響應面法優化紫斑牡丹籽粕總黃酮提取工藝

摘 要：以乙醇濃度、提取溫度、提取時間及料液比為考察因素，以總黃酮提取率為指標，通過單因素試驗和響應面法對紫斑牡丹籽粕總黃酮提取工藝進行了優化。結果表明，紫斑牡丹籽粕總黃酮的最佳提取工藝為乙醇濃度67%、提取溫度74 ℃、提取時間133 min、料液比1∶36（g∶mL）。在該工藝條件下，紫斑牡丹籽粕中總黃酮提取率達到8.63%，工藝可行性較高，可為紫斑牡丹籽粕中總黃酮提取提供有效參考依據。

關鍵詞：紫斑牡丹籽粕；總黃酮；提取工藝；響應面分析

Optimization of Extraction Process of Flavonoids from Paeonia rockii Seed Meal by Response Surface Methodology

TAO Bo， MA Yuqin

（Department of Biotechnology， Linxia Modern Vocational College， Linxia 731100， China）

Abstract： Ethanol concentration， extraction temperature， extraction time and solid-liquid ratio were selected as factors to be examined， and the total flavonoids extraction rate was used as an indicator to optimize the extraction process of total flavonoids from Paeonia rockii seed meal through single factor experiments and response surface methodology. The results showed that the optimal extraction process of total flavonoids from Paeonia rockii seed meal was ethanol concentration 67%， extraction temperature 74 ℃， extraction time 133 min， and solid-liquid ratio"1∶36 （g∶mL）. Under this condition， the extraction rate of total flavonoids from the seed meal of Paeonia rockii reached 8.63%， and the feasibility of the process was high， which can provide an effective reference basis for the extraction of total flavonoids from the seed meal of Paeonia rockii.

Keywords： Paeonia rockii seed meal; total flavonoids; extraction process; response surface methodology

紫斑牡丹除作為觀賞性花卉植物外，其花、皮具有一定的活血化瘀、抗病毒、抗菌等藥用價值，相關研究表明其中黃酮類化合物是重要的活性物質[1]，紫斑牡丹籽油中含量較高的α-亞油酸具有抗氧化、免疫調節、美容防輻射等功效[2]，目前也作為保健食品原料正在逐漸被開發利用[3]，但紫斑牡丹籽粕卻成為工業廢料而未能有效利用。本文旨在研究紫斑牡丹籽粕中總黃酮的提取工藝路線，為進一步提高紫斑牡丹種子的利用率提供理論依據，使其經濟價值得到更好的發揮。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫斑牡丹籽粕由臨夏河州牡丹農業科技有限公司贈送，烘干粉碎備用。

無水乙醇、石油醚（60～90 ℃）、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉和無水三氯化鋁均為分析純；蘆丁標準品（CAS：153-18-4）。

1.2 儀器與設備

NBL-124e型電子天平，艾德姆衡有限公司；RE-52型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；SUS304中藥粉碎機，慈溪丁帥電器公司；SHZ-D2型循環水真空泵，上海力辰邦西儀器設備有限公司；V-5100B型可見分光光度計，元析儀器有限公司；SHA-CA型恒溫振蕩器，常州潤華電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 紫斑牡丹籽粕預處理

將干燥后的紫斑牡丹籽粕粉碎過篩后裝入燒杯，按1∶3（V/V）加入石油醚封口，脫脂1.5 h（3次），至石油醚無色后抽濾干燥待用[4]。

1.3.2 標準曲線繪制

準確稱取蘆丁標準品10.00 mg置于棕色容量瓶（100 mL），以濃度70%乙醇溶解并定容至刻度，即得濃度為0.1 mg·mL-1對照品原液。將對照品原液稀釋為系列濃度標準溶液，采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH顯色法[5]，以蘆丁標準溶液濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標，在波長510 nm處測定其吸光度，繪制標準曲線。

1.3.3 總黃酮提取工藝單因素試驗

總黃酮提取工藝單因素試驗設置4因素5水平，以總黃酮提取率為考察指標，分別考察乙醇濃度（30%、40%、50%、60%、70%、80%）、提取時間（30 min、60 min、90 min、120 min和150 min）、提取溫度（40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃）、料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，g∶mL）對總黃酮提取率的影響[6]。

1.3.4 響應面試驗

選擇乙醇濃度（A）、提取時間（B）、提取溫度（C）、料液比（D）4個因素作為自變量，以總黃酮提取率為響應值，通過響應面分析軟件Design Expert-10.0對總黃酮提取工藝進行優化[7]并測定總黃酮含量。響應面試驗因素和水平設計見表1。

2 結果與分析

2.1 標準曲線方程

按1.3.2操作，在510 nm處測定蘆丁系列標準溶液，繪制標準曲線，可得回歸方程y=8.75x+0.000 7，R2=0.999 6。

2.2 單因素試驗結果

由圖1～圖4可知，當乙醇濃度為60%時，總黃酮提取率達到最高，為7.58%；當提取溫度為70 ℃時，總黃酮提取率達到最高，為7.73%；當料液比為1∶30（g∶mL）時，總黃酮提取率達到最高，為7.89%；當提取時間為120 min時，總黃酮提取率達到最高，為8.36%。

2.3 響應面試驗結果

2.3.1 響應面法回歸模型及方差分析

通過Box-Behnken進行響應面試驗設計，利用Design Expert-10.0軟件進行數據擬合，建立數學模型，對試驗數據進行多項擬合回歸，得到乙醇濃度（A）、提取時間（B）、提取溫度（C）、料液比（D）對紫斑牡丹籽粕總黃酮提取率（Y）的二次多項回歸模型為Y=8.61+0.26A+0.13B+0.27C+0.24D+0.12AB+0.14AC+0.44AD-0.11BC+0.13BD-0.01CD-0.43A2-0.30B2-0.38C2-0.51D2由表2可知，模型P＜0.000 1，表明該模型極顯著。模型R2=0.927 6，說明有92.76%的響應值變化來源于所選自變量，因變量與自變量之間具有顯著線性關系。模型失擬項P=0.071 4＞0.05，不顯著；模型信噪比為10.29，表明模型與實際試驗擬合良好并可較好地反映試驗結果。變異系數為2.4%，表明試驗具有良好的穩定性。此外，根據二次多項回歸模型方程方差分析結果可知，各因素對紫斑牡丹籽粕總黃酮提取率主次影響的排序為C＞A＞D＞B。

2.3.2 響應面因素交互作用分析

通過Design Expert-10軟件繪制出乙醇濃度（A）、提取時間（B）、提取溫度（C）、料液比（D）的交互作用響應面曲線圖。等高線為響應曲面圖的投影，等高線趨于圓形表明2個因素之間的交互作用相對較弱；等高線趨于橢圓且角度越大表明2個因素之間的交互作用相對較強。由圖5可知，乙醇濃度和料液比交互作用的等高線呈橢圓形，表明乙醇濃度和料液比的交互作用相對較強；乙醇濃度和提取時間、乙醇濃度和提取溫度、提取時間和料液比的等高線趨于圓形，表明其因素之間的交互作用相對較弱。

2.3.3 驗證試驗結果

利用Design- Expert-10.0軟件分析得到紫斑牡丹籽粕總黃酮最優提取工藝為乙醇濃度66.87%、提取溫度73.59 ℃、提取時間133.42 min、料液比1∶35.86（g∶mL），總黃酮提取率理論值為8.86%。考慮到實際生產條件，將最優提取工藝條件調整為乙醇濃度67%、提取溫度74 ℃、提取時間133 min、料液比1∶36（g∶mL），在此次條件下進行3次平行驗證試驗，得到提取率為8.63%，與響應面數據分析模型預測理論值基本吻合；總黃酮含量達到8.54%。

3 結論

在單因素試驗的基礎上，以總黃酮提取率為響應值，通過Box-Behnken設計響應面試驗對紫斑牡丹籽粕總黃酮提取工藝進行優化，獲得最佳提取工藝為乙醇濃度67%、提取溫度74 ℃、提取時間133 min、料液比1∶36（g∶mL），紫斑牡丹籽粕總黃酮提取率達到8.63%，總黃酮含量達到8.54%。該提取工藝成本較低，可行性高，為進一步研究紫斑牡丹籽粕總黃酮提供了可靠的理論依據。

參考文獻

[1]陳思羽，饒桂維，王露樺，等.微波輔助深共熔溶劑提取紫斑牡丹籽總黃酮的工藝優化及其抗氧化活性[J].食品工業科技，2024，45（5）：161-168.

[2]石欣隆，劉偉，張琳，等.紫斑牡丹籽產量及籽油品質綜合評價[J].河南科技大學學報（自然科學版），2020，41（6）：73-80.

[3]徐昌，曹志強.定西市油用紫斑牡丹資源開發利用對策研究[J].農業科技與信息，2019（3）：70-71.

[4]劉恒蔚.石油醚除脂處理對香菜總黃酮提取的影響[J].安徽農業科學，2010，38（25）：13699-13700.

[5]白甫，朱麗紅，柳小莉，等.花生衣總黃酮純化工藝研究[J].吉林中醫藥，2014，34（9）：938-941.

[6]黃芳.山楂中總黃酮提取工藝的優化[J].南京曉莊學院學報，2019，35（6）：25-27.

[7]周丹蓉，鄭少泉，蔣際謀.響應面法優化枇杷花總黃酮超聲波輔助提取工藝的研究[J].熱帶作物學報，2012，33（7）：1219-1224.

基金項目：2021年甘肅省高等學校創新基金（2021B-568）。

作者簡介：陶波（1989—），男，甘肅張掖人，碩士，講師。研究方向：動物病理學及中獸藥研發。