响应面法优化新疆红枣总黄酮乙醇提取工艺

2012Vo.31No.1·88· Serial No.238China BrewingResearch Report响应面法优化新疆红枣总黄酮乙醇提取工艺赵志永,蒲彬,贺玉凤,刘成江,吴洪斌,王俊钢,金新文(新疆农垦科学院农产品加工研究所,新疆石河子832000)摘要:以新疆红枣为原料,为优化新疆红枣中总黄酮的乙醇提取工艺,选择提取温度、乙醇浓度、液料比为自变量,总黄酮含量作为响应值,采用 Box-Behnken设计方法,研究各自变量及其交互作用对总黄酮提取量的影响。釆用响应面分析软件,模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,并确定乙醇提取最佳工艺条件为提取温度66℃、乙醇浓度60%Vl液料比10.0。在此条件下,总黄酮的平均提取量为2.32mgg,与理论预测值基本吻合,说明响应面法优化新疆红枣总黄酮乙醇提取工艺可行。关键词:响应面法:新疆红枣;乙醇;提取工艺中图分类号:O658文献标识码:A文章编号: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红枣又称华枣、大枣,是鼠李科枣属植物枣树的果实,1.1材料在日本、韩国也有少量种植。主要分布在北纬23°~42.5°、红枣:品种为骏枣,购自新疆阿克苏市农一师东经76°~124°之间的广大区域。红枣在我国已有三千多12仪器与试剂年的历史,在周代黄河流域已有成片的枣园种植。红枣有紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司“百果之王”的美称四,含有糖、维生素氨基酸、黄酮类等752N);三用电热恒温箱(天津市泰斯特仪器有限公司成分国。SHHW21.600AⅡ);高速离心机(上海安亭科学仪器厂,近十年来,红枣在新疆百果之中崭露头角、发展迅猛。TGL-10B);电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司,据资料,2010年新疆红枣种植面积已达到400万亩,挂果面BS223S);循环水真空泵(上海亚荣生化仪器厂,SHzI积120万亩,产量17万t。一跃成为继河北、山西、山东、河旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂,RE52AA);冷冻干燥南、陕西等5个主产区之后的新主产区。再过3~5年,新疆机(北京松源华兴科技发展有限公司,LGJ-18)芦丁标准红枣将进入大量结果期,届时红枣的精深加工技术若跟品(上海硕光科技公司);亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、无不上发展形势的话,势必会影响红枣产业的良性发展。因水乙醇等均为分析纯。此,红枣的深加工技术必然会成为影响新疆红枣产业化1.3方法的关键技术之13.1样品制备黄酮类化合物又名生物类黄酮,许多研究已表明生红枣粉碎后,过40目筛,以四分法制得样品,于65℃烘物类黄酮具有多种生物活性。除有抗菌、消炎、抗突变、干置于干燥器内备用。降压、清热解毒、镇静、利尿等作用外,在抗氧化、抗癌、防132红枣总黄酮提取工艺路线癌抑制脂肪酶等方面也有显著效果5。本研究以新疆红原料→干燥→粉碎→过筛→乙醇浸提→过滤→滤液→离心枣为试验原料,利用乙醇提取其中的总黄酮类物质,在课分离→浓缩→冷冻干燥→黄酮题组前期单因素试验的基础上,通过响应面法对提取工艺1.3.3标准曲线的绘制进行优化,以期为新疆红枣精深加工技术提供理论依据。取芦丁标yc艹回否恒重,并于干燥器中国煤化工1材料与方法内冷却至室Hn30%vol乙醇溶液CNMHG收稿日期:201107-12基金项目:新疆生产建设兵团科技攻关项日(2010GG61)者简介:赵志永(1981-男,内蒙古赤峰人,助理研究员,研究方向为农产品加工和生物质能源:金新文*,副研究员,通讯作者研究报告中国酿造2012年第31卷第1期总第238期89溶解,移至50mL容量瓶里,用30%vol乙醇溶液分3次沈涤烧2.2响应面法优化红枣黃酮提取工艺杯并移入容量瓶后,定容,配成100μgmL的芦丁标准溶液。2.21响应面分析方案及试验结果准确吸取芦丁标准溶液0.00mL、0.50mL、.00mL、响应面分析方案和试验结果见表2200mL、300mL400mL,相当于含有芦丁opg50μg、100μg、表2Box- Behnken试验因素水平及设计方案和结果200μg、300μg、400μg移入10mL容量瓶中,加入30%vol乙Table 2. Box-Behnken experimental design and results醇溶液至50mL,各加5%亚硝酸钠溶液0.30mL,振摇均匀试验号提取B乙醉C料液比Y总黄酮含并放至5min,再加入10%硝酸铝溶液0.30mL,摇匀后放置浓度/vol6min,最后加入1.0mo/L的氢氧化钠溶液20mL,用30%Vol0(60)0(10:1)1(80)1(75)0(10:1)乙醇溶液定容至刻度,以零管为空白,用lcm比色杯,于波长510mm处测定其吸光度值,绘制芦丁含量与吸光度的标1(15:1)0(50)0(10:1准曲线,得到回归方程1(25)0(10:1)134样品的测定1(80)0(50)-1(5:1)不同条件下的总黄酮提取液,经过与制作标准曲线相0(60)1(75)同的显色过程,用分光光度法测定吸光度值,代入回归方(80)0(50)l(15:1)程得到以芦丁表示的总黄酮含量。(80)1(25)0(10:1)13.5响应面设计0(60)0(10:1)2.23在课题组前期单因素试验的基础上,重点考察提取温1(75)0(101)1.75度、乙醇浓度、料液比3个因素对提取的影响并用响应面法1(75)1(15:1)进行优化,以提取液中总黄酮含量作为响应值,根据响应0(60)0(50)0(10:1)2.28进行设计,试验因素编码及水平见表134567面法中的 Box-Behnken试验设计原理运用 Design Expert7.011(40)1(5:1)1.670(60)0(50)0(10:1)-1(25)-1(5:1)表1响应面分析因素与水平-1(40)0(50)1(15:1)1.73Table 1. Factors and levels of RSM analysi因素222模型的建立及其显著性检验利用 Design-Expert7.0软件对表2中试验数据进行二提取温度/℃B乙醇浓度/vol次多项式逐步回归拟合,得到的数学模型C液料比(mLg)5:110:115:1Y=2.26+0.16A+0.18B+0.065C+0.015AB0.0025AC0.092BC0.28A20.19B20.16C22结果与分析21标准曲线与回归方程表3回归统计分析结果Table 3. Regression analysis752N紫外分光光度计全波长扫描后得最大吸收波长方差来源平方和由度均方为510nm,以芦丁含量(μg)为横坐标,吸光度值(A)为纵0.200200.0004坐标,得到线性回归方程y=0.001x*+0008,R20.997,表明吸光度值(A)与芦丁含量(μg)有良好的线性关系(见图1)。0.0340.0340.03470.500330.0001045y=0.00lx+0.0080.00090.6824R2=09970.350.0000250.000025000505909453把0.30B2型0.250.100.0模型中国煤化工2654失拟050100150200250300350400CNMHG2.5401951纯误差残差0.0350.004942图1芦丁标准曲线Figure 1. Standard curve of rutin总和2012Vol31No.190· Serial No238China BrewingResearch Report模型的可靠性可从方差分析及相关系数来考察(表3)。通过模型方程所作的响应曲面图,可直观地描述各当“P>F"值小于0.05时,即表示该项指标显著。结果表明,因素对响应值(总黄酮含量)的影响和各个因素间的交互对黄酮提取量所建立的二次多项模型具有显著性;失拟作用。由图2可以看出,响应曲面均是开口向下的凸面,等项不显著。模型的调整确定系数R=09715,该模型能解释高线近似为圆形,其中心位于所考察区域内,说明在考察9715%响应值的变化,因而该模型拟合程度比较好,试验的区域范围内存在响应值的极大值,同时响应面为高度误差小,可以用此模型对乙醇提取红枣总黄酮进行分析卷曲的曲面即简单的一次线性方程难以解析。通过软件和预测。分析,乙醇提取红枣总黄酮的最佳条件为提取温度66℃模型方程回归系数及其显著性检验同样见表3。结果乙醇浓度62%V和液料比103:1。在此条件下总黄酮提取表明:一次项AB和C均极显著;二次项A2、B2和C2同样极量可达23mgg显著;交互项AB、AC不显著,BC显著为检验RSM法的可靠性,采用上述最优提取条件进223提取工艺的响应曲面分析和优化行新疆红枣总黄酮乙醇提取试验,同时考虑到实际操作的情况,将红枣总黄酮最佳提取条件修正为提取温度66℃、乙醇浓度60%Vol、液料比100:1,实际测得的总黄酮127含量为232mgg,与理论预测值基本吻合。因此,采用响应面法优化得到的新疆红枣总黄酮乙醇提取工艺参数基本准确可靠,具有一定的实用价值3结论通过试验探讨了响应面法优化新疆红枣总黄酮乙醇提B乙活度aso100-1(0A:提度取工艺的可行性结果表明,通过该法优化得到的提取工艺参数基本准确可靠,具有一定的实用价值;在前期单因素试验的基础上,通过响应面法分析,得到乙醇提取新疆红枣总黄酮的最佳工艺条件为提取温度66℃C、乙醇浓度60%Vol117875液料比10.004。在此条件下总黄酮提取量为232mgg。参考文献:c液Huta[!]雷吕贵,陈飴屏,卢大新红枣的营养成分及其保健功能[门现代生物学进展,2006,6(3):56-57[2]军.红枣营养成分及其功能的研究概况[食品研究与开发,2003,3(2):45-482.143]王玮,土琳.黄酮类化合物研究进展沈阳医学院学报,2002,4(2):115-119[4]肖坤福,廖晓峰.黄酮类化合物研究进展及应用门食品研究与开发,2003,23(4):14-18S]刘淑海,韩淑英,芥麦种子总黄酮对糖尿病高脂血症大鼠血脂、血糖及脂质过氧化的影响几中成药,2003,25(8):662-663C液l≈aol00100B乙醉浓度6李洁,梁月琴,郝一彬.苦芥麦黄酮降血脂作用的实验研究[门山西图2提取温度、乙醇浓度、料液比对新疆红枣总黄酮提取率影响的医科大学学报,2004,35(6):570响应曲面和]汪得清,沈文梅,田亚平,等总黄酮对羟自由基所致哺乳动物细胞损Figure 2. 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