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        正交試驗(yàn)優(yōu)化梔子中藏紅花素提取工藝

        2022-02-16 05:25:58劉鳳英段艷輝鄧愛華
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2022年2期
        關(guān)鍵詞:藏紅花梔子乙醇

        劉 聃,劉鳳英,黃 穎,段艷輝,鄧愛華

        (1.湖南文理學(xué)院 芙蓉學(xué)院,湖南 常德 415000;2.湖南文理學(xué)院 地理科學(xué)與旅游學(xué)院,湖南 常德 415000)

        梔子為茜草科梔子屬的成熟干燥果實(shí),具有抗炎鎮(zhèn)痛、降低血糖、保護(hù)心腦血管、治療脂肪肝等作用,也有相應(yīng)的保健價(jià)值,通常用于制作各種保健品。在中醫(yī)臨床常用于治療高血壓、糖尿病、黃疸型肝炎、扭挫傷等作用。宋曉靜等人[1]闡述了梔子對(duì)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及血液循環(huán)系統(tǒng)的作用。梔子中含有藏紅花素,藏紅花素具有抗癌、抗腫瘤的作用,具體體現(xiàn)在抑制宮頸癌、治療白血病、結(jié)腸癌、卵巢癌、結(jié)腸癌等疾病上。通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化梔子中藏紅花素提取工藝,為梔子中藏紅花素的深度開發(fā)提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        梔子,澧縣扶農(nóng)中藥材農(nóng)民專業(yè)合作社提供;甲醇,色譜純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供;乙醇,分析純,湖南匯宏試劑有限公司提供。

        JR-600型高速多功能粉碎機(jī),永康云達(dá)機(jī)械產(chǎn)品;FA2104型電子天平,上海恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式真空泵,鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品;KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器,昆山超聲儀器有限公司產(chǎn)品;Agress1100型高效液相色譜儀,大連伊力特分析儀器有限公司產(chǎn)品。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備

        稱取藏紅花素-Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品20 mg置于200 mL容量瓶中,加入60%乙醇溶液定容,配制200 mg/L的藏紅花素母液。分別取母液2.50,3.75,5.00,5.25,6.50 mL置于25 mL容量瓶中,加入60%的乙醇溶液定容。配成20,30,40,50,60 mg/L的藏紅花素溶液。高效液相色譜法檢測(cè)條件如下[2-3]:ODS2色譜柱(4.6 mm×200 mm,5 μm)、流動(dòng)相為甲醇∶水(1∶1),檢測(cè)波長(zhǎng)440 nm,流速1 mL/min,柱溫30℃,進(jìn)樣量20 μL。以藏紅花素的質(zhì)量濃度為自變量,峰面積為因變量繪制回歸曲線,得到的藏紅花素的標(biāo)準(zhǔn)線:Y=106.24X+789.74,R2=0.999 5。

        1.2.2 藏紅花素提取工藝

        首先將梔子用嘉悅JR-600型高速多功能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎,過50-300目篩,接著使用電子精密天平準(zhǔn)確稱取0.3 g梔子粉末于燒杯中,按照預(yù)先設(shè)計(jì)的試驗(yàn)因素和水平用一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液在40℃的溫度下,使用KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器浸漬振蕩30 min,超聲提取用相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)的乙醇定容至刻度線,搖勻,抽濾取濾液制成待測(cè)液,最后將一定量的待測(cè)液于波長(zhǎng)440 nm處測(cè)定梔子中藏紅花素的峰面積,參照標(biāo)準(zhǔn)曲線方程可以計(jì)算所測(cè)樣品的質(zhì)量濃度,然后根據(jù)m=cv計(jì)算梔子中藏紅花素的質(zhì)量,并計(jì)算提取率:

        1.2.3 單因素試驗(yàn)

        準(zhǔn)確稱取0.2 g梔子粉末樣品5份,分別置于5個(gè)小燒杯中,中間條件控制為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%,料液比1∶40,超聲溫度40℃,超聲時(shí)間30 min。分別考查乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%,40%,50%,60%,70%;料液比為1∶20,1∶30,1∶40,1∶50,1∶60;超聲時(shí)間為10,20,30,40,50 min;超聲溫度為30,40,50,60,70℃4個(gè)單因素水平對(duì)梔子中藏紅花素提取率的影響。

        1.2.4 設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)

        根據(jù)1.2.3單因素試驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn),選用L9(34)正交表進(jìn)行相應(yīng)的正交試驗(yàn),計(jì)算每次試驗(yàn)梔子中藏紅花素的提取率,根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果,利用極差分析法進(jìn)行分析[4-5],可以得到正交試驗(yàn)的最佳參數(shù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

        2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響

        乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)藏紅花素提取率的影響見圖1。

        由圖1可知,乙醇體積分?jǐn)?shù)在30%~60%呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì),梔子中藏紅花素的提取率60%時(shí)達(dá)到最高,繼續(xù)增加乙醇體積分?jǐn)?shù),呈現(xiàn)迅速下降的趨向,由于乙醇體積分?jǐn)?shù)過高,極性降低,溶液中藏紅花素溶出度下降。

        圖1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)藏紅花素提取率的影響

        2.1.2 料液比對(duì)藏紅花素提取率的影響

        料液比對(duì)藏紅花素提取率的影響見圖2。

        圖2 料液比對(duì)藏紅花素提取率的影響

        由圖2可知,料液比為1∶20~1∶40時(shí),藏紅花素的提取率呈下降趨勢(shì),在料液比為1∶50時(shí),提取率達(dá)到最高,之后又出現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì),料液比越大后處理越困難,故1∶50為最佳料液比。

        2.1.3 超聲時(shí)間的影響

        由于超聲波有空化效果從而會(huì)產(chǎn)生一定熱效應(yīng)和高強(qiáng)度機(jī)械效應(yīng),具有增加穿透性、促使細(xì)胞破碎和加速質(zhì)量傳遞等優(yōu)點(diǎn)[6]。

        超聲時(shí)間對(duì)藏紅花素提取率的影響見圖3。

        圖3 超聲時(shí)間對(duì)藏紅花素提取率的影響

        由圖3可知,隨著超聲時(shí)間的增加,梔子中藏紅花素的提取率不斷增加,在40 min時(shí)達(dá)到最大;進(jìn)一步增加超聲時(shí)間,提取率迅速下降,可能是長(zhǎng)時(shí)間超聲導(dǎo)致了梔子中藏紅花素的分解。

        2.1.4 超聲溫度的影響

        超聲溫度對(duì)藏紅花素提取率的影響見圖4。

        由圖4可知,超聲溫度為30~50℃時(shí),梔子中藏紅花素的提取率隨溫度增加而上升,提取率50℃時(shí)最高;如進(jìn)一步提高溫度,提取率呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢(shì),可能是由于溫度升高,藏紅花素不穩(wěn)定導(dǎo)致分解,同時(shí)溫度升高,促進(jìn)藏紅花素的溶出及黏度降低,多種因素共同作用的結(jié)果,選擇合適的超聲溫度是50℃。

        圖4 超聲溫度對(duì)藏紅花素提取率的影響

        2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        2.2.1 設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)

        在數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)理論中,正交法主要是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)、概率論和線性代數(shù)為基礎(chǔ)的前提下,選用標(biāo)準(zhǔn)的正交化作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理而進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)[7-8],通過各單因素所導(dǎo)致的梔子中藏紅花素提取率最高水平的上下值設(shè)置正交表的因素水平值。

        正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

        表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

        2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

        由表2可知,用梔子中藏紅花素的提取率為參照因素,各試驗(yàn)因素對(duì)梔子中藏紅花素提取率的影響按照由大到小依次為料液比、超聲時(shí)間、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲溫度,在提取試驗(yàn)工藝當(dāng)中超聲時(shí)間和料液比這2個(gè)因素對(duì)梔子中藏紅花素提取率的影響較大,對(duì)提取率影響較小的是乙醇體積分?jǐn)?shù),其中最小的是超聲溫度。表2顯示的正交試驗(yàn)結(jié)果表明,梔子中藏紅花素的最佳提取率所在條件為試驗(yàn)A2B2C3D2處,也就是在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%,料液比1∶50,超聲溫度60℃,其超聲時(shí)間40 min時(shí),此條件下梔子中藏紅花素的提取率為64.25%。

        表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        3 結(jié)論

        通過單因素試驗(yàn)考查了乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲時(shí)間和超聲溫度等因素對(duì)梔子中藏紅花素提取率的影響規(guī)律;通過正交試驗(yàn)優(yōu)化梔子中藏紅花素的最佳提取工藝參數(shù)為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%,料液比1∶50,超聲溫度60℃,超聲時(shí)間40 min,梔子中藏紅花素的提取率為64.25%。

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