作者:高林晓等   来源:   发布时间:2022-12-06   Tag:   点击:
[麻进展]响应面法优化水麻果中绿原酸提取工艺

  要:本试验采用超声辅助-乙醇浸提法对水麻果中绿原酸的提取工艺进行研究通过四因素三水平的响应面法对水麻果中绿原酸的提取展开试验结果表明在乙醇浓度、液料比、超声时间、超声温度分别为65%、60:1mL/g、50min、80℃条件下水麻果中绿原酸的提取率最高1.79%表明该工艺可行本研究为水麻果这种野生食物资源的开发利用提供参考

关键词水麻果绿原酸超声提取响应面法

 

水麻(Debregeasia orientalis C.J.Chen),荨麻科大叶苎麻的一种野生纤维植物别称沟边木比满水细麻柳莓等主要生长在我国西南地区甘肃南部陕西南部西藏东南部台湾等地区水麻全草有消积止血解毒消炎的功效水麻叶可作草食畜类的饲料水麻果实香甜可口营养价值高人体食用可补充氨基酸与微量元素亦可用来酿酒由于水麻具有对生态环境适应性强养护管理简单果的景观效果好等优点常用作园林绿化的优选植物张应团等2013)。

绿原酸别称咖啡鞣酸属于半水合物为针状结晶是由咖啡酸和奎尼酸形成的酯类化合物绿原酸具有较强的抗衰老清除自由基杀菌抗病毒抗癌降血脂保护心血管等作用胡居吾等2017Hao2016Yan2015)。杨超等2021研究发现绿原酸在酿酒发酵中通过改变细胞内一些酶的活性和丙二醛的含量来改善酵母的抗逆能力关键香气物质浓度随时间的延长而升高并趋于稳定肖媚等2021对绿原酸在酿酒酵母中的作用机制进行研究发现高浓度的绿原酸对酿酒酵母的发酵特性影响较显著代重山等2015发现当饲料中添加绿原酸后可提高动物生产性能抗病抗环境应激力抗禽畜脂肪沉积和改善肉质品的营养价值万凡等2021刘静慧等2020)。李新南等2021研究绿原酸眼用温敏凝胶在兔眼内的动力学发现此药物可延长在眼内的滞留时间增长与病灶的接触时间提高凝胶的铺展性使凝胶滴眼液的生物利用度提高

高林晓等2021发现水麻叶中总黄酮抗氧化活性良好Wang等2020发现水麻叶多酚通过干扰宫颈癌细胞周期进程或使其停滞生长诱导细胞凋亡等进而抑制宫颈癌王国良等2019对水麻果多酚提取分离和纯化表征抗氧化活性发现水麻果可作为新食品开发原料目前水麻这种野生植物资源还没有得到应有的重视和开发关于它的研究报道也很少作为一种具有悠久历史药用价值的植物资源其潜在的功能价值应进一步开发本试验是以水麻果为原料采用超声波辅助提取法和乙醇浸提法来提取水麻果中绿原酸对开发水麻果这种野生植物资源具有重大意义

1材料与方法

1.1材料与仪器

水麻果样品采自都匀市湿地公园烘干粉碎过筛即得试验用样品绿原酸对照品合肥博美生物科技有限责任公司批号院LC202009);无水乙醇成都金山化学试剂有限公司)。

T6新世纪紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限公司);AR224CN电子天平奥豪斯仪器有限公司);KH2200DE数控超声波清洗器上海沪粤明科学仪器有限公司)。

1.2试验方法

1.2.1绿原酸标准曲线的制作

移液枪分别移取0.20.51.01.52.02.53.0mL0.1mg/mL绿原酸对照液于10mL的量瓶中无水乙醇定容并摇匀室温静置15min后在328nm处测定以上溶液的吸光度A石艳宾等2019)。Excel软件做C-A关系图得到A=0.0494C-0.0363R2=0.9947绿原酸在浓度为230μg/mL时呈良好的线性关系

1.2.2绿原酸提取工艺

水麻果烘干粉碎过筛称重超声提取离心分离绿原酸提取液

1.2.3水麻果中绿原酸含量的测定

准确称量水麻果样品粉末0.25g放入量瓶中在一定的温度下按照液料比加入适量的无水乙醇进行超声提取超声提取后静置一段时间进行离心操作移液枪移取离心上清液1.0mL放入10mL量瓶中并用无水乙醇定容按照1.2.1方法测定水麻果中绿原酸提取液的吸光度A计算公式如下

Y/%=c×Q×V×10-6/m×100

式中Y为水麻果中绿原酸提取率%c为由吸光度值代入标准方程得到的提取液中绿原酸浓度μg/mLQ为稀释倍数V为样品提取液体积mLm为水麻果质量g

1.2.4绿原酸提取的单因素试验设计

按照1.2.3的试验方法单因素试验设计见下表1

1 单因素试验设计

  

1.2.5响应面试验设计

参考单因素试验结果响应面试验因素水平设计见表2

2 响应面因素水平

  

2结果与分析

2.1单因素试验

2.1.1乙醇浓度对水麻果中绿原酸提取率的影响

准确称取0.25g水麻果样品粉末6份加入具塞比色管中按照表1中的试验设计进行试验结果如图1造成绿原酸提取率先增大后减小的原因可能是当乙醇浓度比较低的时候水麻果中的绿原酸无法被全部溶解而当乙醇浓度高时其他脂溶性醇溶性等杂质的溶出溶剂极性和介电性能的影响都会导致绿原酸含量减少提取率下降张燕丽等2021)。因此当乙醇浓度为65%比较适宜

  

1 乙醇浓度对水麻果中绿原酸提取率的影响

2.1.2液料比对水麻果中绿原酸提取率的影响

准确称取0.25g水麻果样品粉末6份加入具塞比色管中按照表1中的试验设计进行试验结果如图2造成绿原酸提取率先增大且趋于稳定后稍微下降的原因可能是一定条件下乙醇溶剂越多越有利于绿原酸的提取随溶剂增加其他色素蛋白质脂类等杂质溶出量也增大导致绿原酸略有降低液料比增加溶剂的用量大致使生产成本和后续工序处理增大赵梦瑶等2019)。因此液料比为60:1mL/g比较适宜

  

2 液料比对水麻果中绿原酸提取率的影响

2.1.3提取时间对水麻果中绿原酸提取率的影响

准确称取0.25g水麻果样品粉末6份加入具塞比色管中按照表1中的试验设计进行试验结果如图3随着提取时间的增加绿原酸提取率先急剧增大后逐渐减小超声波的充分振荡及空穴效应促使了绿原酸的溶出但是当超声时间过长时由于绿原酸分子邻二酚羟基结构的不稳定性而部分降解张燕丽等2021)。因此提取时间为45min比较适宜

  

3 提取时间对水麻果中绿原酸提取率的影响

2.1.4超声温度对水麻果中绿原酸提取率的影响

准确称取0.25g水麻果样品粉末6份加入具塞比色管中按照表1中的试验设计进行试验结果如图4温度从30益到80益时绿原酸提取率先基本不变后骤然增大再随着温度的上升而下降可能是因为温度升高加快了水麻果内绿原酸的分子运动使其更易析出当温度继续升高时绿原酸分子水解和分子内酯基迁移而形成同分异构体因而导致绿原酸提取率下降宋越冬等2020)。因此超声温度70益比较适宜

  

4 超声温度对水麻果中绿原酸提取率的影响

2.2响应面试验

2.2.1响应面试验设计结果

按照响应面因素水平设计表2进行试验结果见表3可得多元回归方程模型为Y=-33.37640+0.42332A+0.33768B+0.40091C+0.032075D+7.2500×10-4AB-2.32500×10-3AC-3.00000×10-4AD-4.75000×10-4BC+1.75000×10-4BD+2.75000×10-4CD-2.64250×10-3A2–3.10500×10-3B2-2.60500×10-3C2-9.25000×10-5D2

2.2.2响应面试验模型及方差分析

由表4可知模型F=140.64P<0.0001表明此试验影响显著失拟项F=0.99P=0.5537>0.05表明失拟检验不显著模型与试验值差异小模型的决定系数R2=0.9929校正决定系数Radj2=0.9859表明98.59%水麻果中绿原酸提取率的变化都可用此模型进行预测根据表4中各项的F值可知:BCDABACA2B2C2等对绿原酸提取率的影响极显著ABC两项影响较显著其余项影响不显著F值的大小还可以判断影响水麻果中绿原酸提取率大小的顺序是:超声温度>超声时间>液料比>乙醇浓度

3 响应面试验设计结果

  

2.2.3响应面交互项图形分析

从图5三维曲面和等高线图可直观看出ABC等侧的坡度都比D侧的平缓表明D项对水麻果绿原酸提取率的影响最显著ABC和D项之间的等高线较稀疏表明ADBDCD交互作用不显著B侧的坡度比A侧的陡峭C侧的坡面较A侧的陡峭C侧的坡面较B侧的陡峭表明C项对于绿原酸提取率影响大于B项A项次之ABAC的等高线密集且呈椭圆形表明ABAC交互作用极显著BC项的等高线较密集形状接近椭圆形表明BC交互作用较显著郝晓华等2021唐森等2021)。以上分析与表4结果相符表明此模型具有可行性

4 试验方差分析结果

  

*P<0.05表示差异性显著**P<0.01表示差异性极显著

2.2.4响应面优化验证试验

采用响应面法优化工艺条件为62.89%乙醇浓度60.33:1mL/g液料比47.60min超声时间80℃超声温度水麻果中绿原酸提取率预测值为1.83%从试验实际操作考虑调整为65%乙醇浓度60:1mL/g液料比50min超声时间80℃超声温度重复试验三次得到水麻果中绿原酸提取率平均值为1.79%与预测值误差小表明该试验模型可行可操作

3结论

本试验采用超声辅助提取水麻果中的绿原并对其工艺条件进行优化得到在65%乙醇浓度60:1mL/g液料比50min超声时间80℃超声温度下水麻果中绿原酸提取率最大此研究为水麻果野生植物资源的进一步开发和生产加工提供理论指导

  

  

5 交互项对水麻果中绿原酸提取率影响的响应面及等高线图

 

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文章摘自:高林晓,文冬冬,郭蒙,杨再波.响应面法优化水麻果中绿原酸提取工艺[J/OL].中国饲料:1-7[2022-11-10].

DOI:10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20220101-57.


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