2012Vo|31No.1·88Serial No 238China brewingResearch report響應(yīng)面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝趙志永,蒲彬,賀玉鳳,劉成江,吳洪斌,王俊鋼,金新文←(新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,新疆石河子832000)摘要:以新疆紅棗為原料,為優(yōu)化新疆紅棗中總黃酮的乙醇提取工藝,選擇提取溫度、乙醇濃度、液料比為自變量,總黃酮含量作為響應(yīng)值,采用 Box-Behnken設(shè)計(jì)方法,研究各自變量及其交互作用對(duì)總黃醒提取量的影響。采用響應(yīng)面分析軟件,模擬得到二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型,并確定乙醇提取最佳工藝條件為提取溫度66℃、乙醇濃度60%vol液料比100。在此條件下,總黃酮的平均提取量為232mgg,與理論預(yù)測(cè)值基本吻合,說明響應(yīng)面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝可行關(guān)鍵詞:響應(yīng)面法:新疆紅棗:乙醇;提取工藝中圖分類號(hào):O658文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0254-5071(2012)01-0088-03Optimization of ethanol extraction process of total flavonoids from Xinjiang jujube by response surface methodologyZHAO Zhiyong, PU Bin, HE Yufeng, LIU Chengjiang, WU Hongbin, WANG Jungang, JIN Xinwen*(Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Xinjiang Academy of Agricultural andReclamation Science, Shihezi 832000, China)Abstract: To optimize the ethanol extraction of total flavonoids from Xinjiang jujube, the effects of extraction temperature, ethanol concentration, liquid to solid ratio and their interactions on the extraction yield of jujube flavonoids were studied with Box-Behnken design. The predictive polynomialquadratic equations model was developed by response surface methodology software. The optimum extraction conditions were obtained as followsextraction temperature 66C, ethanol concentration 60%vol and liquid to solid ratio 10.0. Under the optimal conditions, the extraction rate of totalflavonoids was 2. 32mg/g, which agreed well with the predictive value, indicating the optimized process was feasibleKey words: response surface methodology, Xinjiang jujube; ethanol; extraction process紅棗又稱華棗、大棗是鼠李科棗屬植物棗樹的果實(shí),1.1材料在日本、韓國(guó)也有少量種植。主要分布在北緯23°~425°紅棗:品種為駿棗購(gòu)自新疆阿克蘇市農(nóng)一師。東經(jīng)76°~124之間的廣大區(qū)域。紅棗在我國(guó)已有三千多1.2儀器與試劑年的歷史,在周代黃河流域已有成片的棗園種植。紅棗有紫外可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司百果之王”的美稱,含有糖、維生素、氨基酸、黃酮類等752N);三用電熱恒溫箱(天津市泰斯特儀器有限公司成分國(guó)。SHHW21.600AⅡ);高速離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠近十年來紅棗在新疆百果之中嶄露頭角、發(fā)展迅猛。TGL-10B);電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司,據(jù)資料,2010年新疆紅棗種植面積已達(dá)到400萬畝掛果面BS23S);循環(huán)水真空泵(上海亞榮生化儀器廠,SHzⅢ);積120萬畝,產(chǎn)量17萬t。一躍成為繼河北、山西、山東、河旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠,RE52AA);冷凍干燥南、陜西等5個(gè)主產(chǎn)區(qū)之后的新主產(chǎn)區(qū)。再過3~5年,新疆機(jī)(北京松源華興科技發(fā)展有限公司,LGJ-18)蘆丁標(biāo)準(zhǔn)紅棗將進(jìn)入大量結(jié)果期,屆時(shí)紅棗的精深加工技術(shù)若跟品(上海碩光科技公司);亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無不上發(fā)展形勢(shì)的話,勢(shì)必會(huì)影響紅棗產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。因水乙醇等均為分析純。此,紅棗的深加工技術(shù)必然會(huì)成為影響新疆紅棗產(chǎn)業(yè)化1.3方法的關(guān)鍵技術(shù)之一13.1樣品制備黃酮類化合物又名生物類黃酮,許多研究已表明生紅棗粉碎后,過40目篩,以四分法制得樣品,于65℃烘物類黃酮具有多種生物活性。除有抗菌、消炎、抗突變、干置于干燥器內(nèi)備用。降壓、清熱解毒、鎮(zhèn)靜、利尿等作用外,在抗氧化、抗癌、防1.32紅棗總黃酮提取工藝路線癌抑制脂肪酶等方面也有顯著效果。本研究以新疆紅原料→干燥→粉碎→過篩→乙醇浸提→過濾→濾液→離心棗為試驗(yàn)原料,利用乙醇提取其中的總黃酮類物質(zhì),在課分離→濃縮→冷凍干燥→黃酮題組前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面法對(duì)提取工藝13標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制進(jìn)行優(yōu)化,以期為新疆紅棗精深加工技術(shù)提供理論依據(jù)。取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品于105℃熱風(fēng)干燥至恒重,并于干燥器1材料與方法內(nèi)冷卻至室溫。精確稱量標(biāo)準(zhǔn)品50mg加30%vol乙醇溶液收稿日期:20110712基金項(xiàng)目:新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技攻關(guān)項(xiàng)日(2010GG61)作者簡(jiǎn)介:趙志永(1981-)男,內(nèi)蒙古赤峰人,助理研究員,研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工和生物質(zhì)能源:金新文*副研究員,通訊作者。研究報(bào)告中國(guó)釀造2012年第31卷第1期總第238期·89·溶解,移至50mL容量瓶里,用30%vol乙醇溶液分3次洗滌燒2.2響應(yīng)面法優(yōu)化紅棗黃酮提取工藝杯并移入容量瓶后,定容,配成100μgmL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。2.2.1響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、響應(yīng)面分析方案和試驗(yàn)結(jié)果見表2。200mL、3.00mL400mL,相當(dāng)于含有蘆丁0pg50μg、1004g、表2Box- Behnken試驗(yàn)因素水平及設(shè)計(jì)方案和結(jié)果200μg、300g、400μg移入10mL容量瓶中,加入30%Vol乙并放至5mm,再加入10%硝酸鋁溶液03mL,搖勻后放置試驗(yàn)號(hào)1 hnken experimental design and resultsTable 2. Box-醇溶液至50mL,各加5%亞硝酸鈉溶液0.30mL,振搖均勻B乙醇C料液比Y總黃酮含量/溫度^C濃度%vo(m6min,最后加入1.0mo/L的氫氧化鈉溶液20mL,用30%vol0(60)0(50)0(10:1)l(80)1(75)0(10:1)乙醇溶液定容至刻度,以零管為空白,用lcm比色杯,于波1(15:1)長(zhǎng)510nm處測(cè)定其吸光度值,繪制蘆丁含量與吸光度的標(biāo)-1(25)0(60)0(50)0(10:1)221準(zhǔn)曲線,得到回歸方程。-1(40)0(10:1)134樣品的測(cè)定1(80)0(50)-1(5:1)1.93不同條件下的總黃酮提取液,經(jīng)過與制作標(biāo)準(zhǔn)曲線相1(75)2.11同的顯色過程,用分光光度法測(cè)定吸光度值,代入回歸方l(15:1)程得到以蘆丁表示的總黃酮含量。(80)-1(25)0(10:1)13.5響應(yīng)面設(shè)計(jì)0(50)0(10:1)在課題組前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)考察提取溫1(75)0(10:1)度、乙醇濃度、料液比3個(gè)因素對(duì)提取的影響并用響應(yīng)面法0(60)1(15:1)2.13進(jìn)行優(yōu)化,以提取液中總黃酮含量作為響應(yīng)值,根據(jù)響應(yīng)面法中的 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理運(yùn)用 Design Expert7.00(50)-1(5:1)進(jìn)行設(shè)計(jì),試驗(yàn)因素編碼及水平見表10(60)0(50)0(10:1)-1(5:1)1.52表1響應(yīng)面分析因素與水平171(40)0501(15:1)1.73Table 1. Factors and levels of RSM analysi水平因素222模型的建立及其顯著性檢驗(yàn)0利用 Design-Expert7.0軟件對(duì)表2中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二A提取溫度/℃B乙醇濃度%vol次多項(xiàng)式逐步回歸擬合,得到的數(shù)學(xué)模型:C液料比(mLg)15:1Y=226+0.16A+0.18B+0.065C+0.015AB0.0025AC0.092BC-0.28A20.19B20.16C22結(jié)果與分析21標(biāo)準(zhǔn)曲線與回歸方程表3回歸統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果752N紫外分光光度計(jì)全波長(zhǎng)掃描后得最大吸收波長(zhǎng)Table 3. Regression analysis方差來源平方和自由度均方為510m,以蘆丁含量(μg)為橫坐標(biāo),吸光度值(A)為縱0.200.200.0004坐標(biāo),得到線性回歸方程y=0.001x+008,R2=0.997,表明吸0.260.2653.180.0002光度值(A)與蘆丁含量(μg)有良好的線性關(guān)系(見圖1)。0.0340.500336656<0.0001y=001x+0008R2=0997AC0.0000250.0000250.0050590.9453把0.3030.59000090.250.0346930.03380.100.1021.000.05模型0.13失擬0.0075582.540.1951050100150200250300350400盧】含量純誤差0012圖1蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線殘差0.035Figure 1. Standard curve of rutin總和2012vol.31No.190· Serial No.238China BrewingResearch Report模型的可靠性可從方差分析及相關(guān)系數(shù)來考察(表3)。通過模型方程所作的響應(yīng)曲面圖,可直觀地描述各當(dāng)“P>F"值小于0.05時(shí),即表示該項(xiàng)指標(biāo)顯著。結(jié)果表明,因素對(duì)響應(yīng)值(總黃酮含量)的影響和各個(gè)因素間的交互對(duì)黃酮提取量所建立的二次多項(xiàng)模型具有顯著性;失擬作用。由圖2可以看出,響應(yīng)曲面均是開口向下的凸面,等項(xiàng)不顯著。模型的調(diào)整確定系數(shù)R=0.9715,該模型能解釋高線近似為圓形,其中心位于所考察區(qū)域內(nèi),說明在考察9715%響應(yīng)值的變化,因而該模型擬合程度比較好,試驗(yàn)的區(qū)域范圍內(nèi)存在響應(yīng)值的極大值,同時(shí)響應(yīng)面為高度誤差小,可以用此模型對(duì)乙醇提取紅棗總黃酮進(jìn)行分析卷曲的曲面,即簡(jiǎn)單的一次線性方程難以解析。通過軟件和預(yù)測(cè)。分析,乙醇提取紅棗總黃酮的最佳條件為提取溫度66℃模型方程回歸系數(shù)及其顯著性檢驗(yàn)同樣見表3。結(jié)果乙醇濃度62%v0|和液料比10.3:1。在此條件下總黃酮提取表明:一次項(xiàng)AB和C均極顯著;二次項(xiàng)A2B2和C2同樣極量可達(dá)233mgg顯著;交互項(xiàng)AB、AC不顯著,BC顯著為檢驗(yàn)RSM法的可靠性,采用上述最優(yōu)提取條件進(jìn)223提取工藝的響應(yīng)曲面分析和優(yōu)化行新疆紅棗總黃酮乙醇提取試驗(yàn),同時(shí)考慮到實(shí)際操作的情況,將紅棗總黃酮最佳提取條件修正為提取溫度66℃、乙醇濃度60%ol、液料比100:1,實(shí)際測(cè)得的總黃酮1275含量為232mg/g,與理論預(yù)測(cè)值基本吻合。因此,采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝參數(shù)基本準(zhǔn)確可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值。3結(jié)論通過試驗(yàn)探討了響應(yīng)面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提B乙醉活a504:提取時(shí)取工藝的可行性結(jié)果表明,通過該法優(yōu)化得到的提取工藝參數(shù)基本準(zhǔn)確可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值:在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面法分析,得到乙醇提取新疆紅棗總21975-黃酮的最佳工藝條件為提取溫度66℃、乙醇濃度60%vol、液料比10001。在此條件下總黃酮提取量為232mgg。參考文獻(xiàn):[叮]雷呂貴,陳錦屏,盧大新紅棗的營(yíng)養(yǎng)成分及其保健功能門現(xiàn)代生物100.10:以品度t疾學(xué)進(jìn)展,2006,6(3):56-57[2]軍,紅棗營(yíng)養(yǎng)成分及其功能的研究概況團(tuán)食品研究與開發(fā),2003.3(2):45-48.21435[3]土瑋,王琳.黃酮類化合物研究進(jìn)展[沈陽醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,419354(2):115-11917244]肖坤福,窶曉峰.黃酮類化合物研究進(jìn)展及應(yīng)用[J食品研究與開發(fā)2003,23(4):14-18S]劉淑海,韓淑英芥麥種子總黃酮對(duì)糖尿病高脂血癥大鼠血脂、血糖及脂質(zhì)過氧化的影響幾中成藥,2003,25(8):662-663C液料比aol05100-100B乙醉濃度6李潔,梁月琴,郝一彬.苦芥麥黃酮降血脂作用的實(shí)驗(yàn)研究[門山西圖2提取溫度、乙醇濃度、料液比對(duì)新疆紅棗總黃酮提取率影響的醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(6):570響應(yīng)曲面和門]汪得清,沈文梅田亞平,等總黃酮對(duì)羥自由基所致哺乳動(dòng)物細(xì)胞損Figure 2. Responsive surfaces showing the effects of extraction傷的防護(hù)作用[中國(guó)中藥雜志,1995,20(4):240242temperature, ethanol concentration and the liquid to[8]盛文軍千燥方法對(duì)紅棗總黃酮含量的影響及其生物功能初探[D]西solid ratio on the extraction yield of jujube flavonoids安:陜西師范大學(xué),2004歡迎登錄《中國(guó)釀造》站www.chinabrewing.net.cn歡迎投稿