張玲，梁妍，葉日清，張鐘

（1.廣東石油化工學(xué)院廣東高校果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，廣東茂名525000；2.廣東石油化工學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院，廣東茂名525000）

響應(yīng)面法優(yōu)化田艾中總黃酮的提取工藝研究

張玲1，2，梁妍2，葉日清2，張鐘1，2

（1.廣東石油化工學(xué)院廣東高校果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，廣東茂名525000；2.廣東石油化工學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院，廣東茂名525000）

以田艾絨為原料，采用微波輔助乙醇法提取田艾中總黃酮。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波功率、微波時(shí)間為自變量，總黃酮得率為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面法中的Box-Behnken模型對(duì)田艾中總黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳提取工藝條件如下：料液比為1∶50（g/mL），預(yù)浸時(shí)間為30 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%，微波功率為350 W，微波時(shí)間為67 s，此條件下田艾總黃酮的實(shí)際得率為23.60 mg/g。

田艾；總黃酮；提取；響應(yīng)面

田艾又名白頭翁，屬菊科艾屬植物，人們經(jīng)常摘取來(lái)制作餅等糕點(diǎn)食用，以達(dá)到避邪氣、驅(qū)寒毒的效果；另?yè)?jù)《食物本草》介紹，田艾還具有祛濕，暖胃，清腸等功效?，F(xiàn)代研究表明，艾屬植物大多具有多種生物活性和藥理功能，這些作用使其在醫(yī)藥、食品、化妝品等工業(yè)中應(yīng)用廣泛。黃酮類化合物是植物中廣泛存在的一類活性物質(zhì)，具有抗癌防癌、抗菌殺菌、改善心血管功能、延緩衰老、降血脂血壓等功效[1]。黃酮類化合物在人體內(nèi)不能直接合成，從植物中提取黃酮類化合物是人類獲得酮類化合物的主要方式[2]。

微波是一種頻率范圍從300 MHz至300 GHz的非電離電磁能量[3]，微波輔助提取技術(shù)與傳統(tǒng)提取技術(shù)相比，具有選擇性高、操作時(shí)間短、溶劑消耗量少、有效成分得率高、不產(chǎn)生噪聲、產(chǎn)物易于純化等優(yōu)點(diǎn)[4-5]，已廣泛應(yīng)用于多種天然產(chǎn)物的提取[6]。黃酮類化合物的提取、改性及功能研究是近年來(lái)天然產(chǎn)物研究方面的熱點(diǎn)。但查閱大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)田艾中黃酮類化合物的研究還鮮有報(bào)道。為了更好地開(kāi)發(fā)利用田艾這種藥食兼用的資源，本論文采用微波輔助有機(jī)溶劑法提取了田艾總黃酮，并對(duì)提取液進(jìn)行了穩(wěn)定性研究。研究結(jié)果旨在為田艾黃酮在醫(yī)藥、食品、化妝品工業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)，促進(jìn)田艾資源的有效開(kāi)發(fā)利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

田艾絨：購(gòu)自茂名市官渡市場(chǎng)；蕓香葉·三水：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其余常規(guī)化學(xué)試劑均為分析純，均購(gòu)于天津大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器

ZF-6型三用紫外分析儀：上海驥輝科學(xué)分析儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DG120型半斤裝中藥材粉碎機(jī)：浙江省瑞安市春海藥材器械廠；722G可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；G70D20CNIP-D2（SO）型格蘭仕微波爐：廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋KW-1000DC：江蘇金壇市億通電子有限公司；SHB-3循環(huán)水多用真空泵：上海正保儀表廠。

1.3 方法

1.3.1 提取工藝流程及操作要點(diǎn)

田艾絨→粉碎→稱取→預(yù)浸→微波處理→抽濾→濾液→60%乙醇定容→提取液

將田艾絨粉碎備用，稱取1.000 g田艾絨，放入錐形瓶中，加入40 mL 60%乙醇溶液在常溫下密封浸泡30 min，再在350 W的微波下作用60 s，提取1次，趁熱抽濾，棄去濾渣。將濾液轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用60%乙醇溶液定容至刻度線處備用。

1.3.2 田艾提取液中總黃酮的顯色試驗(yàn)

1）鹽酸—鎂粉還原反應(yīng)：取上述濾液5 mL于試管中，加少許鎂粉，振搖，再加幾滴濃鹽酸，1 min～2 min后觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2）鋁鹽絡(luò)合反應(yīng)：在濾紙上滴加1滴濾液，干燥后噴2%三氯化鋁甲醇溶液，烘干，在紫外燈下觀察，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3）鉛鹽絡(luò)合反應(yīng)：取上述濾液5 mL于試管中，加幾滴1%乙酸鉛溶液，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4）氫氧化鈉反應(yīng)：取上述濾液5 mL于試管中，加1%氫氧化鈉溶液，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

5）濃硫酸反應(yīng)：取上述濾液5 mL于試管中，加幾滴濃硫酸，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1.3.3 黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

1.3.3.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

稱取干燥至恒重的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液溶解，定容于100 mL容量瓶中，搖勻，得0.100 0 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于冰箱貯存，備用。

準(zhǔn)確吸取0.0、3.0 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL比色管中，用體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液稀釋至10.0 mL，再加入1.0 mL的5%的亞硝酸鈉溶液，搖勻，靜置6 min，加入1.0 mL的10%硝酸鋁溶液，搖勻，靜置6 min，加入4.0 mL的10%氫氧化鈉溶液，用60%乙醇溶液定容至刻度。放置15 min后，以不加蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液為參比，用可見(jiàn)分光光度計(jì)在480 nm～520 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定吸收峰，選擇吸光度最大時(shí)的波長(zhǎng)即為蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的最大特征吸收波長(zhǎng)。以同樣的方法，確定田艾提取液的最大特征吸收波長(zhǎng)。

1.3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

分別取 0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液置于25 mL的比色管中，用體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液稀釋至10.0 mL，再加入1.0 mL的5%的亞硝酸鈉溶液，搖勻，靜置6 min，加入1.0 mL的10%硝酸鋁溶液，搖勻，靜置6 min，加入4.0 mL的10%氫氧化鈉溶液，用60%乙醇溶液定容至刻度。放置15 min后，以不加蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液為參比，用1 cm的玻璃比色皿于蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液的最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c（mg/mL）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用最小二乘法進(jìn)行回歸，得到蘆丁濃度c與吸光度A關(guān)系曲線的回歸方程式。

1.3.4 田艾提取液總黃酮測(cè)定

將提取、定容備用的田艾提取液精確移取1.00 mL于25 mL比色管中，采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH體系絡(luò)合顯色步驟（同標(biāo)準(zhǔn)曲線制作），分別加入各種試劑后定容至刻度。在蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的最大特征吸收波長(zhǎng)處進(jìn)行比色測(cè)定，以試劑作為空白。測(cè)得其吸光度后，由吸光度根據(jù)回歸方程計(jì)算出濃度c，然后利用以下方程計(jì)算田艾總黃酮得率：

式中：y為總黃酮的得率，mg/g；c為經(jīng)吸光度計(jì)算出的總黃酮濃度，mg/mL；V為測(cè)定時(shí)，移取到25 mL比色管中的體積，mL；n為樣品提取液測(cè)定時(shí)的稀釋倍數(shù)；m為田艾的質(zhì)量，g；100為提取液定容的體積。

1.3.5 田艾總黃酮提取工藝的優(yōu)化

用微波輔助乙醇法提取田艾總黃酮，對(duì)乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、微波功率、微波時(shí)間、預(yù)浸時(shí)間等因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，找出對(duì)總黃酮提取影響顯著的因素，再采用響應(yīng)面分析試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝條件。

1.3.5.1 單因素試驗(yàn)

1）第一組預(yù)浸時(shí)間為 30 min，料液比為 1∶50（g/mL），微波功率為350 W，微波時(shí)間為60 s，改變乙醇體積分?jǐn)?shù)（0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%）進(jìn)行提取，測(cè)定總黃酮濃度，初步確定乙醇體積分?jǐn)?shù)范圍。

2）第二組預(yù)浸時(shí)間為30 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，微波功率為350 W，微波時(shí)間為60 s，改變料液比 1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60、1 ∶70（g/mL）進(jìn)行提取，測(cè)定總黃酮濃度，初步確定料液比范圍。

3）第三組預(yù)浸時(shí)間為30 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，料液比為 1 ∶50（g/mL），微波時(shí)間為 60 s，改變微波功率 210、280、350、420、490、560 W 進(jìn)行提取，測(cè)定總黃酮濃度，初步確定微波功率范圍。

4）第四組預(yù)浸時(shí)間為30 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，料液比為1∶40（g/mL），微波功率為350 W的條件下，改變微波時(shí)間 20、40、60、80、100、120 s進(jìn)行提取，測(cè)定總黃酮濃度，初步確定微波時(shí)間范圍。

5）第五組乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，料液比為1∶40（g/mL），微波功率為 350 W，微波時(shí)間為 60 s，改變預(yù)浸時(shí)間 10、20、30、40、50、60 min 進(jìn)行提取，測(cè)定總黃酮濃度，初步確定浸提時(shí)間范圍。

1.3.5.2 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[7]，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波功率和微波時(shí)間為影響因素，以總黃酮得率為響應(yīng)值，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)[8]，建立數(shù)學(xué)回歸模型，對(duì)影響田艾總黃酮提取的工藝條件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。因素水平見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken的中心組合因素水平表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken central component experiments design

2 結(jié)果與分析

2.1 田艾提取液的顯色反應(yīng)

按照1.3.2的提取方法得到的提取液進(jìn)行顯色反應(yīng)的結(jié)果如表2所示。

表2 田艾提取液進(jìn)行顯色反應(yīng)的結(jié)果Table 2 Results of Tian Ai extract color reaction

以上5個(gè)顯色現(xiàn)象皆與相關(guān)文獻(xiàn)記載相符，故可判斷田艾中含有黃酮類化合物，并可能含有較多的異黃酮，可進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在480 nm～520 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液及提取液的吸光度，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液和田艾提取液可見(jiàn)光掃描圖，如圖1所示。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液和田艾提取液可見(jiàn)光掃描圖Fig.1 Rutin standard solution and Tian Ai extract visible light scan

圖1結(jié)果表明，在506 nm處蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液及提取液吸光度最大，故選擇506 nm為最大特征吸收波長(zhǎng)。在此波長(zhǎng)下，根據(jù)NaNO2-Al（NO3）3-NaOH體系絡(luò)合顯色測(cè)得蘆丁濃度與吸光度的關(guān)系，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示；以蘆丁濃度c（mg/mL）對(duì)吸光度A做回歸，得方程為：A=12.564c-0.004 1，R2=0.999 2，結(jié)果表明蘆丁濃度在0～0.020 0 mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

在506 nm處蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of rutin

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響

乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮得率的影響Fig.3 Effects of ethanol concentration on the yield of total flavonoids

由圖3可知，在乙醇體積分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，溶于乙醇中的黃酮增加，總黃酮得率也在提高；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到20%時(shí)，田艾中總黃酮得率最高；在20%～50%范圍內(nèi)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，總黃酮得率緩慢下降；在乙醇體積分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)，隨著乙醇濃度的升高，總黃酮得率出現(xiàn)急劇下降趨勢(shì)，這可能是由于田艾中其他有機(jī)物質(zhì)與黃酮產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用，其溶出能力優(yōu)于黃酮。在提取過(guò)程中，乙醇體積分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，提取液由原來(lái)的棕黃色逐漸變綠，這可能是田艾中的有機(jī)色素大量溶出。譬如葉綠素等脂溶性物質(zhì)的溶出較多，并導(dǎo)致溶液沸點(diǎn)下降，乙醇揮發(fā)嚴(yán)重導(dǎo)致體系溫度下降從而影響黃酮的提取[9]；也有人用水提法進(jìn)行總黃酮的提取[10]。綜合考慮乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總黃酮得率的影響，選10%、20%、30%為進(jìn)一步優(yōu)化的范圍。

2.3.2 料液比對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響

料液比對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 料液比對(duì)總黃酮得率的影響Fig.4 Effects of different ratio of solutions to material on the yield of total flavonoids

由圖4可知，在料液比小于1∶50（g/mL）時(shí)隨著乙醇溶液體積的增加，乙醇溶液對(duì)黃酮的溶解能力也在增加，總黃酮的得率也在提高；當(dāng)料液比達(dá)1∶50（g/mL）時(shí)，總黃酮得率最大；由于田艾中所含黃酮的量是有限的，當(dāng)田艾中的黃酮被較完全提出后，再增加乙醇體積，黃酮的提取量也不會(huì)有明顯的變化了，總黃酮的得率基本趨于穩(wěn)定。在實(shí)際操作中既要考慮總黃酮的充分溶出，同時(shí)也為避免溶劑的浪費(fèi)，綜合兩方面的因素，料液比設(shè)置為1∶50（g/mL）時(shí)較佳。

2.3.3 微波功率對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響

微波功率對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 微波功率對(duì)總黃酮得率的影響Fig.5 Effects of microwave power on the yield of total Flavonoids

由圖5可以看出，當(dāng)微波功率小于350 W時(shí)，隨著微波功率的增大，總黃酮得率升高；當(dāng)微波功率大于350 W后，隨著微波功率的增大，總黃酮得率反而降低。這是因?yàn)槲⒉ㄌ峁┑哪芰渴峭ㄟ^(guò)極性分子的偶極旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)兩種作用直接透過(guò)透明的溶劑，傳導(dǎo)到植物物料的細(xì)胞內(nèi)部，使細(xì)胞內(nèi)瞬間升溫，隨著微波能量的增大，加劇其內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞壁膨脹的能力，致細(xì)胞破裂，使細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)自由流出傳遞至周圍的溶劑中被加速溶解[11-12]；當(dāng)微波功率超過(guò)350 W后由于溫度過(guò)高而使部分乙醇溶劑蒸發(fā)為氣體減少了與田艾接觸的幾率，所以提取率會(huì)有所下降。且功率增大到一定程度，會(huì)破壞黃酮類物質(zhì)，黃酮得率也會(huì)降低。故選取微波功率為280、350、420 W作為響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)的考察水平[13]。

2.3.4 微波作用時(shí)間對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響

圖6為微波作用時(shí)間對(duì)田艾總黃酮得率的影響結(jié)果圖。

圖6 微波作用時(shí)間對(duì)總黃酮得率的影響Fig.6 Effects of microwave duration on the yield of total Flavonoids

由圖6可以看出，隨著微波作用時(shí)間的增加，總黃酮的得率先升高后降低，在微波作用時(shí)間為60 s時(shí)最高。這是由于，微波輻射時(shí)間過(guò)短，黃酮類物質(zhì)還未充分溶出；隨著微波作用時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮溶出量逐漸增大；60 s以后，隨著提取時(shí)間的增加，體系的溫度會(huì)過(guò)熱并出現(xiàn)爆沸的現(xiàn)象，一方面高溫可能導(dǎo)致黃酮類物質(zhì)分解；另一方面，爆沸也會(huì)引起部分田艾被沖至容器壁上，影響液固兩相的進(jìn)一步接觸，也有少部分溶液因爆沸而損失，最終使得率降低。因此，本研究選取微波作用時(shí)間為40、60、80 s作為響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)的考察水平[14]。

2.3.5 預(yù)浸時(shí)間對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響

預(yù)浸時(shí)間對(duì)田艾總黃酮提取效果的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7 預(yù)浸時(shí)間對(duì)總黃酮得率的影響Fig.7 Effects of presoaking time on the yield of total flavonoids

由圖7可以看出，在30 min內(nèi)，隨著預(yù)浸時(shí)間的延長(zhǎng)，總黃酮得率逐漸升高；預(yù)浸超過(guò)30 min后，總黃酮得率趨于平緩。這可能是由于，預(yù)浸時(shí)間太短，有部分黃酮來(lái)不及溶出，延長(zhǎng)預(yù)浸時(shí)間可使其繼續(xù)溶出；而預(yù)浸時(shí)間太長(zhǎng)，在室溫下總黃酮的溶出達(dá)到飽和，故趨于平緩。因此，從總體來(lái)看預(yù)浸時(shí)間對(duì)田艾總黃酮得率的影響不大。綜合考慮，選擇田艾總黃酮的最佳預(yù)浸時(shí)間為30 min。

2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)

2.4.1 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果及分析

響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果及分析見(jiàn)表3、表4。

表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Results of response surface analysis

表4 方差分析Table 4 Variance analysis

由表4可知，二次項(xiàng)乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波時(shí)間對(duì)總黃酮得率的曲面效應(yīng)顯著；比較各因子間交互作用，微波功率和微波時(shí)間之間的交互作用顯著，各因素交互作用的響應(yīng)面立體分析圖見(jiàn)圖8～圖10。

在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，回歸方程模型顯著性檢測(cè)P＜0.05，顯著，模型的相關(guān)系數(shù)0.033 8，失擬項(xiàng)不顯著，說(shuō)明該模型能解釋響應(yīng)值的變化，即該模型與實(shí)際試驗(yàn)擬合較好。比較一次項(xiàng)的P值，可知各因素對(duì)總黃酮得率的影響從大到小依次為微波時(shí)間、微波功率、乙醇體積分?jǐn)?shù)。

圖8 乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波功率對(duì)總黃酮得率的交互影響Fig.8 Response surface plot for effects of ethanol concentration and microwave power on the yield of total flavonoids

圖9 乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波時(shí)間對(duì)總黃酮得率的交互影響Fig.9 Response surface plot for effects of ethanol concentration and microwave duration on the yield of total flavonoids

圖10 微波功率和微波時(shí)間對(duì)總黃酮得率的交互影響Fig.10 Response surface plot for effects of microwave power and microwave duration on the yield of total flavonoids

根據(jù)回歸方程得出不同因子的響應(yīng)面和等高線結(jié)果見(jiàn)圖8～圖10所示。3D響應(yīng)面圖和二維等高線圖可以將回歸模型生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)。從圖中可以較明顯的分析出多個(gè)自變量對(duì)響應(yīng)值的影響，而且還可以分析出響應(yīng)面對(duì)不同自變量變化之間的敏感程度。響應(yīng)面圖反映出了，保持其中一個(gè)自變量不變的前提下，另外兩個(gè)自變量對(duì)響應(yīng)面值的影響。等高線圖和響應(yīng)面圖相對(duì)應(yīng)，響應(yīng)曲面坡度越陡峭，等高線圖形接近橢圓形，表明響應(yīng)值對(duì)于操作條件的改變?cè)矫舾?；反之曲面坡度越平緩，等高線圖形接近圓形，表明操作條件的改變對(duì)響應(yīng)值的影響也就越小[1]。圖8～圖10直觀地反映了各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。

圖8顯示了乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波功率的交互作用對(duì)總黃酮得率的影響。從圖8可以看出，等高線接近圓形，表明它們的交互作用不明顯。從等高線可以看出，但乙醇體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)，微波功率過(guò)高不利于總黃酮的提取，總黃酮得率也隨著微波功率的增加先增大后減少，但減少的幅度較小。

圖9顯示了乙醇體積分?jǐn)?shù)和微波時(shí)間的交互作用對(duì)總黃酮得率的影響。從圖9可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)、微波時(shí)間對(duì)總黃酮得率的影響都比較明顯，因?yàn)榍姹容^陡峭，而等高線接近圓形，表明它們的交互作用也是不明顯的。當(dāng)微波時(shí)間較短時(shí)，總黃酮得率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的提高先增大后趨于平緩；當(dāng)微波時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，總黃酮得率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的提高先緩慢增大后減少。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)，總黃酮得率隨著微波時(shí)間的增加而增加；當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)較高時(shí)，總黃酮得率隨著微波時(shí)間的增加先增加后減少。

圖10顯示了微波功率和微波時(shí)間的交互作用對(duì)總黃酮得率的影響。從圖10可以看出，等高線為橢圓形，表明微波功率和微波時(shí)間的交互作用對(duì)總黃酮得率的影響明顯。當(dāng)微波時(shí)間較短時(shí)，總黃酮得率隨微波功率的增加而增大；當(dāng)微波時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，總黃酮得率隨著微波功率的增加而減小。當(dāng)微波功率較低時(shí)，總黃酮得率隨著微波時(shí)間的增加而增加；當(dāng)微波功率較高時(shí)，總黃酮得率隨著微波時(shí)間的增加先增加后快速減少。

2.4.2 最佳提取條件的確定

通過(guò)響應(yīng)面分析優(yōu)化，Design expert軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行計(jì)算，得到微波輔助提取田艾總黃酮的最佳工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)為20.80%，微波功率為353.79 W，微波時(shí)間為67.30 s；在此條件下模型預(yù)測(cè)總黃酮提取率為23.67 mg/g?？紤]到實(shí)際操作條件的局限性，對(duì)最佳工藝條件進(jìn)行如下修正：乙醇濃度20%，微波功率為350 W，微波時(shí)間為67 s。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得出最佳提取工藝條件為乙醇濃度20%，微波功率為350 W，微波時(shí)間為67s；根據(jù)此條件進(jìn)行了3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果田艾中總黃酮的平均提取率為23.60 mg/g。說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果與模型擬合良好，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的超聲提取工藝參數(shù)較確可靠，具有一定的可行性。

3 結(jié)論

以干燥的田艾為原料，以乙醇為提取溶劑，采用微波輔助提取，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法優(yōu)化了提取工藝條件，結(jié)果為：料液比1∶50（g/mL），預(yù)浸時(shí)間為30 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)20%，微波功率為350 W，微波時(shí)間為67 s，田艾中總黃酮的實(shí)際得率為23.60 mg/g。結(jié)果表明，田艾中含有豐富的黃酮類化合物，具有很好的食用價(jià)值和開(kāi)發(fā)利用前景，為田艾的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了可靠依據(jù)。

[1]張黎明,李瑞超,郝利民,等.響應(yīng)面優(yōu)化瑪咖葉總黃酮提取工藝及其抗氧化活性研究[J].現(xiàn)代食品科技,2014,30(4)：233-239

[2]Winny Routray,Valérie Orsat.Microwave-Assisted Extraction of Flavonoids：A Review[J].Food and Bioprocess Technology,2012,5(2)：409-424

[3]Gabriel Abraham Cardoso-Ugarte,Gladys Paola Juárez-Becerra,María Elena SosaMorales,et al.Microwave-assisted Extraction of Essential Oils from Herbs[J].Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy,2013,47(1)：63-72

[4]干建松,趙玉萍.微波輔助提取技術(shù) (MAE)研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品科技,2005,21(3)：155-158

[5]Abbas Delazar,Lutfun Nahar,Sanaz Hamedeyazdan,et al.Microwave-Assisted Extraction in Natural Products Isolation[J].Methods in Molecular Biology,2012,864：89-115

[6]孫麗芳,劉鄰渭,唐麗麗.微波提取蘆葦葉類黃酮的工藝研究[J].現(xiàn)代食品科技,2010,26(12)：1375-1378

[7]Suvra Sadhukhan,Ujjaini Sarkar.Production of Biodiesel from Crotalaria juncea(Sunn-Hemp)Oil Using Catalytic Trans-Esterification：Process Optimisation Using a Factorial and Box-Behnken Design[J].Waste and Biomass Valorization,2016,7(2)：343-355

[8]吳冬青,徐新建,張麗,等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化竹節(jié)草黃酮提取工藝[J].食品科學(xué),2011,32(8)：125-128

[9]陳志偉,陳坤,胡銀川,等.響應(yīng)面法對(duì)苦丁茶總黃酮提取工藝的優(yōu)化[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,34(5)：119-125

[10]Yan-Zhen Zheng,Yu Zhou,Qin Liang,et al.A theoretical study on the hydrogen-bonding interactions between flavonoids and ethanol/water[J].Journal of Molecular Modeling,2016,22(4)：1-10

[11]Wilmsen P K,Spada D S,Salvador M.Antioxidant Activity of the Flavonoid Hesperidin in Chemical and Biological Systems[J].Journal of agricultural and food chemistry,2005,53(12)：4757-4761

[12]Tian Qingguo,Miller E G,Jayaprakasha G K,et al.An Improved HPLC Method for the Analysis of Citrus Limonoids in Culture Media[J].Journal of Chromatography B,2007,846(1/2)：385-390

[13]尹波,王科軍,鐘金蓮,等.微波和超聲波提取臍橙皮渣總黃酮工藝條件優(yōu)化[J].食品科學(xué),2012,33(6)：19-23

[14]謝靜,周文富,張茶妹.微波輔助法提取馬尾松樹皮總黃酮的研究[J].化學(xué)與生物工程,2013,30(1)：36-39

Optimization of Extraction Technology of Total Flavonoids from Tian Ai by Response Surface Methodology

ZHANG Ling1，2，LIANG Yan2，YE Ri-qing2，ZHANG Zhong1，2
（1.Technology Development Center for Fruit&Vegetable Processing and Storage Engineering of Guangdong Colleges and Universities，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，Guangdong，China；2.College of Environmental and Biological Engineering，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，Guangdong，China）

With Tian moxa as raw material，using microwave auxiliary ethanol method to extract the total flavonoids in Tian Ai.On the basis of single factor experiment，the ethanol concentration，microwave power and time was chose as the independent variable and the total flavonoids yield was used as response value，and the extraction process of total flavonoids in Tian Ai was optimized by response surface methodology of Box-Behnken mode.The results showed that the optimum extraction technology conditions were solid-liquid ratio for 1 ∶50（g/mL），presoak time for 30 min，ethanol concentration for 20%，microwave power was 350 W，microwave time of 67 s.Under the condition，the actual extraction yield of Tian Ai total flavonoids was 23.60 mg/g.

Tian Ai；total flavonoids；extract；response surface methodology

2016-07-27

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.14.008

廣東高校果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心開(kāi)放基金（2015A004）

張玲（1979—），女（漢），副教授，碩士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。