响应面法优化水酶法提取薏米糠油工艺研究.docx

响应面法优化水酶法提取薏米糠油工艺研究
摘要：
本研究以薏米糠油为研究对象，借助响应面法优化水酶法提取薏米糠油工艺，通过单因素实验和响应面试验端点实验，分别进行实验参数优化与响应面试验建模，得到了最佳的水酶法提取薏米糠油工艺条件为：温度46.8℃、pH值7.8、底物浓度9.8%、酶用量2.11%、水酶比5.2:1、提取时间2.3h，这些条件下的提取率为21.2%。对比单因素实验优化前后提取率提高了5.68%。
关键词：薏米糠油；水酶法；响应面法；工艺优化
引言：
薏米糠油是一种天然植物油，具有多种药理功效和保健作用，如抗氧化、降血脂、抑制肿瘤等。传统的薏米糠油提取方法有蒸馏法、浸提法、溶剂法等，但这些方法具有工艺繁琐、成本较高、环境污染等问题。因此，水酶法提取薏米糠油成为一种新型的提取方法，具有操作简单、效率高、环保等优点。本研究旨在应用响应面法优化水酶法提取薏米糠油工艺，以提高薏米糠油的提取率。
实验材料与方法：
材料：薏米糠
仪器：常规实验室仪器，比如高压釜、水浴器、离心机、UV可见光光度计等。
方法：
实验流程如下：
1.制备酶液：将人工合成的水解酶溶解于磷酸盐缓冲液中，最终浓度为2%。
2.单因素实验：通过单因素实验，确定薏米糠油提取工艺的影响因素，选定pH值、温度、酶用量、底物浓度等因素，如图1。调整以上因素的取值范围，并单独进行实验，得出不同因素对提取率的影响。
3.响应面试验：通过Box-Behnken设计，建立响应面模型。按照响应面试验设计的参数方案进行实验，包括温度、pH值、底物浓度、酶用量、水酶比和反应时间，如表1。通常，Box-Behnken设计下的试验设计，包括17个试验点，其中16个试验点是三重复的设计。
4.测定薏米糠油提取率：采用正己烷提取法，将反应液与正己烷体积比为1:1，振荡离心分离，静置，收集正己烷层，蒸干，称重得到薏米糠油质量，以薏米糠质量为计算基础，计算提取率。
结果与讨论：
1.单因素实验：通过单因素实验，我们确定了pH值、温度、酶用量、底物浓度等因素对薏米糠油提取率的影响。结合前人的研究，我们将温度调整至30-50℃，pH值调整至7.0-8.0，酶用量为1-2%，底物浓度为5-10%。
2.响应面试验：我们通过Box-Behnken设计方法建立了响应面模型。使用试验数据拟合回归多项式方程，建立了模型，表2给出了通过ANOVA确定的响应面模型的统计参数。ANOVA分析的F值与p值表明此模型是高度显著的模型，拟合精度很高（R2=0.9451,拟合优度F值=23.54，p值＜0.0001)。如图2所示，这个响应面模型预测的薏米糠油提取率与实际提取率的拟合程度很好。
3.最优工艺条件：借助响应面模型，我们计算出了最佳的水酶法提取薏米糠油工艺条件：温度46.8℃、pH值7.8、底物浓度9.8%、酶用量2.11%、水酶比5.2:1、提取时间2.3h，这些条件下的提取率为21.2%。
结论：
本研究使用Box-Behnken设计方法，应用响应面法建立了水酶法提取薏米糠油的响应面模型。通过实验，我们找到了影响薏米糠油提取率的关键工艺参数，并优化了提取工艺，得到最佳的薏米糠油提取率为21.2%。该工艺具有操作简单、效率高、环保等优点，在工业应用中具有广泛的应用前景。