正交試驗設計對苦菜總酚提取工藝的優化

韓彥軍+權美平

摘要：通過單因素試驗和正交試驗，研究了不同因素對苦菜（Sonchus oleraceus L.）總酚提取率的影響，確定了最佳提取工藝參數。結果表明，對苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比；苦菜總酚提取的最佳工藝參數為A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%（V/V），提取時間3 h，料液比1∶20（g∶mL）。在此條件下，苦菜總酚提取率可達9.08 mg/g。

關鍵詞：苦菜（Sonchus oleraceus L.）；總酚；提??；正交設計

中圖分類號：S647；Q819 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0644-03

苦菜（Sonchus oleraceus L.）為菊科（Compositae）苦苣屬（Sonchus）一年生或兩年生草本植物，又名苦荬菜、苣荬菜、苦苣菜。主要分布在我國東北、西北、華北、華中、華南等地區，生長于山地草坡、路邊及田野間，資源十分豐富[1]?？嗖撕卸喾N營養和功能成分，是一種藥食同源植物。長期食用苦菜及其制品可預防腫瘤、養血保肝、消炎利膽、降壓降脂等[2]?？嗖丝扇耆胨?，味苦，性寒。具有清熱解毒，涼血止血等作用。主治腸炎、痢疾、咽喉腫痛、吐血等病癥[3]?？嗖撕悬S酮、生物堿、多糖、酚酸、內酯、萜類及氨基酸等對人體有益的有效成分，具有開發價值[4-9]。

總酚作為苦菜重要的次生代謝產物鮮見報道，大量的研究已經證實植物總酚具有抑菌、抗氧化、抗癌等多種生理功能[10]。本研究對苦菜總酚提取工藝進行了優化研究，旨在為苦菜資源的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

供試苦菜：2013年4月采自渭南師范學院土操場，主要為生長茂盛的莖葉部位，50 ℃烘干粉碎，過40目篩備用。

主要試劑：沒食子酸標品（中國藥品生物制品檢定所）；Folin-酚試劑（上海荔達生物科技有限公司）；其余試劑均為分析純。

1.2 主要儀器設備

7200型可見分光光度計（上海分析儀器總廠）；恒溫水浴鍋（上海愛朗儀器有限公司）；DZF-150型恒溫鼓風干燥箱（鄭州長城科工貿易有限公司）；RE-52AA型旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；YP2002 型電子天平（上海越平科學儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

準確稱取苦菜粉末10 g，按照料液比1∶20（g∶mL，下同）加入不同的提取溶劑（去離子水、50%甲醇、50%乙醇、用HCl調pH為1～2的50%酸性甲醇和50%酸性乙醇）在50 ℃加熱回流提取 2 h 后離心，真空抽濾，提取2次， 將2 次 提 取 過 濾 液合并，以3 000 r/min離心10 min，取上清液，在 50 ℃下旋轉蒸發，冷卻，定容至 50 mL 備用。取0.5 mL樣液進行總酚含量的測定。

1.4 標準曲線制作方法

標準曲線的制作按照參考文獻[11]并稍作修改。分別準確吸取質量濃度為200 μg/mL沒食子酸標準溶液0、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mL于10 mL 具塞試管中，加入 Folin-Ciocalteu試劑 1.80 mL混勻，3 min后加入2 mL Na2CO3（20 g/100 mL），用去離子水定容至5 mL，置暗室反應40 min。待反應結束后于760 nm處測定吸光度。每個試樣平行測定3次，取平均值。以沒食子酸濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

1.5 單因素試驗

設計單因素試驗分別考察不同種類溶劑、乙醇濃度、提取時間、料液比對苦菜總酚提取率的影響。①選取去離子水、50%甲醇、50%乙醇、50%酸性甲醇和50%酸性乙醇5種不同溶劑；②以酸性乙醇為提取溶劑，分別以不同體積分數酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）進行提取，料液比1∶10，提取時間2 h；③以70%酸性乙醇為提取溶劑，分別以提取時間（1、2、3、4、5 h）進行試驗，料液比1∶10；④以70%酸性乙醇為提取溶劑，提取時間3 h，分別以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）進行試驗。

1.6 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇酸性乙醇體積分數、提取時間、料液比3個因素，每個因素3個水平進行正交試驗（表1），優化苦菜總酚提取的工藝參數。

2 結果與分析

2.1 沒食子酸標準曲線

試驗得到沒食子酸的標準曲線見圖1，吸光度（y）與沒食子酸含量（x）關系曲線的回歸方程為y=0.109x+0.042 3，R2=0.998 7。

2.2 單因素試驗結果

5種不同溶劑對苦菜總酚提取率的影響見圖2。從圖2中可以看出，50%的甲醇和乙醇處理苦菜總酚的提取率相近，50%的酸性甲醇和乙醇處理總酚提取率也相近，且明顯高于其他3個溶劑?？紤]到甲醇具有毒性，所以選取酸性乙醇為最佳提取溶劑。

以不同體積分數酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）為提取溶劑，料液比1∶10，提取2 h時苦菜總酚的提取率見圖3。由圖3可知，隨著酸性乙醇體積分數的升高，苦菜總酚提取率明顯增加，當酸性乙醇體積分數為70%時，苦菜總酚提取率達到最高，所以選取70%酸性乙醇作為適宜的提取溶劑。

以70%酸性乙醇為提取溶劑，分別以不同提取時間（1、2、3、4、5 h），料液比1∶10進行試驗，得到的苦菜總酚提取率見圖4。由圖4可知，隨著處理時間的延長，苦菜總酚提取率逐漸增大，3 h后，提取率增加變化不明顯，故選取3 h為適宜的提取時間。

以70%酸性乙醇為提取溶劑，提取時間3 h，分別以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）進行試驗，得到的苦菜總酚提取率見圖5。由圖5可知，隨著料液比的降低，苦菜總酚提取率逐漸增大，當料液比為1∶30時，提取率趨于穩定，因此確定適宜的料液比為1∶30。

2.3 正交試驗結果

表2結果表明，各因素對苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒有顯著差異，說明酸性乙醇體積分數和料液比在正交設計的范圍內對提高苦菜總酚提取率無顯著影響，其水平可根據實際情況進行選擇。因此，從經濟角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數為A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數進行驗證試驗，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當，但其試劑用量較少，表明該優化結果可行。

3 小結

通過單因素和正交試驗提取苦菜總酚，結果表明，對苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數是A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達9.08 mg/g。

參考文獻：

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[11] 郭 娟，艾志錄，崔建濤，等.蘋果渣中多酚物質的福林法測定[J].食品工業科技，2006，27（2）：178-180.

2.3 正交試驗結果

表2結果表明，各因素對苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒有顯著差異，說明酸性乙醇體積分數和料液比在正交設計的范圍內對提高苦菜總酚提取率無顯著影響，其水平可根據實際情況進行選擇。因此，從經濟角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數為A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數進行驗證試驗，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當，但其試劑用量較少，表明該優化結果可行。

3 小結

通過單因素和正交試驗提取苦菜總酚，結果表明，對苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數是A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達9.08 mg/g。

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2.3 正交試驗結果

表2結果表明，各因素對苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒有顯著差異，說明酸性乙醇體積分數和料液比在正交設計的范圍內對提高苦菜總酚提取率無顯著影響，其水平可根據實際情況進行選擇。因此，從經濟角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數為A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數進行驗證試驗，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當，但其試劑用量較少，表明該優化結果可行。

3 小結

通過單因素和正交試驗提取苦菜總酚，結果表明，對苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時間、酸性乙醇體積分數、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數是A1B3C1，即酸性乙醇體積分數60%，提取時間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達9.08 mg/g。

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