中心组合设计优化苦菜多酚类物质的提取工艺

蔡子龙,潘 颖,聂政权,李 伟

(湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000)

苦菜通常包含苦苣菜、苦荬菜、苣荬菜等数种[1],而食用苦菜主要是苣荬菜(SonchusbranchyotusDC.)[2].研究表明苦菜全草含苦味质，生物碱，皂甙、蒲公英甾醇等成分[3-4].我国具有丰富的苦菜资源，目前对其的研究主要集中在以下几个方面, 陈贵华等人发现野生苦菜具有较强的耐盐性[5]，刘仰斌发现苦菜总黄酮可保护大鼠心肌缺血再灌注损伤[6]，韩阳阳发现不同苦菜部位的抗氧化活性大小为花叶茎根[7].刁全平等人对辽宁苦菜黄酮的含量进行了测定，发现黄酮含量为88.18 mg/g[8].而多酚作为为重要的次生代谢产物[9]，在苦菜原料中的报道却很少，因此为获得更多的苦菜多酚的资料，本文就苦菜多酚类物质提取工艺进行研究.

1 材料与方法

1.1 试验材料

苦菜：采于湖北民族学院院内，60℃烘干粉碎备用.

1.2 试剂

乙醇、丙酮、盐酸、FC试剂、碳酸钠、没食子酸以上试剂均为分析纯.

1.3 仪器

7200可见分光光度计(上海分析仪器总厂); pHS-2C型酸度计(上海伟业仪器厂)；电子恒温水浴锅(深圳国华仪器厂)；800B型离心机(上海安亭科学仪器厂).

图1 浸提溶济对苦菜多本酚的提取效果的影响

表1 试验设计因子及编码值

注：X1=(x1-50)/10，X2=(x2-25)/5;X3=(x3-3)/2；X4=(x4-50)/10.

1.4 实验方法

1.4.1 多酚提取工艺 准确称取1 g样品，按料液比1∶20加入水或有机溶剂，于50℃加热回流提取2 h后离心， 取上清液定容至50 mL，取0.1 mL按FC法进行测定.

1.4.2 FC法测定多酚含量[10]以没食子酸为标样，按照FC绘制标准曲线，以没食子酸浓度(μg/mL)为横坐标，A765为纵坐标绘制标准曲线，得回归方程为y=0.1224x+0.0215(没食子酸含量为0～7.5 μg/mL)，R2=0.999 1.

多酚得率(mg/g)=(A1×V1)×50/(V2×W×1000)

A1：样液中多酚含量(μg/mL)；V1：样液的体积(mL)；V2：测定时取样液的体积(mL)；W：苦菜粉末重量(g).

2 结果与分析

2.1 苦菜多酚提取溶剂优化

不同溶剂对苦菜多酚得率的影响见图1.

从图1中可以看出，酸性乙醇最适合苦菜多酚的提取，其次是乙醇.

2.2 析因试验

采用24 因子设计对影响苦菜多酚提取效果的4个因素(乙醇浓度、提取温度、pH、液料比)进行研究,如表1.析因试验表2所示.

采用SAS程序对表2数据进行分析，结果见表3.

由表3可以看出各因素的交互项不显著.对各因素进行方差分析结果见表4，表4说明乙醇浓度对多酚提取影响最显著，其次是pH .因此选择乙醇浓度和pH进行最速上升试验，料液比和温度固定为1∶30和60℃.利用SAS程序对表2数据进行分析可得回归方程Y=9.467 6+0.681 3X1+0.552 2X2-1.212 5X3+1.117 3X4，X1系数项为正，说明随着多酚得率与乙醇浓度成正相关，X3系数项为负，表明多酚得率与pH成负相关，即随着pH的下降多酚含量上升，为了更好的表示pH与多酚得率的关系，在最速上述的实验中将pH(X3)改为酸浓度，故通过逐渐增加乙醇浓度和酸浓度的方式进行最速上升实验.

表2 析因试验及结果

表3 方差分析结果

注：**：极显著；*显著；以下同

表4 各个因素的方差分析

表5 试验结果

表6 中心组合试验因子及编码值

注：X3=(x3-0.5)/0.2，X1=(x1-70)/5.

2.3 最速上升试验

最速上述实验结果见表5.

由表5表明，随着乙醇浓度和酸浓度的增加苦菜多酚的得率增加，当乙醇浓度为70%、酸度为0.5 mol/L时多酚的得率最大.

2.4 中心组合试验

为得到苦菜多酚的最佳浸提工艺，对X1和X3因素进行中心组合实验表6，结果见表7.

通过SAS[11]软件对结果进行分析，求得回归方程为：

表7 中心组合试验设计及结果

该模型拟合相关系数为0.992 4，说明此回归方程与实际拟合很好.对二次回归方程进行响应面分析，发现此二次响应面是鞍面，无极值存在，因此需要对方程进行岭脊分析，发现乙醇酸度越高、浓度越低，多酚得率越高.当确定乙醇浓度为-1.414时，对方程求偏导得乙醇酸度为1.822，转换为实际水平是乙醇62.77%，酸度为2.30 mol/L，多酚得率为20.45 mg/g.由于该酸度超出试验范围，考虑提取中酸度对设备的影响，放弃此点而确定试验第6组(X3为1.414，X1为0)为较优条件，即乙醇酸度0.78 mol/L，浓度为65%，多酚得率19.12 mg/g，与求偏导得到的极值点(20.46 mg/g)相接近.

3 结论

苦菜多酚的最佳提取条件为料液比1∶30，提取溶剂为65%乙醇，其酸度为0.78 mol/L，提取温度60℃，此时苦菜多酚的得率为19.12 mg/g.

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