响应曲面法优化新疆野蔷薇根中总鞣质的提取工艺

古丽美克热依·吐尼亚孜， 古力齐曼·阿布力孜， 努尔皮达·阿卜拉江， 迪丽努尔·马里克

（新疆师范大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐830054）

响应曲面法优化新疆野蔷薇根中总鞣质的提取工艺

古丽美克热依·吐尼亚孜， 古力齐曼·阿布力孜， 努尔皮达·阿卜拉江， 迪丽努尔·马里克∗

（新疆师范大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐830054）

采用超声-微波协同萃取法提取野蔷薇根中总鞣质，利用响应曲面法优化提取工艺条件，以优选野蔷薇根为原料，以总鞣质提取率为响应值，分别考察丙酮浓度、提取功率、提取时间、料液比4个因素对野蔷薇根总鞣质提取率的影响。应用Box-Behnken中心组合方法进行四因素三水平试验，进行响应面分析。在最佳条件下，即体积分数为80%的丙酮，以1∶39为料液比，功率200W下提取3.95min时总鞣质提取效率达2.039mg/g。实际总鞣质的得率与总鞣质的预测值基本吻合，使用该方法能合理优化野蔷薇根总鞣质，提取方法简便，能大大缩短提取时间。

野蔷薇根；总鞣质；超声微波辅助法；响应面分析法

野蔷薇（Rosa spp）为蔷薇科，蔷薇属植物，抗性和适应性较强，好栽培、易成活，生长在山间、林地、河谷、溪旁及林缘里。研究证明其具有清热解毒，祛风除湿，活血调经，固精缩尿，消骨鲠。主疮痈肿痛，烫伤，口疮，痔血，鼻衄，关节疼痛，月经不调，痛经，久痢不愈，遗尿，尿频，白带过多，子宫脱垂，骨鲠作用［1］。鞣质是野蔷薇中的主要成分之一，鞣质又称单宁，是一类比较复杂的具有沉淀蛋白质性质的水溶性多元酚类化合物［1］，广泛存在于植物中，具有多方面生物活性，主要表现为抗肿瘤、抗脂质过氧化、清除自由基、抗过敏疱疹以及止血止泻和治烧伤［2-4］等。此外鞣质又是一种无毒的天然食品抗氧化剂［5］，具有广泛的开发利用价值。文章利用最新超声-微波协同萃取法［6］，将微波的高能作用和超声波振动的空化作用（同时具有萃取和机械搅拌作用）有机结合［7］，辅助提取以野蔷薇（Rosamu1tif1ora）根中总鞣质、采用紫外分光光度法测定总鞣质含量，采用响应面分析法（Response Surface Methodo1ogy，RSM）优化总鞣质的提取工艺，以期为野蔷薇根总鞣质的进一步研究和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

野蔷薇根，采自新疆喀什地区。没食子酸标准品（中国药品生物制品检定所）；乙醇（95%）；没食子酸对照品（纯度≥98%），丙酮，磷酸，盐酸，无水碳酸钠，硫酸锂，溴水，上述试剂均为分析纯。质量分数为1%的铁氰化钾溶液、10%的三氯乙酸溶液、0.1%的三氯化铁溶液、去离子水。

日立U-3310紫外可见分光光度计（日本日立公司）；XH-300B型超声-微波组合合成/萃取仪（北京祥鹄科技发展有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵（巩义市英峪子华仪器厂）；RE-52AA旋转蒸发器（上海亚荣生仪器厂）；HFP-200型高速功能粉碎机；电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 总鞣质提取工艺流程

称取干燥的野蔷薇根，干燥粉碎，用3倍石油醚回流脱脂5 h，浓缩干燥待用。

精密称取干燥的野蔷薇根粉末1 g，料液比为1：40，微波功率为300W，提取4 min，合并两次提取液，过滤，将滤液旋转蒸发浓缩。

1.2.2 标准溶液的配制

精确称取没食子酸对照品1.2 mg置于25mL的棕色容量瓶中，加蒸馏水溶解稀释至刻度，混合均匀，配制成0.048 mg/mL的没食子酸对照品溶液备用。

1.2.3 显色剂的制备

于1000mL磨口回流装置内加入钨酸钠（Na2WO4·2H2O）50 g，钼酸钠（NaMoO4·2H2O）12.5 g。蒸馏水350 mL，体积分数为85%的磷酸25 mL，浓盐酸50 mL，温火回流10 h，加入硫酸锂（Li2SO4）75 g，蒸馏水25mL，混匀取去冷凝器，加入几滴液溴，再蒸沸15min，以驱逐残溴及除去颜色，溶液应呈黄色。若溶液有绿色，需再加数滴液溴，再蒸沸除去，冷却后定容至500 mL，过滤，置于棕色瓶中保存，此溶液使用时加3倍蒸馏水稀释［8-9］。

1.2.4 标准曲线的绘制

分别精取1，2，3，4，5mL没食子酸对照品溶液，分别置于50 mL容量瓶中分别加入显色剂、质量分数为29%碳酸钠溶液和蒸馏水定容至50 mL，摇匀。同时用蒸馏水做空白，用紫外可见分光光度计在波长760 nm处测定吸光度，画出标准曲线，得回归方程Y=0.1148C+0.2356，相关系数（R2=0.9992）。

1.2.5 响应面分析优化实验设计

根据Box-Benhnken的中心组合设计原理，以影响野蔷薇根总鞣质得率的丙酮浓度（A）、料液比（B）、微波功率（C）、时间（D）4因素为自变量，以野蔷薇根总鞣质提取率（Y）为响应值进行实验［8-9］。精密吸取样品溶液2 mL，加入显色剂，在760 nm处测吸光度，代入回归方程，对总鞣质含量进行测定。

表1 响应面设计因素水平

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 丙酮浓度对提取率的影响

在料液比为1：40，微波提取4min，提取功率为300W的条件下，考察不同的丙酮体积分数（20%，40%，60%，80%，100%）。提取过后过滤，合并两次提取液的滤液，在40-50℃左右浓缩。在760 nm处测定吸光度。计算总鞣质的提取率。

由图1可知：总鞣质提取率随丙酮浓度增大而有所改变，当丙酮浓度达60%后，提取率又开始缓慢下降，故选取丙酮浓度为100%-80%较为合适。

图1 丙酮浓度对提取率的影响

2.1.2 料液比对提取率的影响

在丙酮体积分数为80%，微波提取4 min，提取功率为300 W的条件下，考察不同的料液比（1：10，1：20，1：30，1：40、1：50）。提取后过滤，合并两次提取液的滤液，在40-50℃左右浓缩。在760 nm处测定吸光度。计算总鞣质的提取率。

由图2可知：总鞣质提取率随液料比增大而改变，当达1∶30后，提取率趋于上升，这是因总鞣质中丙酮含量有限，当提取剂达到一定比例后，总鞣质可能已完全浸出，当再提高提取剂比例时，提取率仍保持稳定。所以选择液料比1∶30-1∶50为宜。

2.1.3 微波功率对提取率的影响

在丙酮体积分数为80%，微波提取4 min，料液比为1：40的条件下，考察不同的微波功率（100，200，300，400，500W）。提取过后过滤，合并两次提取液的滤液，在40-50℃左右浓缩。在760 nm处测定吸光度。计算总鞣质的提取率。

图2 料液比对提取率的影响

图3 微波功率对提取率的影响

由图3可知，总鞣质提取率随微波功率增大而缓慢升高，在300W时趋近于最大值，故选择提取功率为200-400W间较合适。

2.1.4 提取时间对提取率的影响

在丙酮体积分数为80%，料液比为1：40，微波功率为300W的条件下，考察不同的提取时间（1、2、3、4、5min）。提取过后过滤，合并两次提取液的滤液，在40-50℃左右浓缩。在760 nm处测定吸光度。计算总鞣质的提取率。

图4 时间对提取率的影响

由图4可知，在3min至5min时提取率随提取时间延长而逐渐升高；但达到4min后提取率趋于稳定达到最高值，故提取时间以3-5min较为合适。

2.2 响应面分析与优化野蔷薇总鞣质提取工艺

以总鞣质的提取率为指标，依据表1响应面设计方案进行提取，试验结果见表2。

表2 Box-Behnken响应面设计及试验结果

采用Design-Expert 8.0.6软件进行多项式回归拟合，建立多元二次响应面回归模型：

Y=1.928+0.0136A+0.0175B-0.0136C-5.667×10-3D-0.028AB-0.049AC-9.75×10-3AD-0.022BC+0.049BD+0.0197CD+0.031A2-0.12B2+0.074C2-0.06D2。

因素的ANOVA分析见表3。

表3 响应曲面二次回归方程模型方差分析结果

由表3可看出，模型的“p＞F”值小于0.0001，表明二次方程拟合极显著，失拟项F值大于0.05，表明失拟项相对于绝对误差是不显著的。决定系数为R2=0.9938，校正系数R2=0.9876，也说明回归方程的拟合程度很好，失拟较小。回归模型系数显著性结果表明该模型中A，B，C，AB，AC，BC，BD，CD，A2，B2C2，D2对野蔷薇总鞣质得率的影响非常显著（P＜0.01）。综上所述，该回归方程为优化野蔷薇根总鞣质的提取工艺条件提供了一个良好的模型，可以利用该回归方程确定最佳提取工艺条件。

根据多元线性回归方程，用Design expert 7.0.0软件对试验进行响应面分析，其结果如图5所示。

图5 各因素响应面图

响应面分析图可以反映各因素对响应值的影响及最佳参数和各参数之间的相互作用。图5直观地反映了各因素对响应值的影响，结合回归方程的结果，比较6组图可知，对微波辅助提取野蔷薇根总鞣质提取工艺影响较大的因素是提取时间，丙酮浓度和料液比。

2.3 验证实验

分别取野蔷薇根粉末约3g，分别在此最佳条件下，即丙酮浓度为80%，功率200w，料液比1：34，提取时间3.95min，进行三次平行实验，测得野蔷薇根总鞣质的提取率为2.039 mg/g。

3 结 论

文章以野蔷薇根为原料，采用超声-微波提取法提取总鞣质，利用响应曲面法优化野蔷薇根中总鞣质的提取工艺。单因素试验设计研究了各因素对提取率的影响，在此基础上通过设计四因素三水平响应面法试验，建立了响应值（提取率）与各因素之间的响应曲面二次回归方程模型，依此模型可以预测理论提取率。根据响应曲面二次回归方程模型方差结果与分析，确定野蔷薇根中总鞣质的提取最佳工艺参数为提取时间为3.95min、丙酮浓度为80%，微波功率为200W，料液比1：39。在此工艺条件下，野蔷薇总鞣质提取率达到最大值，为2.039 mg/g。此提取法具有快速、高效、简单、且无污染等特点，利用响应曲面法对提取工艺进行优化，可提高提取效率，接近理论提取率，对野蔷薇的开发利用有重要意义。

参考文献：

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Study on Ultrasonic-m icrowave Extraction of Total Tannin from Root of Rosa M ultiflora from Xinjiang

TUNlYAZGulmikray， ABLlZ Gulqiman， ABLAJAN Nurpida， MALlKE Dilinuer∗
（Department ofChemistry and Chemical Engineering，Xinjiang Normal University，Urumuqi，Xinjiang，830054，China）

To optimize the best extraction method of tota1 tannin in the root of rosamu1tif1ora.Method：Using sing1e factor investigation and the response surfacemethod to determine the best optima1extraction conditions.Resu1ts：the optima1extraction conditions inc1ude 80%acetone，1∶39 themateria1/so1ution ratio，200w the u1trasonic power and 3.95 min the time for themaximum tota1 tannin compounds（2.039mg/g）.Conc1usion：The extraction method is economica1，reasonab1e，simp1e.

Rosa mu1tif1ora；Tota1 tanin；U1trasonic microwave doub1e auxi1iary method；Response surface method

O658.2

A

1008-9659（2015）04-011-07

2015-09-25

新疆少数民族科技人才特殊培养计划科研项目（201423121）。

古丽美克热依·吐尼亚孜（1989-），女，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，主要从事天然产物的研究。

∗［通讯作者］迪丽努尔·马里克（1964-），女，新疆乌鲁木齐人，教授，主要从事天然产物方向的研究。