对刺五加中的主要活性成分进行提取。以固液比、乙醇浓度和闪式提取时间为参数对刺五加中黄酮的提取工艺进行研究，并用星点-响应面法进行工艺优化。结果在 47%乙醇、1 36 固液比、持续时间 70 s 时提取率最高，此条件下黄酮提取率为 3 492%。结论此方法准确可靠，为刺五加根高效、深入利用提供科学依据。关键词:刺五加根;黄酮;闪式;星点-响应面法中图分类号:284 2文献标志码:AOptimization of flash extraction of flavonoids from Acanthopanax senticosus rootsby central composite point response surface methodologyDING Siyu1，ZHANG Daohan2，HAN Liqin1*(1 Jilin Medical University，Jilin City，Jilin Province，132013;2 College of Chemi-cal and Pharmaceutical Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei Province，050018，China)Abstract:ObjectiveTo optimize the flash extraction process of flavonoids from the root of Acanthopanax senticosus by central compositepoint-response surface methodology MethodsThe main active components of Acanthopanax senticosus were extracted by flash extractionfrom the root of Acanthopanax senticosus in Changbai Mountain The extraction process of flavonoids from Acanthopanax senticosus wasstudied with solid-liquid ratio，ethanol concentration and flash extraction time as parameters，and the process was optimized by the starpoint-response surface method esultsThe extraction rate of flavonoids was 3 492%at 47%ethanol，1 36 solid-liquid ratio and du-ration of 70 s ConclusionThis method is accurate and reliable，and provides scientific basis for the efficient and in-depth use of Acan-thopanax senticosus rootKey words:Acanthopanax senticosus root;flavone;flash type;star-response surface method刺五加(Acanthopanax senticosus)为五加科属植物，是我国传统药食同源的的植物药1-2，具有益气健脾、补肾安神的功效1。其有效成分刺五加苷、芦丁、金丝桃苷等4-5 具有抗氧化6、促生长和提高免疫力7 的功效，作为饲料添加剂可以提升畜禽的生理机能和预防疾病8。刺五加中活性成分的提取方法主要是传统水煎煮法、纤维素酶法9、超临界提取10、超声法11、微波法12 等，这些传统方法提取时间长、提取率低、能量损耗大。闪式提取以组织破碎原理为基础，结合了剪切、真空、渗透、流体动力等原理13，在数秒内快速完成提取过程，快速、高效、提取充分14。本实验选取固液比、乙醇浓度和闪式提取基金项目:吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20200466KJ);吉林省大学生创新创业项目(202113706074)作者简介:丁思宇(2001 )，女(汉)，本科生。通信作者:韩丽琴，教授(Email:hlq9798163 com)时间为参数，对刺五加中黄酮的提取工艺进行研究，并用 Box-Behnken 响应面法进行工艺优化，并与传统超声法进行对比。1材料与方法1 1实验材料刺五加(市售)，芸香苷标准品(上海源叶生物科技有限公司)。JHBE-50 型闪式提取器(西安太康生物科技有限公司)，DZF6020 真空干燥箱，电子分析天平、紫外分光光度计。1 2样品处理刺五加根粉碎后过 50 目筛，恒温箱中 50 干燥，备用。1 3工作曲线绘制精密称取芸香苷标准品 2 mg，30%乙醇溶液溶解，制备 0、0 2、0 4、0 8、1 0 g/L 标准液。采用962第 44 卷第 4 期2023 年 08 月吉林医药学院学报JournalofJilinMedicalUniversityVol 44No 4Aug 2023DOI:10.13845/ki.issn1673-2995.2023.04.025NaNO2法显色15，先后加入 5%的 NaNO2溶液和10%的硝酸铝溶液各 0 3 mL，摇匀，静置 6 min;加入4%的氢氧化钠溶液 4 mL，摇匀;30%乙醇溶液定容至 25 mL。510 nm 处测定，建立芸香苷标准曲线。1 4黄酮提取率测定精密量取刺五加提取液 2 0 mL，按照“1 3”项下显色，测定吸光度，计算提取率。1 5响应面试验在单因素基础上选取料液比、提取时间和乙醇浓度为参数，设计响应面试验。因素水平见表 1。表 1闪式提取法提响应面实验因素水平设计水平 A 料液比/(g mL)B 乙醇浓度/%C 提取时间/s11 30407001 40508011 5060901 6数据处理及模型拟合使用 Design-Expert 10 进行二项式方程拟合和多元线性回归方程进行拟合，并对拟合的二项式方程进行 F 检验，SPSS 18 0 行方差分析和显著性检验。2结果与分析2 1标准工作曲线芸香苷为对照品，浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得线性回归方程:y=0 410 4x 0 002 8(2=0 999 8)。2 2响应面试验设计及结果响应面试验设计及结果见表 2，对表 2 中的实验数据进行处理，得出多元二项回归方程为 Y=3 22 0 104 1X1+0 148 3X2+0 363 4X3+0 074 2X1X20 163 5X1X3+0 184 3X2X3 0 244 2X210 217 9X220 516 1X23。表 3 可见，应用此方法的 F 值为 11 950 且 P 0 0001，即只有 0 01%的可能性用此法所得的检验结果不符合多元二项回归方程，进一步说明这个模型的应用具有十分重要的参考价值。在之后的拟合检验项中(A、B、C 作为一次项，A2、B2、C2作为二次项)，所得结果可以说明上述因素显著影响着刺五加总黄酮的提取率，方程的拟合度较好。但失拟项的P 0 05，说明，实验结果无显著性差异。因此，该方程可用于预测和分析刺五加总黄酮的闪式提取。可以看出，A C B，表明实验中各因素对结果的影响顺序为:料液比 闪式提取时间 乙醇浓度。表 2响应面试验设计及结果序号ABC提取率/%11102 69521101 93731103 00241103 17351013 10261012 98271012 30981013 02790113 263100113 335110112 078120113 407130002 521140002 361150002 615160002 965170002 069表 3刺五加总黄酮提取率回归模型方差分析方差来源 平方和 自由度均方F 值P 值显著性模型3 30390 36711 9500 002A1 05611 05634 3980 001B0 08710 0872 8240 137C0 17610 1765 7260 048*AB0 10710 1073 4820 104AC0 13610 1364 4220 074BC0 02210 0220 7180 425A21 12211 12236 5280 001B20 25110 2518 1730 024*C20 20010 2006 5100 038*残差0 21570 031失拟项0 09430 0311 0440 464纯误差0 12140 030总回归3 518162 3多因素作用的响应面分析利用 Design-Expert10 版本设计试验，根据各因素之间的两两交互作用，得到响应曲面图(图 1 3)。将不同且交互的因素影响下的响应曲面图的陡峭程度作为判断依据，提取时间、料液比与乙醇浓度 3 个因素中，同时在两两因素之间分析对刺五加中总黄酮提取率交互影响程度。响应曲面的图形越陡峭，说明072吉林医药学院学报2023 年 08 月第 44 卷此因素对刺五加总黄酮的提取率影响越大，回归方程的方差分析与以上分析的讨论结果较为一致。最终实验表明，应用此法提取并利用标准曲线计算所得的刺五加总黄酮提取率为 3 243%。图 1总黄酮受乙醇浓度和提取时间的交互影响响应曲面图图 2总黄酮提取率受料液比和乙醇浓度的交互影响响应曲面图图 3总黄酮受料液比和闪式提取时间的交互影响响应曲面图3结论闪式提取法具有提取速度快、时间短、有效成分破坏小16、提取率高等优点，被广泛应用于植物有效成分的提取中。通过 Design-Expert 获得本实验利用闪式提取法提取刺五加总黄酮的最佳条件为:在乙醇的体积分数为 47 219%的条件下，刺五加粉末与乙醇料液比为 0 028，闪式提取 79 230 s。结合实际条件，设定乙醇浓度 47%，固液比 1 36(gmL)和闪式提取 70 s。此方法准确可靠，能为刺五加根高效、深入利用提供科学依据。参考文献:1 管立军，李家磊，王崑仑，等 乳酸菌发酵对刺五加叶活性成分、体外抗氧化作用与降血糖相关酶的影响J 食品工业科技，2022，43(7):155-162 4 张云露，谢凯桓，贺喜，等 刺五加提取物的生物学功能及其在畜禽生产中的应用 J 动物营养学报，2020，32(7):3049-3056 6 王彦博，石燕，袁毅君 麦积山野生刺五加多酚与黄酮的超声辅助提取与体外抗氧化活性的研究 J 天然产物研究与开发，2019，31(12):2153-2162 7 李鸣霄，李红霞，强俊，等 饲料中添加刺五加超微粉对吉富罗非鱼生长、脂肪沉积以及非特异性免疫能力的影响 J 动物营养学报，2019，31(12):5801-5812 8 王晓娅，苏建青，褚秀玲 刺五加有效成分提取及在动物生产中的应用 J 饲料研究，2021，44(5):137-140 9 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