用層次分析法多指標評價優(yōu)選金花茶超聲提取工藝

牛廣俊，陳清英，朱 思，陳天增，魏藝聰，歐仙者，梁一池

（1.福建中醫(yī)藥大學，福建 福州 350122；2.福建省漳平市展宏金花茶專業(yè)合作社，福建 漳平 364400）

用層次分析法多指標評價優(yōu)選金花茶超聲提取工藝

牛廣俊1，陳清英2，朱 思1，陳天增2，魏藝聰1，歐仙者1，梁一池1

（1.福建中醫(yī)藥大學，福建 福州 350122；2.福建省漳平市展宏金花茶專業(yè)合作社，福建 漳平 364400）

為了探尋以超聲波法提取金花茶多種生物活性成分的最佳工藝條件，以金花茶花為研究對象，采用均勻試驗設計，就不同乙醇濃度、提取時間、料液比、提取溫度對金花茶花中各種活性成分提取效率的影響情況進行了試驗，并以總黃酮、多酚、總皂苷提取率為評價指標，采用層次分析法和綜合評分法對其提取工藝條件進行了分析與評價。試驗結(jié)果表明，不同提取工藝條件下金花茶花活性成分的提取率存在明顯差異，試驗確定的最佳提取工藝條件為：超聲提取溫度為50 ℃，乙醇濃度為50%，料液比為1∶40，提取時間為50 min。按此工藝條件超聲提取，總黃酮的平均得率為15.88%，多酚得率為4.83%，總皂苷得率為12.28%。對金花茶提取工藝條件的綜合評價平均分值為13.69，說明所選提取工藝穩(wěn)定可行。

金花茶；均勻設計試驗；層次分析法；多指標綜合評價；含量測定

金花茶Camellia chrysantha（Hu）Tuyama是山茶科山茶屬金花茶組灌木，主要分布在廣西壯族自治區(qū)和福建省的部分地區(qū)。金花茶作為廣西的重要經(jīng)濟林樹種，具有極高的觀賞價值與經(jīng)濟價值，又因其含有大量的茶多酚、茶多糖、茶氨酸和黃酮類、皂苷類 及其他對人體有益的活性成分，故被譽為“國寶神茶”。有關(guān)金花茶提取物的臨床試驗結(jié)果表明，金花茶具有抑制腫瘤、抗衰老、增強機體免疫力、增強心肌收縮力和血管彈性、增進肝臟代謝、降低膽固醇、降血壓、激活人體各種酶等功用[1]，植物多酚還與葉片抗病害能力在一定范圍內(nèi)具有顯著的相關(guān)性[2]。有關(guān)研究結(jié)果還表明，金花茶乙醇提取物主要含有黃酮、多酚和皂苷等活性成分，唐前等人[3]運用正交試驗的方法優(yōu)選了金花茶總多酚的最佳回流提取工藝，湛志華等人[4]研究了金花茶葉中黃酮成分的提取與分離，但關(guān)于利用超聲波提取其活性成分的工藝條件的研究尚未見諸報道。超聲波提取法具有能縮短提取時間、提高有效成分得率且保護熱敏性成分等優(yōu)點，現(xiàn)已越來越多地被應用于植物有效成分的提取[5-6]。本研究根據(jù)有關(guān)文獻報道，在前期試驗的基礎(chǔ)上，采用均勻設計試驗的方法，以金花茶總黃酮、多酚、總皂苷的提取率為考察指標，就不同乙醇濃度、提取時間、料液比、提取溫度對其各種活性成分提取效率的影響情況進行了試驗，并結(jié)合層次分析法（AHP）[7]對試驗結(jié)果進行了分析與評價， 以期優(yōu)選出金花茶中活性物質(zhì)的最佳提取工藝條件，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀 器

UV-9100紫外-可見分光光度計，北京瑞利分析儀器公司；AR2130電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司；THC-10B數(shù)控超聲波提取器，濟寧天華超聲電子儀器有限公司；DFYDHG-9240電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；Millipore超純水機，法國Millipore公司。

1.2 材料與試劑

供試金花茶來源于福建龍巖，經(jīng)福建中醫(yī)藥大學梁一池教授鑒定，其為山茶科山茶屬金花茶組金花茶Camellia chrysantha（Hu）Tuyama植株。

蘆丁，成都曼斯特生物科技有限公司，其純度≥98%，MUST-12040302；沒食子酸，成都曼斯特生物科技有限公司，純度≥98%，MUST-13040103；人參皂苷Rg1，成都曼斯特生物科技有限公司，純度≥98%，MUST-12041301。香蘭素，國藥集團化學試劑有限公司；三氯化鐵，國藥集團化學試劑有限公司；鐵氰化鉀，國藥集團化學試劑有限公司；十二烷基硫酸鈉，國藥集團化學試劑有限公司。實驗用的水為超純水，其他試劑均為分析純。

1.3 方 法

1.3.1 均勻試驗設計

根據(jù)有關(guān)單個成分提取工藝的研究文獻及實際生產(chǎn)情況，選取乙醇濃度（A）、液料比（B）、提取時間（C）、提取溫度（D）為試驗因素，前3個試驗因素各設7個試驗水平，提取溫度設3個水平，按照均勻設計[8]表U7（73×31）進行試驗，試驗因素與水平見表1，試驗安排見表2。

表 1 金花茶中總黃酮、多酚、總皂苷提取工藝均勻設計試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of uniform design test for extraction process of total flavonoids,polyphenols, total saponins in C. chrysantha

表 2 金花茶中總黃酮、總酚、總皂苷提取工藝均勻設計試驗安排Table 2 Arrangement of uniform design test for extraction process of total flavonoids, polyphenols, total saponins in C. chrysantha

1.3.2 供試品溶液的制備

精密稱取金花茶花粉末3份，每份各1.0 g，置于100 mL的錐形瓶中，按1.3.1均勻試驗確定的工藝條件提取，離心，取上清液1.0 mL，定容至10 mL，得金花茶供試品溶液。

1.3.3 活性成分提取率的測定

根據(jù)有關(guān)文獻報道的方法[9-10]測定金花茶提取液中總黃酮、總皂苷、多酚的得率，其計算公式如下：

得率＝(活性成分的提取量/金花茶樣品的質(zhì)量)×100%。

1.3.4 以層次分析法確定多指標權(quán)重系數(shù)

層次分析法（AHP）[11]是將評價目標分為若干層次和若干指標，依照各指標的不同權(quán)重進行綜合評價的方法。金花茶活性成分提取工藝的綜合評價體系共分三層，提取工藝條件優(yōu)選結(jié)構(gòu)模型如圖1。比較同一層次目標的重要性，構(gòu)建兩兩比較矩陣。在各項評價指標的兩兩比較判斷矩陣中，各指標成分的評分標準見表3，分值越高，說明在同一層結(jié)構(gòu)中所占的比例越大。根據(jù)金花茶中各種活性成分含量的高低及其化學成分在工業(yè)化生產(chǎn)中的實際需要，建立的三項評價指標成對比較的判斷優(yōu)先矩陣見表4。

圖 1 金花茶活性成分最佳提取工藝條件綜合評價體系的層次結(jié)構(gòu)模型Fig. 1 Hierarchy structure model of synthetic evaluation system for the optimum extraction conditions of active components in C. chrysantha

表 3 金花茶活性成分提取率的各層次評分標準Table 3 Evaluation standard of extraction rate of active components in C. chrysantha at each levels

表 4 成對比較判斷優(yōu)先矩陣Table 4 Decision matrix of paired comparison

使用AHP分析軟件計算所得的總黃酮、總皂苷和總酚各評價指標的權(quán)重系數(shù)分別為0.633 3、0.260 5和0.106 2。隨機一致性比率RC＝IC/IR，本次試驗一致性RC＝0.037 2＜0.1，說明權(quán)重計算正確可行；RC為隨機一致性比率，作為衡量所得權(quán)重系數(shù)是否合理的指標，IC為一致性指標，IR代表平均隨機一致性指標。

2 結(jié)果與分析

采用均勻試驗設計的不同的提取工藝條件分別進行活性成分的提取，計算各種工藝條件下的黃酮、多酚、皂苷的提取率，再根據(jù)黃酮得率、多酚得率、皂苷得率，按照層次分析法（AHP）計算各種工藝的綜合評分值，結(jié)果見表5。

從表5中可以看出，根據(jù)黃酮提取率的高低進行評價，各工藝條件的優(yōu)劣順序為：工藝4＞工藝3＞工藝2＞工藝6＞工藝5＞工藝1＞工藝7。根據(jù)多酚提取率的高低進行評價，各工藝條件的優(yōu)劣順序為：工藝3＞工藝2＞工藝5＞工藝4＞工藝6＞工藝1＞工藝7。根據(jù)總皂苷提取率的高低進行評價，各工藝條件的優(yōu)劣順序為：工藝5＞工藝6＞工藝7＞工藝3＞工藝4＞工藝2＞工藝1?；贏HP的綜合評分法得到的各工藝條件的評分順序為：工藝4＞工藝3＞工藝2＞工藝6＞工藝5＞工藝1＞工藝7。采用SPSS 18.0對均勻設計試驗結(jié)果的黃酮得率、多酚得率和總皂苷得率進行多元線性回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，總皂苷的提取率在所考察的各種工藝條件下具有顯著線性關(guān)系，得到的回歸方程為：

表 5 以不同提取工藝所得活性成分的提取率及其綜合評價結(jié)果（n=3，±S）?Table 5 Yield of the active components under different extraction process conditions and comprehensive evaluation result(n=3,±S)

表 5 以不同提取工藝所得活性成分的提取率及其綜合評價結(jié)果（n=3，±S）?Table 5 Yield of the active components under different extraction process conditions and comprehensive evaluation result(n=3,±S)

? Y為每個工藝的綜合評分值，Y＝總黃酮得率×0.633 3＋總皂苷得率×0.260 5＋多酚得率×0.106 2。Y shows the comprehensive score of each process conditions, Y＝total fl avonoids yield×0.6333＋total saponins yield×0.2605＋polyphenols yield×0.1062.

提取工藝Extraction process試驗因素Test factor 綜合評價指標Evaluation index 綜合評分值Comprehensive score (Y) /分A /% B /(mL·g－1) C /min D /℃ 黃酮得率Flavonoids yield /%多酚得率Polyphenols yield /%皂苷得率Saponins yield /%工藝1 30 24 30 60 14.50±0.05 4.31±0.26 10.13±0.04 12.28工藝2 40 32 45 60 15.77±0.08 4.82±0.18 11.32±0.17 13.45工藝3 50 40 25 50 15.88±0.10 4.83±0.21 12.13±0.13 13.73工藝4 60 20 40 50 16.53±0.02 4.52±0.16 12.08±0.05 14.10工藝5 70 28 20 40 14.74±0.15 4.68±0.11 13.17±0.11 13.27工藝6 80 36 35 40 15.01±0.07 4.39±0.43 13.00±0.12 13.36工藝7 90 44 50 60 11.78±0.32 3.76±0.36 12.92±0.06 11.22

Y＝9.371＋0.046A（r＝0.951），

p＝0.005＜0.05（α＝0.05）。

這一回歸方程說明，乙醇體積分數(shù)對總皂苷的提取率有顯著的影響，提取理論值為13.931（無水乙醇提?。?。但是，根據(jù)實際生產(chǎn)的可行性及綜合評分，可選擇工藝3作為最佳工藝，即在50 ℃下，料液比為1∶40，用濃度為50%的乙醇提取50 min。為了驗證優(yōu)選工藝的可行性，又進行了3次平行實驗，結(jié)果總黃酮的平均得率為15.88%，多酚得率為4.83%，總皂苷得率為12.28%，計算綜合評分，平均分為13.69，說明所優(yōu)選的工藝穩(wěn)定可行。

3 討 論

近年來，層次分析法逐步應用于中藥復方提取工藝的研究中，用其進行多指標整體評價，經(jīng)濟作物中活性成分提取工藝的研究也理應如此，以單一指標只能評價某一類成分的提取效率，不能代表其他活性成分提取的效率，所以應該建立一種快速簡單的方法，對經(jīng)濟作物活性成分同時提取工藝進行綜合評價。均勻設計法可快速有效地確定多因子系統(tǒng)的優(yōu)化條件[12]。在選擇多個指標進行評價的基礎(chǔ)上，本實驗還采用層次分析方法對金花茶同時提取多種活性成分的提取率進行加權(quán)評價，通過權(quán)重系數(shù)及綜合評分值對其提取工藝進行評價，層次分析法既合理地評價了各個指標成分的提取效率，又從提取工藝的整體理念出發(fā)，對優(yōu)選工藝的穩(wěn)定可行性進行了驗證，因此文中的研究結(jié)果能為金花茶工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

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Multi-index evaluation of ultrasonic extraction techniques optimization ofCamellia chrysanthaby analytic hierarchy process

NIU Guang-jun1, CHEN Qing-ying2, ZHU Si1, CHEN Tian-zeng2, WEI Yi-cong1, OU Xian-zhe1, LIANG Yi-chi1
(1. Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, Fujian, China;2. ZhanhongCamellia chrysanthaprofessional cooperatives, Zhangping 364400, Fujian, China)

In order to optimize extraction techniques of various biological active components inCamellia chrysantha,in fl uences of ethanol concentration, extraction time, solid-liquid ratio and extraction temperature on extraction ef fi ciency were researched with uniform design tests, and extraction conditions were analyzed and evaluated by using analytic hierarchy process and synthetic scored methods, taking total fl avonoids, polyphenols, total saponins extraction rate as indexes. The results showed that extraction rates of the active components had signi fi cant differences under different extraction conditions. The optimum extraction process was extraction temperature of 50 ℃, 50% of ethanol, solid-liquid ratio 1∶40, extraction time of 50 min. Under the process conditions, average yield of total fl avonoids was 15.88%,polyphenols yield was 4.83%, and total saponins yield was 12.28%. The synthetic evaluated scores was 13.69, so the extraction process ofC. chrysanthawas stable and feasible.

Camellia chrysantha; uniform design test; analytic hierarchy process; multi-index synthetic evaluation;content determination

S609.9；S792.23 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981(2015)01—0119—04

2014-09-26

福建省教育廳項目（JA11138）；福建省龍巖市資助項目（201367）。

牛廣俊，碩士研究生。

梁一池，教授。E-mail：fafulyc@126. com

牛廣俊,陳清英,朱 思,等. 用層次分析法多指標評價優(yōu)選金花茶超聲提取工藝[J].經(jīng)濟林研究, 2015, 33(1)： 119－122.

[本文編校：伍敏濤]