正交试验设计对苦菜总酚提取工艺的优化

韩彦军+权美平

摘要：通过单因素试验和正交试验，研究了不同因素对苦菜（Sonchus oleraceus L.）总酚提取率的影响，确定了最佳提取工艺参数。结果表明，对苦菜总酚提取率影响程度由大到小依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比；苦菜总酚提取的最佳工艺参数为A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%（V/V），提取时间3 h，料液比1∶20（g∶mL）。在此条件下，苦菜总酚提取率可达9.08 mg/g。

关键词：苦菜（Sonchus oleraceus L.）；总酚；提取；正交设计

中图分类号：S647；Q819 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0644-03

苦菜（Sonchus oleraceus L.）为菊科（Compositae）苦苣属（Sonchus）一年生或两年生草本植物，又名苦荬菜、苣荬菜、苦苣菜。主要分布在我国东北、西北、华北、华中、华南等地区，生长于山地草坡、路边及田野间，资源十分丰富[1]。苦菜含有多种营养和功能成分，是一种药食同源植物。长期食用苦菜及其制品可预防肿瘤、养血保肝、消炎利胆、降压降脂等[2]。苦菜可全株入药，味苦，性寒。具有清热解毒，凉血止血等作用。主治肠炎、痢疾、咽喉肿痛、吐血等病症[3]。苦菜含有黄酮、生物碱、多糖、酚酸、内酯、萜类及氨基酸等对人体有益的有效成分，具有开发价值[4-9]。

总酚作为苦菜重要的次生代谢产物鲜见报道，大量的研究已经证实植物总酚具有抑菌、抗氧化、抗癌等多种生理功能[10]。本研究对苦菜总酚提取工艺进行了优化研究，旨在为苦菜资源的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

供试苦菜：2013年4月采自渭南师范学院土操场，主要为生长茂盛的茎叶部位，50 ℃烘干粉碎，过40目筛备用。

主要试剂：没食子酸标品（中国药品生物制品检定所）；Folin-酚试剂（上海荔达生物科技有限公司）；其余试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器设备

7200型可见分光光度计（上海分析仪器总厂）；恒温水浴锅（上海爱朗仪器有限公司）；DZF-150型恒温鼓风干燥箱（郑州长城科工贸易有限公司）；RE-52AA型旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；YP2002 型电子天平（上海越平科学仪器有限公司）。

1.3 试验方法

准确称取苦菜粉末10 g，按照料液比1∶20（g∶mL，下同）加入不同的提取溶剂（去离子水、50%甲醇、50%乙醇、用HCl调pH为1～2的50%酸性甲醇和50%酸性乙醇）在50 ℃加热回流提取 2 h 后离心，真空抽滤，提取2次， 将2 次 提 取 过 滤 液合并，以3 000 r/min离心10 min，取上清液，在 50 ℃下旋转蒸发，冷却，定容至 50 mL 备用。取0.5 mL样液进行总酚含量的测定。

1.4 标准曲线制作方法

标准曲线的制作按照参考文献[11]并稍作修改。分别准确吸取质量浓度为200 μg/mL没食子酸标准溶液0、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mL于10 mL 具塞试管中，加入 Folin-Ciocalteu试剂 1.80 mL混匀，3 min后加入2 mL Na2CO3（20 g/100 mL），用去离子水定容至5 mL，置暗室反应40 min。待反应结束后于760 nm处测定吸光度。每个试样平行测定3次，取平均值。以没食子酸浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1.5 单因素试验

设计单因素试验分别考察不同种类溶剂、乙醇浓度、提取时间、料液比对苦菜总酚提取率的影响。①选取去离子水、50%甲醇、50%乙醇、50%酸性甲醇和50%酸性乙醇5种不同溶剂；②以酸性乙醇为提取溶剂，分别以不同体积分数酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）进行提取，料液比1∶10，提取时间2 h；③以70%酸性乙醇为提取溶剂，分别以提取时间（1、2、3、4、5 h）进行试验，料液比1∶10；④以70%酸性乙醇为提取溶剂，提取时间3 h，分别以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）进行试验。

1.6 正交试验

在单因素试验的基础上，选择酸性乙醇体积分数、提取时间、料液比3个因素，每个因素3个水平进行正交试验（表1），优化苦菜总酚提取的工艺参数。

2 结果与分析

2.1 没食子酸标准曲线

试验得到没食子酸的标准曲线见图1，吸光度（y）与没食子酸含量（x）关系曲线的回归方程为y=0.109x+0.042 3，R2=0.998 7。

2.2 单因素试验结果

5种不同溶剂对苦菜总酚提取率的影响见图2。从图2中可以看出，50%的甲醇和乙醇处理苦菜总酚的提取率相近，50%的酸性甲醇和乙醇处理总酚提取率也相近，且明显高于其他3个溶剂。考虑到甲醇具有毒性，所以选取酸性乙醇为最佳提取溶剂。

以不同体积分数酸性乙醇（40%、50%、60%、70%、80%）为提取溶剂，料液比1∶10，提取2 h时苦菜总酚的提取率见图3。由图3可知，随着酸性乙醇体积分数的升高，苦菜总酚提取率明显增加，当酸性乙醇体积分数为70%时，苦菜总酚提取率达到最高，所以选取70%酸性乙醇作为适宜的提取溶剂。

以70%酸性乙醇为提取溶剂，分别以不同提取时间（1、2、3、4、5 h），料液比1∶10进行试验，得到的苦菜总酚提取率见图4。由图4可知，随着处理时间的延长，苦菜总酚提取率逐渐增大，3 h后，提取率增加变化不明显，故选取3 h为适宜的提取时间。

以70%酸性乙醇为提取溶剂，提取时间3 h，分别以不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）进行试验，得到的苦菜总酚提取率见图5。由图5可知，随着料液比的降低，苦菜总酚提取率逐渐增大，当料液比为1∶30时，提取率趋于稳定，因此确定适宜的料液比为1∶30。

2.3 正交试验结果

表2结果表明，各因素对苦菜总酚提取率的影响程度由大到小为B、A、C，即依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比。由表3可知，因素B有显著差异，故选取苦菜总酚提取率最高水平B3；因素A、C没有显著差异，说明酸性乙醇体积分数和料液比在正交设计的范围内对提高苦菜总酚提取率无显著影响，其水平可根据实际情况进行选择。因此，从经济角度考虑，最后确定提取苦菜总酚的最佳工艺参数为A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。以最佳工艺参数进行验证试验，得到的苦菜总酚提取率为9.08 mg/g，与正交试验A2B3C1和A3B3C2得到的总酚提取率相当，但其试剂用量较少，表明该优化结果可行。

3 小结

通过单因素和正交试验提取苦菜总酚，结果表明，对苦菜总酚提取率影响程度由大到小依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比；确定苦菜总酚的最佳工艺参数是A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。在此条件下，苦菜总酚提取率可达9.08 mg/g。

参考文献：

[1] 姚玉霞.苦荬菜、小根蒜营养成分分析[J].营养学报，2003， 25（2）：173-174.

[2] 王二霞，赵 健，琚争艳，等.苦菜及其研究开发现状[J].食品工程科技，2008，29（10）：272-273.

[3] 江苏新医学院.中药大辞典（上册）[M].上海：上海科学技术出版社，1986.1286.

[4] 渠桂荣，王素贤，吴立军，等.裂叶苣荬菜的化学成分研究[J].中国中药杂志，1993，18（2）：101-102.

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[6] 朱加进.苦菜中可溶性多糖提取工艺研究[J].农业工程学报，2002， 18（1）：138-141.

[7] 马祥忠，曾 阳，吴 旸，等.苦苣菜属植物的化学成分及药理作用研究进展[J].青海师范大学学报（自然科学版），2011（2）：49-51.

[8] 韩阳阳，王天晓，朱海芳，等. 苦菜不同部位提取物的抗氧化活性[J].食品科学，2010，31（19）：45-49.

[9] 王金兰，薛红艳，邓启刚，等.以苦菜内酯B为原料合成苦菜内酯C[J].齐齐哈尔大学学报，2003，19（2）：4-5.

[10] ARABSHAHI-DELOUEE S， UROOJ A. Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry（Morus indica L.） leaves[J]. Food Chemistry，2007，102（4）：1233-1240.

[11] 郭 娟，艾志录，崔建涛，等.苹果渣中多酚物质的福林法测定[J].食品工业科技，2006，27（2）：178-180.

2.3 正交试验结果

表2结果表明，各因素对苦菜总酚提取率的影响程度由大到小为B、A、C，即依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比。由表3可知，因素B有显著差异，故选取苦菜总酚提取率最高水平B3；因素A、C没有显著差异，说明酸性乙醇体积分数和料液比在正交设计的范围内对提高苦菜总酚提取率无显著影响，其水平可根据实际情况进行选择。因此，从经济角度考虑，最后确定提取苦菜总酚的最佳工艺参数为A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。以最佳工艺参数进行验证试验，得到的苦菜总酚提取率为9.08 mg/g，与正交试验A2B3C1和A3B3C2得到的总酚提取率相当，但其试剂用量较少，表明该优化结果可行。

3 小结

通过单因素和正交试验提取苦菜总酚，结果表明，对苦菜总酚提取率影响程度由大到小依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比；确定苦菜总酚的最佳工艺参数是A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。在此条件下，苦菜总酚提取率可达9.08 mg/g。

参考文献：

[1] 姚玉霞.苦荬菜、小根蒜营养成分分析[J].营养学报，2003， 25（2）：173-174.

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[11] 郭 娟，艾志录，崔建涛，等.苹果渣中多酚物质的福林法测定[J].食品工业科技，2006，27（2）：178-180.

2.3 正交试验结果

表2结果表明，各因素对苦菜总酚提取率的影响程度由大到小为B、A、C，即依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比。由表3可知，因素B有显著差异，故选取苦菜总酚提取率最高水平B3；因素A、C没有显著差异，说明酸性乙醇体积分数和料液比在正交设计的范围内对提高苦菜总酚提取率无显著影响，其水平可根据实际情况进行选择。因此，从经济角度考虑，最后确定提取苦菜总酚的最佳工艺参数为A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。以最佳工艺参数进行验证试验，得到的苦菜总酚提取率为9.08 mg/g，与正交试验A2B3C1和A3B3C2得到的总酚提取率相当，但其试剂用量较少，表明该优化结果可行。

3 小结

通过单因素和正交试验提取苦菜总酚，结果表明，对苦菜总酚提取率影响程度由大到小依次为提取时间、酸性乙醇体积分数、料液比；确定苦菜总酚的最佳工艺参数是A1B3C1，即酸性乙醇体积分数60%，提取时间3 h，料液比1∶20。在此条件下，苦菜总酚提取率可达9.08 mg/g。

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