野菊花中總黃酮提取工藝及響應(yīng)曲面優(yōu)化研究

崔建強(qiáng),唐 靜

(陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院 醫(yī)藥學(xué)院,陜西 西安 710246)

野菊花為菊科多年生草本植物，為菊科植物野菊花的頭狀花序[1]，是一種常見(jiàn)的菊科中草藥植物。常見(jiàn)于山坡、路邊、河邊、海濱等潮濕潤(rùn)澤之地。其葉、花和全草都可入藥。野菊花中主要成分是總黃酮，它的藥理作用是多方面的，有免疫抗炎、抗腫瘤、清除自由基、降血脂[2～6]等。本實(shí)驗(yàn)在單因素結(jié)果的基礎(chǔ)上，以總黃酮提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)響應(yīng)曲面法進(jìn)行優(yōu)化。本次采用安全性高，操作簡(jiǎn)便的回流法對(duì)野菊花總中黃酮的提取工藝進(jìn)行研究，旨在獲取此法總黃酮提取的最佳工藝。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

野菊花為集市銷(xiāo)售。

無(wú)水乙醇，天津河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠，分析純；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，上海源葉生物科技有限公司。紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，上海圣科儀器設(shè)備有限公司；分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司；

1.2 總黃酮提取率的測(cè)定

配制一定濃度蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液，紫外分光光度法測(cè)其吸光度，制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測(cè)供試品溶液吸光度，將其值代入曲線中得出濃度，代入下述方程得出提取率。

y = 13.209x + 0.2418，R2= 0.9912，

總黃酮提取率=cNV / M×1 000

式中：c為總黃酮濃度，mg·mL-1；V為定容體積，mL；M為野菊花樣品質(zhì)量，g；N為稀釋倍數(shù)。

1.3 提取工藝優(yōu)化

1.3.1 單因素試驗(yàn) 分別稱(chēng)取野菊花粉末1 g，在其他條件不變下進(jìn)行回流提取，依次考察乙醇濃度(50 %至90 %)、料液比(1∶10 g·mL-1至1∶30 g·mL-1)、提取時(shí)間(0.5 h至2.5 h)、提取溫度(40℃至80℃)的影響。

1.3.2 響應(yīng)曲面法實(shí)驗(yàn) 根據(jù)1.3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取波動(dòng)較大的3個(gè)因素，運(yùn)用響應(yīng)曲面軟件Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析獲取最佳提取工藝[7～9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖1可以看出，a、b、d三個(gè)單因素圖，從第一個(gè)水平點(diǎn)開(kāi)始提取率逐漸增大，至第三個(gè)水平點(diǎn)達(dá)到最優(yōu)，第四、第五個(gè)水平點(diǎn)緩慢下降。c單因素圖提取率波動(dòng)最小，隨著時(shí)間不斷的延長(zhǎng)，提取率緩慢升高，1.5 h后提取率基本穩(wěn)定，故選1.5 h為提取最優(yōu)時(shí)間。其他3個(gè)因素通過(guò)響應(yīng)曲面法優(yōu)化。

圖1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 響應(yīng)曲面法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)上述的幾個(gè)單獨(dú)因素所做提取總黃酮實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)置提取溫度、料液比和乙醇濃度3個(gè)因素為自變量，設(shè)置響應(yīng)值為提取率，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。因素水平表及響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素與水平

2.2.2 方差分析 利用響應(yīng)面軟件對(duì)表2數(shù)據(jù)分析，最后得到：Y=2.73+0.13A-0.084B-0.11C-0.098AB-0.010AC-0.10BC-0.56A2-0.44B2-0.53C2(R2=0.9886，P<0.0001)。檢驗(yàn)回歸方程模型和各項(xiàng)參數(shù)的顯著性結(jié)果如表3所示。

表2 響應(yīng)曲面法試驗(yàn)結(jié)果

表3 響應(yīng)曲面回歸方程模型的方差分析

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析 將實(shí)驗(yàn)3個(gè)因素兩兩交互分析，總黃酮提取率的趨勢(shì)圖如圖2所示。

(a)乙醇體積分?jǐn)?shù)與料液比的交互作用

(b)乙醇體積分?jǐn)?shù)與提取溫度的交互作用

(c) 料液比與提取溫度的交互作用

從圖2a可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)整個(gè)坡面較料液比的坡面更陡峭一些，變化幅度更大，表明乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)野菊花總黃酮的提取率影響更大。從圖2b可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)比提取溫度的坡面較陡峭，則乙醇體積分?jǐn)?shù)比提取溫度的影響更大。從圖2c可知，提取溫度比料液比的坡面更陡峭，提取溫度比料液比影響大。由此可得最佳提取條件為乙醇濃度71.59%，料液比1∶19.3 g·mL-1，提取溫度58.67℃。

2.2.4 回歸模型驗(yàn)證 在該模型下預(yù)測(cè)的使提取量最大的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是用70%乙醇，料液比1∶20 g·mL-1，提取溫度在60℃，提取1.5 h。做三組驗(yàn)證試驗(yàn)，總黃酮提取率為2.70%，接近理論值。結(jié)果表明該提取率有效。

3 結(jié)論

本次研究以總黃酮提取率為主要指標(biāo)，采用單因素和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到，料液比1∶20 g·mL-1、70%乙醇濃度、60℃提取1.5 h為最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總黃酮提取率有2.77%，最后進(jìn)行了三組驗(yàn)證試驗(yàn)得出該方案提取總黃酮的含量平均值為2.70%，結(jié)果表明該提取率有效。為提取野菊花中總黃酮提取鑒定了提供了理論依據(jù)。