响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺_本科毕业论文含开题报告

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

本科学生毕业论文
题目(中文):响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺(英文):Optimization of Extraction Process of Flavonoids from Camptotheca acuminata leaves Using Response Surface Methodology
院(系)生命科学与化学工程系
专业、年级生物工程专业2009级
2013 年5 月10 日
湖南科技学院本科毕业论文诚信声明
本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文(设计),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文作者签名:
年月日
毕业论文任务书
课题名称:响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺学生姓名:王凯
系别:生命科学与化学工程系
专业:生物工程
指导教师:王宗成
2013 年01 月13 日
注:本任务书一式三份,由指导教师填写,经系毕业论文领导小组审批后一份下达给学生,一份交指导教师,一份留系里存档。

毕业论文开题报告
课题名称:响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺学生姓名:王凯
系别:生命科学与化学工程系
专业:生物工程
指导教师:王宗成
2013 年01 月13 日
湖南科技学院毕业论文指导过程记录表
湖南科技学院毕业论文答辩申请暨资格审查表
注:此表为学生毕业论文(设计)定稿后申请答辩,及系领导小组对申请答辩学生进行资格审查时用;资格审查项目由指导教师填写。

湖南科技学院本科毕业论文评审表
优秀,80—89分记为良好,70—79分记为中等,60—69分记为及格,60分以下记为不及格。

湖南科技学院本科毕业论文答辩记录表
学科分类号:081801
本科学生毕业论文
题目(中文):响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺(英文):Optimization of Extraction Process of Flavonoids from Camptotheca acuminata leaves Using
Response Surface Methodology
姓名:王凯
学号:200907002213
院(系):生命科学与化学工程系
专业、年级:生物工程专业2009级
指导教师:王宗成
2013 年5月10日
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
第1章绪论 (1)
1.1 喜树 (1)
1.2 黄酮类化合物活性及生理作用 (1)
1.3 国内外研究现状 (2)
1.4 响应面设计分析方法 (2)
1.5 实验研究方法 (3)
第2章材料与方法 (4)
2.1黄酮类化合物含量测定的原理 (4)
2.2 材料、药品试剂及仪器 (4)
2.2.1 实验材料 (4)
2.2.2 主要药品与试剂 (4)
2.2.3 主要仪器与器具 (4)
2.3实验方法与步骤 (5)
2.3.1 样品处理 (5)
2.3.2 相关溶液的配制 (5)
2.3.3 黄酮含量测定的标准溶液及标准曲线的绘制 (5)
2.4 黄酮的提取 (6)
2.5 黄酮含量测定方法 (6)
2.6 黄酮提取单因素试验 (6)
2.6.1 料液比的影响 (6)
2.6.2 提取次数的影响 (6)
2.6.3 乙醇体积分数的影响 (6)
2.6.4 提取温度的影响 (7)
2.6.5 提取时间的影响 (7)
2.7响应面设计实验 (7)
2.7.1实验设计 (7)
2.7.2 实验分析 (7)
第3章结果与分析 (8)
3.1黄酮含量测定的标准曲线 (8)
3.2 单因素试验结果与分析 (8)
3.2.1 料液比的对提取率的影响 (8)
3.2.2提取次数对提取率的影响 (9)
3.2.3 乙醇体积分数对提取率的影响 (10)
3.2.4 提取温度对提取率的影响 (11)
3.2.5 提取时间对提取率的影响 (12)
3.3 响应面设计试验结果及分析 (12)
3.3.1 Box-Benhnken 设计方案及试验结果 (12)
3.3.2提取工艺条件的响应曲面分析 (13)
3.3.3响应面回归模型的方差分析 (15)
3.3.4 最佳工艺条件 (16)
第4章结论与讨论 (17)
附录 (18)
参考文献 (21)
致谢 (1)
响应面设计优化喜树叶黄酮提取工艺
摘要
研究显示,喜树叶中黄酮类化合物含量相对丰富。

为提高喜树叶中黄酮类化合物的提取效率,本论文在以风干喜树叶为原料, 用乙醇作提取剂,在喜树叶的黄酮提取工艺中, 将单因素试验和响应面实验设计分析法应用于回流提取喜树叶黄酮工艺, 研究回流提取的条件及其对提取结果即黄酮的得率的影响,寻求各因素的综合优化条件。

本实验首先对可能影响喜树叶黄酮提取的五个因素:料液比,提取次数,乙醇体积分数,提取温度,每次提取时间进行单因素试验,结果可以找出各因素与提取率的大致关系,并选择了三个显著影响因素即料液比,乙醇体积分数,提取温度,以提取率为响应值,进行了经典的三因素三水平Box-Benhnken 试验设计,并通过Design-Expert软件对实验数据进行分析,得到相关响应面数据和分析结果。

结果表明,乙醇回流提取喜树叶黄酮的最佳工艺条件为1:40料液比,60%乙醇,温度80℃,每次提取90 min,提取三次。

这些结论为提高喜树叶黄酮利用率及其工业化生产提供了一定的理论参考。

【关键词】响应面法;喜树叶;黄酮提取
Optimization of Extraction Process of Flavonoids from Camptotheca acuminata leaves Using Response Surface Methodology
Abstract
Studies have shown that the content of flavonoids in Camptotheca acuminata leaves is relatively abundant. In order to improve the extraction efficiency of flavonoids in Camptotheca acuminata leaves, studies of the paper used air-dry Camptotheca acuminata leaves as raw material, ethanol as extraction agent. In this extraction process, the single factor experiment and response surface experimental design analysis method were applied to reflux extraction, to research reflux extraction conditions and their impact on the yield of flavonoids extraction results, and seek the optimal conditions. The single factor experiments first had five factors that may affect the yield of flavonoids extraction: solid-liquid ratio, extraction times, ethanol concentration, extraction temperature and extraction time and the results had shown that the approximate relationship of the various factors and extraction rate, and three significant factors: solid-liquid ratio, ethanol volume fraction, extraction temperature. Then the classic three factors and three levels Box-Benhnken experimental design was carried out to establish a quadratic regression model for the extraction efficiency of total flavonoids, and analysis of the experimental data was processed by the Design-Expert software. The optimal conditions of ethanol extract for flavonoids in Camptotheca acuminata leaves were obtained as follows: solid-liquid ratio1:40, ethanol volume fraction 60%, extraction temperature 80 °C, extraction time 90min each time and extraction times three times. These conclusions can provide some theoretical reference for improvement of the utilization of Camptotheca flavonoids and their industrial production.
[keywords] response surface methodology; camptotheca acuminata leaves;
extraction of flavonoids
第1章绪论
1.1 喜树
喜树(Camptotheca acuminata Decne)属紫树科(Nyssaeeae),别名旱莲木,是我国特有树种之一,主要分布于我国长江流域及以南地区,为我国阔叶树中的珍品之一,具有很高的观赏价值,是绿化、美化环境的优良绿荫树和风景树,同样也是非常重要药用树种之一[1]。

喜树为落叶大乔木,树高可达25-30m;树皮幼时呈淡灰色,老则呈灰褐色;小枝幼时呈绿色,略具灰褐色绒毛,老则呈淡褐色;叶互生,卵状长方形或卵状椭圆形,表面深绿色,下面淡绿色;先端渐尖,基部圆或广楔形,全缘,边缘有纤毛,羽脉10-11对;叶柄红色,有疏毛;花单性同株,白色,无梗,多数排成球形头状化序,雌花球顶生,雄花球腋生;花期7-8月,果期11-12月,果实披针形,两边有翅;内有种子1粒,干缩成细条状。

喜树属深根性树种,性喜温暖,不耐严寒,适生于年均温度13-17℃的地区。

土壤以深厚、肥沃、排水良好的砂壤土生长较好,多生于海拔1000 m以下的山脚沟谷坡地;较耐水湿,在河滩沙地、河湖堤岸以及地下水充足处生长良好[2]。

其中,湖南科技学院校园里有几颗高大喜树,生长旺盛。

1.2 黄酮类化合物活性及生理作用
黄酮类化合物(flavonoids)是一类存在于自然界的、具有2-苯基色原酮(flavone)结构的化合物。

它们分子中有一个酮式羰基,第一位上的氧原子具碱性,能与强酸成盐,其羟基衍生物多具黄色,故又称黄碱素或黄酮。

黄酮类化合物在植物体中通常与糖结合成苷类,小部分以游离态(苷元)的形式存在。

绝大多数植物体内都含有黄酮类化合物,它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方起着重要的作用。

黄酮广泛存在于植物的各部位,主要集中在花、叶、果实中,有研究指出,喜树叶中黄酮类化合物含量丰富。

大量研究显示,黄酮类化合物有强大的生理活性和药用价值,具有抗肿瘤、护肝、抗炎、抗菌、抗病毒、调节内分泌系统等诸多功效,同时还能抑制脂质过氧化作用、血小板凝集、毛细管渗透性以及脆性等[3-5]。

此外,黄酮在食品中的应用也很广,它在食品中主要用于天然甜味剂、天然抗氧化剂、天然色素、保健食品等方面[4-7]。

1.3 国内外研究现状
近些年来国内,从中草药中提取分离黄酮类化合物的工作开得较为广泛。

已有从黄芩、水芹、银杏叶、竹叶、龙柏叶、楮树叶中提取分离了许多黄酮类化合物[4]。

但目前对喜树的开发利用仅限于提取抗癌药物喜树碱,其资源没有得到充分利用,特别对叶子的开发利用相对较少[7]。

从喜树中提取总黄酮的研究也鲜见报道。

王学利得到水提取喜树叶总黄酮的最优提取方案:以pH值10的水为溶剂,提取温度91-100℃,溶剂体积50-60 mL,提取时间25-37 min,可最大限度地提取喜树叶中的黄酮[4]。

毛燕等研究了不同条件对水提取喜树翅果总黄酮含量提取的影响,发现最佳提取条件为:溶剂体积40 mL,提取时间60 min,提取温度90-100℃,总黄酮含量最高为5.45%[6]。

杨国恩等得到超声-微波协同辅助溶剂法提取喜树果总黄酮提取的优化工艺:提取时间4-8 min,提取溶剂中乙醇体积分数70%,料液比1g:6mL,优化工艺条件下总黄酮的产率可达1.13%[6]。

喜树总黄酮含量最高的部位是果实,其次是叶和根,最低为茎。

喜树的果实和叶中总黄酮的提取效率较高,且容易大规模采集果实和叶片(不会危及树木的生命),再加上喜树近年的大力推广及蕴涵的较大经济效益,因此,提取喜树叶总黄酮具有一定的研究价值[6]。

国内有研究涉及喜树叶黄酮提取的索氏提取法,水提取法,微波提取法等,还有正交实验研究黄酮的提取,但对于响应面的应用在这个方面还没有涉及[7-11]。

1.4 响应面设计分析方法
响应面分析法( Response Surface Methodology, RSM) , 将数学与统计学相结合, 采用多元二次回归方法作为函数估计的工具来拟合因素与响应值之间的函数关系, 依此可对函数的响应面和等高线进行分析来寻求最佳工艺参数。

相对于正交设计,响应面设计试验次数少、周期短,求得的同归方程精度高,是一种能研究几种因素间交互作用的回归分析方法[12-17]。

一般的试验设计与优化方法,都未能给出直观的图形,因而也不能凭直觉观察其最优化点,虽然能找出最优值,但难以直观地判别优化区域。

为此响应面分析法(也称响应曲面法)应运而生。

响应面法的基本思想是通过近似构造一个具有明确表达形式的多项式来表达隐式功能函数。

本质上来说,响应面法是一套统计方法,用这种方法来寻找考虑了输入变量值的变异或不确定性之后的最佳响应值[12]。

响应面分析也是一种最优化方法,它是将体系的响应(如萃取化学中的萃取率)作为一个或多个因素(如萃取剂浓度、酸度等)的函数,运用图形技术将这种函数关系显示出来,以
供我们凭借直觉的观察来选择试验设计中的最优化条件。

显然,要构造这样的响应面并进行分析以确定最优条件或寻找最优区域,首先必须通过大量的量测试验数据建立一个合适的数学模型(建模),然后再用此数学模型作图。

建模最常用和最有效的方法之一就是多元线性回归方法[12]。

对于非线性体系可作适当处理化为线性形式。

中心复合设计仍然是当前应用得最多的RSM经典设计方法[12]。

化学和生物学领域是RSM最重要的应用领域,RSM在这两个学科的研究中充分展现了它的优点[12]。

1.5 实验研究方法
本论文首创性地对喜树叶进行响应面设计优化黄酮提取工艺,对开发喜树叶资源具有一定的研究价值和现实意义。

本论文以风干喜树叶为原料,在喜树叶的黄酮提取研究中,将单因素和响应面分析法应用于乙醇回流提取喜树叶黄酮工艺,研究回流提取的条件及其对提取结果即黄酮的得率的影响,寻求各因素的综合优化条件,为提高喜树叶黄酮利用率以及为工业化生产提供一定的理论参考。

第2章材料与方法
2.1黄酮类化合物含量测定的原理
黄酮类化合物易溶于热水和热的乙醇,用石油醚处理过的样品,用乙醇溶液回流提取,得到黄酮提取液[5]。

在中性或弱碱性及亚硝酸钠存在条件下,黄酮类化合物与铝盐生成鳌合物,加入氢氧化钠溶液后显红橙色,是因为亚硝酸钠还原黄酮,加硝酸铝络合,加氢氧化钠使黄酮类化合物开环,生成2’-OH查耳酮而显色。

在波长510 nm附近有吸收,可用分光光度法进行测定[5]。

利用黄酮类化合物中的3-羟基、4-羟基、5-羟基、4-羰基或邻二位酚羟基,与Al3+进行络合反应,在碱性条件下生成红色络合物的原理测定其含量。

2.2 材料、药品试剂及仪器
2.2.1 实验材料
实验原材料为喜树叶,2012年9月下旬采摘于湖南科技学院校园,挑选新鲜干净喜树叶采摘后,经清洗,烘干,室温保存于实验室备用。

2.2.2 主要药品与试剂
芦丁标准品、95%乙醇、石油醚、亚硝酸钠、三氯化铝、氢氧化钠。

药品试剂均达分析纯。

2.2.3 主要仪器与器具
T6可见分光光度计、TE124S电子天平、RE-52B旋转蒸发仪、烘箱、回流提取装置、DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器、烧杯,容量瓶,移液管,移液枪,量筒,比色管等。

2.3实验方法与步骤
2.3.1 样品处理
将叶片剪成适当长度,再在105℃烘至恒重。

采用Soxhlet提取法,以沸程为30℃-60℃的石油醚为脱脂剂于45℃水浴中脱脂3次每次2小时,充分除去样品中脂类和脂溶性色素。

取出样品,先置通风处晾干,再将滤纸包置烘箱中130 ℃烘干,放入干燥器中冷却备用。

2.3.2 相关溶液的配制
5%亚硝酸钠溶液:准确称量2.5 g亚硝酸钠,置烧杯充分溶解,定容到50 mL 容量瓶。

10%三氯化铝:准确称量9.0449 g三水合三氯化铝,置烧杯充分溶解,定容到50 mL容量瓶。

1 mol/L氢氧化钠:准确称量10 g氢氧化钠,置烧杯充分溶解,定容到250 mL容量瓶。

70%乙醇溶液:量取368.42 mL 95%乙醇稀释到500 mL。

50%,60%,80%,90%乙醇溶液用类似方法配得。

以上溶液用完均可再配。

2.3.3 黄酮含量测定的标准溶液及标准曲线的绘制
标准溶液的配制[5]:
称取约50 mg芦丁标准品于称量瓶中置105℃烘箱下烘干至恒重,干燥器中冷却,精确称取25 mg芦丁标准品,用70%乙醇定容至25 mL,再取2.5 mL定容到25 mL容量瓶得0.1 mg/mL的标准液。

标准曲线的绘制[5]:
分别取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL的0.1 mg/mL芦丁标准溶液于6个25 mL容量瓶中,用移液枪分别加入0.6 mL 5%亚硝酸钠,放置6 min,加0.6 mL 10%三氯化铝后放置6 min,再加1.0 mol/L NaOH 8.0 mL,加70%乙醇定容至刻度,摇匀,放置12 min得测定液。

以空白溶液作参比,在λ= 510 nm处测吸光度,计算标准液浓度(C)与吸光度(A)的回归方程A = kC + b。

2.4 黄酮的提取
脱脂后样品按一定条件提取,将提取液抽滤,滤渣在相同条件下提取一定次数,用旋转蒸发仪合并滤液浓缩至约25 mL,转移到50 ml容量瓶中,用70%乙醇定容至刻度,摇匀。

取该溶至10 mL,转移至25 mL 容量瓶中,再用70%乙醇定容至刻度,摇匀。

再取该溶液2.0 mL,置于25 mL 容量瓶中待测定。

2.5 黄酮含量测定方法
按照标准曲线绘制方法操作,测定吸光度,根据标准曲线计算出测定样品溶液总黄酮浓度C。

然后计算样品中总黄酮的提取率。

总黄酮提取率(mg/g)= CNV/m
式中,C 为测定样品溶液总黄酮浓度(mg/mL);N 为稀释倍数,数值为31.25;V 为最初样品定容体积(mL),数值为50;m为样品质量(g),数值为1。

2.6 黄酮提取单因素试验
2.6.1 料液比的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比分别为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50萃取,恒温70℃,回流提取两次,每次120 min,测定提取液黄酮含量,并计算得率。

2.6.2 提取次数的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比1:40,恒温70℃,回流提取两次,每次120 min,分别萃取1 、2 、3 、4次,测定提取液黄酮含量,并计算得率。

2.6.3 乙醇体积分数的影响
取样品1 g,分别加入50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液,料液比1:40,恒温70℃,回流提取两次,每次120min,测定提取液黄酮含量,并计算得率。

2.6.4 提取温度的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比1:40,回流提取两次,每次120 min,分别于50℃、60℃、70℃、80℃提取,测定提取液黄酮含量,并计算得率。

2.6.5 提取时间的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比1:40,恒温70℃,回流提取两次,每次回流提取60 min、90 min、120 min、150 min,测定提取液黄酮含量,并计算得率。

2.7响应面设计实验
2.7.1实验设计
参考文献[17],在单因素实验的基础上从料液比、提取次数、乙醇体积分数、提取温度、提取时间五个因素中精心筛选出3个对黄酮乙醇提取影响比较显著的因素:料液比、乙醇体积分数、提取温度,在固定提取时间90 min、提取次数3次的条件下采用经典的三因素三水平Box-Behnken 试验设计进行响应面试验确定喜树叶中黄酮提取的最佳工艺[17]。

表 2.1 喜树叶黄酮提取工艺条件的Box-Behnken 中心组合设计因素与水平
水平Level
因素Factors
A:乙醇浓度(%)B:料液比(mL/g)C:提取温度(℃)
-1 50 30 70
0 60 40 80
1 70 50 90
2.7.2 实验分析
利用Design-Expert 8.0 软件对实验数据进行分析,得到实验结果。

第3章结果与分析
3.1黄酮含量测定的标准曲线
根据前文的测定方法,待测液得到的测定结果用Excel 软件做线性回归后得到标准曲线(图3.1)。

回归方程为:A = 12.088C-0.0185,R2 =0.9974。

式中,A为510 nm处吸光度,C为芦丁溶液质量浓度,在0~0.05 mg/mL质量浓度范围内有良好的线性关系。

图 3.1 芦丁标准曲线
3.2 单因素试验结果与分析
3.2.1料液比的对提取率的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比分别为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50萃取,恒温70℃,回流提取两次,每次120 min的条件提取测定喜树叶总黄酮含量,考察料液比对喜树叶总黄酮提取率的影响。

结果如图3.2所示,在一定范围内随着料液数值的增大黄酮的提取率呈增加趋势,随后基本稳定,到料液比为
1:50时,提取率接近最大值。

考虑到生产成本,宜选取料液比1:40。

图 3.2 料液比对提取率的影响
3.2.2提取次数对提取率的影响
取样品1 g,乙醇体积分数70%,料液比1:40,恒温70℃,按每次120 min 回流提取,分别提取1 、2 、3 、4次提取测定喜树叶总黄酮含量,考察提取次数对喜树叶总黄酮提取率的影响。

结果如图3.3所示,在一定范围内。

提取次数越多提取率越大,提取次数为4次时提取率接近最大值。

实际上可以看出,提取3次时喜树叶总黄酮已基本溶出完全,为了节省时间和节约溶剂,从工业成本和提取周期角度来看,宜选取提取3次。

图 3.3 提取次数对提取率的影响
3.2.3 乙醇体积分数对提取率的影响
取样品1g,分别以50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液为提取溶剂,料液比1:40,恒温70℃,回流提取两次,每次120 min的条件提取测定喜树叶总黄酮含量,考察乙醇体积分数对喜树叶总黄酮提取率的影响。

结果如图3.4所示,提取率随乙醇体积分数递增呈先增后减再增的起伏趋势,在乙醇体积分数为60%左右时,提取喜树叶总黄酮的效果更佳。

图 3.4 乙醇体积分数对提取率的影响
3.2.4 提取温度对提取率的影响
取样品1 g ,乙醇体积分数70%,料液比1:40,回流提取两次,每次120 min ,分别于50℃、60℃、70℃、80℃的条件提取测定喜树叶总黄酮含量,考察提取温度对喜树叶总黄酮提取率的影响,结果如图3.5所示,提取率先随着提取温度的提高而提高,然后趋于平稳,在提取温度为80℃时,喜树叶总黄酮的提取率基本达到最高。

0.00
5.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00
40.0040
50
60
708090
提取温度(℃)
提取率(m g /g )
图 3.5 提取温度对提取率的影响
3.2.5 提取时间对提取率的影响
取样品1 g ,乙醇体积分数70%,料液比1:40,恒温70℃,回流提取两次,分别每次回流提取60 min 、90 min 、120 min 、150 min 的条件提取测定喜树叶总黄酮含量,考察提取时间对喜树叶总黄酮提取率的影响。

图3.6显示提取时间在60~150 min 之间温度对喜树叶总黄酮提取率的总体影响不是很大,提取时间达90 min 以后提取率增量就很少了,可以看出超过90 min 以后,提取时间对喜树叶黄酮提取的影响不大。

28.00
28.5029.0029.5030.0030.5031.00
31.5032.0060
90
120
150
提取时间(min)
提取率(m g /g )
图 3.6 提取时间对提取率的影响
3.3 响应面设计试验结果及分析
3.3.1 Box-Benhnken 设计方案及试验结果
通过对提取工艺条件的单因素试验考察,从上文的单因素试验中我们可以确定:料液比、乙醇体积分数、提取温度是影响喜树叶黄酮提取率的三个关键因素。

现依据响应面二阶设计方法[16],采用统计分析软件Design-expert 8.0.5.0 建立3因素3水平的Box-Benhnken 模型进行优化试验,试验设计及试验结果见表3.1
表 3.1 喜树叶总黄酮提取工艺条件的响应面法试验设计及结果
Standard order Run
order
Factor 1
A:乙醇浓度
(%)
Factor 2
B:料液比
(mL/g)
Factor 3
C:提取温度
(℃)
实测值
提取率
(mg/g)
预测值
提取率
(mg/g)
7 1 50 40 90 34.7064 34.74
11 2 60 30 90 36.7887 37.03
4 3 70 50 80 33.1553 33.43
8 4 70 40 90 35.9990 35.29
2 5 70 30 80 30.8286 31.30
13 6 60 40 80 40.3428 40.64
3 7 50 50 80 35.6112 35.14
10 8 60 50 70 36.1283 35.89
12 9 60 50 90 36.5161 36.95
14 10 60 40 80 40.3339 40.64
9 11 60 30 70 34.7064 34.27
15 12 60 40 80 41.2206 40.64
16 13 60 40 80 40.6524 40.64
5 14 50 40 70 35.7405 36.45
1 16 50 30 80 35.9990 35.75
6 1
7 70 40 70 29.7945 29.76 3.3.2提取工艺条件的响应曲面分析
喜树叶黄酮提取工艺条件的响应曲面分析用Design expert 8.0.5.0对所得数据进行回归分析,结果如图3.7~3.9,可以看出各试验因素的最佳参数及各试验因素之间的相互作用。

由喜树叶黄酮提取率(Y)对乙醇浓度(A)、料液比(B)、提取温度(C)各试验因素所构成的响应曲面图可以直观地看出的交互作用对喜树叶黄酮提取率的影响比较显著。

图 3.7 料液比与乙醇浓度对黄酮提取率的交互作用
图 3.8 提取温度与乙醇浓度对黄酮提取率的交互作用
图 3.9 料液比与提取温度对黄酮提取率的交互作用
3.3.3响应面回归模型的方差分析
从表可以看出,模型的F=41.16、P=0.0001<0.05,说明本实验所采用的二次模型是很显著的。

P A、P C、P AC、P A2、P B2、P C2均小于 0.05,说明乙醇浓度、提取温度、乙醇浓度和提取温度的交互项以及 3个因素的二次项都具有显著影响;而其他交互项、料液比及缺失项显著性较差,也说明料液比与另外两个因素的交互作用不大。

决定因素 R2=0.9841,也说明模型能够很好的反应响应值的变化,拟合度好。

各因素的效应关系为:A(乙醇浓度)>C(提取温度)>B(料液比)。

各因素对喜树叶黄酮提取率的影响不是简单的线性关系,对试验结果进行多元回归分析,得到各因素对喜树叶黄酮提取率(Y)影响的二次多项回归模型方程: Y = 40.64-1.53A+0.39B+0.96C+0.68AB+1.81AC-0.42BC-4.36A2-2.38B2-2.22C2。

表 3.2 喜树叶黄酮提取工艺条件响应曲面回归方程的方差分析
方差来源Variance source 平方和
Sum of
squares
自由度
ν
均方
Mean
square
F 值
F-value
P 值
P-value
显著性
Significance
模型model 161.34 9 17.93 41.16 0.0001 significant
A 18.85 1 18.85 43.27 0.0006
B 1.19 1 1.19 2.74 0.1491
C 7.30 1 7.30 16.75 0.0064
AB 1.84 1 1.84 4.32 0.0855
AC 13.10 1 13.10 30.07 0.0015
BC 0.72 1 0.72 1.65 0.2466
A275.93 1 75.93 174.32 <0.0001
B222.70 1 22.70 52.11 0.0004
C219.72 1 19.72 45.28 0.0005
残差 2.61 6 0.44
失拟项 2.09 3 0.70 4.03 0.1410 Not significant 纯误差0.52 3 0.17
总和163.96 15
3.3.4 最佳工艺条件
用Design-expert 8.0.5.0软件选择逐步回归方法对二次多项式回归方程做进一步优化,最佳的提取条件为乙醇体积分数58.81%、料液比1:39.49、提取温度82.82℃,预测提取率为40.64 mg/g。

但考虑到实际操作的局限性,将乙醇回流提取喜树叶黄酮的提取工艺修正为: 乙醇体积分数60%、料液比1:40、提取温度80℃。

第4章结论与讨论
本文通过响应面法设计优化乙醇回流提取喜树叶黄酮的工艺条件实验,采用Box-Behnken 设计方案建立的二次多项数学模型能较准确地预测乙醇回流提取喜树叶黄酮的提取率。

然后通过响应曲面综合分析各工艺条件因素对喜树叶总黄酮提取率的影响力,再结合单因素试验分析结果,得出了乙醇回流提取喜树叶黄酮的最佳工艺条件为:乙醇体积分数为60%,料液比1:40,提取温度为80℃,提取时间为90 min,提取次数为3次。

本论文所得到的工艺条件,能够在可行性强,重复性好,能为其工业化扩大生产提供理论基础,也为喜树资源进一步开发利用提供了便利。

附录
实验相关照片
附图 1 乙醇回流提取喜树叶黄酮基本装置
附图 2 测定前实验台操作概况
附图 3 实验显色对比
附图 4 旋转蒸发仪回收乙醇
参考文献
[1]曾淑燕,李映珍.喜树生物学特性与栽培技术[J].广东林业科技,2007,23(1):
118-120.
[2]杨学义,朱立,孙超.喜树资源及其开发利用[J].资源开发与市场,2007,
23(7):618-619.
[3]王晓梅,曹稳根.黄酮类化合物药理作用的研究进展[J].宿州学院学报,
2007,22(1):105-107.
[4]王学利,喜树叶总黄酮优化提取方案的研究[J],浙江林学院学报,2001,18(1):
50-52.
[5]黄瓒,李振申,王宗成.楮树叶总黄酮提取工艺优化[J].湖南科技学院学报,
2012,33(8):31-34.
[6]范树国,张萍萍,邱璐等.喜树总黄酮提取方法比较[J].江苏农业科学,20
11,39(6):462-464.
[7]朱冬雪,顾采琴,柯德森.喜树叶黄酮的微波辅助提取分离纯化及抗氧化活
性研究[J].广东农业科学,2011(24):87.
[8]贾元慎,划志坤,傅一穷.竹叶中黄酮类化合物的研究[J].竹子研究汇刊,
1995,4(2):38-45.
[9]毕丽君,李慧.水芹中总黄酮类化合物最佳提取工艺的研究[J].食品科学,
1999,1(12):35-37.
[10]杨国恩,丽婷,陈福.超声-微波协同辅助溶剂法提取喜树果中黄酮化合物
的研究[J].光谱实验室,2010,27(1):27-31.
[11]杨小红,陈文姜,曼花等.白术总黄酮鉴别及含量测定[J].湖南师范大学
学报(医学版),2008,5(1):16-19.
[12]王永菲,王成国.响应面法的理论与应用[J].中央民族大学学报(自然科学
版),2005,14(3):236-237.
[13]H.N.Sin, S.Yusof, N.Sheikh Abdul Hamid et al.Optimization of enzymatic
clarification of sapodilla juiceusing response surface methodology[J].Polymer Testing 2006,25:377-383.
[14]王永宏,张强,张兴.响应面法优化Xenorhabdus nematophila发酵培养基的
研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2009,37(7):140-146.[15]逯家辉,王迪,郭伟良等.响应面法优化八角茴香中莽草酸的超声波提取
工艺研究[J].林产化学与工业,2008,28(1):87-92.。

相关文档
最新文档