亞臨界流體萃取富集金盞花中葉黃素工藝優(yōu)化

李 冰,劉小波,張曉雪,于長(zhǎng)青,賈鴻震,張小燕,張 輝

(甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)

金盞花(CalendulaofficinalisL.)又名金盞菊,為菊科金盞菊屬植物。其原產(chǎn)歐洲,18世紀(jì)后期傳入我國(guó),現(xiàn)已成為我國(guó)重要草本花卉之一[1]。金盞花不僅含有碳水化合物、脂肪、氨基酸等成分,而且含有類胡蘿卜素、三萜皂甙和揮發(fā)油等活性成分[2-3]。其中葉黃素和葉黃素酯(維生素A原)為金盞花的主要成分,能夠在人機(jī)體內(nèi)通過轉(zhuǎn)化產(chǎn)生可直接吸收的維生素A,可有效地預(yù)防和改善現(xiàn)代人長(zhǎng)時(shí)間注視電腦、手機(jī)、電視所造成的眼疲勞[4-7]。葉黃素,又稱植物黃體素,是一種廣泛存在于蔬菜、花、水果和某些藻類生物中的天然色素,是目前廣泛使用的食品色素之一,具有優(yōu)良的抗氧化劑效果[8]。研究表明,它不僅是天然的著色劑,還具有保護(hù)視力、預(yù)防白內(nèi)障、預(yù)防機(jī)體衰老引發(fā)的冠心病和癌癥、防止動(dòng)脈硬化及增強(qiáng)免疫力等重要作用[9-13]。葉黃素分子式為C40H56O2,由于葉黃素有多種同分異構(gòu)體,人工合成工藝復(fù)雜,至今尚未成功,生產(chǎn)上只能從天然植物中提取得到[14-16]。

從天然植物中提取葉黃素主要采用傳統(tǒng)的溶劑提取法[17]、超臨界CO2流體萃取法[18-19]和微波輔助提取法[3]等,然而這些萃取方法大多有缺陷,難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。近年來,亞臨界溶劑萃取作為一種新型的提取方法,由于其溶劑殘留低,且提取效率高,而被廣泛應(yīng)用于天然活性物質(zhì)的提取。它與傳統(tǒng)的溶劑法相比,克服了油脂提取后的精煉工藝,保留了有效成分的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,提高了有效成分得率[20]。此外,與超臨界CO2流體萃取法相比,亞臨界流體萃取操作壓力低,減少了設(shè)備投資和操作成本。同時(shí)1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)的臨界溫度為101.1 ℃,臨界壓力為4.06 MPa,對(duì)極性物質(zhì)具有強(qiáng)的溶解能力,同時(shí)擴(kuò)散系數(shù)大、黏度系數(shù)小,在液態(tài)和臨界點(diǎn)附近具有良好的溶劑性能,尤其適合天然原料的萃取[21]。目前,已有研究利用亞臨界流體萃取技術(shù)從萬壽菊中提取葉黃素的研究,但未見針對(duì)金盞花利用亞臨界流體萃取葉黃素的研究。亞臨界流體萃取工藝操作簡(jiǎn)單,提取高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,特別適用于食品工業(yè)生物活性物質(zhì)和熱敏性物質(zhì)的提取分離,適合金盞花中天然葉黃素的富集,工藝技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)[21-22]。因此,本研究借鑒其它天然色素萃取的現(xiàn)代化工藝技術(shù),促使金盞花中葉黃素發(fā)揮更大的應(yīng)用范圍和使用價(jià)值。

綜上,本研究以金盞花顆粒為原料,利用亞臨界流體R134a萃取富集葉黃素,探討金盞花顆粒尺寸、萃取時(shí)間、萃取壓力、萃取溫度和萃取次數(shù)對(duì)葉黃素萃取富集的影響,在此基礎(chǔ)上利用Plackett-Burnman試驗(yàn)設(shè)計(jì)選出對(duì)其富集含量影響較大的3個(gè)因素,然后再運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化確定亞臨界R134a萃取富集葉黃素的最佳工藝參數(shù),以期為金盞花中葉黃素的提取研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金盞花圓柱形顆粒(直徑5 mm,尺寸長(zhǎng)度25 mm) 甘肅三一生物科技有限責(zé)任公司提供;葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品(CAS號(hào):127-40-2,純度≥98.0%) 美國(guó)Solarbio公司;1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、環(huán)己烷(C6H12)、乙醚[(C2H5)2O]、正己烷(C6H10)、無水乙醇(C2H5OH)、甲基叔丁基醚(CH3OCC(CH3)3,MTBE)(均為色譜純),二丁基羥基甲苯(C15H24O,BHT)、氫氧化鉀(KOH)、碘(I2)(均為分析純) 均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。

Agilent 1260高效液相色譜 北京京科瑞達(dá)科技有限公司;ES1035A型分析天平(感量0.01 mg和0.01 g) 廈門群隆儀器有限公司;24 L亞臨界萃取中試成套定制設(shè)備 甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司;SHZ-D(III)型循環(huán)水真空泵 上海貝侖儀器設(shè)備有限公司;H1850型高速離心機(jī) 廣州航信科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葉黃素的萃取富集工藝 將金盞花原料截成不同尺寸的顆粒。準(zhǔn)確稱量1.50 kg一定顆粒尺寸的金盞花原料加入萃取釜中,密封,進(jìn)行抽真空,使壓力表值為-0.6 MPa,即可完全排出萃取釜內(nèi)空氣。然后打開高壓柱塞泵,將R134a經(jīng)高壓柱塞加壓,再經(jīng)過板式換熱器加熱到一定萃取溫度后打入萃取釜,通過視鏡觀察液位淹沒金盞花顆粒為止[21,23]?？刂埔欢ǖ妮腿毫?始終使萃取溶劑R134a保持液態(tài),然后萃取一定的時(shí)間,萃取1次,萃取完成后,通過切換閥門,將含有葉黃素的萃取物導(dǎo)入分離罐,然后通過加熱使R134a不斷的氣化分離,同時(shí)打開壓縮機(jī)將不斷氣化的R134a蒸汽通過系統(tǒng)隔膜壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入冷凝器冷凝液化后回收至溶劑儲(chǔ)罐循環(huán)使用。而萃取富集成分通過分離放出,經(jīng)過高速離心分離(4 ℃,3000 r/min,10 min)、過濾后得到含有葉黃素的金盞花萃取物。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 顆粒尺寸 按照“1.2.1”的方法,控制萃取時(shí)間為40 min,萃取壓力1.2 MPa,萃取溫度40 ℃,萃取次數(shù)1次,考察金盞花顆粒尺寸(5、10、15、20、25 mm)對(duì)亞臨界萃取富集葉黃素含量的影響。

1.2.2.2 萃取時(shí)間 在上述優(yōu)化顆粒尺寸的基礎(chǔ)上,確定顆粒尺寸為10 mm,萃取壓力1.2 MPa,萃取溫度40 ℃,萃取次數(shù)1次,考察萃取時(shí)間(30、35、40、45、50 min)對(duì)亞臨界萃取富集葉黃素含量的影響。

1.2.2.3 萃取壓力 在上述優(yōu)化顆粒尺寸和萃取時(shí)間的基礎(chǔ)上,確定顆粒尺寸為10 mm、萃取時(shí)間為45 min,萃取溫度40 ℃,萃取次數(shù)1次,考察萃取壓力(0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 MPa)對(duì)亞臨界萃取富集葉黃素含量的影響。

1.2.2.4 萃取溫度 在上述優(yōu)化顆粒尺寸、萃取時(shí)間和萃取壓力的基礎(chǔ)上,確定顆粒尺寸為10 mm、萃取時(shí)間45 min、萃取壓力1.2 MPa,萃取次數(shù)1次,考察萃取溫度(30、35、40、45、50 ℃)亞臨界萃取富集葉黃素含量的影響。

1.2.2.5 萃取次數(shù) 在上述優(yōu)化顆粒尺寸、萃取時(shí)間、萃取壓力和萃取溫度的基礎(chǔ)上,確定顆粒尺寸為10 mm、萃取時(shí)間45 min、萃取壓力1.2 MPa、萃取溫度40 ℃,考察萃取次數(shù)(1、2、3、4次)對(duì)亞臨界萃取富集葉黃素含量的影響。

1.2.3 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì) 通過Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)可以確定因素對(duì)響應(yīng)值的影響作用,篩選出對(duì)響應(yīng)值有影響的因素[24-25]。本試驗(yàn)以萃取物中葉黃素含量為響應(yīng)值,在單因素的基礎(chǔ)上,利用Plackett-Burman設(shè)計(jì)金盞花顆粒尺寸、萃取時(shí)間、萃取壓力、萃取溫度、萃取次數(shù)5個(gè)因素對(duì)葉黃素含量萃取富集的影響,為進(jìn)一步的Box-Behnken試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。試驗(yàn)因素及水平見表1。

表1 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平表

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 通過單因素實(shí)驗(yàn)及Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果,篩選出對(duì)葉黃素富集含量影響顯著的3個(gè)因素,然后運(yùn)用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化。以萃取物葉黃素含量為響應(yīng)值(Y),分別以萃取時(shí)間(A)、萃取溫度(B)、萃取次數(shù)(C)為自變量進(jìn)行優(yōu)化。Box-Behnken 試驗(yàn)優(yōu)化水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 Box-Behnken中心試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平表

1.2.5 葉黃素含量的測(cè)定 通過開展金盞花中葉黃素的提取的單因素實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在相同萃取次數(shù)條件下,利用亞臨界流體萃取法提取得到的葉黃素提取率(24.43%)且無顯著差異(P=0.325),進(jìn)而進(jìn)一步研究提取物中葉黃素含量的差異性,發(fā)現(xiàn)不同影響因素對(duì)提取物中葉黃素的含量影響顯著(P<0.05),所以在本研究中選取了提取物中的葉黃素含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2.5.1 色譜條件 葉黃素含量的檢測(cè)參考《食品中葉黃素的測(cè)定》的方法[26-27]。色譜柱:Symmetry C18(250 mm×4.6 mm,5 μm),流動(dòng)相A:甲醇/水(88+12,體積比;含0.1% BHT)-甲基叔丁基醚(含0.1% BHT);梯度洗脫,0～18 min,甲醇/水由100%變換至10%;18 min,甲醇/水由10%變換至100%,保留10 min。紫外檢測(cè)器波長(zhǎng):445 nm,進(jìn)樣量:50 μL,流速:1.0 mL/min,柱溫:30 ℃。

1.2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取5 mg(精確至0.01 mg)葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品,將其溶解在0.1% BHT乙醇溶液中,并定容至100 mL,配制成50 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液。然后分別吸取0.050、0.100、0.200、0.400、1.00 mL置于5個(gè)25 mL棕色容量瓶中,然后用0.1% BHT乙醇溶液定容至刻線,搖勻,配制成梯度標(biāo)準(zhǔn)液(0.100、0.200、0.400、0.800、2.000 μg/mL),使用前過0.45 μm濾膜。按照金盞花前處理及試樣測(cè)定的方法上高效液相色譜儀,同時(shí)做空白對(duì)照,經(jīng)計(jì)算線性回歸方程:y=103.3x-35.073(R2=0.999,n=5),其中y為峰面積,x為葉黃素濃度(μg/mL)[21]。

1.2.5.3 金盞花前處理及試樣測(cè)定 準(zhǔn)確稱取2 g(精確至0.0001 g)萃取物于50 mL聚丙烯離心管中,加入約0.2 g BHT和10 mL乙醇,混勻,加入10 mL 10%氫氧化鉀溶液,渦旋振蕩1 min混勻,室溫避光振蕩皂化30 min,以10 mL萃取溶劑避光渦旋振蕩提取3 min,4500 r/min離心3 min,重復(fù)提取2次,合并提取液,以10 mL水洗滌,4500 r/min離心3 min分層,重復(fù)洗滌1次,合并有機(jī)相于室溫減壓濃縮至近干,以0.1% BHT乙醇溶液渦旋振蕩溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜? mL,過0.45 μm濾膜,供液相色譜測(cè)定[21]。

提取物中葉黃素含量計(jì)算:

式中:X:試樣中葉黃素的含量,%;c:由標(biāo)準(zhǔn)曲線而得的樣液中標(biāo)準(zhǔn)品的含量,μg/mL;V:樣品最終定容體積,mL;m:稱樣量,g;F:校正系數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS對(duì)單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(所有數(shù)據(jù)均以MEAN±SD表示),并利用單因素ANOVA檢驗(yàn)中的LSD法和Duncan法進(jìn)行顯著性分析,顯著性水平P<0.05。運(yùn)用Design-Expert 8.0中的Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)果分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 顆粒尺寸對(duì)葉黃素含量的影響 圖1反映的是金盞花顆粒尺寸對(duì)葉黃素含量的影響。在其它萃取條件相同條件下,隨著顆粒尺寸的增加,金盞花萃取物中葉黃素含量呈先升高后降低的趨勢(shì),且在金盞花顆粒尺寸為10 mm時(shí),金盞花萃取物中葉黃素含量達(dá)到27.54%的最大值,這可能是因?yàn)槲锪项w粒尺寸過小,物料容易被泡散,細(xì)小物料粉末下沉,形成了物料堆積,增大了傳質(zhì)阻力,同時(shí)致使亞臨界R134a只沿著阻力小的線路通過料層,形成許多針孔,使萃取不均勻[28]。隨著金盞花顆粒尺寸超過10 mm時(shí),萃取物中葉黃素的含量顯著下降(P<0.05),這可能是由于金盞花顆粒尺寸增大,導(dǎo)致了R134a與物料接觸不良,使得溶劑進(jìn)入物料的阻力變大[29]。因此,在后續(xù)的提取過程中選取10 mm為萃取顆粒尺寸。

圖1 顆粒尺寸對(duì)葉黃素含量的影響

2.1.2 萃取時(shí)間對(duì)葉黃素含量的影響 由圖2可知,當(dāng)萃取時(shí)間在30～45 min時(shí),隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng),金盞花萃取物中葉黃素的含量顯著增大(P<0.05),在萃取時(shí)間為45 min時(shí),萃取物中葉黃素含量最大,為27.54%,繼續(xù)延長(zhǎng)萃取時(shí)間,葉黃素富集含量呈下降趨勢(shì),但差異不顯著(P>0.05)。隨著萃取時(shí)間的增加,萃取物中葉黃素含量呈先升后降的趨勢(shì),這是由于亞臨界流體萃取是一個(gè)溶劑與溶質(zhì)之間的傳質(zhì)平衡的體現(xiàn),這個(gè)平衡過程需要一定的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)[20,30]。在亞臨界萃取初期,R134a與金盞花顆粒之間的接觸不夠充分,部分葉黃素沒有充分溶出,萃取物中葉黃素的含量較低,隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng),溶劑與溶質(zhì)之間達(dá)到了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài),此時(shí)葉黃素的溶出量最大。當(dāng)時(shí)間超過45 min時(shí),葉黃素含量出現(xiàn)下降趨勢(shì),這可能是由于時(shí)間的延長(zhǎng)導(dǎo)致反式葉黃素發(fā)生了氧化降解[31]。故認(rèn)為萃取時(shí)間為45 min較好。

圖2 萃取時(shí)間對(duì)葉黃素含量的影響

2.1.3 萃取壓力對(duì)葉黃素含量的影響 在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上,確定金盞花顆粒尺寸為10 mm、萃取時(shí)間為45 min,研究萃取壓力對(duì)葉黃素含量的影響。結(jié)果如圖3所示,研究發(fā)現(xiàn),萃取壓力從0.8 MPa升高到1.0 MPa時(shí)葉黃素含量顯著增大(P<0.05),之后繼續(xù)升高萃取壓力到1.6 MPa時(shí),在此區(qū)間葉黃素含量增加不顯著(P>0.05),這說明在一定的壓力范圍內(nèi),亞臨界流體R134a的密度隨著壓力的增加而增大,隨之溶解能力也增加,且隨著萃取壓力增大,溶質(zhì)分子內(nèi)的相互作用力也增加,葉黃素的溶解性也增加,萃取物中葉黃素含量增加[21]。當(dāng)壓力高于1.0 MPa時(shí),萃取壓力對(duì)葉黃素含量影響不顯著(P>0.05),這說明當(dāng)壓力高于R134a流體的亞臨界狀態(tài)壓力時(shí),亞臨界流體對(duì)葉黃素的溶解性影響較小,而且亞臨界流體黏度隨著壓力升高而升高,阻止了溶質(zhì)向溶劑中的擴(kuò)散,所以葉黃素的含量升高不顯著[32]。同時(shí)考慮到壓力對(duì)R134a溶解能力的影響,故而選擇萃取壓力為1.2 MPa較合適。

圖3 萃取壓力對(duì)葉黃素含量的影響

2.1.4 萃取溫度對(duì)葉黃素含量的影響 圖4反映的是萃取溫度對(duì)葉黃素含量的影響。從圖4可以看出隨著萃取溫度的升高,萃取物中葉黃素含量呈先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)萃取溫度從30 ℃升高到40 ℃時(shí)葉黃素含量顯著增大(P<0.05),這可能是由于溫度的升高增大了溶劑和溶質(zhì)分子之間的布朗運(yùn)動(dòng)作用,使得溶質(zhì)能夠盡可能地溶出[33]。但隨著溫度升高到40 ℃以上時(shí),葉黃素的含量反而出現(xiàn)了下降的現(xiàn)象,且在溫度為50 ℃時(shí)差異顯著(P<0.05),這是由于溫度的升高導(dǎo)致了R134a溶劑的揮發(fā)性也隨之增大,使得部分溶劑氣化,降低了其溶解性。同時(shí)萃取溫度過高,葉黃素易受熱分解,導(dǎo)致了萃取物中的葉黃素的含量減少[28]。因此,選擇40 ℃作為后續(xù)萃取溫度。

圖4 萃取溫度對(duì)葉黃素含量的影響

2.1.5 萃取次數(shù)對(duì)葉黃素含量的影響 在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,固定金盞花顆粒尺寸為10 mm,萃取時(shí)間45 min、萃取壓力1.2 MPa、萃取溫度40 ℃,考察萃取次數(shù)對(duì)葉黃素含量的影響。結(jié)果見圖5,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,亞臨界流體R134a萃取物中葉黃素的富集含量隨著萃取次數(shù)的增加逐漸提高,且在前3次萃取時(shí)萃取物中葉黃素的含量顯著增加(P<0.05)。但當(dāng)萃取次數(shù)達(dá)到3次以上時(shí),葉黃素含量上升開始變得緩慢,且萃取3次與萃取4次時(shí)萃取物中葉黃素的含量增加不顯著(P>0.05),這說明金盞花顆粒經(jīng)過3次亞臨界流體萃取后,已基本達(dá)到了完全萃取葉黃素的效果[21]。因此在本實(shí)驗(yàn)中以3次萃取作為最優(yōu)萃取次數(shù),且在此條件下得到的葉黃素含量達(dá)到了31.78%。

圖5 萃取次數(shù)對(duì)葉黃素含量的影響

2.2 Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果

通過Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)影響金盞花中萃取葉黃素的因素進(jìn)行顯著性分析,Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3,試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表4,偏回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)見表5。

表3 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表4 Plackett-Burman設(shè)計(jì)的方差分析表

從表4可知,該試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆O顯著(P<0.01)。從表5 Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果的偏回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)分析可知,萃取時(shí)間(B)、萃取溫度(D)、萃取次數(shù)(E)三個(gè)因素對(duì)金盞花中葉黃素的萃取富集影響極顯著(P<0.01),所以選擇萃取時(shí)間、萃取溫度和萃取次數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面的優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)。顆粒尺寸(A)和萃取壓力(C)兩個(gè)因素對(duì)葉黃素含量影響不顯著(P>0.05),所以在后續(xù)試驗(yàn)中分別將其固定為10 mm和1.2 MPa。

表5 偏回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)

2.3 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 葉黃素提取優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 利用Design-Expert 8.0對(duì)表6中的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和回歸分析,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合。以萃取時(shí)間(A)、萃取溫度(B)和萃取次數(shù)(C)為自變量,擬合得到回歸方程:

葉黃素含量(%)=31.61-0.17A-0.18B+1.02C-0.2AB-0.038AC-0.027BC-0.51A2-0.37B2-0.53C2。

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表7 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果方差分析表

2.3.2 響應(yīng)面交互作用分析 響應(yīng)面3D曲面圖反映的是兩兩因素之間對(duì)響應(yīng)值的影響作用,其中3D曲面圖越陡峭,說明兩因素之間交互作用越明顯。從圖6可以看出萃取時(shí)間和萃取溫度、萃取時(shí)間和萃取次數(shù)、萃取溫度萃取次數(shù)之間兩兩的交互作用不顯著(P>0.05),該結(jié)果與方差分析結(jié)果一致。

圖6 交互作用對(duì)葉黃素含量影響的響應(yīng)面圖

2.3.3 最優(yōu)萃取工藝參數(shù)及驗(yàn)證 通過利用Design-Expert 8.0設(shè)計(jì)分析得到的亞臨界流體萃取富集金盞花中葉黃素工藝為顆粒尺寸10 mm、萃取時(shí)間44.24 min、萃取壓力1.2 MPa、萃取溫度38.79 ℃、萃取次數(shù)3.98次,預(yù)測(cè)萃取物中葉黃素含量為32.14%?？紤]到實(shí)際操作,驗(yàn)證試驗(yàn)取顆粒尺寸10 mm、萃取時(shí)間44 min、萃取壓力1.2 MPa、萃取溫度39 ℃、萃取次數(shù)4次的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在此條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn),得到的金盞花萃取物中葉黃素含量為32.28%±0.33%(P=0.128),與預(yù)測(cè)值相差0.44%,說明模型有效。這一研究萃取得到的萃取物中葉黃素含量明顯高于周彥芳等[34]的利用有機(jī)溶劑法提取得到的浸膏中的含量(16.5%)和超臨界CO2法萃取得到的浸膏中的含量(2.6%),可見,本方法提取效果相對(duì)較高,同時(shí),亞臨界流體萃取法富集金盞花中葉黃素工藝操作簡(jiǎn)單,萃取浸膏中葉黃素的含量較高,相比有機(jī)溶劑萃取法和超臨界CO2法萃取法具有一定的優(yōu)越性,為金盞花中提取葉黃素的工業(yè)化提供了可行性基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

本研究通過利用單因素實(shí)驗(yàn)及Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選出對(duì)葉黃素含量具有顯著影響的因素,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用Design-Expert 8.0中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)亞臨界流體萃取富集金盞花中葉黃素工藝進(jìn)行研究,得出亞臨界流體萃取富集金盞花中葉黃素最佳工藝為:金盞花顆粒尺寸10 mm、萃取時(shí)間44 min、萃取壓力1.2 MPa、萃取溫度39 ℃、萃取次數(shù)4次,在此條件下,進(jìn)行3次平行試驗(yàn),亞臨界萃取物中葉黃素含量可達(dá)到32.28%。同時(shí),亞臨界流體萃取富集金盞花中葉黃素工藝操作簡(jiǎn)單,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該研究可以為富集金盞花中葉黃素的產(chǎn)業(yè)化研究提供一定的理論參考。