響應(yīng)面法優(yōu)化黃花草木樨脂肪酸的超聲提取工藝
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胡雪1，林年豐2*
1．長春大學(xué)旅游學(xué)院(長春130607)；2．吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院(長春130012)
摘要采用響應(yīng)面優(yōu)化超聲提取黃花草木樨脂肪酸的最佳工藝研究。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇超聲時間，料液比、提取溫度、提取次數(shù)為自變量，以脂肪酸提取率為響應(yīng)值，進(jìn)行Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計，采用響應(yīng)面法(RSM)評估以上因素對黃花草木樨脂肪酸提取率的影響。結(jié)果表明，超聲波法輔助提取黃花草木樨脂肪酸中，最佳工藝條件為料液比l：11 (g/mL)、提取時間37min、提取溫度430C，提取2次，在此條件下，黃花草木樨脂肪酸最 大提取率為7.92%。
關(guān)鍵詞黃花草木樨；脂肪酸；超聲提��；響應(yīng)面分析法(RSM)
黃花草木樨（Melilotus officinalis）又名草木犀、野苜蓿、辟汗草，為豆科( Leguminosae)草木樨屬M(fèi)elilotus Mill．）一年或二年生植物，主要分布于我國吉林、遼寧、黑龍江、山西、內(nèi)蒙古等省區(qū)。新近藥理研究表明黃花草木樨具有很強(qiáng)的抗炎作用，全草有改變血管通透性、促進(jìn)血液循環(huán)、改善血管平滑肌、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化和清除自由基等藥理作用。據(jù)資料顯示，黃花草木樨中主要含有香豆素類，酚酸類，黃酮類和三萜皂苷類以及脂肪油類等多種化合
物。目前仍鮮見采用響應(yīng)面法超聲波輔助提取黃花草木樨脂肪酸的報道，為此，黃花草木樨提取油脂為試驗(yàn)材料，通過對選擇超聲時間，料液比、提取溫度、提取次數(shù)等因素的研究，使用響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝 ，為黃花草木樨的進(jìn)一步研究開發(fā)提供更精確的科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。
1 材料與方法
1.1試驗(yàn)材料與試劑
黃花草木樨種籽，引種于俄羅斯西伯利亞，植株由吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院林年豐教授鑒定為豆科( Leguminosae)草木樨屬（Melilotus Mill.）黃花草木樨（Melilotus offcinalis）。將黃花草木樨種籽過20目篩后，粉碎，80℃干燥，再過40目篩處理，得試驗(yàn)樣品，石油醚( 30℃~60℃)為分析純。
1.2試驗(yàn)儀器與設(shè)備
KQ-500E型超聲波清洗器(1 000 W，80 Hz)：昆山市超聲儀器有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；SHZ-3循環(huán)水真空泵：上海亞榮生化儀器廠；DLSB-5/20低溫冷卻循環(huán)泵：鄭州長城科工貿(mào)易有限公司。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1超聲波提取法工藝參數(shù)的確定
按照表1條件分別進(jìn)行提取，對黃花草木樨種籽提取物中脂肪酸的含量進(jìn)行測定。
1.3.2超聲波提取響應(yīng)面設(shè)計
根據(jù)Box-Benhnken經(jīng)典的中心組合試驗(yàn)設(shè)計，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，最終確定提取溫度、提取時間、料液比和提取次數(shù)作為顯著的四個因素進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，分析因素與水平設(shè)計如表2。
2結(jié)果與討論
2.1單因素對黃花草木樨脂肪酸得率的影響
2.1.1提取次數(shù)對黃花草木樨脂肪酸得率的影響
提取次數(shù)在1～3次時，提取率增大，隨著提取次數(shù)的增加，增加了分子間的碰撞次數(shù)，所以提取率增大，當(dāng)提取次數(shù)超過3次時提取率會下降，可能是由于提前次數(shù)過多破壞了種籽中脂肪酸的某些成分，導(dǎo)致了提取率的下降。結(jié)果見圖1。
2.1.2提取溫度對黃花草木樨脂肪酸得率的影響
如圖2可知，溫度在30℃～40℃之間，隨著提取溫度的增加，提取率增大，但當(dāng)溫度超過40℃時，提取率反而降低，這是因?yàn)楫?dāng)溫度繼續(xù)升高，接近石油醚沸點(diǎn)時，溶劑的揮發(fā)加快，導(dǎo)致脂肪類提取率急劇下降。因此40℃為最佳提取溫度。
2.1.3提取時間對黃花草木樨脂肪酸得率的影響
草木樨種籽脂肪類提取率隨著提取時間的延長而增長，但提取時間超過35 min后，增加幅度較小，提取率基本保持不變，這可能是由于當(dāng)提取時間到達(dá)35 min時，提取過程達(dá)到了動態(tài)平衡，因此35 min為較佳的提取時間。
2.1.4料液比對黃花草木樨脂肪酸得率的影響
如圖4所示，料液比1：5～1：13( g/mL)的范圍中，隨著溶劑量的增加，脂肪類提取率明顯增大，但當(dāng)料液比超過1：11(g/mL)時，提取率反而降低，這可能是溶劑量過大時，反而不利于草木樨種籽中脂肪酸的溶出，從而造成提取率的下降。因此，最佳料液比選擇1：11( g/mL)。
2.2響應(yīng)面分析試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
利用Design Expert 8.0.7.1軟件，通過表3中黃花草木樨脂肪酸得率試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸組合，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析，得出回歸模型方差分析表和相應(yīng)曲面圖，分別見表3、表4和圖5。
采用Design-Expert 7.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表，各因素經(jīng)過擬合得到的多元二次回歸方程為：
由表4所示，模型相關(guān)系數(shù)R2=0.885 8，校正決定系數(shù)
=0.771 7，表明該模型擬合程度較好，可以根據(jù)此模型分析和預(yù)測黃花草木樨脂肪酸提取的條件，p=0.000 2，表明該模型顯著。模型一次項(xiàng)D極顯著，C極顯著；二次項(xiàng)C2、D2極顯著，交叉項(xiàng)BD、CD顯著。
2.3交互作用分析
各因素交互作用對脂肪酸得率的影響見圖5。
超聲波法提取黃花草木樨種籽脂肪酸條件優(yōu)化的響應(yīng)面及等高線圖如圖所示。圖形反映了各因素對響應(yīng)值的影響。比較曲面圖形可知，料液比(A)與提取時間(B)、提取時間(C)與提取次數(shù)(D)交互作用顯著。由Design-Expert 7.0軟件分析得到的最大響應(yīng)值(Y)時對應(yīng)的編碼值分別為A=-0.20、B=-0.3、C=1.56、D=0.29。與之對應(yīng)的提取黃花草木樨脂肪酸的最優(yōu)條件為：提取溫度43 0C、提取時間36.56 min（取近似值37 min），料液比1：11.4(g／mL)(取近似值1：11(g/mL))，提取次數(shù)為2.29次（取近似值2次），經(jīng)最佳條件提取的脂肪酸含量為7.92%。三次驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測值擬合較好，說明回歸方程為黃花草木樨脂肪酸的提取提供了合理的模型。
3結(jié)論
超聲提取黃花草木樨脂肪酸最佳提取工藝條件為最優(yōu)條件為：提取溫度43℃、提取時間37 min、料液比1：11( g/mL)，提取次數(shù)為2次，經(jīng)最佳條件提取的脂肪酸含量為7.92%。三次驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測值擬合較好，說明回歸方程為黃花草木樨脂肪酸的提取
提供了合理的模型。研究結(jié)果對黃花草木樨脂肪酸的提取研究提供一定的參考價值，具有一定的實(shí)際應(yīng)用前景。
