应用响应曲面法优化紫茎泽兰中黄酮的提取工艺

作者：杨郭 颜杰 马燮 唐楷 杨强强

【摘要】 目的利用响应曲面法研究从紫茎泽兰中提取黄酮的最佳工艺条件。方法使用单因素实验方法考察乙醇浓度，提取温度，料液比以及提取时间对黄酮得率的影响，使用响应曲面法优化提取工艺。结果最优的工艺条件为：固液比为1∶30(g∶ml)，提取时间为2.6 h，乙醇浓度为50%，提取温度为64℃。结论使用响应曲面法能合理的优化紫茎泽兰中黄酮的提取工艺，为紫茎泽兰的综合利用提供 参考 。

【关键词】 紫茎泽兰; 黄酮; 响应曲面法

　　abstract：objectiveto optimize the extraction condition for eupatorium adenophorum spreng by response surface methodology. methodswe adopted the single-factor experimental method to study the influence of mass concentration of ethanol, extraction temperature, solid-liquid ratio and extraction time, and used the response surface methodology to optimize the extraction technique. resultsthe optimal condition was as follows: the solid to liquid ratio was 1:30(g/ml), the extraction time was 2.6 hour, the mass contraction of ethanol was 50% and the extraction temperature was 64 degree. conclusionthe experimental method can optimize the technique well and it also provide an appropriate way to synthetically utilize eupatorium adenophorum spreng.

　　key words：eupatorium adenophorum spreng; flavonoids; response surface methodology

　　紫茎泽兰eupatorium adenophorum spreng是20世纪50年代左右从东南亚传入我国的有害杂草，广泛分布于云南、贵州、四川、广西、西藏等地。现在紫茎泽兰已成为我国危害最为严重的外来入侵物种之一，因此各地在加强控制紫茎泽兰蔓延措施的同时，也展开对其各方面的研究，力图变害为宝[1，2]。

　　据 文献 报道，紫茎泽兰的茎枝、叶和花中富含黄酮类物质。黄酮物质具有抗氧化、抗病毒、抗炎等生理功能[3]。因此研究从紫茎泽兰中提取黄酮类化合物对紫茎泽兰的综合利用具有一定的参考价值。本实验旨在探索从紫茎泽兰中提取黄酮类化合物的优化条件，通过二次回归正交旋转组合设计对其优化，为 工业 生产及 科学 研究等工艺操作提供参考。

　 　1 仪器与药品

　　1.1 仪器 101a-1e型电热鼓风干燥箱，上海安亭科学仪器有限公司产品;shz-d(ⅲ)型循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪器厂产品;wfz vv-2000型紫外可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司产品;ar1140 电子 分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司产品;80-2离心机，常州国华电器有限公司产品。w-0系列恒温水(油)浴锅，上海申顺生物科技仪器有限公司产品。

　　1.2 药品 原料采于自贡双溪水库经鉴定为紫茎泽兰，粉碎后备用;无水乙醇，亚硝酸钠，硝酸铝，氢氧化钠，石油醚均为分析纯;芦丁(对照品)，国药集团化学试剂有限公司。

　 　2 方法

　　2.1 黄酮的检测方法以芦丁为标准品用nano2-al(no3)3-naoh显色法测定总黄酮的含量[4]。得回归方程：y=-0.002 11+11.056 06x，r=0.999。

　　2.2 单因素实验分别考察乙醇浓度为40%，50%，60%，70%，80%，提取温度为50℃，60℃，70℃，80℃，料液比为1∶5，1∶10，1∶20，1∶30，提取时间为0.5，1，2，3，4h对紫茎泽兰中总黄酮含量的影响。

　　2.3 回归正交组合设计根据考察的因素数和零水平的试验次数确定星号臂值r为1.471。因素水平编码表见表1。　表1 回归正交设计因素水平编码

　　2.4 提取方法称取一定量的紫茎泽兰粉末于圆底烧瓶中，按照实验预先安排的因素和水平用一定浓度和体积的乙醇溶液提取，将提取液趁热过滤后，转入分液漏斗中用石油醚萃取3次，将下层清液转入容量瓶中，并用60%的乙醇溶液定容至刻度线作为待测液，取一定量待测液用nano2-al(no3)3-naoh显色法在560 nm处测定吸光度并 计算 出提取率。

　 　3 结果

　　3.1 单因素实验结果

　　3.1.1 料液比对提取率的影响见图1。从图1可以看出，料液比越小提取率越高，当料液比为1∶30(g∶ml)时提取率最高。有此可见，在实验范围内，增加溶剂用量能显著提高提取率，但提取率的增幅越来越小，因此没有继续提高溶剂用量。

　　图1 料液比对提取率的影响

　　3.1.2 提取时间对提取率的影响见图2。从图2可以看出，提取时间为3h提取率最高，当提取时间再增加，提取率明显下降。

　　图2 提取时间对提取率的影响

　　3.1.3 乙醇浓度对提取率的影响见图3。从图3可以看出，乙醇溶液质量分率为0.6时提取率最高，当超过0.6时提取率大幅下降。

　　图3 乙醇浓度对提取率的影响

　　3.1.4 提取温度对提取率的影响见图4。从图4可以看出，当温度在70℃时提取率达到最高，当温度继续升高时，提取率随温度的升高反而减小。

　　图4 提取温度对提取率的影响

　　3.2 二次回归正交组合设计实验结果

　　3.2.1 实验设计表以及试验结果根据回归正交组合设计方法，选取料液比z1，时间z2，浓度z3，温度z4，4个因素编制实验设计表，并将实验结果列入表2。

　　3.2.2 回归方程的建立以及检验

　　回归方程方差分析：结果见表3。

　　回归方程的失拟性检验：结果见表4。表4表明回归方程的失拟性不显著。

　　二次回归模型参数及其显著性检验：结果见表5。根据表5可确定如下回归方程：y=1 520.348-190.853z1+57.588z2-49.967z3+57.981z4+42.355z2z4+40.855z3z4-95.3z'2+35.692z13+70.23z14

　　3.3 黄酮类物质提取工艺的响应曲面分析及优化在其它因素保持不变的情况下，可以得到任意的二因素及其交互作用对提取率的二次方程，得到一组动态响应曲面图(见图5)，从而确定最佳的工艺条件。　表2 回归正交设计表及实验结果表3 方差分析结果表4 回归方程失拟性检验结果表5 回归方程失拟性检验结果

　　将中心化公式以及编码公式代入回归方程，通过分析二次响应曲面可以得出紫茎泽兰中黄酮的提取工艺的最优条件是料液比为1∶30(g/ml)，提取时间为2.6 h，乙醇浓度为50%，提取温度为64℃。

　 　4 结论

　　在单因素实验的基础上使用二次响应曲面法建立了数学模型，利用模型的响应曲面图得到优化的工艺条件：料液比为1∶30(g∶ml)，提取时间为2.6 h，乙醇浓度为50%，提取温度为64℃，此时黄酮的提取率可达到1 955.322　μg/mg，利用响应曲面法对紫茎泽兰中黄酮提取工艺的优化能有效地减少实验的盲目性，为紫茎泽兰的综合利用提供理论依据。

【 参考 文献 】
　　[1] 吕丽爽，潘道东，周 庆，等.微波对提取芦蒿叶中黄酮类化合物的影响[j].食品与发酵 工业 ，2003，29(2)：97.

　　[2] 王银朝，赵宝玉 ，樊泽锋，等.紫茎泽兰及其危害研究进展[j].动物医学进展，2005，26(5)：45.

　　[3] 杨 青，郭彩清，油继辉，等.黄酮类物质的生理功能及应用 发展 动态[j].贵州农业 科学 ，2007，35(2)：143.

　　[4] 李春红，云 霞，刘英新，等.回归正交试验法优化提取仙人掌中黄酮类物质[j].食品研究与开发，2007，28(5)：29.