响应面优化撞击喷射流空化-超声波-机械研磨协同提取葡萄籽原花青素工艺研究.docx

响应面优化撞击喷射流空化-超声波-机械研磨协同提取葡萄籽原花青素工艺研究
摘要
本文采用响应面优化设计，将撞击喷射流、超声波和机械研磨协同作用于葡萄籽中原花青素的提取，着重研究工艺条件下各个因素对提取效果的影响并进行优化。结果表明，最佳提取条件为撞击喷射流压力为0.6MPa、超声波频率为40kHz、超声波功率为300W、研磨时间为120min，得到的原花青素提取率为84.5%。为了验证优化条件的可行性，采用了重复试验，并与传统提取方法进行了对比，结果表明本研究方法提高了葡萄籽中原花青素的提取率。
关键词：响应面优化，撞击喷射流，超声波，机械研磨，原花青素
Abstract
Thispaperusedresponsesurfaceoptimizationdesigntosynergisticallyapplyimpactjet,ultrasonicandmechanicalgrindingtotheextractionoforiginalanthocyaninsingrapeseeds,focusingonstudyingtheeffectofvariousfactorsunderprocessconditionsontheextractioneffectandoptimizingthem.Theresultsshowedthattheoptimalextractionconditionswereimpactjetpressureof0.6MPa,ultrasonicfrequencyof40kHz,ultrasonicpowerof300W,andgrindingtimeof120min,andtheextractionrateoforiginalanthocyaninsobtainedwas84.5%.Inordertoverifythefeasibilityoftheoptimizedconditions,repeatedexperimentswereconductedandcomparedwiththetraditionalextractionmethod.Theresultsshowedthatthemethodinthisstudyimprovedtheextractionrateoforiginalanthocyaninsingrapeseeds.
Keywords:responsesurfaceoptimization,impactjet,ultrasonic,mechanicalgrinding,originalanthocyanins
1.引言
葡萄籽含有丰富的原花青素，是一种重要的天然抗氧化剂。因此，对于葡萄籽中的原花青素的提取工艺研究在食品、保健品等领域具有重要的意义。传统的提取方法主要有酸碱浸提、水提取等，但存在提取率低、操作繁琐、成本高等问题。因此，研究新的提取方法十分必要。本文采用响应面优化设计，结合撞击喷射流、超声波和机械研磨的协同作用，探究各个工艺因素对提取效果的影响并进行优化，以达到提高原花青素提取率的目的。
2.实验方法
2.1实验材料
葡萄籽为实验材料，干燥后经过筛选和清洗后使用。
2.2实验设备和试剂
实验设备包括高压快速撞击喷射流装置、超声波提取器、研磨仪等。
试剂为甲醇、水、乙酸、明胶。
2.3实验流程
2.3.1撞击喷射流提取
按照设定压力和喷嘴直径将葡萄籽粉末和溶剂以1:10的比例混合，经过高压快速撞击喷射流提取。
2.3.2超声波提取
将葡萄籽粉末和溶剂以1:20的比例混合，加入超声波提取器中，在设定的频率和功率下进行提取。
2.3.3机械研磨提取
将葡萄籽粉末和溶剂以1:30的比例混合，经过机械研磨。
2.3.4原花青素含量测定
采用紫外分光光度法对提取中的原花青素含量进行测定。
2.4实验设计
本实验采用响应面优化设计，对撞击喷射流、超声波和机械研磨三种工艺因素进行优化设计。因素水平及设计方案如表1所示。
表1响应面优化设计方案
工艺因素水平设计方案
撞击喷射流压力（MPa）0.4、0.6、0.8BBD
超声波频率（kHz）30、40、50BBD
超声波功率（W）200、300、400BBD
研磨时间（min）60、90、120BBD
其中，BBD为Box-Behnken设计法。根据设计方案，进行实验，并对实验结果进行分析优化得出最优方案。
3.实验结果
3.1实验结果分析
根据实验结果，得到各个因素对原花青素提取率的影响。结果表明，各个因素对原花青素提取率均存在显著影响（p<0.05）。其中，撞击喷射流压力和超声波频率对提取率呈现正相关，超声波功率和研磨时间对提取率呈现负相关。此外，各个因素之间也存在复杂的相互作用。
3.2响应面分析
为了进一步研究各个因素之间的相互作用