正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)苦菜總酚提取工藝的優(yōu)化

韓彥軍+權(quán)美平

摘要：通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，研究了不同因素對(duì)苦菜（Sonchus oleraceus L.）總酚提取率的影響，確定了最佳提取工藝參數(shù)。結(jié)果表明，對(duì)苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比；苦菜總酚提取的最佳工藝參數(shù)為A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%（V/V），提取時(shí)間3 h，料液比1∶20（g∶mL）。在此條件下，苦菜總酚提取率可達(dá)9.08 mg/g。

關(guān)鍵詞：苦菜（Sonchus oleraceus L.）；總酚；提取；正交設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S647；Q819 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）03-0644-03

苦菜（Sonchus oleraceus L.）為菊科（Compositae）苦苣屬（Sonchus）一年生或兩年生草本植物，又名苦荬菜、苣荬菜、苦苣菜。主要分布在我國(guó)東北、西北、華北、華中、華南等地區(qū)，生長(zhǎng)于山地草坡、路邊及田野間，資源十分豐富[1]?？嗖撕卸喾N營(yíng)養(yǎng)和功能成分，是一種藥食同源植物。長(zhǎng)期食用苦菜及其制品可預(yù)防腫瘤、養(yǎng)血保肝、消炎利膽、降壓降脂等[2]?？嗖丝扇耆胨帲犊啵院?。具有清熱解毒，涼血止血等作用。主治腸炎、痢疾、咽喉腫痛、吐血等病癥[3]。苦菜含有黃酮、生物堿、多糖、酚酸、內(nèi)酯、萜類(lèi)及氨基酸等對(duì)人體有益的有效成分，具有開(kāi)發(fā)價(jià)值[4-9]。

總酚作為苦菜重要的次生代謝產(chǎn)物鮮見(jiàn)報(bào)道，大量的研究已經(jīng)證實(shí)植物總酚具有抑菌、抗氧化、抗癌等多種生理功能[10]。本研究對(duì)苦菜總酚提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，旨在為苦菜資源的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

供試苦菜：2013年4月采自渭南師范學(xué)院土操場(chǎng)，主要為生長(zhǎng)茂盛的莖葉部位，50 ℃烘干粉碎，過(guò)40目篩備用。

主要試劑：沒(méi)食子酸標(biāo)品（中國(guó)藥品生物制品檢定所）；Folin-酚試劑（上海荔達(dá)生物科技有限公司）；其余試劑均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

7200型可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海分析儀器總廠(chǎng)）；恒溫水浴鍋（上海愛(ài)朗儀器有限公司）；DZF-150型恒溫鼓風(fēng)干燥箱（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)易有限公司）；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠(chǎng)）；YP2002 型電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取苦菜粉末10 g，按照料液比1∶20（g∶mL，下同）加入不同的提取溶劑（去離子水、50%甲醇、50%乙醇、用HCl調(diào)pH為1～2的50%酸性甲醇和50%酸性乙醇）在50 ℃加熱回流提取 2 h 后離心，真空抽濾，提取2次， 將2 次 提 取 過(guò) 濾 液合并，以3 000 r/min離心10 min，取上清液，在 50 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，冷卻，定容至 50 mL 備用。取0.5 mL樣液進(jìn)行總酚含量的測(cè)定。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)制作方法

標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作按照參考文獻(xiàn)[11]并稍作修改。分別準(zhǔn)確吸取質(zhì)量濃度為200 μg/mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mL于10 mL 具塞試管中，加入 Folin-Ciocalteu試劑 1.80 mL混勻，3 min后加入2 mL Na2CO3（20 g/100 mL），用去離子水定容至5 mL，置暗室反應(yīng)40 min。待反應(yīng)結(jié)束后于760 nm處測(cè)定吸光度。每個(gè)試樣平行測(cè)定3次，取平均值。以沒(méi)食子酸濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

1.5 單因素試驗(yàn)

設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)分別考察不同種類(lèi)溶劑、乙醇濃度、提取時(shí)間、料液比對(duì)苦菜總酚提取率的影響。①選取去離子水、50%甲醇、50%乙醇、50%酸性甲醇和50%酸性乙醇5種不同溶劑；②以酸性乙醇為提取溶劑，分別以不同體積分?jǐn)?shù)酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）進(jìn)行提取，料液比1∶10，提取時(shí)間2 h；③以70%酸性乙醇為提取溶劑，分別以提取時(shí)間（1、2、3、4、5 h）進(jìn)行試驗(yàn)，料液比1∶10；④以70%酸性乙醇為提取溶劑，提取時(shí)間3 h，分別以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）進(jìn)行試驗(yàn)。

1.6 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、料液比3個(gè)因素，每個(gè)因素3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)（表1），優(yōu)化苦菜總酚提取的工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

試驗(yàn)得到?jīng)]食子酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖1，吸光度（y）與沒(méi)食子酸含量（x）關(guān)系曲線(xiàn)的回歸方程為y=0.109x+0.042 3，R2=0.998 7。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

5種不同溶劑對(duì)苦菜總酚提取率的影響見(jiàn)圖2。從圖2中可以看出，50%的甲醇和乙醇處理苦菜總酚的提取率相近，50%的酸性甲醇和乙醇處理總酚提取率也相近，且明顯高于其他3個(gè)溶劑。考慮到甲醇具有毒性，所以選取酸性乙醇為最佳提取溶劑。

以不同體積分?jǐn)?shù)酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）為提取溶劑，料液比1∶10，提取2 h時(shí)苦菜總酚的提取率見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)的升高，苦菜總酚提取率明顯增加，當(dāng)酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，苦菜總酚提取率達(dá)到最高，所以選取70%酸性乙醇作為適宜的提取溶劑。

以70%酸性乙醇為提取溶劑，分別以不同提取時(shí)間（1、2、3、4、5 h），料液比1∶10進(jìn)行試驗(yàn)，得到的苦菜總酚提取率見(jiàn)圖4。由圖4可知，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，苦菜總酚提取率逐漸增大，3 h后，提取率增加變化不明顯，故選取3 h為適宜的提取時(shí)間。

以70%酸性乙醇為提取溶劑，提取時(shí)間3 h，分別以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）進(jìn)行試驗(yàn)，得到的苦菜總酚提取率見(jiàn)圖5。由圖5可知，隨著料液比的降低，苦菜總酚提取率逐漸增大，當(dāng)料液比為1∶30時(shí)，提取率趨于穩(wěn)定，因此確定適宜的料液比為1∶30。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2結(jié)果表明，各因素對(duì)苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比在正交設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)對(duì)提高苦菜總酚提取率無(wú)顯著影響，其水平可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)為A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗(yàn)A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當(dāng)，但其試劑用量較少，表明該優(yōu)化結(jié)果可行。

3 小結(jié)

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)提取苦菜總酚，結(jié)果表明，對(duì)苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)是A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達(dá)9.08 mg/g。

參考文獻(xiàn)：

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2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2結(jié)果表明，各因素對(duì)苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比在正交設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)對(duì)提高苦菜總酚提取率無(wú)顯著影響，其水平可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)為A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗(yàn)A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當(dāng)，但其試劑用量較少，表明該優(yōu)化結(jié)果可行。

3 小結(jié)

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)提取苦菜總酚，結(jié)果表明，對(duì)苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)是A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達(dá)9.08 mg/g。

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2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2結(jié)果表明，各因素對(duì)苦菜總酚提取率的影響程度由大到小為B、A、C，即依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比。由表3可知，因素B有顯著差異，故選取苦菜總酚提取率最高水平B3；因素A、C沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比在正交設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)對(duì)提高苦菜總酚提取率無(wú)顯著影響，其水平可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最后確定提取苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)為A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。以最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的苦菜總酚提取率為9.08 mg/g，與正交試驗(yàn)A2B3C1和A3B3C2得到的總酚提取率相當(dāng)，但其試劑用量較少，表明該優(yōu)化結(jié)果可行。

3 小結(jié)

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)提取苦菜總酚，結(jié)果表明，對(duì)苦菜總酚提取率影響程度由大到小依次為提取時(shí)間、酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比；確定苦菜總酚的最佳工藝參數(shù)是A1B3C1，即酸性乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時(shí)間3 h，料液比1∶20。在此條件下，苦菜總酚提取率可達(dá)9.08 mg/g。

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