響應(yīng)面優(yōu)化刺五加茶黃酮提取工藝條件的研究*

郭晨新，郝曉亮，葛佩珊，代淑娟

(遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

刺五加茶是常用中藥材之一，具有擴(kuò)張血管、降低血壓、抗血小板凝聚、維持血壓平穩(wěn)，改善血液流變特性和改善微循環(huán)的作用。本研究通過(guò)超聲波輔助提取刺五加茶中的黃酮類物質(zhì)，并且采用制作響應(yīng)面優(yōu)化了刺五加茶中黃酮的最佳提取工藝，為中藥的天然產(chǎn)物提取提供了合理依據(jù)，希望通過(guò)對(duì)刺五加茶中黃酮的提取，為中藥新功能開(kāi)發(fā)能夠提供更多的參考意見(jiàn)[1-3]。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材 料

刺五加茶購(gòu)于市場(chǎng)，并對(duì)其進(jìn)行粉碎過(guò)篩。蘆丁購(gòu)于上海源葉生物科技有限公司。無(wú)水乙醇(AR)、亞硝酸鈉(AR)、硝酸鋁(AR)、氫氧化鈉(AR)來(lái)源于遼寧科技大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

以蘆丁作為黃酮的對(duì)照品按照NaNO2-AI(NO2)3-NaOH法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[4-5]。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.2 刺五加茶中黃酮的提取

提取工藝過(guò)程：刺五加茶粉碎→乙醇→超聲波輔助提取→固液分離→定容→測(cè)定黃酮含量。

黃酮提取率計(jì)算如公式所示：

式中：C為總黃酮的提取率，%；X為比色液中黃酮質(zhì)量，mg/mL；V為提取液體積，mL；A為取樣體積，mL；W為刺五加茶質(zhì)量，g。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照1.2.2的方法，在提取溫度為50 ℃和超聲波提取功率400 W，分別研究不同料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60(g/mL))、超聲時(shí)間(10、20、30、40、50、60)min以及乙醇濃度(40%、50%、60%、70%、80%、90%)的提取條件下黃酮的提取效果。

1.2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取料液比(A)、超聲時(shí)間(B)和乙醇濃度(C)3個(gè)因素為自變量，以刺五加茶中黃酮提取率為響應(yīng)值(Y)，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)[6-7]。

表1 正交實(shí)驗(yàn)表

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素分組分析實(shí)驗(yàn)

2.1.1 乙醇的體積分?jǐn)?shù)對(duì)刺五加茶中黃酮類物質(zhì)提取率的影響

圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)黃酮提取率的影響

由圖2所知，黃酮提取率先增加再下降，出現(xiàn)一個(gè)峰值，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí)黃酮的提取率達(dá)到最大值。原因可能是隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而造成擴(kuò)散滲透效果增強(qiáng)。但是濃度并不是越高越好，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過(guò)50%之后，溶劑極性就開(kāi)始下降，降低了黃酮類化合物的溶解度。

2.1.2 料液比對(duì)刺五加茶中黃酮類物質(zhì)提取率的影響

由圖3可知，隨著料液比的增加，黃酮提取率先上升后下降，故選擇1:40的料液比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。過(guò)低的料液比會(huì)使物料難以完全浸入溶劑中，造成提取不完全，影響提取率，但是過(guò)高的料液比會(huì)造成溶劑的浪費(fèi)，增加了成本，同時(shí)也為后續(xù)溶劑的回收造成了困難。

圖3 料液比對(duì)黃酮提取率的影響

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)刺五加茶中黃酮類物質(zhì)提取率的影響

圖4 提取時(shí)間對(duì)黃酮類物質(zhì)提取率的影響

由圖4可知，隨著提取時(shí)間增長(zhǎng)，黃酮類物質(zhì)的提取率在30 min時(shí)達(dá)到最大值。分析原因可能是，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮類物質(zhì)逐漸被提取完全，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能導(dǎo)致黃酮類物質(zhì)失活。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化提取工藝

表2 響應(yīng)面的設(shè)計(jì)與結(jié)果

通過(guò)響應(yīng)面回歸，可得到方程模型為：

Y=10.50-1.17A2-0.96B2-0.05C2+0.0075AB+
0.04AC-0.005BC+0.46A+0.31B-0.072C

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化分析，得到黃酮提取優(yōu)化工藝條件為超聲時(shí)間30 min、料液比1:40(g/mL)、乙醇濃度51%，預(yù)測(cè)黃酮的得率為10.35%。為了操作的方便，將優(yōu)化工藝中的條件修正為：超聲時(shí)間30 min、料液比1:40、乙醇濃度50%，進(jìn)行三次平行重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出此修正條件下黃酮平均得率為10.37%。從結(jié)果我們可以看出，響應(yīng)面模型擬合結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近一致，這說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)響應(yīng)面對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié) 論

通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)證明了刺五加茶里面含有黃酮類化合物，在利用單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化分析，得到最佳工藝條件為：料液比為1:40，乙醇濃度50%，超聲波提取30 min，提取溫度為50 ℃，在該條件下黃酮的提取率為10.37%。對(duì)于工業(yè)上提取黃酮類化合物提供了一些理論和技術(shù)上的參考，但是對(duì)于提取的黃酮類化合物的精細(xì)研究還存在不足，需要在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)努力。