响应面优化油菜籽皮中原花青素的提取工艺

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇响应面优化油菜籽皮中原花青素的提取工艺范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 利用响应面法对油菜籽皮中原花青素提取工艺进行优化，在单因素试验基础上，根据中心组合设计原理采用三因素三水平的分析方法，依据回归分析确定最佳提取工艺条件。结果表明：其最佳提取工艺条件为以65%乙醇为提取溶剂，提取温度74 ℃，提取时间80 min，液料比28∶1（mL/g），在此工艺条件下油菜籽皮原花青素的提取率为2.76%。

关键词 油菜籽皮；原花青素；提取；响应面法

中图分类号 TQ914.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）20-0316-02

原花青素是一类由不同数量的单体黄烷-3-醇缩合而成的聚多酚类物质，为植物多酚类天然抗氧化剂，由于在酸性介质中加热可产生相应的花色素而得名[1-2]。原花青素的大量活性酚羟基结构使其具有很强的抗氧化和清除自由基能力，在抗癌、降脂和防治心脑血管疾病等方面有独特功效，在医药、保健品和化妆品领域有广泛的应用[3-4]。油菜籽皮作为油脂加工的副产物，其中含有原花青素等活性物质，是提取原花青素的重要原料。该试验从提高油菜籽皮综合利用效益出发，从中提取原花青素，采用响应面分析法对提取工艺进行优化，为原花青素的开发利用提供一定的试验基础和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

油菜籽皮：产自云南省罗平县，由罗平县油脂公司提供；（+）-儿茶素：国家标准物质检定所；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

TU-1810型紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；RE52CS型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；CP224C型电子天平（奥豪斯仪器有限公司）；PHS-3C型精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 原花青素含量测定。采用香草醛-盐酸法[5-6]：移取0.5 mL待测液（样品用甲醇溶解），移入10 mL避光试管内（试管外壁用铝箔包裹），依次加入3 mL浓度为4.0 g/100 mL的香草醛-甲醇溶液、1.5 mL浓盐酸，加塞摇匀，在（20±1）℃避光条件下反应15 min后，于500 nm处测其吸光度。以儿茶素为标准品，作标准曲线，建立回归方程：Y=293.94X-15.995，相关系数R2=0.999 1，式中：Y为试液浓度（μg/mL）；X为吸光度。

1.3.2 油菜籽皮原花青素提取。采用乙醇溶液提取，准确称取5 g的脱脂油菜籽试样，按一定液料比加入一定浓度的乙醇溶液，在一定温度下提取一段时间，过滤后定容提取液，分光光度法测定原花青素含量，计算提取率。公式如下：

原花青素提取率（%）=■×100

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 乙醇浓度对原花青素提取率的影响。按液料比20∶1（mL/g）分别加入不同浓度的乙醇溶液，60 ℃下提取60 min，结果如图1所示。由图1可以看出，原花青素提取率随乙醇浓度的增加而增大，当乙醇浓度达到65%时提取率达到最大，之后随乙醇浓度的增加原花青素提取率呈下降趋势。这可能是由于乙醇和水极性不同，调节水和乙醇的配比能够调节萃取溶剂的极性。原花青素为极性化合物，根据相似相溶原理，适宜的乙醇和水的配比可以提高原花青素的提取率。同时，若乙醇浓度过大，会使得一些醇溶性杂质、亲脂性强的成分溶出量增加，这些成分与原花青素竞争同乙醇-水分子结合，而导致其提取率下降。因此，乙醇浓度以65%左右为佳。

2.1.2 提取温度对原花青素提取率的影响。按液料比20∶1（mL/g）加入65%的乙醇溶液，不同温度下提取60 min，结果如图2所示。由图2可以看出，升高提取温度，有利于原花青素的提取，但过高的温度会导致原花青素的结构被破坏而使其提取率降低。因此，提取温度以70 ℃为宜。

2.1.3 提取时间对原花青素提取率的影响。在液料比20∶1（mL/g），乙醇浓度65%，温度70 ℃条件下，提取20～60 min内原花青素提取率呈上升趋势，在60 min后，提取率又呈现下降的趋势。这可能是由于提取液浓度在一定时间达到最大浓度而呈平衡状态时，继续延长提取时间会使得原花青素在溶液中长时间受热，使部分酚结构破坏，致使其提取率下降。因此最合适的提取时间应为60 min左右。

2.1.4 液料比对原花青素提取率的影响。分别以不同液料比在乙醇浓度65%，温度70 ℃条件下提取60 min，由图4可以看出，随着液料比的增加原花青素的提取率逐渐上升，当液料比达到25∶1（mL/g）以后原花青素提取率的增加趋于平缓，再增加料液比对提取率影响不大，即这一定比例的溶剂已将有效成分基本溶出。若料液比过大会造成溶剂的浪费，并给后序的浓缩带来困难，因此最适液料比应为25∶1（mL/g）左右。

2.2 响应面分析法优化油菜籽皮原花青素提取工艺

根据Box Benhnken中心组合试验设计原理[7-8]，综合单因素试验结果，选取提取温度、提取时间和液料比3个因素，在单因素试验的基础上采用三因素三水平的响应面分析方法，试验因素与水平设计如表1所示。

采用Design Expert 8.0软件设计的Box Benhnken中心组合试验方案，因子编码水平及试验结果如表2所示。

2.2.1 响应面分析结果。运用Design Expert软件对表2中的试验点和响应值进行回归分析，分析结果如表3所示。

各因素经回归拟合后，得到原花青素提取率对提取温度、提取时间、液料比的二次多项式回归方程为：

Y=2.62+0.13A+0.047B-0.26C+0.085AB-0.057AC-0.16BC-0.32A2+0.021B2-0.52C2

对回归方程进行检验，相关系数R2=0.963 2，说明回归模型的相关性好，试验设计较为可靠；整体模型的P=0.000 3，表明模型高度显著，预测值和试验值比较相符；其中失拟项P值为0.384 3，表现不显著，回归模型拟合度好。对回归方程系数进行显著性检验（表3），表明提取温度A和液料比C及其二次项A2和C2对原花青素提取有显著影响；提取时间B和二次项B2对原花青素的提取影响不显著（P>0.05）。依据系数估计值A=0.13、B=0.047、C=-0.26可知，因素的主效应关系为液料比>提取温度>提取时间；另外，只有B、C项，即提取时间和液料比交互作用对原花青素提取率有显著影响，其他因素交互作用对原花青素提取率的影响均不显著。

2.2.2 工艺条件确定及验证。根据回归模型确定的提取工

艺的最优条件为：提取温度73.62 ℃，提取时间80 min，料液比27.88∶1（mL/g）；模型预测的最大提取率为2.81%。为方便操作，将最优条件简化为：提取温度74 ℃，提取时间80 min，液料比28∶1（mL/g）。在此条件下进行的3次重复验证试验提取率为2.76%，实际值与预测值较为接近，说明分析所得模型的正确性可以用于实际操作。

3 结论

以65%乙醇溶液作提取溶剂提取油菜籽皮中原花青素，在单因素试验基础上，对提取工艺进行响应面优化，获得最佳提取工艺为：提取温度74 ℃，提取时间80 min，液料比28∶1（mL/g），预测最大提取率为 2.81%，在此工艺条件下油菜籽皮原花青素的实际提取率为2.76%，与预测值相吻合。

4 参考文献

[1] 石碧，狄莹.植物多酚[M].北京：科学出版社，2000：10，137.

[2] 国植，徐莉.原花青素：具有广阔发展前景的植物药[J].国外医药，1996，11（5）：196-204.

[3] 苏蕾.原花青素保健功能研究概述[J].山东师范大学学报：自然科学版，2007，22（3）：113.

[4] 倍安，高海青.葡萄籽原花青素药理作用进展[J].国外医学老年医学分册，2003，24（3）：123-127.

[5] 魏冠红，魏作君，苏宝根，等.测定原花青素平均聚合度的一种新方法[J].中国食品学报，2006，6（6）：112-116.

[6] 孟玉彩，赵文，李慧玲，等.蔷薇红景天中原花青素含量的测定方法[J].食品研究与开发，2009，30（4）：133-135.

[7] 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）：236-239.

[8] 贾佳，杨磊，祖元刚.落叶松树皮原花青素的匀浆提取及响应面法优化[J].林产化学与工业，2009，29（3）：78-84.