响应面优化刺五加茶黄酮提取工艺条件的研究*

郭晨新，郝晓亮，葛佩珊，代淑娟

(辽宁科技大学化学工程学院，辽宁 鞍山 114051)

刺五加茶是常用中药材之一，具有扩张血管、降低血压、抗血小板凝聚、维持血压平稳，改善血液流变特性和改善微循环的作用。本研究通过超声波辅助提取刺五加茶中的黄酮类物质，并且采用制作响应面优化了刺五加茶中黄酮的最佳提取工艺，为中药的天然产物提取提供了合理依据，希望通过对刺五加茶中黄酮的提取，为中药新功能开发能够提供更多的参考意见[1-3]。

1 实 验

1.1 材 料

刺五加茶购于市场，并对其进行粉碎过筛。芦丁购于上海源叶生物科技有限公司。无水乙醇(AR)、亚硝酸钠(AR)、硝酸铝(AR)、氢氧化钠(AR)来源于辽宁科技大学生物实验室。

1.2 实验方法

1.2.1 标准曲线绘制

以芦丁作为黄酮的对照品按照NaNO2-AI(NO2)3-NaOH法绘制标准曲线[4-5]。

图1 芦丁标准曲线

1.2.2 刺五加茶中黄酮的提取

提取工艺过程：刺五加茶粉碎→乙醇→超声波辅助提取→固液分离→定容→测定黄酮含量。

黄酮提取率计算如公式所示：

式中：C为总黄酮的提取率，%；X为比色液中黄酮质量，mg/mL；V为提取液体积，mL；A为取样体积，mL；W为刺五加茶质量，g。

1.2.3 单因素实验设计

按照1.2.2的方法，在提取温度为50 ℃和超声波提取功率400 W，分别研究不同料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60(g/mL))、超声时间(10、20、30、40、50、60)min以及乙醇浓度(40%、50%、60%、70%、80%、90%)的提取条件下黄酮的提取效果。

1.2.4 响应面实验设计

选取料液比(A)、超声时间(B)和乙醇浓度(C)3个因素为自变量，以刺五加茶中黄酮提取率为响应值(Y)，设计三因素三水平的响应面实验[6-7]。

表1 正交实验表

2 结果与讨论

2.1 单因素分组分析实验

2.1.1 乙醇的体积分数对刺五加茶中黄酮类物质提取率的影响

图2 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响

由图2所知，黄酮提取率先增加再下降，出现一个峰值，在乙醇体积分数为50%时黄酮的提取率达到最大值。原因可能是随着乙醇体积分数的增加而造成扩散渗透效果增强。但是浓度并不是越高越好，当乙醇体积分数超过50%之后，溶剂极性就开始下降，降低了黄酮类化合物的溶解度。

2.1.2 料液比对刺五加茶中黄酮类物质提取率的影响

由图3可知，随着料液比的增加，黄酮提取率先上升后下降，故选择1:40的料液比进行实验。过低的料液比会使物料难以完全浸入溶剂中，造成提取不完全，影响提取率，但是过高的料液比会造成溶剂的浪费，增加了成本，同时也为后续溶剂的回收造成了困难。

图3 料液比对黄酮提取率的影响

2.1.3 提取时间对刺五加茶中黄酮类物质提取率的影响

图4 提取时间对黄酮类物质提取率的影响

由图4可知，随着提取时间增长，黄酮类物质的提取率在30 min时达到最大值。分析原因可能是，随着时间的延长，黄酮类物质逐渐被提取完全，时间过长，可能导致黄酮类物质失活。

2.2 响应面优化提取工艺

表2 响应面的设计与结果

通过响应面回归，可得到方程模型为：

Y=10.50-1.17A2-0.96B2-0.05C2+0.0075AB+
0.04AC-0.005BC+0.46A+0.31B-0.072C

通过响应面优化分析，得到黄酮提取优化工艺条件为超声时间30 min、料液比1:40(g/mL)、乙醇浓度51%，预测黄酮的得率为10.35%。为了操作的方便，将优化工艺中的条件修正为：超声时间30 min、料液比1:40、乙醇浓度50%，进行三次平行重复验证实验，得出此修正条件下黄酮平均得率为10.37%。从结果我们可以看出，响应面模型拟合结果和实验结果接近一致，这说明本实验可以通过响应面对提取条件进行优化。

3 结 论

通过本次实验证明了刺五加茶里面含有黄酮类化合物，在利用单因素实验结果的基础上，通过响应面优化分析，得到最佳工艺条件为：料液比为1:40，乙醇浓度50%，超声波提取30 min，提取温度为50 ℃，在该条件下黄酮的提取率为10.37%。对于工业上提取黄酮类化合物提供了一些理论和技术上的参考，但是对于提取的黄酮类化合物的精细研究还存在不足，需要在后续的实验中继续努力。