金银木叶总黄酮提取工艺的响应面设计优化

金银木叶总黄酮提取工艺的响应面设计优化

赵小珍， 黄 潇

(山西省分析科学研究院，山西太原 030006)

摘要[目的]优化并确定金银木叶中总黄酮的最佳提取工艺。[方法]在单因素试验的基础上，选用乙醇体积分数、提取温度、液料比作为研究对象，通过3因素、3水平的Box-Behnken响应面法确定金银木叶总黄酮提取的最佳工艺。[结果]试验表明，金银木叶总黄酮的最佳提取工艺为，乙醇体积分数68%，提取温度67 ℃，液料比27∶1 ml/g，在此条件下，黄酮提取率可达到12.88%。[结论]研究可为金银木的充分利用以及新的抗氧化药物的开发提供参考依据。

关键词响应面法；金银木叶；黄酮；提取

中图分类号S789.4;TS255.36;TS218

作者简介赵小珍(1982- )，女，山西柳林人，工程师，硕士，从事食品中微生物、添加剂和农药残留的检测研究。

收稿日期2015-06-11

OptimizationofExtractionConditionsforFlavonoidsfromLoniceramaackiiMaximLeavesbyResponseSurfaceMethod

ZHAOXiao-zhen,HUANGXiao(ShanxiAcademyofAnalyticalScience,Taiyuan,Shanxi030006)

Abstract[Objective] To optimize and determine the extraction techniques for total flavonoids in Loniceramaackii Maxim leaves. [Method]To explore the optimal processing techniques of extraction of flavonoids from Loniceramaackii Maxim, ethanol concentration, temperatureand the ratio of volume of solventtoweight of the dry leaf powder (V/W) were identified asmain affecting parameters and optimized using response surface analysis basedon a three-variable, three-level Box-Behnken design. [Result] The optimal extraction conditionswere determined asethanol concentration of 68%,temperature of 67 ℃, V/W of 27∶1 ml/g.Under these conditions, the extraction rate of flavonoids from Loniceramaackii Maxim was up to 12.88%. [Conclusion] The study can provide reference basis for full use of Loniceramaackii Maxim and development of new anti-oxidative drugs.

KeywordsResponsesurfacemethodology; LoniceramaackiiMaximleaves;Flavonoids;Extraction

金银木(LoniceramaackiiMaxim)是忍冬科植物，耐寒、耐旱、耐半荫，易繁殖，抗病虫，是优良的观花观果灌木，在我国种植十分广泛。金银木不同生长时期的花叶果均含有黄酮，而以叶中含量最高[1-2]。黄酮类化合物主要指以2-苯基色原酮为基核的一类化合物，以游离的苷原或以与糖结合的苷类等形式存在于很多植物中。研究表明，黄酮类化合物具有多种生物活性，是许多中草药的有效成分之一，可以保护心血管系统，抗癌，抗病毒，治疗慢性支气管炎、冠心病、动脉硬化及淋巴结核等病，还具有较强的抗氧化和清除自由基的能力[3-5]，因此在食品领域也有广阔的应用前景。笔者对金银木叶中总黄酮的提取工艺进行优化，确定了最佳工艺条件，为金银木的充分利用以及新的抗氧化药物的开发提供依据。

1材料与方法

1.1材料供试金银木叶采集于山西大学院内。芦丁标准品、氯化铝、醋酸、醋酸钠、乙醇，均为分析纯试剂。752N型紫外可见分光光度计，恒温水浴锅。

1.2方法

1.2.1芦丁标准曲线的绘制。准确吸取20μg/ml的芦丁标准储备液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml于10ml容量瓶中，加入0.1mol/L的氯化铝1.0ml，醋酸-醋酸钠缓冲液1.5ml，最后用50%乙醇定容至刻度，摇匀。测定上述标准溶液在408nm波长处的吸光度，绘制标准曲线。

1.2.2金银木叶中黄酮类化合物的提取。称取1.000g金银木干叶于具塞锥形瓶中，分别加入不同浓度的乙醇，在恒温水浴中浸提一定时间，趁热过滤，冷却后用同浓度乙醇定容至刻度。

1.2.3黄酮提取的单因素试验设计。分别以不同体积分数的乙醇、不同的料液比、不同的提取温度、不同的提取时间作为单因素，考察各因素对黄酮提取率的影响。

1.2.4响应面优化试验。在单因素试验基础上，选取影响显著的乙醇体积分数、液料比、提取温度3个因素作为Box-Behnken设计的自变量，以黄酮提取率作为响应值进行响应面优化组合[6]，因素水平设计见表1。

表1　响应面分析因素水平设计

2结果与分析

2.1芦丁标准曲线的绘制芦丁标准曲线见图1，回归方程为y=0.036 7x-0.011 3，R2=0.999 9。

2.2黄酮提取的单因素试验

2.2.1乙醇体积分数的影响。精确称取1.000g金银木叶于具塞锥形瓶中, 分别加入体积分数为30.0%、40.0%、50.0%、60.0%、70.0%、80.0%的乙醇各30ml，在 60 ℃恒温水浴中浸提3h，趁热过滤，冷却后用同浓度乙醇定容至刻度，然后按照“1.2.1”试验步骤对黄酮类化合物进行测定(平行取样3次，提取率取平均值，以下同)，结果见图1。由图1可知，当乙醇体积分数为70%时，黄酮提取率最高，继续加大乙醇体积分数，黄酮提取率反而下降。

2.2.2液料比的影响。精确称取1.000g金银木叶，分别加入70.0%的乙醇20、25、30、35、40ml，在 60 ℃恒温水浴中浸提3h，按上述步骤测定总黄酮提取率。由图2可知，液料比上升到25∶1ml/g之后，黄酮提取率达到最大并保持稳定，再增加乙醇量，提取率基本不变。故从经济角度考虑，最佳液料比应为25∶1ml/g。

2.2.3提取温度的影响。精确称取1.000g金银木叶，分别加入70.0%的乙醇30ml，浸提3h，提取温度分别为：30、40、50、60、70、80 ℃，按照上述步骤测定总黄酮提取率。由图3可知，提取温度为70 ℃时，黄酮提取率最高，温度升到80 ℃，提取率下降。分析是由于温度高于70 ℃时乙醇挥发严重，影响了黄酮提取率，所以最佳提取温度应为70 ℃。

2.2.4提取时间的影响。精确称取1.000g金银木叶，分别加入70.0%的乙醇30ml，提取温度为60 ℃，浸提时间分别1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h，按照上述步骤测定总黄酮提取率。由图3可知，提取时间对黄酮提取率影响并不大，因此在响应面试验设计中选取了乙醇体积分数、液料比、提取温度3个因素。

2.3黄酮最佳提取工艺条件的响应面试验分析以乙醇体积分数、液料比、提取温度作为响应面设计的单因素，黄酮提取率为响应值，应用Box-Behnken试验设计[7-9]进行试验，结果见表2。利用Minitab15.0软件对表2试验数据进行多元回归拟合，得到三元二次回归方程如下：Y=12.50-0.58A-0.33B+1.71C-0.12AB+0.075AC-0.15BC-1.09A2-0.64B2-2.26C2。回归方程中二次项系数为负值，表明回归方程所对应抛物线开口向下，有最大值。

表2　响应面试验设计及结果

对方程的回归系数显著性分析表明，A、B、C、A2、B2、C2这几个因素影响显著(P<0.05)，表明提取温度、乙醇体积分数和液料比对金银木叶中黄酮的提取率有显著影响。A2、B2、C2影响显著说明试验因子对响应值的影响不是简单的线性关系。

通过上述二次多项回归方程所做的响应面图和等高线图见图6～8，该组图反映了3个因素中任何2因素交互影响黄酮提取率的效果。从图6～8可以看出，黄酮提取率在试验区域内存在最大值，它随着2个因素值的不断升高而升高，达到最大值后又逐渐下降。

2.4黄酮最佳提取工艺的确定和验证根据Box-Behnken试验所得的结果和二次多项回归方程，利用Minitab15.0软件获得金银木叶黄酮提取率最高时的最佳条件为：乙醇体积

分数67.63%、提取温度67.16 ℃、液料比26.91∶1ml/g。在此条件下，黄酮提取率预测值为12.95%。为了验证此模型预测的准确性，选择乙醇体积分数68%、提取温度67 ℃、液料比27∶1ml/g进行验证，共试验3次，黄酮提取率分别为12.84%、12.92%、12.89%，平均值为12.88%，与预测值接近，证明该模型能较好地预测金银木叶中总黄酮的提取率。

3结论

响应面分析法是研究几个因素间交互作用的分析方法，它克服了正交设计只能处理离散的水平值，而无法找到整个区域上因素的最佳组合和响应值的最优值的缺陷，是寻找最优加工工艺参数的有效方法。该研究在单因素试验的基础上，选用乙醇体积分数、提取温度、液料比作为研究对象，通过3因素、3水平的Box-Behnken响应面法优化提取金银木叶总黄酮的最佳工艺条件，即乙醇体积分数68%，提取温度67 ℃，液料比27∶1ml/g。在此条件下，黄酮提取率可达到12.88%。试验证明，采用此响应面法优化得到的提取条件准确可靠，具有一定的实用价值。

参考文献

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