響應(yīng)面法優(yōu)化蒲菜總黃酮提取工藝

李西騰

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系，江蘇 淮安 223003）

響應(yīng)面法優(yōu)化蒲菜總黃酮提取工藝

李西騰

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系，江蘇 淮安 223003）

在液料比、乙醇濃度、超聲時(shí)間單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面分析法對(duì)超聲輔助提取蒲菜總黃酮條件進(jìn)行研究。結(jié)果表明，超聲輔助提取蒲菜總黃酮適宜條件為液料比43.43∶1，乙醇濃度45.08%，超聲提取時(shí)間41 min。

蒲菜；總黃酮；響應(yīng)面法；超聲波；提取

蒲菜歸屬于香蒲科的香蒲屬，蒲菜在我國(guó)作為蔬菜食用有很強(qiáng)的地域性，其他國(guó)家或地區(qū)主要作為水生觀賞植物、凈化水質(zhì)用或取其花粉作為藥用(中藥蒲黃)。蒲菜在中國(guó)分布廣泛，品種繁多，多呈野生狀態(tài)。主要取其葉鞘相互抱合的假莖內(nèi)層白嫩部分作為食用，產(chǎn)品潔白柔嫩，清香爽口，富含多種人體必需氨基酸和維生素，具有降血糖、潤(rùn)心肺、益脾胃等功效[1-5]。

蒲黃在我國(guó)有著悠久的應(yīng)用歷史，其具有止血、祛瘀和緩解心腹疼痛等功效，其有效成分是以香蒲新苷以及異鼠李素-3-0-新橙皮糖苷為主的黃酮類成分[6]，而黃酮類化合物廣泛分布于植物的花、葉、果等中。本文通過超聲波輔助提取，采用響應(yīng)面法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)蒲菜葉黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，為蒲菜葉的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

蒲菜葉：江蘇省淮安市市售新鮮蒲菜，洗凈晾干后粉碎至40目，備用。

試劑：蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（中國(guó)藥品生物制品檢定所）；其他所有試劑均購于國(guó)藥集團(tuán)（上海）試劑公司。

1.1.2 儀器

KQ5200DB型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；TU-1901型紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限公司；DZKW-4型電子恒溫水浴鍋：上海金橋科析儀器廠；SHB一Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；FZ1O型植物粉碎機(jī)：齊家務(wù)科學(xué)儀器廠；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠。

1.2 蒲菜葉總黃酮提取方法

1.2.1 蒲菜葉的前期處理

提取前，蒲菜葉洗凈晾干后，60℃烘箱烘干，用粉碎機(jī)粉碎至40目，天平稱重。

1.2.2 蒲菜葉超聲提取工藝

取粉碎好過40目篩的蒲菜葉10 g，按一定的液料比加入不同濃度乙醇水溶液，超聲提取一定時(shí)間后用離心機(jī)分離（3000 r/min，10 min），抽濾除渣；將濾液置于100 mL容量瓶中，用70%乙醇定容至刻度，搖勻。

1.3 總黃酮含量的測(cè)定

1.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精密稱取經(jīng)120℃干燥至恒重的蘆丁對(duì)照品10.0mg，置于10 mL容量瓶，加70%乙醇適量，使充分溶解，用乙醇稀釋至刻度，搖勻，所得溶液含蘆丁對(duì)照品1mg/mL。

1.3.2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立

精確移取蘆丁對(duì)照品溶液0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL，分別置于25 mL容量瓶，加5%亞硝酸鈉溶液1.0 mL，搖勻，放置6 min，加10%硝酸鋁溶液1.0 mL，搖勻，放置6 min，加4%氫氧化鈉溶液5.0 mL，再加乙醇定容至刻度，搖勻，放置15 min。以相應(yīng)試劑作空白對(duì)照，在510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以濃度（C）與吸光度（A）進(jìn)行直線回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：A=10.406C－0.0066（R2=0.99994）。

1.3.3 總黃酮含量的測(cè)定

吸取待測(cè)提取液5 mL置于25 mL容量瓶，參照1.3.2方法測(cè)吸光度，根據(jù)蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（C）與吸光度（A）關(guān)系曲線的回歸方程，求出相當(dāng)于樣品吸光度的蘆丁含量，按下式求出總黃酮的提取率。

1.3.4 超聲波提取法工藝優(yōu)化試驗(yàn)

設(shè)置不同的乙醇濃度、液料比、提取時(shí)間，用超聲波提取法提取總黃酮，觀察不同單因素對(duì)提取率的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以X1（乙醇濃度）、X2（提取時(shí)間）和X3（液料比）為自變量，以總黃酮得率（%）為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Design-Expert 7.0軟件進(jìn)行分析，并得到響應(yīng)面分析圖和方差分析表。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取條件對(duì)蒲菜總黃酮提取的影響

2.1.1 乙醇濃度對(duì)提取率的影響

分別以20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的乙醇作為提取劑，浸泡30 min后超聲提取30 min，在最佳波長(zhǎng)處測(cè)吸光度并計(jì)算含量，考察乙醇濃度對(duì)蒲菜總黃酮提取率的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，乙醇濃度過高或過低都影響蒲菜葉總黃酮的提取，乙醇濃度在50%左右時(shí)提取率最大，乙醇濃度繼續(xù)增加時(shí)提取率轉(zhuǎn)而下降。這可能是乙醇濃度過大對(duì)極性高的黃酮的提取率下降，而對(duì)葉綠素等雜質(zhì)的提取率提高。

2.1.2 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

以50%乙醇作為提取溶劑，分別提取10、20、30、40、50、60、70 min，在最佳波長(zhǎng)處測(cè)吸光度并計(jì)算含量，考察提取時(shí)間對(duì)蒲菜總黃酮提取率的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，蒲菜葉總黃酮提取率隨超聲提取時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，在40 min時(shí)達(dá)到最大，而在40 min～70 min之間沒有明顯變化。因?yàn)樵谔崛〕跗?，總黃酮不斷浸出，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，總黃酮的浸出量達(dá)到最大，再延長(zhǎng)時(shí)間也不能提高總黃酮提取率。

2.1.3 液料比對(duì)提取率的影響

液料比分別為10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1，以50%乙醇作提取劑，浸泡30 min后超聲提取30 min，在最佳波長(zhǎng)處測(cè)吸光度并計(jì)算含量，考察液料比對(duì)蒲菜總黃酮提取率的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，蒲菜葉總黃酮提取率隨液料比的增加而上升，當(dāng)液料比大于40∶1時(shí)，提取率上升趨勢(shì)平穩(wěn)，因此液料比需控制在40∶1以內(nèi)。

2.2 蒲菜總黃酮提取條件的優(yōu)化

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用不同的X1（乙醇濃度）、X2（提取時(shí)間）和X3（液料比）進(jìn)行15次試驗(yàn)，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

試驗(yàn)以隨機(jī)次序進(jìn)行，重復(fù)3次，試驗(yàn)獲得的水解度的平均值用Design-Expert進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果和方差分析表分別見表2和表3。根據(jù)表2中試驗(yàn)結(jié)果，利用Design-Expert 7.0軟件進(jìn)行二次回歸分析，得到方程：

表 1 中心組合試驗(yàn)因素水平Table 1 The level table of central combination test factor

表 2 試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 Test scheme and test result

表 3 回歸模型的方差分析Table 3 Variance analysis of regression model

從表3方差分析結(jié)果可以看出：模型的F=7.45和Prob>F＜0.05，表明該模型是顯著的。模型失擬項(xiàng)Prob>F>0.05，即模型失擬項(xiàng)不顯著，無需再考慮高次數(shù)項(xiàng)。復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.9306，說明該模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小。采用超聲波提取總黃酮可以用該模型來對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。由回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知，該模型一次項(xiàng)X1、X3（P＜0.05）顯著；二次項(xiàng)X22和X32顯著（P＜0.05），即乙醇濃度、液料比的一次項(xiàng)和超聲提取時(shí)間和液料比的二次項(xiàng)對(duì)總黃酮的影響效應(yīng)顯著。結(jié)合尋優(yōu)模型結(jié)果，各因素對(duì)響應(yīng)值的影響順序，并綜合考慮效益問題，選擇較優(yōu)的總黃酮提取條件為：乙醇濃度45.08%，提取時(shí)間41 min，液料比43.43∶1，預(yù)測(cè)可獲得最大的總黃酮含量為1.208%。圖4、圖5和圖6為超聲波提取蒲菜總黃酮的響應(yīng)曲面，乙醇濃度、提取時(shí)間和液料比兩兩因素的交互作用立體圖表示了水平選擇適當(dāng)，方程的模型符合實(shí)際。

3 結(jié)論

通過單因素與響應(yīng)面優(yōu)化，得到超聲波提取蒲菜總黃酮的回歸方程為 ：Y=1.17 －0.084X1＋0.029X2＋0.090X3＋0.012X1X2＋0.050X1X3－0.010X2X3－0.066X12－0.096X22－0.094X32。通過對(duì)該模型的方差分析，得到試驗(yàn)所選用的二次多項(xiàng)式模型具有高度的顯著性，通過對(duì)該方程中回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表明，乙醇濃度、液料比的一次項(xiàng)和超聲提取時(shí)間和液料比的二次項(xiàng)對(duì)總黃酮的影響效應(yīng)顯著。通過響應(yīng)面分析，得到了各因素的優(yōu)化條件為：乙醇濃度45.08%，提取時(shí)間41 min，液料比43.43∶1。超聲輔助提取蒲菜總黃酮具有省時(shí)、節(jié)能、高效等優(yōu)點(diǎn)，為開發(fā)利用蒲菜資源起到積極的促進(jìn)作用。

[1]柯衛(wèi)東，孔慶東.蒲菜資源及分類研究[J].長(zhǎng)江蔬菜，1998(5)：36-37

[2]王學(xué)勤.淮安蒲菜[J].烹調(diào)知識(shí)，1997(4)：20

[3]張更秋.蒲菜小檔案[J].飲食科學(xué)，2004(8)：29

[4]何偉，李當(dāng)建，王戰(zhàn)嶺.潤(rùn)肺清毒蒲菜宴[J].中國(guó)食品，2004(22)：30-31

[5]邢湘臣.蒲菜[J].美食，2004(1)：26

[6]王海波，王章元.蒲黃藥理作用的研究進(jìn)展[J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2005，24(4)：318-319

Optimization of the Extraction Technology of Total Flavone from Typha latifolia Using Response Surface Methodology

LI Xi-teng
（Department of Food Engineering，Jiangsu Food Science College，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

The effects of the ratio of solid－fluid，the concentration of ethanol and on the yield of total flavone were studied by response surface analysis and the parameters for optimum yield were obtained.The results showed that the optimum parameters was the ratio of liquid－material43.43∶1，the concentration of ethanol45.08%，and supersonic extraction time 41 min.

Typha latifolia；total flavone；response surface methodology；supersonic wave；extraction

李西騰（1969—），男（漢），講師，碩士，研究方向：食品科學(xué)與生物技術(shù)。

2011-05-22