響應(yīng)曲面法優(yōu)化山楂總黃酮提取工藝

蔡向杰，馮玉康，程翠娜

(神威藥業(yè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 051430)

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響應(yīng)曲面法優(yōu)化山楂總黃酮提取工藝

蔡向杰，馮玉康，程翠娜

(神威藥業(yè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 051430)

目的：優(yōu)化山楂總黃酮提取工藝。方法：以乙醇為提取試劑，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Box-Behnken 設(shè)計(jì)方法建立數(shù)學(xué)模型，選擇乙醇濃度、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)為影響因子，以山楂總黃酮含量為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)曲面分析。結(jié)果：最佳工藝條件：乙醇濃度為80%，提取溫度為55℃，提取時(shí)間為2.5h，提取次數(shù)為3次，山楂總黃酮含量可高達(dá)16.085 3mg/g。結(jié)論：提取工藝與設(shè)計(jì)模型高度擬合，可用于工業(yè)生產(chǎn)，提高山楂總黃酮提取率。

山楂；總黃酮；響應(yīng)曲面法；工藝優(yōu)化

山楂為薔薇科山楂屬植物山里紅CrataeguspinnatifidaBge.var.major N.E.Br.或山楂CrataeguspinnatifidaBge.的干燥成熟果實(shí)，為藥食同源植物。藥理研究表明，山楂主要含有機(jī)酸和黃酮類化合物[1]，黃酮類化合物能擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈，改善微循環(huán)，抗動(dòng)脈粥樣硬化[2]，臨床試驗(yàn)證明其療效顯著且安全無(wú)毒副作用。因此，山楂總黃酮的研究開(kāi)發(fā)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。本試驗(yàn)以山楂為研究對(duì)象，采用有機(jī)溶劑為溶媒，利用響應(yīng)曲面法優(yōu)化山楂總黃酮的提取工藝條件，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與儀器

1.1 藥材與試劑

山楂：購(gòu)于平邑縣原田金銀花專業(yè)合作社，經(jīng)鑒定為山楂CrataeguspinnatifidaBge.的干燥果實(shí)。蘆丁對(duì)照品：中國(guó)食品藥品檢定研究院，批號(hào)：100080-200707，純度為92.5%。其余試劑均為分析純。

1.2 儀器

島津紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV-2550；AL204電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司，0.1mg)。

2 方法與結(jié)果

2.1 山楂提取工藝

取一定量山楂，加入10倍量一定濃度的乙醇加熱回流，多次提取，過(guò)濾合并上清液，回收溶劑，濃縮為浸膏。

2.2 山楂總黃酮含量測(cè)定方法

2.2.1 對(duì)照品溶液制備 精密稱取于120℃干燥至恒重的蘆丁對(duì)照品25mg，置于50mL容量瓶中，加乙醇適量，超聲30min使之溶解，放冷，加乙醇至刻度，搖勻，精密量取20mL上述溶液置于50mL容量瓶中，加水至刻度，即得0.2mg/mL對(duì)照品溶液[3]。

2.2.2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 精密量取蘆丁對(duì)照品溶液1、2、4、6、8、10mL，分別置于25mL容量瓶中，各加入70%乙醇至10mL。加5%亞硝酸鈉溶液1mL，搖勻，放置6min；加10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻，放置6min；后加1.0mol/L氫氧化鈉溶液10mL，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，放置15min。以不加蘆丁的對(duì)照品溶液為空白，采用分光光度法于500nm[4]波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以蘆丁濃度C為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程為：A=6.272 6C+0.204 1(r = 0.999)，線性范圍為0.008～0.08mg/mL。

2.2.3 樣品溶液制備 精密稱取山楂浸膏25mg，用60%乙醇定容至25mL。精密量取2mL溶液，用60%乙醇定容至10mL，作為樣品溶液。精密量取樣品溶液5mL，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線制備方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2.3 提取試劑選擇

取20g山楂，分別用10倍量甲醇、乙醇、乙酸乙酯和丙酮按照“2.1”項(xiàng)工藝流程浸提，比較4種有機(jī)溶劑對(duì)總黃酮的提取效果。結(jié)果表明乙醇提取效果最好，總黃酮含量為15.776 2mg/g，甲醇次之，丙酮最差，故選乙醇為提取試劑。

2.4 單因素試驗(yàn)

2.4.1 乙醇濃度 設(shè)定提取溫度為70℃，提取時(shí)間為2h，提取次數(shù)為3次，分別考察10%、30%、50%、70%、90%乙醇溶液對(duì)總黃酮含量的影響[5]。結(jié)果表明，用70%乙醇提取時(shí)山楂總黃酮含量最高。

2.4.2 提取時(shí)間 設(shè)定提取溫度為70℃，提取溶劑為70%乙醇，提取次數(shù)為3次，分別考察1、2、3、4h提取時(shí)間對(duì)總黃酮含量的影響。結(jié)果表明，提取時(shí)間為3h時(shí)總黃酮含量最高。

2.4.3 提取溫度 設(shè)定提取溶劑為70%乙醇，提取時(shí)間為3h，提取次數(shù)為3次，分別考查40、50、60、70、80℃提取溫度對(duì)總黃酮含量的影響。結(jié)果表明60℃下提取山楂總黃酮含量最高。

2.4.4 提取次數(shù) 設(shè)定提取溶劑為70%乙醇，提取溫度為60℃，提取時(shí)間為3h，分別考查1、2、3、4、5次提取次數(shù)對(duì)總黃酮含量的影響。結(jié)果表明，提取3次時(shí)總黃酮含量最高。

2.5 響應(yīng)曲面試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)自變量，以總黃酮含量為響應(yīng)值，通過(guò)響應(yīng)曲面分析進(jìn)行工藝優(yōu)化。

2.5.1 因素選擇 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了各因素最適宜的條件，根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。

2.5.2 響應(yīng)曲面試驗(yàn) 采用Design-Expert8.0.5軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體結(jié)果如表1所示。

2.6 模型建立及顯著性檢驗(yàn)

利用Design-Expert8.0.5軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合分析，得到山楂總黃酮含量與各因素變量的二次方程模型為：

Y=15.68+0.069X1-0.17X2+0.16X3-0.67X4+0.28X1X2-1.00X1X3-0.30X1X4+0.64X2X3+0.59X2X4+0.38X3X4+0.039X12-0.17X22-0.68X32-1.47X42

由方差分析結(jié)果可知，試驗(yàn)所選模型P<0.000 1，表明回歸模型極顯著，失擬項(xiàng)P=0.836 9>0.05不顯著，說(shuō)明數(shù)據(jù)中沒(méi)有異常點(diǎn)，不需要引入更高次數(shù)的項(xiàng)。各因素對(duì)山楂總黃酮含量的影響從大到小依次為提取次數(shù)、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇濃度。由響應(yīng)分析結(jié)果可知，最佳提取條件為乙醇濃度80%，提取溫度56.2℃，提取次數(shù)3次，提取時(shí)間2.5h。

2.7 響應(yīng)曲面模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證響應(yīng)面優(yōu)化山楂提取條件結(jié)果的可靠性，同時(shí)為了計(jì)算方便，得出最終提取條件為乙醇濃度80%，提取溫度55℃，提取次數(shù)3次，提取時(shí)間2.5h。在此條件下連續(xù)進(jìn)行了3次試驗(yàn)，得出山楂總黃酮的含量分別為16.012 5 mg/g、16.107 9 mg/g、16.135 4mg/g，平均值為16.085 3mg/g，RSD=0.4%，表明基于響應(yīng)曲面法的山楂總黃酮提取條件準(zhǔn)確可靠。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

3 結(jié)論

采用Design-Expert 8.0.5軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得出山楂總黃酮的最佳提取工藝條件為乙醇濃度80%，提取溫度55℃，提取次數(shù)3次，提取時(shí)間2.5h。提取工藝與模型高度擬合，可用于工業(yè)生產(chǎn)，提高山楂總黃酮提取率。

[1] 李貴海,孫敬勇,張希林,等.山楂降血脂有效成份的實(shí)驗(yàn)研究[J].中草藥,2002,33(1):50-52.

[2] 高瑩,肖穎.山楂及山楂黃酮提取物調(diào)節(jié)大鼠血脂的效果研究[J].中國(guó)食品衛(wèi)生雜志,2002,14(3):14-16.

[3] 張妍,李厚偉,張永春,等.山楂中總黃酮幾種分離方法的考察及含量測(cè)定[J].哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2001,35(3):183-184.

[4] 張海英,薛潔.山楂總黃酮提取工藝的研究[J].新疆中醫(yī)藥,2006,24(5):17-18.

[5] 馬桂芝,云琦,高曉黎.大豆中大豆異黃酮提取工藝的研究[J].中成藥,2002,24(11):828-831.

(責(zé)任編輯：尹晨茹)

2014-03-13

蔡向杰(1984-)，女，神威藥業(yè)集團(tuán)有限公司助理工程師，研究方向?yàn)橹扑幑に嚰夹g(shù)。

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1673-2197(2014)12-0025-02