陳月華，王　娜，李　嘉，李　瑞，李　真，范會平

（河南農業(yè)大學食品科學技術學院，河南鄭州　450002）

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冬瓜皮中總三萜的提取工藝優(yōu)化

陳月華，王娜，李嘉，李瑞，李真，*范會平

（河南農業(yè)大學食品科學技術學院，河南鄭州450002）

摘要：為了優(yōu)化冬瓜皮中總三萜的最佳提取工藝條件，在單因素試驗基礎上，選取了料液比、乙醇體積分數和提取溫度為影響因子。根據Box- Behnken中心組合原理設計三因素三水平試驗，以冬瓜皮中總三萜的提取量為響應值進行響應曲面分析。結果表明，冬瓜皮中總三萜提取的最佳工藝條件為料液比1∶11（g∶mL），乙醇體積分數95%，提取溫度80℃，且實際提取量為3 798.63 μg/g，與模型預測值（3 817.43 μg/g）基本相符。

關鍵詞：冬瓜皮；總三萜；提取工藝

冬瓜為一年生草本植物，原產于中國南方各地及印度，現(xiàn)在東亞和南亞地區(qū)廣泛栽培。冬瓜可以煮湯、炒食，具有減肥、潤肺、消除身體水腫的功效。冬瓜皮是冬瓜的干燥外層果皮，分為表面有刺和表面沒刺2種［1］。冬瓜皮營養(yǎng)豐富，含多種揮發(fā)性成分、三萜類化合物、膽固醇衍生物，以及煙酸、胡蘿卜素、VB1和VC等礦物質和微量元素等。三萜類化合物具有溶血、抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、降低膽固醇、殺軟體動物與抗生育等多種生物活性［2-3］。目前，對冬瓜皮中總三萜的提取工藝很少報道，本試驗在單因素試驗的基礎上，采用響應面法優(yōu)化冬瓜皮中總三萜的提取工藝條件，以期為冬瓜皮中總三萜的提取提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗材料

冬瓜皮，采集于孟州市培茂食品廠。

1.2試驗試劑

香草醛、高氯酸，天津市科密歐化學試劑有限公司提供；冰醋酸、無水乙醇、95%乙醇，均為分析純；天津市永大化學試劑有限公司提供；齊墩果酸（含量94.9%），中國藥品生物制品檢定所提供。

1.3儀器與設備

L950型紫外-可見-近紅外分光光度計，珀金埃爾默股份有限公司產品；XP6型微量電子天平，梅特勒托利多公司產品；HH- C型電熱恒溫水浴鍋，天津市華北實驗儀器有限公司產品；XH- C型漩渦混合器，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠產品；JT- C型勻漿儀，漯河市金田試驗設備研究所產品。

1.4試驗方法

1.4.1樣品的預處理

將冬瓜皮干燥后打磨成粉，放入棕色瓶中密封保存。

1.4.2齊墩果酸標準曲線的繪制

準確稱取齊墩果酸標準品10.0 mg甲醇溶解后轉移到50 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度，搖勻即得齊墩果酸標準品母液，以此母液配成20 μg/mL齊墩果酸標準溶液（取1 mL齊墩果酸標準品母液于10 mL容量瓶，用甲醇定容至刻度），精確吸取20 μg/mL的齊墩果酸標準溶液0，0.30，0.60，0.90，1.20，1.50 mL分別置于6支10 mL的具塞試管中，75℃水浴中揮發(fā)盡甲醇溶劑，水浴蒸干后加入0.3 mL新鮮配制的質量分數5%香草醛-冰醋酸溶液和1 mL高氯酸，于60℃恒溫下反應20 min，冰水冷卻，冰醋酸定容至10 mL，混勻后于550 nm波長下測定吸光度［4-5］。并以齊墩果酸質量濃度（μg/mL）為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制成標準曲線。

1.4.3試樣含量的測定

總三萜含量測定采用香草醛比色法［6］。精確稱取干燥的冬瓜皮粉末1.0 mg置于20 mL的具塞錐形瓶中，加入規(guī)定體積的乙醇，在規(guī)定溫度和時間下進行提取。將提取液定容至50 mL容量瓶，精確吸取提取液1 mL于10 mL容量瓶中，用70%乙醇定容至刻度（稀釋提取液10倍），精確吸取樣品提取液1 mL加入10 mL的具塞試管中，于75℃水浴中揮發(fā)盡甲醇溶劑，水浴蒸干，加0.3 mL新鮮配制的質量分數5%香草醛-冰醋酸溶液和1 mL的高氯酸，于60℃恒溫下反應20 min，冰水冷卻，冰醋酸定容至10 mL，混勻后于550 nm波長下測定吸光度。每個試樣2個平行，從其齊墩果酸標準曲線計算所測總三萜含量，再根據下列公式計算出1.0 g冬瓜皮中總三萜的含量。

式中：X——冬瓜皮干物質總三萜量，μg/g；

C——冬瓜皮提取液總三萜質量濃度，μg/mL；

m——冬瓜皮粉末樣品提取稱樣量，g；

x——冬瓜皮粉末樣品的水分含量，%。

1.4.4單因素試驗考察

考察不同提取次數、不同料液比、不同提取溫度、不同提取時間、不同乙醇體積分數對冬瓜皮中總三萜類提取量的影響。

1.4.5響應面試驗

綜合單因素試驗結果，根據Box- Behnken的中心組合設計原理，分別選取提取溫度、料液比、提乙醇體積分數作為自變量，以冬瓜皮中總三萜的提取量作為響應函數，采用響應面分析法，通過回歸得出自變量與響應函數之間的統(tǒng)計模型。

2　結果與分析

2.1齊墩果酸標準曲線

總三萜化合物標準曲線見圖1。

圖1　總三萜化合物標準曲線

由圖1可知，標準曲線線性回歸方程。結果表明，在齊墩果酸質量濃度為0～3 μg/mL線性關系良好。根據標準方程和公式，可得冬瓜皮中總三萜的含量。

2.2單因素試驗

2.2.1提取次數對總三萜提取量的影響

以95%乙醇為提取溶劑，在70℃條件下提取2 h，提取1次，過濾后得提取液，沉淀后再提取第2次，再次過濾后得提取液。用香草醛比色法分別測定第1次和第2次提取液吸光度，分別計算第1次、第2次總三萜提取量。

提取次數對冬瓜皮總三萜化取量的影響見表1。

表1　提取次數對冬瓜皮總三萜提取量的影響

由表1可知，第1次提取量較大，提取量已達3 344.87 μg，第2次提取量僅620.45 μg。如果提取次數增加，不僅造成資源的浪費，也增加濃縮工序的難度，故選取提取次數為1次。

2.2.2料液比對總三萜提取量的影響

以95%乙醇為提取溶劑，在70℃條件下提取2 h，提取1次，分別用1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14的料液比提取，過濾后得提取液，香草醛比色法測吸光度，計算提取量。

料液比對冬瓜皮總三萜提取量的影響見表2。

表2　料液比對冬瓜皮總三萜提取量的影響

由表2可知，當料液比為1∶6時，提取量較低；當料液比為1∶8，1∶10，1∶12，1∶14時，提取量較高且相近，為節(jié)約成本，故選取料液比為1∶10。

2.2.3提取溫度對總三萜提取量的影響

以95%乙醇為提取溶劑，料液比1∶10，提取時間2 h，提取1次，分別在25，40，55，70，85℃溫度下提取，過濾后得提取液，香草醛比色法測吸光度，計算提取量。

提取溫度對冬瓜皮總三萜提取量的影響見表3。

表3　提取溫度對冬瓜皮總三萜提取量的影響

由表3可知，隨著提取溫度的不斷升高，總三萜提取量亦隨之增加，提取溫度85℃時的總三萜提取量最高，但85℃為試驗中最高溫度，故選用提取溫度為70℃。

2.2.4乙醇體積分數對總三萜提取量的影響

以提取溫度70℃，料液比1∶10，提取時間2 h，提取1次，選擇乙醇體積分數分別為55%，65%，75%，85%，95%進行提取，香草醛比色法測吸光度，計算提取量。

乙醇體積分數對冬瓜皮總三萜提取量的影響見表4。

表4　乙醇體積分數對冬瓜皮三萜化合物提取量的影響

由表4可知，隨著乙醇體積分數的變大，總三萜提取量亦隨之增加；乙醇體積分數為95%時，總三萜提取量最高，故選用乙醇體積分數為85%。

2.2.5提取時間對總三萜提取量的影響

以95%乙醇為提取溶劑，料液比1∶10，提取1次，在70℃條件下提取。提取時間分別為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h，過濾后得提取液，香草醛比色法測吸光度，計算提取量。

提取時間對冬瓜皮總三萜提取量的影響見表5。

表5　提取時間對冬瓜皮總三萜提取量的影響

由表5可知，提取量隨提取時間的延長而增大，但在1.0～3.0 h內增長，故確定提取時間為1 h不再優(yōu)化。

2.3響應面試驗

2.3.1模型的建立與顯著性分析

根據中心組合設計原理，綜合單因素試驗考察結果，要得到更加精確的結果，需要進行更復雜的試驗進一步優(yōu)化。根據單因素試驗結果，試驗因素的水平范圍，得進行響應曲面優(yōu)化試驗分析的優(yōu)化試驗因素的水平范圍。

響應曲面優(yōu)化試驗的因素與水平設計見表6。

表6　響應曲面優(yōu)化試驗的因素與水平設計

冬瓜皮中總三萜提取工藝響應面試驗安排見表7，總三萜提取量方差分析見表8，總三萜提取量方差分析結果見表9。

表7　冬瓜皮中總三萜提取工藝響應面試驗安排

表8　總三萜提取量方差分析

試驗數據采用響應曲面分析軟件Design Expert 6.0.5 Trial進行多元回歸分析，得到了預測響應值與編碼自變量的二次多項回歸模型方程［7-8］，見方程（1），其中A為提取溫度、B為料液比、C為乙醇體積分數。

由表8可知，回歸方程模型高度顯著，決定系數（R- Squared）=0.920 5，說明響應值的變化有92.5%來源于所選自變量；失擬項=0.542 5＞0.05不顯著，說明回歸方程在整個回歸區(qū)域的擬合情況良好，可用該回歸模型代替試驗真實點對結果進行分析。

乙醇體積分數和料液比對總三萜提取量影響的等高線和響應面見圖2，乙醇體積分數和提取溫度對總三萜提取量影響的等高線和響應面見圖3，料液比和提取溫度比對總三萜提取量影響的等高線和響應面見圖4。

表9　總三萜提取量方差分析結果

圖2　乙醇體積分數和料液比對總三萜提取量影響的等高線和響應面

由圖2可知，在提取溫度一定的條件下，隨乙醇體積分數的升高，響應值升高，至乙醇體積分數約95%時存在極大值；總三萜提取量也隨液料比的增大而增大，料液比為1∶10.65時，響應值達最大；乙醇體積分數對響應值的影響最顯著。由圖3可知，在料液比一定的條件下，乙醇體積分數為95%，響應值隨提取溫度的增加而升高，在提取溫度約為79.37℃處達最大值，而且總三萜提取量始終隨乙醇體積分數的增高而增高。由圖4可知，在乙醇體積分數一定的條件下，總三萜提取量響應值隨提取溫度的升高而升高，而料液比對響應值的影響不顯著。

2.3.2驗證試驗

圖3　體積分數和提取溫度對總三萜提取量影響的等高線和響應面

圖4　料液比和提取溫度比對總三萜提取量影響的等高線和響應面

通過響應面分析得到冬瓜皮中總三萜提取的最優(yōu)工藝條件為乙醇體積分數95%，提取溫度79.37℃，料液比1∶10.65。在此條件下，冬瓜皮總三萜的預測提取量為3 817.43 μg/g。為了驗證回歸模型的有效性，根據推斷的最佳工藝參數和實際操作過程中的可行性，以乙醇體積分數95%，提取溫度80℃，料液比1∶10和1∶11的條件下進行驗證試驗。實際測得量分別為3 741.67，3 763.54，3 807.48，3 789.79 μg/g，測得平均值分別為3 752.6，3 798.63 μg/g。所以在料液比為1∶11測定結果穩(wěn)定，偏差較小，數據重現(xiàn)性良好，與預測值更為接近。這充分反映該模型合理有效，能夠為實際操作提供較好的指導。

3　結論

在單因素試驗的基礎上，應用響應面法優(yōu)化總三萜的提取工藝條件?；貧w分析結果表明，提取溫度和乙醇體積分數對總三萜提取量的影響更加顯著?？側铺崛×坑庙憫匠痰幕貧w分析和驗證試驗表明，該方法合理可行。冬瓜皮中總三萜提取最佳條件為乙醇體積分數95%，提取溫度80℃，料液比1∶11（g∶mL）。

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Optimization of the Extraction of Total Triterpenoids from Wax Gourd Peel

CHEN Yuehua，WANG Na，LI Jia，LI Rui，LI Zhen，*FAN Huiping
（He'nan Agricultural University，Zhengzhou，He'nan 450002，China）

Abstract：In order to optimize the extraction of triterpenoids from wax gourd peel，the experiment are arranged according to Box- Behnken central composite experiment design. Three independent factors of extraction，such as the ratio of liquid to solid，concentration of ethanol and extraction temperature，are considered on the basis of single factor experiments. The results show that the optimum extraction conditions for total triterpenoids are as follows the ratio of liquid to solid 1∶11（g∶mL），concentration of ethanol 95%，extracting temperature 80℃. The experiment value（3 798.63 μg）is in good agreement with its predicted value（3 817.43 μg）by model.

Key words：wax gourd peel；triterpenoids；extraction process

中圖分類號：TQ461

文獻標志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.05.010

文章編號：1671- 9646（2016）05a- 0032- 04

收稿日期：2016- 03- 28

基金項目：公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項經費資助項目（201303079）。

作者簡介：陳月華（1988—），女，碩士，研究方向為食品科學。

*通訊作者：范會平（1972—），女，博士，副教授，研究方向為農產品加工與貯藏、功能活性成分開發(fā)與應用。