响应面法优化沙枣叶黄酮提取工艺研究

王志杰　刘　伟　崔　燕　王翔飞

石河子大学药学院/新疆特种植物药资源重点实验室，新疆　石河子　832002



药物研究

响应面法优化沙枣叶黄酮提取工艺研究

王志杰刘伟崔燕王翔飞*

石河子大学药学院/新疆特种植物药资源重点实验室，新疆石河子832002

【摘要】目的：利用响应面法优化沙枣叶黄酮的提取工艺。方法：在单因素试验基础上，选择料液比、提取时间、提取温度及提取pH值为考查因素，采用响应曲面法优化提取工艺条件。结果：最优提取工艺：料液比1∶16、提取时间8h、提取温度60℃、提取pH值为8。结论：采用该提取工艺所得总黄酮提取率为6.49%，与响应曲面拟合所得方程预测值6.52%符合良好。

【关键词】沙枣叶；黄酮；工艺优化；响应面法

沙枣(ElaeagnusangustifoliaL.)又名香柳、桂香柳、银柳、七里香等，属胡秃子科落叶小乔木或灌木，我国主要分布于西北各省[1]。新疆沙枣资源蕴藏量大，生长快，易繁殖，药用价值高，且各地均有分布[2]。沙枣叶干燥后搓碎加水服用，对肺炎有很好的疗效；沙枣叶含有的苷类、生物碱、咖啡酸、绿原酸、黄酮类等物质，具有抗心律失常[3]、降低血清胆固醇、抑制血小板聚集、抗病毒、增强免疫力等作用[4]。前期研究发现，沙枣叶水提取物可降低小鼠肝组织自发性MDA的生成，减轻CCl4、H2O2、Fe2+-VitC诱导的肝脏脂质过氧化反应，具有良好的抗脂质过氧化作用[5]。

黄酮是一类在植物界中分布广泛、具有多种生物活性的多酚类化合物。沙枣作为一种自由基清除剂，是理想的天然抗氧化剂之一，李红等[5]报道了沙枣黄酮提取液对多种自由基均具有较强的清除能力。本文以沙枣叶中总黄酮为研究对象，以水作为提取溶剂，在单因素试验的基础上，采用响应面法分析优化沙枣叶黄酮提取工艺条件。

1仪器与材料

1.1仪器722N 可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)；恒温水浴锅。

1.2材料芦丁对照品(批号：100080-200707，中国药品生物制品检定所)；沙枣(采自新疆石河子市)由新疆石河子大学药学院谭勇教授鉴定为ElaeagnusangustifoliaL.；所用试剂均为分析纯。

2方法

2.1芦丁标准工作曲线的建立以芦丁为标准品的分光光度法测定沙枣中黄酮类化合物[5-9]。精密称取经120℃干燥至恒重的芦丁对照品10.0mg，置于10mL容量瓶，加70%乙醇适量，使充分溶解，用乙醇稀释至刻度，摇匀，所得溶液含芦丁对照品1mg/ml。准确吸取1.0mg/ml芦丁对照品溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0ml，分别置于25ml的容量瓶中，依次加入5% NaNO2溶液0.3ml，摇匀，放置6min，再加入10% Al(NO3)3溶液0.3ml，摇匀，放置6min，加入4%NaOH溶液4.0ml，用70%乙醇定容至刻度，摇匀，放置15min，在510nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，对照品溶液的浓度(mg/ml)为横坐标，分析得出线性回归方程为Y=0.0948x-0.0523，r=0.9991，线性关系良好。

2.2总黄酮含量的测定吸取待测提取液5ml置于25ml容量瓶，参照上述方法测吸光度，根据芦丁标准溶液浓度(C)与吸光度(A)的回归方程，计算芦丁的含量。总黄酮的提取率公式：总黄酮提取率(%)=(提取液浓度×体积×稀释倍数/原料质量)×100%。

2.3提取工艺优化试验设置不同的液料比、提取时间、提取温度、pH值，观察不同单因素对提取率的影响。在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，以A(料液比)、B(提取时间)、C(提取温度)和D(pH值)为自变量，以总黄酮得率(%)为响应值，设计四因素三水平的响应面分析试验。试验数据使用Design-Expert8.0软件进行分析，并得到响应面分析图和方差分析表。试验因素及水平见表1。

表1　沙枣叶中总黄酮提取Box-behnken中心

3结果与分析

3.1提取条件对总黄酮提取效果的影响

3.1.1液料比对提取效果的影响分别称取1g干燥的沙枣叶粉末4份，分别置于100ml三角烧瓶中，在提取溶液为蒸馏水，提取时间为4h、温度为室温、提取2次的条件下，分别加10、15、20、25倍水量提取总黄酮，按照制作标准曲线的方法考察液料比对沙枣叶黄酮提取效果的影响。沙枣叶黄酮的得率分别为0.12%、0.39%、0.38%、0.36%，因选料液比为1∶15。

3.1.2提取时间对提取效果的影响分别称取1g干燥的沙枣叶粉4份，分别置于100ml三角烧瓶中，在提取溶液为蒸馏水、料液比为1∶15、温度为室温、提取2次、提取时间为4、6、8、10h的条件下，按照制作标准曲线的方法考察提取时间对沙枣叶黄酮提取效果的影响。比较总黄酮得率分别为2.34%、3.69%、4.01%、3.98%，当提取时间为8h时，提取效果最佳。

3.1.3提取温度对提取效果的影响分别称取1g干燥的沙枣叶粉4份，分别置于100ml三角烧瓶中，在提取溶液为蒸馏水、料液比为1∶15、提取时间为6h、提取1次的条件下，设置提取温度为20、40、60、80℃，分别按照制作标准曲线的方法考察提取温度对沙枣叶黄酮提取效果的影响。经计算各温度下的提取率分别是3.36%、3.40%、3.82%、3.59%，当提取温度达到60℃时提取效果最佳。

3.1.4pH对提取效果的影响分别称取1g干燥的沙枣叶粉4份，分别置于100ml三角烧瓶中，在提取溶液为蒸馏水、料液比为1∶15，提取时间为6h、提取温度为60℃，提取1次的条件下，设置pH值为6、8、10，按照制作标准曲线的方法考察pH对沙枣叶黄酮提取效果的影响。提取率分别为0.27%、0.32%、0.38%、0.37%，从结果可以看出，随着pH值的增加，对提取效果的影响逐渐增大，当pH超过8，提取效果最优。

3.2沙枣叶黄酮提取工艺响应面法优化分析响应面试验共有29个试验点，设计及结果如表2。采用响应面分析法分析试验结果，得到以总黄酮得率为响应值的回归方程为：黄酮得率=6.47+0.45A+0.11B+0.044C+0.063D-0.088AB-0.25AC+0.035AD-0.045BC+0.022BD-0.048CD-1.17A2-0.45B2-0.41C2-0.49D2(r=0.9758)。由表3可知，以黄酮得率为响应值时，模型P<0.0001，表明该二次方程模型高度显著，可用于指导沙枣叶总黄酮提取试验设计。各因素对黄酮提取量的影响由大到小依次为料液比>提取时间>Ph值>提取温度，总黄酮提取率的变化有97.58%来源于所选变量的变化。由表3可知，一次项A，交互项AC，二次项A2、B2、C2、D2均具有极显著差异(P<0.01)；失拟项P>0.05，说明拟合度良好，未知因素对于实验结果的干扰很小。

响应面分析法的图形是特定的响应值对应的各因素构成的一个三维空间，直观地反映出各因素对响应值的影响，从试验所得的响应面分析图上可以分析出它们之间的相互作用[10]，各因素间交互作用的响应面图，见图2。

由图2可看出，在料液比较小的情况下，提取时间、提取温度、pH值的增加，曲面向下弯曲，说明料液比与三者的交互作用抑制了总黄酮的浸出，由等高线可以分析出，料液比在较小的情况下等高线排列紧密，后三者与对于总黄酮的浸出影响较大，随着这三者的增加，得率呈现上升趋势，但到达一定程度后又开始下降。同理可分析其他因素见得相互作用。

3.3验证试验经过Design-Expert 8.0软件的分析，可以得出沙枣叶总黄酮提取的最佳条件为料液比为1∶15.96，提取时间为8.20h，提取温度为59.73℃，pH值为8.15，总黄酮的得率为6.51%。考虑可操作性，将工艺参数修正最佳条件料液比为1∶16，提取时间为8.00h，提取温度为60℃，pH值为8，按造修正后的工艺参数进行验证试验，结果总黄酮的得率为6.49%，与预测值之间的相对偏差为0.46%，因而说明该工艺参数准确可靠。

4结论

在单因素试验基础上，选择固液比、提取时间、提取温度及提取pH值为考查因素，采用响应曲面优化提取工艺条件，以总黄酮得率为响应值，采用响应面试验设计方法优化沙枣叶黄酮提取工艺。结果表明，采用Box-Behnken法建立沙枣叶总黄酮提取工艺模型得率高，并能很好地预测试验结果。

参考文献

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[4]马丽娟.沙枣的开发利用[J].宁夏科技,2006,6(4):37.

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Extraction technology of flavone from the leaves ofElaeagnusangustifoliaL.by response surface methodology

WANG ZhiJieLIU WeiCUI YanWANG Xiangfei*

Pharmacy College/Key Laboratory of Xinjiang Endemic Phytomedicine Resources, Ministry of Education ,

Shihezi University, Shihezi 832000,China

Abstract:Objective To optimize the process for flavnonoids extraction from the leaves of Elaeagnu sangustifolia L.Methods A series of single-factor experiments were conducted to investigate the effects of extraction time, extraction pH and temperature，and liquid-to-solid ratio on flavnonoids yield. And response surface analysis experiments were conducted by using the design-expert 8.0 software.Results The optimal extraction conditions were found as follows：liquid-material ratio of 16∶1 for an extraction time of 8h, and extraction pH of 8 at 60℃.Conclusion Under the conditions, the yield of flavonoids was 6.49%.

Key words:Elaeagnu sangustifolia L.leaves；flavonoids；process optimization；response surface methodology

(收稿日期：2015.09.22)

【中图分类号】R284.2

【文献标志码】A

【文章编号】1007-8517(2016)01-0009-03

作者简介：王志杰，男，本科，中医学专业。通信作者：王翔飞(1979-)，女，副教授，主要从事药用植物资源的开发与利用。E-mail: 6890802@sina.com

基金项目：石河子大学优秀青年-联合资助项目(2012ZRKXYQ-YD24)。