CN111617125A - 芜菁总黄酮的提取工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芜菁总黄酮的提取工艺,包括:步骤一、确定每个影响因素的最优值;步骤二、筛选出对芜菁总黄酮提取率影响最显著的三个影响因素,定义为显著因素;步骤三、以显著因素的最优值为中心,并以显著因素作为响应面实验的自变量,以芜菁总黄酮提取率为响应值,对各自变量进行多项式拟合回归得出回归方程,通过对回归方程进行响应面分析,得出显著因素的最佳工艺参数;步骤四、分别以显著因素的最佳工艺参数、除显著因素以外的影响因素的最优值作为提取参数,进行芜菁总黄酮提取。发明通过单因素实验与响应面方法结合的方式优化了芜菁总黄酮提取工艺的工艺参数,与现有技术相比提高了芜菁总黄酮的提取率。
Description
技术领域
本发明涉及植物提取技术领域。更具体地说,本发明涉及一种芜菁总黄酮的提取工艺。
背景技术
芜菁,在西藏高海拔长期作为蔬菜食用,营养丰富,深受广大群众喜爱。中医认为,芜菁味甘、辛、苦,性温,无毒;入胃、肝、肾三经;具有开胃消食,下气宽中,止咳化痰,利湿解毒,温和脾胃的功效。现代研究表明,芜菁中含有大量的黄酮、皂苷、糖苷、生物碱、挥发油、酚类、鞣质等生物活性成分,且具有抗氧化、降血脂、降血糖、抗疲劳及耐缺氧等功效,为开发芜菁保健食品提供了理论依据。
目前,国内外对芜菁总黄酮的提取工艺多采用正交试验设计进行优化,正交试验设计的特点是只能对单个的点进行分析,不能对连续的变量进行分析,导致实验的精度不够,同时不能较好的考察各影响因素间的交互作用,不能较好地筛选出芜菁中总黄酮的最佳提取工艺。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种芜菁总黄酮提取工艺,能够筛选出芜菁总黄酮提取工艺的最佳参数,并且与现有技术相比提取率高。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种芜菁总黄酮提取工艺,包括以下步骤:
步骤一、确定芜菁总黄酮提取工艺的影响因素,针对每个影响因素进行单因素实验,以芜菁总黄酮提取率为指标,确定每个影响因素的最优值,其中,影响因素的个数不小于3个;
步骤二、确定每个影响因素允许取值的最大范围,以每个影响因素最大范围的两端点值分别作为低水平值和高水平值,以芜菁总黄酮提取率为响应值,筛选出对芜菁总黄酮提取率影响最显著的三个影响因素,定义为显著因素;
步骤三、以显著因素的最优值为中心,并以显著因素作为响应面实验的自变量,以芜菁总黄酮提取率为响应值,对各自变量进行多项式拟合回归得出回归方程,通过对回归方程进行响应面分析,得出显著因素的最佳工艺参数;
步骤四、分别以显著因素的最佳工艺参数、除显著因素以外的影响因素的最优值作为提取参数,进行芜菁总黄酮提取。
优选的是,针对每个影响因素进行单因素实验具体为:
以该影响因素作为自变量,其余影响因素均为确定数值,进行芜菁总黄酮提取,以芜菁总黄酮提取率为指标,确定该影响因素的最优值。
优选的是,步骤三所述的回归方程为:Y=7.08531-0.017500*A-0.089375*B-0.052063*C+0.010000*AB-3.75000E-003*AC+1.75000E-004*BC+0.21500*A2+6.12500E-004*B2+1.34375E-004*C2;
式中,Y为芜菁总黄酮提取率,A为复合酶配比,B为料液比,C为超声功率。
优选的是,步骤一中芜菁总黄酮提取工艺的影响因素包括:复合酶配比、复合酶用量、乙醇浓度、料液比、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间,其中,复合酶是由纤维素酶与果胶酶复配而成,料液比是指芜菁粉末质量与乙醇溶液体积比;
步骤四中芜菁总黄酮提取工艺具体步骤如下:
S1、向芜菁粉末中加入浓度为75%的乙醇溶液、质量占芜菁粉末质量2%的复合酶,然后在50℃下进行酶解55min,获得芜菁酶解液;
S2、将芜菁酶解液进行高温灭酶冷却,然后进行超声处理,其中,超声功率为204W,超声时间为60min,获得超声后的酶解液;
S3、将超声后的酶解液经过离心取上清液,即为芜菁总黄酮提取液;
其中,料液比为1:38g/mL,复合酶配比为1.9:1g/g。
优选的是,步骤S2中所述的芜菁酶解液进行高温灭酶的时间为5min,步骤S3中酶解液离心的转速为3000r/min,离心时间为10min。
优选的是,步骤S2中超声处理的具体步骤为:将冷却后的芜菁酶解液加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声一次提取液和超声一次滤渣;在超声一次滤渣中加入体积为超声一次滤渣质量38的50%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声二次提取液和超声二次滤渣;在超声二次滤渣中加入体积为超声二次滤渣质量38倍量的20%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声三次提取液和超声三次滤渣,将超声一次提取液、超声二次提取液和超声三次提取液混合得超声后的酶解液。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、本发明通过单因素实验与响应面方法结合的方式优化了芜菁总黄酮提取工艺的工艺参数,与现有技术相比提高了芜菁总黄酮的提取率。
第二、本发明通过改变超声功率、料液比、乙醇浓度对冷却后的芜菁酶解液进行三次提取,在提高芜菁总黄酮提取率的前提下,同时提高了芜菁多糖的提取率,得到芜菁总黄酮和多糖复合物,与单一芜菁总黄酮相比,芜菁总黄酮和多糖复合物增加了其抗氧化作用,进一步说明芜菁作为抗氧化剂及保健食品原料具有一定的开发潜力。
第三、本发明在提取芜菁总黄酮过程中,先将获得的芜菁酶解液进行高温灭酶处理,再进行超声处理,代替了将获得的芜菁酶解液直接进行超声处理的步骤,目的是能够防止复合酶过度酶解芜菁粉末,从而降低芜菁总黄酮提取率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一种技术方案所述复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响;
图2为本发明的其中一种技术方案所述复合酶用量对芜菁总黄酮提取率的影响;
图3为本发明的其中一种技术方案所述料液比对芜菁总黄酮提取率的影响;
图4为本发明的其中一种技术方案所述乙醇浓度对芜菁总黄酮提取率的影响;
图5为本发明的其中一种技术方案所述酶解温度对芜菁总黄酮提取率的影响;
图6为本发明的其中一种技术方案所述酶解时间对芜菁总黄酮提取率的影响;
图7为本发明的其中一种技术方案所述超声功率对芜菁总黄酮提取率的影响;
图8为本发明的其中一种技术方案所述超声时间对芜菁总黄酮提取率的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
1、材料:芜菁样品采自西藏自治区昌都地区贡觉县;芦丁对照品购自美国Sigma公司;抗氧化能力检测试剂盒(ABTS)购自碧云天生物技术有限公司;纤维素酶(5×104U/g)、果胶酶(40U/mg)购自北京索莱宝科技有限公司;总抗氧化能力检测试剂盒(ABTS)购自碧云天生物技术有限公司;亚硝酸钠、硝酸铝等试剂为国产分析纯购自国药集团化学试剂公司。
2、芜菁粉末制备方法
将芜菁块茎清洗干净,在50℃条件下干燥24h、粉碎后过60目筛,放入密封袋中备用。
3、芜菁总黄酮提取方法
3.1向芜菁粉末中加入乙醇溶液、复合酶,然后在一定温度下酶解一段时间,获得芜菁酶解液;
3.2将芜菁酶解液进行高温灭酶冷却,然后进行超声处理,获得超声后的酶解液;
3.3将超声后的酶解液经过离心取上清液,即为芜菁总黄酮提取液。
4、总黄酮提取率的检测
参考文献采用NaNO2-AlCl3比色法的实验结果绘制芦丁标准曲线,其中,设定的检测波长为510nm。根据吸光值结果绘制标准曲线,并且得出线性方程为y=0.00823x-0.004,R2=0.9992。取5mL芜菁总黄酮提取液,加入一定量的显色试剂显色后,在波长510nm的比色计中检测吸光值,通过标准曲线计算总黄酮的含量,然后根据以下公式计算总黄酮提取率。重复三次计算平均值。
总黄酮提取率(%)=(C×V×N×10-3/W)×100%
其中,C为芜菁测定样品中总黄酮液浓度(mg/mL),V为提取液体积;N为稀释倍数,W为称取的芜菁粉末质量(g)。
5、单因素实验
5.1确定芜菁总黄酮提取工艺的影响因素为:复合酶配比、复合酶用量、乙醇浓度、料液比、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间,其中,复合酶是由纤维素酶与果胶酶复配而成,料液比是指芜菁粉末质量与乙醇溶液体积比,复合酶用量是指复合酶重量占芜菁粉末重量的百分比。
5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3芜菁总黄酮提取方法提到的方法进行总黄酮提取,除复合酶配比以外的影响因素数值分别设定为料液比是1:35g/mL,复合酶的用量占芜菁粉末重量的是2%,乙醇浓度是75%,酶解温度是50℃,酶解时间是55min,超声功率是200W,超声时间是60min,设定不同的复合酶配比:1:1g/g、1.5:1g/g、2:1g/g、2.5:1g/g、3:1g/g,提取后通过4总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同复合酶配比时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图1所示。
由图1可知,随着纤维素酶添加比例的增大,芜菁总黄酮的提取率表现出先增加后缓慢减少的趋势。纤维素酶较少时,细胞壁的破坏不完全,随着纤维素酶比例的增加,总黄酮的溶出度增加,提取率逐渐增加至最大值0.95%。继续增加纤维素酶的比例时,总黄酮提取率呈缓慢下降趋势。可能由于纤维素酶过量,使得部分纤维附着在芜菁颗粒表面,影响了总黄酮的浸出,使得总黄酮提取率略微减少,因此选择纤维素酶和果胶酶的配比即复合酶配比的最优值为2:1g/g,其中,复合酶配比为2:1g/g在后续试验中继续使用。
5.3复合酶用量对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法提到的方法进行总黄酮提取,设定不同复合酶用量:1%、1.5%、2%、2.5%、3%,复合酶配比为2:1g/g,乙醇浓度、料液比、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间的数值设定同5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响中提到的数值设定,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同复合酶用量时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图2所示。
由图2可知,随复合酶用量的增加,芜菁总黄酮提取率呈现先增加后平稳的趋势,当复合酶用量达到2%时,总黄酮提取率达到最大值1.14%。继续增加复合酶的用量时,总黄酮提取率呈现平稳趋势。可能的原因是随着复合酶用量的增加,能够有效破坏细胞壁,促进总黄酮的溶出,提取率逐渐增加;当复合酶的用量超过2%后,随着用量的增加,底物浓度无法使酶达到饱和,因此总黄酮提取率不再增加。根据实验结果,选择2%作为复合酶用量的最优值,其中,复合酶用量2%在后续试验中继续使用。
5.4料液比对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法提到的方法进行总黄酮提取,设定不同料液比:1:25g/mL、1:30g/mL、1:35g/mL、1:40g/mL、1:45g/mL,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2%,乙醇浓度、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间的数值设定同5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响中提到的数值设定,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同料液比时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图3所示。
由图3可知,随着料液比的增大,芜菁总黄酮的提取率为先增加而后逐渐下降的趋势。随着料液比的增大,溶剂逐渐增多,黄酮的溶出增多,且酶解作用增加,当料液比为1∶35g/mL时总黄酮提取率达最大值1.24%,因此选择的料液比的最优值为1:35g/mL,其中,料液比1:35g/mL在后续试验中继续使用。
5.5乙醇浓度对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取,设定不同乙醇浓度:55%、65%、75%、85%、95%,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2%,料液比为1:35g/mL,酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间的数值设定同5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响中提到的数值设定,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的的方法测定不同乙醇浓度时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图4所示。
由图4可知,随着乙醇浓度的增加,细胞内外的浓度差加大,有利于总黄酮的浸出,提取率逐渐增加,在乙醇浓度为75%时达到最高,继续增加乙醇的浓度,会使醇溶性色素和亲脂性杂质溶出量增加,此类成分与黄酮类物质竞争与乙醇-水分子结合,从而导致总黄酮的提取率有所降低,因此选择乙醇浓度的最优值为75%,其中,乙醇浓度为75%在后续试验中继续使用。
5.6酶解温度对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取,设定不同酶解温度:30℃、40℃、50℃、60℃、70℃,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2%,料液比为1:35g/mL,乙醇浓度为75%,酶解时间、超声功率、超声时间的数值设定同5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响中提到的数值设定,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同酶解温度时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图5所示。
由图5可知,随着酶解温度的增加芜菁总黄酮的提取率呈现先增加后缓慢降低的趋势。在低温条件下,酶的活力尚未被完全激发,随温度的升高,酶的活性逐渐升高,反应速率增加,酶解温度为50℃时,总黄酮的提取率最大为0.97%,而当温度超过50℃时,酶解效率降低,总黄酮提取率减少,因此选择50℃作为酶解温度的最优值,其中,酶解温度为50℃在后续试验中继续使用。
5.7酶解时间对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取,设定不同酶解时间:35min、45min、55min、65min、75min,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2%,料液比为1:35g/mL,乙醇浓度为75%,酶解温度为50℃,超声功率、超声时间的数值设定同5.2复合酶配比对芜菁总黄酮提取率的影响中提到的数值设定,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同酶解时间时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图6所示。
由图6可知,随着酶解时间的延长,酶被充分激活,酶解作用逐渐增加,芜菁总黄酮的提取率也逐渐增加,随后保持平稳。酶解时间为60min时总黄酮的提取率最大,为1%。超过55min后,酶解效率基本稳定,总黄酮提取率保持不变,因此将酶解时间的最优值设置为55min,其中,酶解时间为55min在后续试验中继续使用。
5.8超声功率对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取,设定不同超声功率:160W、180W、200W、220W、240W,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2.0%,料液比为1:35g/mL,乙醇浓度为75%,酶解温度为50℃,酶解时间为55min,超声时间60min,提取后通过步骤4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同超声功率时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图7所示。
由图7可知,芜菁总黄酮的提取率随着超声功率的增加而增大,当超声功率超过200W后,提取剂流动加快,导致超声波的停留时减少,导致总黄酮的提取率逐渐减小,因此选择的超声功率的最优值为200W,其中,超声功率为200W在后续试验中继续使用。
5.9超声时间对芜菁总黄酮提取率的影响
根据3中芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取,设定不同超声时间:40min、50min、60min、70min、80min,复合酶配比2:1g/g,复合酶用量2.0%,料液比为1:35g/mL,乙醇浓度为75%,酶解温度为50℃,超声功率为200W,提取后通过4中总黄酮提取率的检测中提到的方法测定不同酶解时间时芜菁总黄酮的提取率,并绘制变化曲线,结果如图8所示。
由图8可知,芜菁总黄酮的提取率随着超声时间的延长呈现先增加后保持平稳的趋势。当超声时间达到60min时,总黄酮的提取率达到最大,为1.05%。60min后,总黄酮提取率基本保持不变。随着超声时间的延长提取成本也会增加,60min即可充分提取出芜菁中的总黄酮,因此将超声时间的最优值设置为60min。
6、Plackett-Burman实验
6.1水平表设计
确定每个影响因素允许取值的最大范围,在允许取值的最大范围内以每个影响因素的最优值为中心,每个影响因素围绕最优值上下分别取低水平值和高水平值,其中,允许取值的最大范围为对应的芜菁总黄酮提取率变化相对比较平稳的一个区间,高水平值约取低水平值的1.25-1.5倍,一般不超过2倍,低水平值编码为-1,高水平值编码为1,设计组合见表1。
表1Plackett-Burman实验影响因素及水平
6.2Plackett-Burman实验设计、结果和显著性检验
本实验有8个影响因素,为能够准确并且快速的找出对芜菁总黄酮提取工艺影响最显著的影响因素,需要增加4个虚拟变量用以估计实验误差,所以本实验至少要设计12组实验,每组实验有8个影响因素和4个虚拟变量。通过对每个影响因素取低水平值和高水平值进行分析,比较各个影响因素两水平值之间的差异来确定每个影响因素的显著性。使用minitab软件对表1中的数据进行实验设计得出12组实验,设计结果见表2,其中,虚拟变量未在表2中显示出来,minitab软件再对表2中的数据进行多元回归分析得出各影响因素的显著性,结果见表3。
表2Plackett-Burman实验各影响因素水平及结果
实验号 | A | B | C | D | E | F | G | H | 提取率(%) |
1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | -1 | -1 | 0.94 |
2 | 1 | 1 | -1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 0.76 |
3 | 1 | -1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1.05 |
4 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 1.02 |
5 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 0.89 |
6 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 0.73 |
7 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 0.65 |
8 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 0.97 |
9 | 1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 0.82 |
10 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1.17 |
11 | -1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 1.09 |
12 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | -1 | 0.88 |
表3各影响因素的显著性检验
模型 | 回归系数 | 标准偏差 | T值 | P值 | 显著性 |
A | 0.0975 | 0.018 | 5.43 | 0.012 | * |
B | -0.0258 | 0.018 | -1.44 | 0.246 | -- |
C | -0.0575 | 0.018 | 3.20 | 0.049 | * |
D | 0.0192 | 0.018 | 1.07 | 0.364 | -- |
E | -0.0308 | 0.018 | -1.72 | 0.185 | -- |
F | 0.0375 | 0.018 | 2.09 | 0.128 | -- |
G | -0.0692 | 0.018 | -3.85 | 0.031 | * |
H | 0.0192 | 0.018 | 1.07 | 0.364 | -- |
注:*表示影响显著(p<0.05)。
由表3可知,八个影响因素中的影响因素A(复合酶配比)、C(料液比)、G(超声功率)对总黄酮的提取率影响最显著,因此,选择这三个影响因素进行响应面优化实验。
7、Box-Behnken实验设计及响应面结果分析
7.1Box-Behnken实验设计
以6、Plackett-Burman实验筛选出的显著因素的最优值为中心,每个显著因素围绕最优值上下各取1个水平值作为响应面的水平,分别编码为-1、0、1,其中,1的值约取-1值的1.25-1.5倍,一般不超过2,设计三因素三水平的Box-Behnken响应面优化实验,试验设计见表4。
表4Box-Behnken响应面实验影响因素及水平表
7.2响应面实验设计组合和芜菁总黄酮提取率
使用软件对表4中的数据进行处理,Box-Behnken实验设计组合和芜菁总黄酮提取率见表5。
表5Box-Behnken响应面实验设计组合和芜菁总黄酮提取率
7.3建立回归方程及显著性检验
使用design expert 8.0软件、表5数据进行多项式拟合回归得出回归方程,回归方程为:
Y=7.08531-0.017500*A-0.089375*B-0.052063*C+0.010000*AB-3.75000E-003*AC+1.75000E-004*BC+0.21500*A2+6.12500E-004*B2+1.34375E-004*C2,表6为回归方程方差分析结果。根据回归分析可知,失拟值小于0.05,表明不存在失拟因素,拟合度较好。回归方程的显著系数R2=0.9583,模拟调整系数R2 Adj=0.9046,表明回归方程可靠。
表6回归方程方差分析结果
方差来源 | 自由度 | 平方和 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
模型 | 9 | 5.288 | 0.573 | 17.86 | <0.0001 | ** |
A | 1 | 0.237 | 0.237 | 17.564 | 0.0073 | ** |
B | 1 | 0.311 | 0.311 | 14.251 | 0.0045 | ** |
C | 1 | 0.458 | 0.458 | 15.779 | 0.0381 | -- |
AB | 1 | 0.104 | 0.104 | 3.124 | 0.0206 | * |
AC | 1 | 0.562 | 0.562 | 1.765 | 0.2268 | -- |
BC | 1 | 0.491 | 0.491 | 1.533 | 0.2561 | -- |
A<sup>2</sup> | 1 | 0.039 | 0.039 | 12.241 | 0.0001 | ** |
B<sup>2</sup> | 1 | 0.058 | 0.058 | 18.04 | 0.0038 | ** |
C<sup>2</sup> | 1 | 0.0312 | 0.0312 | 9.82 | 0.7639 | -- |
失拟项 | 3 | 0.022 | 0.0074 | 2.83 | 0.1245 | -- |
纯误差 | 4 | 0.2051 | 0.0--912 | -- | -- | -- |
总和 | 16 | 5.42 | -- | -- | -- | -- |
-- | -- | R<sup>2</sup>=0.9683 | R<sup>2</sup><sub>Adj</sub>=0.9446 | -- | -- | -- |
注:*表示影响显著(p<0.05),**表示影响极显著(p<0.01)。
由表6可知,对芜菁总黄酮提取率的影响从大到小的三个影响因素依次为:复合酶配比(A)、液料比(B)、超声功率(D),其中,复合酶配比(A)、液料比(B)、对提取率的影响极显著(P<0.001),超声功率(D)、复合酶配比(A)与液料比(B)的交互作用也对提取率具有显著影响(P<0.05)。回归模型预测的芜菁总黄酮的最佳提取工艺为:复合酶配比:1.935:1g/g;料液比为1:37.54g/mL,超声功率为204W,提取率为1.489%,其他条件选择单因素实验的最优值。为方便实际操作,设定提取条件为复合酶配比:1.9:1g/g;料液比为1:38g/mL,超声功率为204W,进行三次平均实验,平均提取率为1.458%,与预测值相差2.08%,表明该模型的可靠性高,可用于芜菁总黄酮的提取。
8、多糖提取率的检测
参考文献硫酸-苯酚比色法用的实验结果用葡聚糖标准曲线,其中,设定的检测波长为485nm。根据吸光值结果绘制标准曲线,并且得出线性方程为y=0.5634x-0.035,R2=0.9992。取5mL芜菁总黄酮提取液,加入一定量的显色试剂显色后,在波长485nm的比色计中检测吸光值,通过标准曲线计算多糖的含量,然后根据以下公式计算多糖提取率。重复三次计算平均值。
多糖提取率(%)=(C多糖×V多糖×N多糖×10-3/W多糖)×100%
其中,C多糖为芜菁测定样品中多糖浓度(mg/mL),V多糖为提取液体积;N多糖为稀释倍数,W多糖为称取的芜菁粉末质量(g)。
<实施例1>
以5单因素实验筛选出的复合酶配比、复合酶用量、乙醇浓度、料液比、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间的最优值为芜菁总黄酮提取工艺参数,以3芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取。
<实施例2>
以5单因素实验筛选出的复合酶用量、乙醇浓度、酶解时间、酶解温度、超声时间的最优值,及7Box-Behnken实验设计及响应面结果分析中确定出的显著因素即复合酶配比、料液比、超声功率的最佳工艺参数为芜菁总黄酮提取工艺参数,以3芜菁总黄酮提取方法中提到的方法进行总黄酮提取。
<实施例3>
实验方法同实施例2,不同之处在于:将冷却后的芜菁酶解液加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声一次提取液和超声一次滤渣;在超声一次滤渣中加入体积为超声一次滤渣质量38的50%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声二次提取液和超声二次滤渣;在超声二次滤渣中加入体积为超声二次滤渣质量38倍量的20%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声三次提取液和超声三次滤渣,将超声一次提取液、超声二次提取液和超声三次提取液混合得超声后的酶解液,将超声后的酶解液经过离心取上清液,即为芜菁总黄酮与多糖复合物提取液。
<芜菁总黄酮提取率的分析>
对实施例1、实施例2和实施例3得到的芜菁总黄酮提取液分别进行芜菁总黄酮提取率和芜菁多糖提取率检测,利用4总黄酮提取率的检测中提到的方法对芜菁总黄酮提取率进行检测,利用8多糖提取率的检测中提到的方法对芜菁多糖提取率进行检测。结果实施例1的芜菁总黄酮提取率为1.05%,多糖提取率为0.87%,实施例2的芜菁总黄酮提取率为1.46%,多糖提取率为0.92%,实施例3的芜菁总黄酮提取率为1.82%,多糖提取率为7.34%。
通过实施例1和实施例2对比发现本发明通过单因素实验与响应面方法结合的方式优化了芜菁总黄酮提取工艺的工艺参数,与现有技术相比提高了芜菁总黄酮的提取率。实施例2和实施例3对比发现本发明通过改变乙醇浓度对冷却后的芜菁酶解液进行三次提取,在提高芜菁总黄酮提取率的前提下,同时提高了芜菁多糖的提取率,得到芜菁总黄酮和多糖复合物,与单一芜菁总黄酮相比,芜菁总黄酮和多糖复合物增加了其抗氧化作用,进一步说明芜菁作为抗氧化剂及保健食品原料具有一定的开发潜力。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、确定芜菁总黄酮提取工艺的影响因素,针对每个影响因素进行单因素实验,以芜菁总黄酮提取率为指标,确定每个影响因素的最优值,其中,影响因素的个数不小于3个;
步骤二、确定每个影响因素允许取值的最大范围,以每个影响因素最大范围的两端点值分别作为低水平值和高水平值,以芜菁总黄酮提取率为响应值,筛选出对芜菁总黄酮提取率影响最显著的三个影响因素,定义为显著因素;
步骤三、以显著因素的最优值为中心,并以显著因素作为响应面实验的自变量,以芜菁总黄酮提取率为响应值,对各自变量进行多项式拟合回归得出回归方程,通过对回归方程进行响应面分析,得出显著因素的最佳工艺参数;
步骤四、分别以显著因素的最佳工艺参数、除显著因素以外的影响因素的最优值作为提取参数,进行芜菁总黄酮提取。
2.如权利要求1所述的芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,针对每个影响因素进行单因素实验具体为:
以该影响因素作为自变量,其余影响因素均为确定数值,进行芜菁总黄酮提取,以芜菁总黄酮提取率为指标,确定该影响因素的最优值。
3.如权利要求2所述的芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,步骤三所述的回归方程为:Y=7.08531-0.017500*A-0.089375*B-0.052063*C+0.010000*AB-3.75000E-003*AC+1.75000E-004*BC+0.21500*A2+6.12500E-004*B2+1.34375E-004*C2;
式中,Y为芜菁总黄酮提取率,A为复合酶配比,B为料液比,C为超声功率。
4.如权利要求3所述的芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,步骤一中芜菁总黄酮提取工艺的影响因素包括:复合酶配比、复合酶用量、乙醇浓度、料液比、酶解时间、酶解温度、超声功率、超声时间,其中,复合酶是由纤维素酶与果胶酶复配而成,料液比是指芜菁粉末质量与乙醇溶液体积比;
步骤四中芜菁总黄酮提取工艺具体步骤如下:
S1、向芜菁粉末中加入浓度为75%的乙醇溶液、质量占芜菁粉末质量2%的复合酶,然后在50℃下进行酶解55min,获得芜菁酶解液;
S2、将芜菁酶解液进行高温灭酶冷却,然后进行超声处理,其中,超声功率为204W,超声时间为60min,获得超声后的酶解液;
S3、将超声后的酶解液经过离心取上清液,即为芜菁总黄酮提取液;
其中,料液比为1:38g/mL,复合酶配比为1.9:1g/g。
5.如权利要求4所述的芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,步骤S2中所述的芜菁酶解液进行高温灭酶的时间为5min,步骤S3中酶解液离心的转速为3000r/min,离心时间为10min。
6.如权利要求4或5所述的芜菁总黄酮的提取工艺,其特征在于,步骤S2中超声处理的具体步骤为:将冷却后的芜菁酶解液加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声一次提取液和超声一次滤渣;在超声一次滤渣中加入体积为超声一次滤渣质量38的50%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声二次提取液和超声二次滤渣;在超声二次滤渣中加入体积为超声二次滤渣质量38倍量的20%的乙醇后加入到超声波提取器中,超声功率为204W,超声时间为60min,提取得超声三次提取液和超声三次滤渣,将超声一次提取液、超声二次提取液和超声三次提取液混合得超声后的酶解液。
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