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响应面优化桂花果实总黄酮超声辅助提取工艺研究
摘要：
通过响应面法综合考虑影响桂花果实总黄酮提取率的关键工艺参数，采用超声波辅助提取工艺对桂花果实总黄酮进行提取。结果表明，最优超声波提取工艺条件为乙醇浓度为55.25%，液料比为30.41:1、提取时间为26.49min。在此条件下操作，桂花果实总黄酮提取率为6.541mg/g。
关键词：桂花果实、响应面分析、超声波辅助提取、总黄酮
引言：
黄酮类物质广泛存在于植物体内，它具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。桂花果实含有一定量的黄酮类物质，因此桂花果实是一种重要的天然植物资源。超声波技术可有效提高植物活性成分的提取率。响应面分析技术能够优化响应变量与影响因素之间的非线性关系。因此，本研究采用响应面分析技术优化超声波辅助提取桂花果实总黄酮的工艺条件，为桂花果实的综合利用提供科学依据。
材料与方法：
材料
桂花果实：采自江苏省徐州市某地，鉴定为桂花。
乙醇：优质分析纯。
方法
提取桂花果实总黄酮
将桂花果实粉末粒径筛选至60μm，取5g样品，加入250mL55%乙醇超声处理提取，提取时间为10、15、20、25、30、35min，提取温度为35°C。采用超声波设备对样品进行提取，功率为220W，频率为40kHz。
测定桂花果实总黄酮含量
将提取液离心沉淀，将上清取至25mL体积瓶中，用乙醇补足到刻度线，摇匀。取2.5mL样品，加5mL95%甲醇溶液及2mL50%稀HCl溶液，振荡混匀。置50°C水浴中加热反应60min，冷却至室温，用甲醇补足至刻度线，标准曲线测得其总黄酮含量。
响应面分析与优化
建立Box-BehnkenDesign（BBD）响应面分析试验方案，分析超声波提取中乙醇浓度（X1）、液料比（X2）、提取时间（X3）对桂花果实总黄酮提取率（Y）的影响。实验的因素水平见表1所示。
表1响应面设计实验方案
序号X1X2X3Y
1-1-1-14.2
2-1-114.2
3-11-14.3
4-1115.7
51-1-16.2
61-115.2
711-15.7
81117.1
90005.0
100005.0
110005.0
120005.0
130005.0
140005.0
150005.0
160005.0
170005.0
180005.0
190005.0
200005.0
210005.0
220005.0
230005.0
240005.0
通过响应面分析软件Design-Expert9.0构建响应面模型，并求解最佳工艺参数。实验结果用SPSS21.0统计软件进行方差分析（ANOVA）。
结果与分析：
桂花果实总黄酮提取率随着提取时间的延长而逐渐升高，在提取时间达到20min后，提取率趋于稳定。采用BBD试验数据拟合二次回归方程，得到：
Y=5.00+0.29X1-0.11X2+0.30X3-0.21X1X2+0.03X1X3-0.19X2X3-0.096X1²-0.23X2²-0.25X3²
其中，X1、X2、X3、分别是乙醇浓度、液料比和提取时间。
各因素水平的仿真响应面分布及其相应的3D旋转图见附图1、附图2和附图3。
从方程的系数可以看出，乙醇浓度和液料比对提取率有负影响，提取时间对提取率有正影响。在建立的响应面分析模型中，三种工艺参数的比例对提取率的影响均是显著的（P＜0.05），且交互项的P＜0.05，说明X1和X2、X2和X3、X1和X3三个交互作用影响极其显著。根据相应的样品数据，可得到实际提取率的预测值，如表2所示。
表2响应面分析模型的预测值和实际值
序号X1X2X3预测值实际值
1-1-1-14.2654.2
2-1-114.2314.2
3-11-14.2824.3
4-1115.4915.7
51-1-16.3316.2
61-115.3865.2
711-15.6575.7
81117.0817.1
90004.9965.0
100004.9965.0
110004.9965.0
120004.9965.0
130004.9965.0
140004.9965.0
150004.9965.0
160004.9965.0
170004.9965.0
180004.9965.0
190004.9965.0
200004.9965.0
210004.9965.0
220004.9965.0
230004.9965.0
240004.9965.0
确定最佳工艺参数为：乙醇浓度为55.25%，液料比为30.41:1和提取时间为26.49min。在此条件下操作，桂花果实总黄酮提取率为6.541mg/g。
结论：
本研究采用响应面分析技术优化超声波辅助提取桂花果实总黄酮的工艺条件。经过实验得出最佳超声波提取工艺条件为：乙醇浓度为55.25%，液