CN108815209A - 利用响应面法提取黑松中松多酚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物次生代谢物提取技术领域，为了克服正交提取法提取效率和精确性低的问题，本发明提供一种利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，以期为黑松松多酚的开发利用提供理论依据；该方法采用热水浸提‑乙醇超声波提取技术，包括将黑松松针粉碎，经过热水浸提处理和乙醇超声提取，采用响应面法设定变量参数A、B和C，其中A为乙醇体积分数、B为超声温度、C为超声时间，超声提取结束后，离心分离，减压浓缩定容，得到含有松多酚的提取液。本发明具有精确度好、提取率高和可操作性强等优点。

Description

利用响应面法提取黑松中松多酚的方法
技术领域
本发明涉及植物次生代谢物提取技术领域，特别涉及一种利用响应面法提取黑松中松多酚的方法。
背景技术
黑松（Pinus thunbergii）四季长青，抗病虫能力强，已经成为荒山绿化、道路行道绿化的首选树种。我国黑松松针资源丰富，具有广阔的开发前景。中医认为，松针味苦，无毒，性温，有祛风、活血、解毒、止痒和去疲劳等功效。近年来许多的研究发现松科植物体内含有大量的多酚类化合物，而且它们具有一系列独特的化学性质和生物活性，将其统称为松多酚。松多酚是一类天然多酚类物质，是一类最普遍的植物次生代谢产物，在植物正常生长抵御感染和损伤方面具有十分重要的作用。植物多酚具有良好的抗氧化能力，能保护人体细胞，平衡基质自由基，具有消炎镇痛，抗菌，降血糖，抗辐射，预防心血管和脑血管疾病等功效。然而，关于黑松松针中松多酚提取工艺优化的研究却甚少，故有必要对其开展进一步的研究。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，本方法提取率高，工艺稳定可靠，可操作性强。
技术方案：本发明提供了一种利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，包括以下步骤：A、黑松松针经过自然风干后，放入80℃烘箱烘干，粉碎机粉碎过100目筛，得黑松松针粉；B、热水浸提处理所述黑松松针粉，浓缩定容得浓缩浸提液；C、在所述浓缩浸提液中加入无水乙醇，达到一定乙醇浓度，超声提取，采用响应面法设定超声提取的变量参数，超声提取结束后，离心分离，减压浓缩，定容，得到含有松多酚的提取液；所述响应面法通过以下二次多项回归方程设定超声提取的变量参数：Y= -46.006 +0.020 A +2.343 B +0.541 C+0.003 AB +0.004 AC-0.006 BC -0.002 A2 -0.023 B2 -0.008 C2；式中响应值Y为松多酚提取量；设定提取的变量参数A为乙醇体积分数、B为超声温度、C为超声时间。
进一步地，所述步骤B中的热水浸提处理的具体步骤为：向黑松松针粉中加入其重量10～20倍量体积的沸水，100℃保温浸提2～4h，然后60℃保温浸提10～20 h，提取1～3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得所述浓缩浸提液。首先是通过100℃的热水保温浸提处理达到快速破坏黑松松针革质表面疏水物质和植物细胞壁多糖类物质的结构；由于松多酚长时间在高温下会发生氧化，生成醌类物质，所以，本发明中，在100℃热水保温一段时间之后，降温到60℃继续保温热水浸提，避免松多酚发生变化，以提高松多酚的提取效率。
优选地，所述A为40～80％ ；所述B为40～60 ℃；所述C为15～45 min；优选A为53％；B为50 ℃；C为31 min。
进一步地，所述步骤C中的超声提取的次数为1～3次。
有益效果：本发明与现有技术相比，通过采用热水浸提和乙醇超声提取的方法，并通过采用响应面法设定提取的变量参数——乙醇浓度、超声温度和超声时间的提取方式，实现提取黑松松多酚的效果，具有效率高、精度好和可预测性等优点。在上述利用响应面法提取黑松的松多酚的方法中，利用超声波机械粉碎和气蚀，增强细胞膜的渗透性和选择性进一步加速酚类化合物向溶剂扩散的速度，缩短提取时间；过上述二次多项回归方程能够有效的确定提取的工艺参数，并通过Folin－Ciocalteu方法检测本发明得到的提取液中的松多酚提取量，使得提取效率更高，实验精度更好，且具有更好的预测性和可操作性。
附图说明
图1：乙醇浓度A对松多酚提取量的影响；
图2：超声温度B对松多酚提取量的影响；
图3：超声时间C对松多酚提取量的影响；
图4：乙醇浓度A和超声温度B对松多酚提取量影响的响应面图；
图5：乙醇浓度A和超声时间C对松多酚提取量影响的响应面图；
图6：超声温度B和超声时间C对松多酚提取量影响的响应面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
本发明提供一种利用响应面法提取黑松松多酚的方法，该方法包括以下步骤：
（1）制备样品
A、黑松松针经过自然风干后，放入80℃烘箱烘干，粉碎机粉碎过100目筛，得黑松松针粉；
B、向一定质量的黑松松针粉中加入其重量10～20倍量体积的沸水，100℃保温浸提2～4h，然后60℃保温浸提10～20 h，提取1～3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得浓缩浸提液。
C、向浓缩浸提液中加入无水乙醇，达到一定乙醇浓度后进行超声提取，采用响应面法设定超声提取的变量参数，超声提取1～3次，结束后，离心分离，减压浓缩，定容，得到含有松多酚的提取液。
（2）Folin－ Ciocalteu 方法测定并计算松多酚提取量
取含有松多酚的提取液1mL，放入10mL的容量瓶中，依次加入福林酚试剂0.5ml，摇匀，再依次加入20%的碳酸钠溶液2ml，摇匀，最后再加蒸馏水，定容到10ml，在室温下放置2h，在750nm处测定它的分光光度值。以焦性没食子酸标准液浓度为X轴，吸光值为Y轴，绘制出标准曲线。
松多酚提取量 = 提取液中松多酚质量浓度×提取液体积×稀释倍数/黑松松针质量
实施方式1：乙醇浓度对松多酚提取量的影响
称取5 g松针粉5份，加入100 mL沸水，100℃保温浸提2h，然后60℃保温浸提10 h，提取3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得浓缩浸提液。
分别向浓缩浸提液中加入无水乙醇，使乙醇浓度分别达到20%、40%、60%、80%、100%，溶液总体积为100 mL，固定超声温度40℃和超声时间25min，以松多酚提取量为考察指标，分析乙醇浓度对松多酚提取量的影响，见图1。
实施例2：超声温度对松多酚提取量的影响
称取5 g松针粉5份，加入100 mL沸水，100℃保温浸提2h，然后60℃保温浸提10 h，提取3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得浓缩浸提液。
分别向浓缩浸提液中加入无水乙醇，使乙醇浓度均为60%，溶液总体积为100 mL，分别调节超声温度为20、30、40、50、60℃，固定超声时间25min，以松多酚提取量为考察指标，分析超声温度对松多酚提取量的影响，见图2。
实施方式2：超声时间对松多酚提取量的影响
称取5 g松针粉5份，加入100 mL沸水，100℃保温浸提2h，然后60℃保温浸提10 h，提取3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得浓缩浸提液。
分别在浓缩浸提液中加入无水乙醇，使乙醇浓度均为60%，溶液总体积为100 mL，固定超声温度为40℃，调节超声时间分别为5、15、30、45、60min，以多酚提取量为考察指标，分析超声时间对松多酚提取量的影响，见图3。
实施例4：响应面法提取黑松中松多酚的方法
依据单因素试验结果，采用Box-Behnken试验设计，以多酚提取提取量为响应值Y，乙醇浓度A、超声温度B、超声时间C为自变量，进行三因素三水平响应面试验，试验处理及其水平见表1和表2。
表1 响应面试验处理及水平
水平 A：乙醇浓度/% B：超声温度/℃ C：超声时间/min
1 80 60 45
0 60 50 30
-1 40 40 15
表2 Box-Behnken试验设计及多酚提取量
根据上述表2的结果进行验证，对试验数据进行多元回归拟合，得黑松中松多酚提取量Y与乙醇浓度(A)、超声温度(B)和超声时间(C)的二次多项回归模型方程为：
Y= -46.006 +0.020 A +2.343 B +0.541 C+0.003 AB +0.004 AC-0.006 BC -0.002A2 -0.023 B2 -0.008 C2。
利用design expert 7.0.0对回归模型进行方差分析，以确定各因素对黑松松多酚提取量的影响程度，同时也检验回归方程的有效性。从表3可以看出，该回归模型具有高度的显著性（P<0.0001），失拟项检验P值为0.5845（>0.05），不显著，回归模型的决定系数（R2）为0.9839，说明该模型与真实值之间有很好的拟合度，能够解释98.39%的变化。模型的信噪比（Adeq Precision）为18.430，远大于4。这些数据都说明了该模型具有足够强的信号强度，模型有效。
从表3可以看出，在一次项中，各因素对多酚提取量的影响由大到小依次为乙醇浓度（A）＞超声时间（C）＞超声温度（B），其中乙醇浓度（A）和超声时间（C）有极显著影响。在交互项中，乙醇浓度A和超声温度B（如图4）、乙醇浓度A和超声时间C（如图5）、超声温度B和超声时间C（如图6）对松多酚提取均有显著影响。另外所有二次项（A2、B2、C2）对提取量的影响也达到极显著水平。该模型的误差项的均方值较小，为0.156，说明此模型有效，应用响应面法优化提取工艺可行。
表3 回归模型及方差分析
注：R2=0.9839，Adj R2=0.9631，Adeq Precision=18.430。
按照松多酚提取量最大化原则，应用回归方程求解，得到黑松中松多酚最佳工艺条件为：乙醇浓度 52.67%、超声温度 49.21 ℃、超声时间 30.76 min，松多酚预测提取量为 20.49 mg/g，考虑到实际操作的便利，将工艺条件修正为乙醇浓度 53%、超声温度 50℃、超声时间 31 min，进行验证实验，得出松多酚提取量为20.21 mg/g，与理论预测值相差不大，说明模型的拟合度较好，通过回归方程对黑松松针中松多酚的提取工艺进行分析和预测是可靠的，可以利用该工艺条件提取黑松中的松多酚。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、黑松松针经过自然风干后，放入80℃烘箱烘干，粉碎机粉碎过100目筛，得黑松松针粉；
B、热水浸提处理所述黑松松针粉，浓缩定容得浓缩浸提液；
C、向所述浓缩浸提液中加入无水乙醇，达到一定乙醇浓度，超声提取，采用响应面法设定超声提取的变量参数，超声提取结束后，离心分离，减压浓缩，定容，得到含有松多酚的提取液；
所述响应面法通过以下二次多项回归方程设定超声提取的变量参数：
Y= -46.006 +0.020 A +2.343 B +0.541 C+0.003 AB +0.004 AC-0.006 BC -0.002A2 -0.023 B2 -0.008 C2；
式中响应值Y为松多酚提取量；设定提取的变量参数A为乙醇体积分数、B为超声温度、C为超声时间。
2.根据权利要求1所述的利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，其特征在于，所述步骤B中的热水浸提处理的具体步骤为：
向黑松松针粉中加入其重量10～20倍量体积的沸水，100℃保温浸提2～4h，然后60℃保温浸提10～20 h，提取1～3次，合并提取液，旋转蒸发仪减压浓缩，然后定容，得所述浓缩浸提液。
3.根据权利要求1所述的利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，其特征在于，所述A为40％～ 80％ ；所述B为40 ～ 60 ℃；所述C为15 ～45 min。
4.根据权利要求3所述的利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，其特征在于，所述A为53％；所述B为50 ℃；所述C为31 min。
5.根据权利要求1至5中任一项所述的利用响应面法提取黑松中松多酚的方法，其特征在于，所述步骤C中的超声提取的次数为1～3次。
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Assignee: Jiangsu Xinzhen Yiyuan Construction Engineering Co.,Ltd.

Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2021980013914

Denomination of invention: Extraction of pine polyphenols from black pine by Response Surface Methodology

Granted publication date: 20210525

License type: Common License

Record date: 20211207