野菊花中总黄酮提取工艺及响应曲面优化研究

崔建强,唐 静

(陕西国际商贸学院 医药学院,陕西 西安 710246)

野菊花为菊科多年生草本植物，为菊科植物野菊花的头状花序[1]，是一种常见的菊科中草药植物。常见于山坡、路边、河边、海滨等潮湿润泽之地。其叶、花和全草都可入药。野菊花中主要成分是总黄酮，它的药理作用是多方面的，有免疫抗炎、抗肿瘤、清除自由基、降血脂[2～6]等。本实验在单因素结果的基础上，以总黄酮提取率为评价指标通过响应曲面法进行优化。本次采用安全性高，操作简便的回流法对野菊花总中黄酮的提取工艺进行研究，旨在获取此法总黄酮提取的最佳工艺。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

野菊花为集市销售。

无水乙醇，天津河东区红岩试剂厂，分析纯；芦丁标准品，上海源叶生物科技有限公司。紫外可见光分光光度计，上海圣科仪器设备有限公司；分析天平，赛多利斯科学仪器北京有限公司；

1.2 总黄酮提取率的测定

配制一定浓度芦丁标准品溶液，紫外分光光度法测其吸光度，制定标准曲线，再测供试品溶液吸光度，将其值代入曲线中得出浓度，代入下述方程得出提取率。

y = 13.209x + 0.2418，R2= 0.9912，

总黄酮提取率=cNV / M×1 000

式中：c为总黄酮浓度，mg·mL-1；V为定容体积，mL；M为野菊花样品质量，g；N为稀释倍数。

1.3 提取工艺优化

1.3.1 单因素试验 分别称取野菊花粉末1 g，在其他条件不变下进行回流提取，依次考察乙醇浓度(50 %至90 %)、料液比(1∶10 g·mL-1至1∶30 g·mL-1)、提取时间(0.5 h至2.5 h)、提取温度(40℃至80℃)的影响。

1.3.2 响应曲面法实验 根据1.3.1实验结果，选取波动较大的3个因素，运用响应曲面软件Box-Behnken 实验，通过数据分析获取最佳提取工艺[7～9]。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

从图1可以看出，a、b、d三个单因素图，从第一个水平点开始提取率逐渐增大，至第三个水平点达到最优，第四、第五个水平点缓慢下降。c单因素图提取率波动最小，随着时间不断的延长，提取率缓慢升高，1.5 h后提取率基本稳定，故选1.5 h为提取最优时间。其他3个因素通过响应曲面法优化。

图1 单因素实验结果

2.2 响应曲面法实验结果

2.2.1 实验设计

依据上述的几个单独因素所做提取总黄酮实验的结果，设置提取温度、料液比和乙醇浓度3个因素为自变量，设置响应值为提取率，进行响应面试验设计。因素水平表及响应面试验数据见表1和表2。

表1 Box-Behnken试验设计的因素与水平

2.2.2 方差分析 利用响应面软件对表2数据分析，最后得到：Y=2.73+0.13A-0.084B-0.11C-0.098AB-0.010AC-0.10BC-0.56A2-0.44B2-0.53C2(R2=0.9886，P<0.0001)。检验回归方程模型和各项参数的显著性结果如表3所示。

表2 响应曲面法试验结果

表3 响应曲面回归方程模型的方差分析

2.2.3 响应面交互作用分析 将实验3个因素两两交互分析，总黄酮提取率的趋势图如图2所示。

(a)乙醇体积分数与料液比的交互作用

(b)乙醇体积分数与提取温度的交互作用

(c) 料液比与提取温度的交互作用

从图2a可以看出，乙醇体积分数整个坡面较料液比的坡面更陡峭一些，变化幅度更大，表明乙醇体积分数对野菊花总黄酮的提取率影响更大。从图2b可以看出，乙醇体积分数比提取温度的坡面较陡峭，则乙醇体积分数比提取温度的影响更大。从图2c可知，提取温度比料液比的坡面更陡峭，提取温度比料液比影响大。由此可得最佳提取条件为乙醇浓度71.59%，料液比1∶19.3 g·mL-1，提取温度58.67℃。

2.2.4 回归模型验证 在该模型下预测的使提取量最大的实验设计是用70%乙醇，料液比1∶20 g·mL-1，提取温度在60℃，提取1.5 h。做三组验证试验，总黄酮提取率为2.70%，接近理论值。结果表明该提取率有效。

3 结论

本次研究以总黄酮提取率为主要指标，采用单因素和响应面优化实验得到，料液比1∶20 g·mL-1、70%乙醇浓度、60℃提取1.5 h为最佳的实验结果，总黄酮提取率有2.77%，最后进行了三组验证试验得出该方案提取总黄酮的含量平均值为2.70%，结果表明该提取率有效。为提取野菊花中总黄酮提取鉴定了提供了理论依据。