冬瓜皮中總?cè)频奶崛」に噧?yōu)化

陳月華，王　娜，李　嘉，李　瑞，李　真，范會(huì)平

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州　450002）

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冬瓜皮中總?cè)频奶崛」に噧?yōu)化

陳月華，王娜，李嘉，李瑞，李真，*范會(huì)平

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

摘要：為了優(yōu)化冬瓜皮中總?cè)频淖罴烟崛」に嚄l件，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取了料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取溫度為影響因子。根據(jù)Box- Behnken中心組合原理設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)，以冬瓜皮中總?cè)频奶崛×繛轫憫?yīng)值進(jìn)行響應(yīng)曲面分析。結(jié)果表明，冬瓜皮中總?cè)铺崛〉淖罴压に嚄l件為料液比1∶11（g∶mL），乙醇體積分?jǐn)?shù)95%，提取溫度80℃，且實(shí)際提取量為3 798.63 μg/g，與模型預(yù)測(cè)值（3 817.43 μg/g）基本相符。

關(guān)鍵詞：冬瓜皮；總?cè)?；提取工?/p>

冬瓜為一年生草本植物，原產(chǎn)于中國(guó)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(rùn)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(yíng)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(zhì)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(dòng)物與抗生育等多種生物活性［2-3］。目前，對(duì)冬瓜皮中總?cè)频奶崛」に嚭苌賵?bào)道，本試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化冬瓜皮中總?cè)频奶崛」に嚄l件，以期為冬瓜皮中總?cè)频奶崛√峁﹨⒖肌?/p>

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

冬瓜皮，采集于孟州市培茂食品廠。

1.2試驗(yàn)試劑

香草醛、高氯酸，天津市科密歐化學(xué)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(xué)試劑有限公司提供；齊墩果酸（含量94.9%），中國(guó)藥品生物制品檢定所提供。

1.3儀器與設(shè)備

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

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1樣品的預(yù)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(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品10.0 mg甲醇溶解后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度，搖勻即得齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品母液，以此母液配成20 μg/mL齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（取1 mL齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)5%香草醛-冰醋酸溶液和1 mL高氯酸，于60℃恒溫下反應(yīng)20 min，冰水冷卻，冰醋酸定容至10 mL，混勻后于550 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度［4-5］。并以齊墩果酸質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.3試樣含量的測(cè)定

總?cè)坪繙y(cè)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(shí)間下進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)5%香草醛-冰醋酸溶液和1 mL的高氯酸，于60℃恒溫下反應(yīng)20 min，冰水冷卻，冰醋酸定容至10 mL，混勻后于550 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。每個(gè)試樣2個(gè)平行，從其齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算所測(cè)總?cè)坪浚俑鶕?jù)下列公式計(jì)算出1.0 g冬瓜皮中總?cè)频暮俊?/p>

式中：X——冬瓜皮干物質(zhì)總?cè)屏?，μg/g；

C——冬瓜皮提取液總?cè)瀑|(zhì)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(yàn)考察

考察不同提取次數(shù)、不同料液比、不同提取溫度、不同提取時(shí)間、不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)冬瓜皮中總?cè)祁愄崛×康挠绊憽?/p>

1.4.5響應(yīng)面試驗(yàn)

綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)Box- Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理，分別選取提取溫度、料液比、提乙醇體積分?jǐn)?shù)作為自變量，以冬瓜皮中總?cè)频奶崛×孔鳛轫憫?yīng)函數(shù)，采用響應(yīng)面分析法，通過回歸得出自變量與響應(yīng)函數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)模型。

2　結(jié)果與分析

2.1齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

總?cè)苹衔飿?biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1　總?cè)苹衔飿?biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸方程。結(jié)果表明，在齊墩果酸質(zhì)量濃度為0～3 μg/mL線性關(guān)系良好。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方程和公式，可得冬瓜皮中總?cè)频暮俊?/p>

2.2單因素試驗(yàn)

2.2.1提取次數(shù)對(duì)總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

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(cè)定第1次和第2次提取液吸光度，分別計(jì)算第1次、第2次總?cè)铺崛×俊?/p>

提取次數(shù)對(duì)冬瓜皮總?cè)苹×康挠绊懸姳?。

表1　提取次數(shù)對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

由表1可知，第1次提取量較大，提取量已達(dá)3 344.87 μg，第2次提取量?jī)H620.45 μg。如果提取次數(shù)增加，不僅造成資源的浪費(fèi)，也增加濃縮工序的難度，故選取提取次數(shù)為1次。

2.2.2料液比對(duì)總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

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(cè)吸光度，計(jì)算提取量。

料液比對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊懸姳?。

表2　料液比對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

由表2可知，當(dāng)料液比為1∶6時(shí)，提取量較低；當(dāng)料液比為1∶8，1∶10，1∶12，1∶14時(shí)，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(duì)總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

以95%乙醇為提取溶劑，料液比1∶10，提取時(shí)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(cè)吸光度，計(jì)算提取量。

提取溫度對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊懸姳?。

表3　提取溫度對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

由表3可知，隨著提取溫度的不斷升高，總?cè)铺崛×恳嚯S之增加，提取溫度85℃時(shí)的總?cè)铺崛×孔罡?，?5℃為試驗(yàn)中最高溫度，故選用提取溫度為70℃。

2.2.4乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

以提取溫度70℃，料液比1∶10，提取時(shí)間2 h，提取1次，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為55%，65%，75%，85%，95%進(jìn)行提取，香草醛比色法測(cè)吸光度，計(jì)算提取量。

乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊懸姳?。

表4　乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)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?jǐn)?shù)的變大，總?cè)铺崛×恳嚯S之增加；乙醇體積分?jǐn)?shù)為95%時(shí)，總?cè)铺崛×孔罡?，故選用乙醇體積分?jǐn)?shù)為85%。

2.2.5提取時(shí)間對(duì)總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

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(shí)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(cè)吸光度，計(jì)算提取量。

提取時(shí)間對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊懸姳?。

表5　提取時(shí)間對(duì)冬瓜皮總?cè)铺崛×康挠绊?/p>

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

2.3響應(yīng)面試驗(yàn)

2.3.1模型的建立與顯著性分析

根據(jù)中心組合設(shè)計(jì)原理，綜合單因素試驗(yàn)考察結(jié)果，要得到更加精確的結(jié)果，需要進(jìn)行更復(fù)雜的試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)因素的水平范圍，得進(jìn)行響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)分析的優(yōu)化試驗(yàn)因素的水平范圍。

響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)見表6。

表6　響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)

冬瓜皮中總?cè)铺崛」に図憫?yīng)面試驗(yàn)安排見表7，總?cè)铺崛×糠讲罘治鲆姳?，總?cè)铺崛×糠讲罘治鼋Y(jié)果見表9。

表7　冬瓜皮中總?cè)铺崛」に図憫?yīng)面試驗(yàn)安排

表8　總?cè)铺崛×糠讲罘治?/p>

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用響應(yīng)曲面分析軟件Design Expert 6.0.5 Trial進(jìn)行多元回歸分析，得到了預(yù)測(cè)響應(yīng)值與編碼自變量的二次多項(xiàng)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?jǐn)?shù)。

由表8可知，回歸方程模型高度顯著，決定系數(shù)（R- Squared）=0.920 5，說明響應(yīng)值的變化有92.5%來源于所選自變量；失擬項(xiàng)=0.542 5＞0.05不顯著，說明回歸方程在整個(gè)回歸區(qū)域的擬合情況良好，可用該回歸模型代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面見圖2，乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取溫度對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面見圖3，料液比和提取溫度比對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面見圖4。

表9　總?cè)铺崛×糠讲罘治鼋Y(jié)果

圖2　乙醇體積分?jǐn)?shù)和料液比對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面

由圖2可知，在提取溫度一定的條件下，隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的升高，響應(yīng)值升高，至乙醇體積分?jǐn)?shù)約95%時(shí)存在極大值；總?cè)铺崛×恳搽S液料比的增大而增大，料液比為1∶10.65時(shí)，響應(yīng)值達(dá)最大；乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)響應(yīng)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?jǐn)?shù)為95%，響應(yīng)值隨提取溫度的增加而升高，在提取溫度約為79.37℃處達(dá)最大值，而且總?cè)铺崛×渴冀K隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增高而增高。由圖4可知，在乙醇體積分?jǐn)?shù)一定的條件下，總?cè)铺崛×宽憫?yīng)值隨提取溫度的升高而升高，而料液比對(duì)響應(yīng)值的影響不顯著。

2.3.2驗(yàn)證試驗(yàn)

圖3　體積分?jǐn)?shù)和提取溫度對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面

圖4　料液比和提取溫度比對(duì)總?cè)铺崛×坑绊懙牡雀呔€和響應(yīng)面

通過響應(yīng)面分析得到冬瓜皮中總?cè)铺崛〉淖顑?yōu)工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)95%，提取溫度79.37℃，料液比1∶10.65。在此條件下，冬瓜皮總?cè)频念A(yù)測(cè)提取量為3 817.43 μg/g。為了驗(yàn)證回歸模型的有效性，根據(jù)推斷的最佳工藝參數(shù)和實(shí)際操作過程中的可行性，以乙醇體積分?jǐn)?shù)95%，提取溫度80℃，料液比1∶10和1∶11的條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)際測(cè)得量分別為3 741.67，3 763.54，3 807.48，3 789.79 μg/g，測(cè)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(cè)定結(jié)果穩(wěn)定，偏差較小，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好，與預(yù)測(cè)值更為接近。這充分反映該模型合理有效，能夠?yàn)閷?shí)際操作提供較好的指導(dǎo)。

3　結(jié)論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化總?cè)频奶崛」に嚄l件。回歸分析結(jié)果表明，提取溫度和乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總?cè)铺崛×康挠绊懜语@著?？?cè)铺崛×坑庙憫?yīng)方程的回歸分析和驗(yàn)證試驗(yàn)表明，該方法合理可行。冬瓜皮中總?cè)铺崛∽罴褩l件為乙醇體積分?jǐn)?shù)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(hào)：TQ461

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

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

文章編號(hào)：1671- 9646（2016）05a- 0032- 04

收稿日期：2016- 03- 28

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（201303079）。

作者簡(jiǎn)介：陳月華（1988—），女，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。

*通訊作者：范會(huì)平（1972—），女，博士，副教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏、功能活性成分開發(fā)與應(yīng)用。