◎ 周琛媛,董柳青
(1.浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院,浙江 杭州 310018;2.桐廬縣檢驗檢測中心,浙江 桐廬 311500)
油茶(Camellia oleiferaAbel.)又稱茶油樹或茶子樹,油茶蒲是油茶果的外表皮,占油茶果60%以上。油茶蒲是油茶加工中加工副產(chǎn)物,一般被燃燒或丟棄。油茶蒲中含有多酚、多糖、茶皂素等生物活性物質(zhì)[1],油茶蒲提取物(Camellia oleiferaExtract,OCE)具有抗氧化、減肥降脂、抗腫瘤、改善前列腺疾病[2]等生物功能。
黃酮類化合物在植物體內(nèi)普遍存在,具有抗氧化、抗菌、抗癌等生物活性[3]。吳蘇喜等[4]比較了油茶蒲不同溶劑粗提液的總黃酮提取率與抗氧化活性,表明油茶蒲黃酮利用的最佳提取劑是60%乙酸乙酯-乙醇溶液,總黃酮提取率達4.13%。為了安全考慮,本試驗采用乙醇溶液為提取溶劑,以油茶蒲總黃酮提取率為指標,采用單因素試驗和響應面法優(yōu)化提取油茶蒲黃酮化合物的工藝,旨在為油茶蒲黃酮的高效提取和深度開發(fā)提供依據(jù)。
油茶蒲,產(chǎn)自浙江常山,經(jīng)粉碎、過80目篩,得到油茶蒲粉末;蘆丁標準品,國藥集團化學試劑有限公司,純度95%;亞硝酸鈉等化學試劑為分析純;試驗所用水均為純凈水;KQ-300DE數(shù)控超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司;EON酶標儀,國伯騰儀器有限公司;RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠。
1.2.1 油茶蒲黃酮的提取工藝
稱取一定量的油茶蒲粉末,加入不同質(zhì)量分數(shù)的乙醇溶液,在不同的提取溫度、超聲功率、乙醇體積分數(shù)下進行提取,5 000 r·min-1離心10 min,合并上清液。
1.2.2 總黃酮得率的計算
(1)標準曲線的繪制。按照趙波[5]的方法,以蘆丁標準溶液質(zhì)量濃度(C)為橫坐標,吸光值(A)為縱坐標,繪制標準曲線,得到回歸方程為y=0.698 3x+0.013 5。
(2)總黃酮的測定及得率的計算。制作標準曲線,測定油茶蒲黃酮的吸光度,根據(jù)標準曲線的方程得到總黃酮質(zhì)量濃度,按式(1)計算提取率。
式(1)中:W-油茶蒲總黃酮得率,%;c-根據(jù)吸光度值計算出的溶液質(zhì)量濃度,mg·mL-1;D-溶液稀釋倍數(shù);V-供試品溶液體積,mL;m-油茶蒲粉末質(zhì)量,mg。
1.2.3 單因素試驗
以提取溫度、乙醇體積分數(shù)和超聲功率3個因素進行單因素試驗設(shè)計。設(shè)定提取溫度為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃和80 ℃;乙醇體積分數(shù)為0、40%、50%、60%、70%、80%和100%;超聲功率為30 W、50 W、70 W、90 W、110 W、130和150 W。平行提取3次,探究3個因素對油茶蒲總黃酮提取率的影響。
1.2.4 響應面試驗
根據(jù)單因素試驗的結(jié)果,以提取溫度、乙醇體積分數(shù)、超聲功率為自變量,總黃酮提取率為響應值,Box-Behnken為試驗模型,采用3因素3水平響應面分析方法,優(yōu)化油茶蒲總黃酮的提取工藝,因素與水平設(shè)計表見表1。
表1 因素與水平設(shè)計表
2.1.1 提取溫度對總黃酮提取率的影響
由圖1可知,油茶蒲總黃酮的提取率隨著溫度的升高先上升后下降,在60 ℃時達到最大值。在一定溫度范圍內(nèi),溫度升高,分子運動加快,油茶蒲中黃酮類物質(zhì)溶解加快,黃酮提取率隨溫度升高而升高;當超過一定溫度時,黃酮結(jié)構(gòu)被破壞,油茶蒲總黃酮的提取率下降。因此,本實驗選擇60 ℃的提取溫度較適宜。
圖1 提取溫度對油茶蒲總黃酮提取率的影響圖
2.1.2 乙醇體積分數(shù)對總黃酮提取率的影響
由圖2可知,油茶蒲總黃酮提取率隨乙醇體積分數(shù)的增加先增高后降低,在乙醇體積分數(shù)為70%時,提取率最大。這主要是因為70%的乙醇與油茶蒲黃酮類物質(zhì)的極性相似,導致黃酮類物質(zhì)最容易被溶出。因此,本實驗選擇70%左右的乙醇溶液作為提取溶劑。
圖2 乙醇體積分數(shù)對油茶蒲總黃酮提取率的影響圖
2.1.3 超聲功率對總黃酮提取率的影響
由圖3可知,在超聲功率為30~150 W時,油茶蒲總黃酮提取率先升高后下降,在超聲功率為90 W時,提取率最大。這主要因為隨著超聲功率的增大,超聲作用使油茶蒲分子發(fā)生振蕩,加速了黃酮類物質(zhì)的溶出;超聲功率超過90 W時,使一些其他非黃酮成分溶出增多,總黃酮的提取率下降。
圖3 超聲功率對油茶蒲總黃酮提取率的影響圖
2.2.1 模型的建立和顯著性分析
利用Design Expert 8.0.6軟件對表2的試驗數(shù)據(jù)進行二次回歸擬合,得到二次多元回歸模型:Y=7.03-0.13A+0.20B-0.26C+0.062AB-0.13AC-0.20BC-0.70A2-0.51B2-0.79C2。
對該回歸模型進行方差分析,結(jié)果如表3所示。本試驗模型F回歸值=20.32,P=0.000 3<0.01,表明該二次模型存在極顯著差異,試驗模型能夠用來分析和預測油茶蒲總黃酮的提取率;F失擬值=6.14,P=0.056 1>0.05,表明失擬不顯著,試驗誤差較小,試驗穩(wěn)定性良好。對油茶蒲總黃酮提取率影響順序關(guān)系為A溫度>B乙醇體積分數(shù)>C超聲功率。
表3 響應面方差分析表
2.2.2 最佳提取工藝驗證
通過模型預測沙棘果渣總黃酮提取的最佳工藝條件為提取溫度59.37 ℃、乙醇體積分數(shù)72.26%、超聲功率86.28 W,此時預測最大總黃酮提取率Y=7.08%。結(jié)合實際操作修整最佳工藝為提取溫度為60 ℃、乙醇體積分數(shù)為65%、超聲功率為72 W,結(jié)果測得總黃酮提取率為6.98%,與預測提取率7.08%接近,表明該響應面模型優(yōu)化得到的油茶蒲總黃酮提取工藝是可靠的。
以總黃酮提取率為指標,單因素試驗結(jié)合響應面法優(yōu)化油茶蒲總黃酮提取工藝。單因素試驗確定的較好的因素水平為提取溫度60 ℃、乙醇溶液體積分數(shù)70%、超聲功率為90 W。響應面優(yōu)化法優(yōu)化結(jié)合實際操作,得到的最佳工藝條件為提取溫度為60 ℃,乙醇體積分數(shù)65%,超聲功率為72 W,得到總黃酮提取率為6.98%,與預測提取率7.08%接近,說明該響應面模型準確可靠,同時提高了油茶蒲黃酮的提取率,為后續(xù)的油茶蒲中總黃酮的提取和開發(fā)提供依據(jù)。