金銀木葉總黃酮提取工藝的響應面設計優化

金銀木葉總黃酮提取工藝的響應面設計優化

趙小珍， 黃 瀟

(山西省分析科學研究院，山西太原 030006)

摘要[目的]優化并確定金銀木葉中總黃酮的最佳提取工藝。[方法]在單因素試驗的基礎上，選用乙醇體積分數、提取溫度、液料比作為研究對象，通過3因素、3水平的Box-Behnken響應面法確定金銀木葉總黃酮提取的最佳工藝。[結果]試驗表明，金銀木葉總黃酮的最佳提取工藝為，乙醇體積分數68%，提取溫度67 ℃，液料比27∶1 ml/g，在此條件下，黃酮提取率可達到12.88%。[結論]研究可為金銀木的充分利用以及新的抗氧化藥物的開發提供參考依據。

關鍵詞響應面法；金銀木葉；黃酮；提取

中圖分類號S789.4;TS255.36;TS218

作者簡介趙小珍(1982- )，女，山西柳林人，工程師，碩士，從事食品中微生物、添加劑和農藥殘留的檢測研究。

收稿日期2015-06-11

OptimizationofExtractionConditionsforFlavonoidsfromLoniceramaackiiMaximLeavesbyResponseSurfaceMethod

ZHAOXiao-zhen,HUANGXiao(ShanxiAcademyofAnalyticalScience,Taiyuan,Shanxi030006)

Abstract[Objective] To optimize and determine the extraction techniques for total flavonoids in Loniceramaackii Maxim leaves. [Method]To explore the optimal processing techniques of extraction of flavonoids from Loniceramaackii Maxim, ethanol concentration, temperatureand the ratio of volume of solventtoweight of the dry leaf powder (V/W) were identified asmain affecting parameters and optimized using response surface analysis basedon a three-variable, three-level Box-Behnken design. [Result] The optimal extraction conditionswere determined asethanol concentration of 68%,temperature of 67 ℃, V/W of 27∶1 ml/g.Under these conditions, the extraction rate of flavonoids from Loniceramaackii Maxim was up to 12.88%. [Conclusion] The study can provide reference basis for full use of Loniceramaackii Maxim and development of new anti-oxidative drugs.

KeywordsResponsesurfacemethodology; LoniceramaackiiMaximleaves;Flavonoids;Extraction

金銀木(LoniceramaackiiMaxim)是忍冬科植物，耐寒、耐旱、耐半蔭，易繁殖，抗病蟲，是優良的觀花觀果灌木，在我國種植十分廣泛。金銀木不同生長時期的花葉果均含有黃酮，而以葉中含量最高[1-2]。黃酮類化合物主要指以2-苯基色原酮為基核的一類化合物，以游離的苷原或以與糖結合的苷類等形式存在于很多植物中。研究表明，黃酮類化合物具有多種生物活性，是許多中草藥的有效成分之一，可以保護心血管系統，抗癌，抗病毒，治療慢性支氣管炎、冠心病、動脈硬化及淋巴結核等病，還具有較強的抗氧化和清除自由基的能力[3-5]，因此在食品領域也有廣闊的應用前景。筆者對金銀木葉中總黃酮的提取工藝進行優化，確定了最佳工藝條件，為金銀木的充分利用以及新的抗氧化藥物的開發提供依據。

1材料與方法

1.1材料供試金銀木葉采集于山西大學院內。蘆丁標準品、氯化鋁、醋酸、醋酸鈉、乙醇，均為分析純試劑。752N型紫外可見分光光度計，恒溫水浴鍋。

1.2方法

1.2.1蘆丁標準曲線的繪制。準確吸取20μg/ml的蘆丁標準儲備液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml于10ml容量瓶中，加入0.1mol/L的氯化鋁1.0ml，醋酸-醋酸鈉緩沖液1.5ml，最后用50%乙醇定容至刻度，搖勻。測定上述標準溶液在408nm波長處的吸光度，繪制標準曲線。

1.2.2金銀木葉中黃酮類化合物的提取。稱取1.000g金銀木干葉于具塞錐形瓶中，分別加入不同濃度的乙醇，在恒溫水浴中浸提一定時間，趁熱過濾，冷卻后用同濃度乙醇定容至刻度。

1.2.3黃酮提取的單因素試驗設計。分別以不同體積分數的乙醇、不同的料液比、不同的提取溫度、不同的提取時間作為單因素，考察各因素對黃酮提取率的影響。

1.2.4響應面優化試驗。在單因素試驗基礎上，選取影響顯著的乙醇體積分數、液料比、提取溫度3個因素作為Box-Behnken設計的自變量，以黃酮提取率作為響應值進行響應面優化組合[6]，因素水平設計見表1。

表1　響應面分析因素水平設計

2結果與分析

2.1蘆丁標準曲線的繪制蘆丁標準曲線見圖1，回歸方程為y=0.036 7x-0.011 3，R2=0.999 9。

2.2黃酮提取的單因素試驗

2.2.1乙醇體積分數的影響。精確稱取1.000g金銀木葉于具塞錐形瓶中, 分別加入體積分數為30.0%、40.0%、50.0%、60.0%、70.0%、80.0%的乙醇各30ml，在 60 ℃恒溫水浴中浸提3h，趁熱過濾，冷卻后用同濃度乙醇定容至刻度，然后按照“1.2.1”試驗步驟對黃酮類化合物進行測定(平行取樣3次，提取率取平均值，以下同)，結果見圖1。由圖1可知，當乙醇體積分數為70%時，黃酮提取率最高，繼續加大乙醇體積分數，黃酮提取率反而下降。

2.2.2液料比的影響。精確稱取1.000g金銀木葉，分別加入70.0%的乙醇20、25、30、35、40ml，在 60 ℃恒溫水浴中浸提3h，按上述步驟測定總黃酮提取率。由圖2可知，液料比上升到25∶1ml/g之后，黃酮提取率達到最大并保持穩定，再增加乙醇量，提取率基本不變。故從經濟角度考慮，最佳液料比應為25∶1ml/g。

2.2.3提取溫度的影響。精確稱取1.000g金銀木葉，分別加入70.0%的乙醇30ml，浸提3h，提取溫度分別為：30、40、50、60、70、80 ℃，按照上述步驟測定總黃酮提取率。由圖3可知，提取溫度為70 ℃時，黃酮提取率最高，溫度升到80 ℃，提取率下降。分析是由于溫度高于70 ℃時乙醇揮發嚴重，影響了黃酮提取率，所以最佳提取溫度應為70 ℃。

2.2.4提取時間的影響。精確稱取1.000g金銀木葉，分別加入70.0%的乙醇30ml，提取溫度為60 ℃，浸提時間分別1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h，按照上述步驟測定總黃酮提取率。由圖3可知，提取時間對黃酮提取率影響并不大，因此在響應面試驗設計中選取了乙醇體積分數、液料比、提取溫度3個因素。

2.3黃酮最佳提取工藝條件的響應面試驗分析以乙醇體積分數、液料比、提取溫度作為響應面設計的單因素，黃酮提取率為響應值，應用Box-Behnken試驗設計[7-9]進行試驗，結果見表2。利用Minitab15.0軟件對表2試驗數據進行多元回歸擬合，得到三元二次回歸方程如下：Y=12.50-0.58A-0.33B+1.71C-0.12AB+0.075AC-0.15BC-1.09A2-0.64B2-2.26C2。回歸方程中二次項系數為負值，表明回歸方程所對應拋物線開口向下，有最大值。

表2　響應面試驗設計及結果

對方程的回歸系數顯著性分析表明，A、B、C、A2、B2、C2這幾個因素影響顯著(P<0.05)，表明提取溫度、乙醇體積分數和液料比對金銀木葉中黃酮的提取率有顯著影響。A2、B2、C2影響顯著說明試驗因子對響應值的影響不是簡單的線性關系。

通過上述二次多項回歸方程所做的響應面圖和等高線圖見圖6～8，該組圖反映了3個因素中任何2因素交互影響黃酮提取率的效果。從圖6～8可以看出，黃酮提取率在試驗區域內存在最大值，它隨著2個因素值的不斷升高而升高，達到最大值后又逐漸下降。

2.4黃酮最佳提取工藝的確定和驗證根據Box-Behnken試驗所得的結果和二次多項回歸方程，利用Minitab15.0軟件獲得金銀木葉黃酮提取率最高時的最佳條件為：乙醇體積

分數67.63%、提取溫度67.16 ℃、液料比26.91∶1ml/g。在此條件下，黃酮提取率預測值為12.95%。為了驗證此模型預測的準確性，選擇乙醇體積分數68%、提取溫度67 ℃、液料比27∶1ml/g進行驗證，共試驗3次，黃酮提取率分別為12.84%、12.92%、12.89%，平均值為12.88%，與預測值接近，證明該模型能較好地預測金銀木葉中總黃酮的提取率。

3結論

響應面分析法是研究幾個因素間交互作用的分析方法，它克服了正交設計只能處理離散的水平值，而無法找到整個區域上因素的最佳組合和響應值的最優值的缺陷，是尋找最優加工工藝參數的有效方法。該研究在單因素試驗的基礎上，選用乙醇體積分數、提取溫度、液料比作為研究對象，通過3因素、3水平的Box-Behnken響應面法優化提取金銀木葉總黃酮的最佳工藝條件，即乙醇體積分數68%，提取溫度67 ℃，液料比27∶1ml/g。在此條件下，黃酮提取率可達到12.88%。試驗證明，采用此響應面法優化得到的提取條件準確可靠，具有一定的實用價值。

參考文獻

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