食品科学与工程毕业论文-响应面法优化超声提取河东乌麦色素的工艺研究.doc

学 士 学 位 论 文系 别： 生 命 科 学 系 学科专业： 食品科学与工程 姓 名： 田 江 鹏 运 城 学 院2013年 6月响应面法优化超声提取河东乌麦色素的工艺研究 系 别： 生 命 科 学 系 学科专业： 食品科学与工程 姓 名： 田 江 鹏 指导教师： 王 玲 丽 运 城 学 院2013年6月目 录1 前言11.1 河东乌麦的简介11.1.1河东乌麦的化学成分11.1.2 河东乌麦的生物活性11.1.3 河东乌麦的营养保健功能11.1.4 河东乌麦产品开发21.2 河东乌麦色素21.2.1 乌麦色素的种类21.2.2乌麦色素的理化性质31.2.3 乌麦色素的研究现状3 1.3 色素提取的常用方法1.4 响应面分析法概述31.3.1 响应面分析法31.3.2 正交实验设计与响应面法的区别41.4 本文研究目的及意义42 材料与方法52.1实验试剂与实验材料52.2 实验仪器52.3 实验方法52.3.1河东乌麦色素的最大波长的确定52.3.2河东乌麦色素的提取与测定62.3.3 单因子对超声波法提取乌麦色素吸光值的影响63 实验结果与分析83.1河东乌麦色素的最大波长值的确定83.2 单因子实验结果83.2.1料液比对乌麦色素吸光值的影响83.2.2 超声温度对乌麦色素吸光值的影响93.2.3超声功率对乌麦色素吸光值的影响103.2.4 超声时间对乌麦色素吸光值的影响103.3 响应面法实验结果123.3.1 因子与水平的选取及分析方案的实验结果123.3.3 响应面分析图143.3.4响应面分析后的最优值184 结论19参考文献20致 谢21响应面法优化超声提取河东乌麦色素的工艺研究田江鹏（运城学院生命科学系,山西运城,044000）摘要：河东乌麦（Fagopyrum Mill Of Hedong）一年生草本双子叶植物纲，蓼科栽培植物，具有增强血管弹性，止咳 平喘，促进新陈代谢等功能。乌麦色素是河东乌麦中最主要的生理活性成分之一，具有显著的营养保健功能。本文以河东乌麦色素提取液的吸光值为衡量指标，对超声提取河东乌麦色素的四因子：料液比、超声温度、超声功率、及超声时间工艺条件进行了优化。采用四因子三水平的响应面分析法进行实验，通过对各因子显著性和交互作用的分析，得出了超声提取河东乌麦色素的最佳工艺条件为料液比1:23.75,超声温度64.67,，超声功率300W，超声时间46.97min，此时提取液的吸光值是0.599783。因实际操作的局限性，以料液比1:24,超声温度65,，超声功率300W，超声时间47min为最佳条件，通过五次平行实验验证得到的实际提取液的平均吸光值为0.5844，与理论值相差0.015383，说明该条件比较贴近实际、方便、可行。关键词：乌麦色素；响应面分析法；超声波辅助提取Study on the Response Surface Method Optimum of Extracting Total Saponin in the Bitter Melon By Supersonic WaveYu Maolan(Department of Life science, Yuncheng University, Yuncheng Shanxi, 044000)Abstract: Bitter melon(Momordica charantia L) belongs to the gourd family. It has function of refrigeration and detoxification and nourishes body. Saponin from bitter melon is one of the most main physiological active ingredients which has remarkable pharmacological function. In this paper, yield of saponin from bitter melon as measurement indicator, processing conditions were optimized by evaluating the effect of ethanol concentration, ultrasonic time, material liquid and ultrasonic power. According to experiments of four factors three levels of response surface method and analysis results of the factors significant and interaction, the optimum extraction conditions were obtained as follows: alcohol concentration 84.430%, ultrasonic time 41.64 min, solid-liquid ratio 1:22.54, ultrasonic power 452.74W. At these conditions the yield was 3.0669%. Considering practical condition, ethanol concentration 84%, ultrasonic time 41 min, solid-liquid ratio 1:22 and ultrasonic power 450W were the optimum conditions. Average yield of three independent experiments was 3.0513%, which was close to theory value. Therefore, these conditions were easy to reality, convenient and feasible.Key words：bitter melon saponin ;response surface method(RSM) ;supersonic wave extraction 1 前 言近年来发现黑色植物资源具有独特的营养价值和保健功效。中医认为“黑色属水入肾，肾为先天之本，五脏之首”黑色食物有显著地滋阴补肾作用，相关带来的是养肝补血，暖脾健胃。这预示着研究开发黑色植物天然色素的价值和潜力。1.1河东乌麦的简介河东乌麦是山西运城小麦研究开发中心选育成功的小麦新品种，各种营养成分都比白粒小麦要高，具有较高的保健营养价值，是理想的黑色食品新资源。其富含天然黑色素，它具有很强的清除氧阴离子自由基的作用，氧阴离子自由基能够引起细胞损伤和衰老，导致疾病发生。1.1.1河东乌麦色素的化学成分 从乌麦中提取天然色素可以取代现在食品中使用的合成色素，长期使用安全无毒，在稳定性方面优于其他大多数天然色素。研究表明乌麦色素属于苷类化合物，是一种天然黄酮类化合物，具有很强的抗氧化和清除自由基的作用，具有预防血管疾病、抗肿瘤、过敏及炎症等功能，而乌麦中的黄酮含量远远高于普通小麦。乌麦含有二十八醇、生物碱、强心苷等活性物质。其中二十八醇具有增强体力和耐力、提高应急能力、促进性激素、改善心肌功能及降低血脂等功效，而生物碱、强心苷可降低血糖，增强机体免疫力等多种生理保健功能。 1.1.2河东乌麦的生物活性a.抗癌作用 河东乌麦中所富含的硒，它是构成谷胱过氧化物酶的主要成分，被誉为“天然抗癌素”，能阻止过氧化物的生成，并能抵抗某些化学致癌物质，而河东乌麦中的硒含量是普通小麦的两倍多，具有良好的抗癌保健功能。b.防治大脖子病 河东乌麦中碘含量很高，具有很好的补碘保健功能。我国有近四亿人缺碘，儿童更是达到80，以往采取碘盐补碘的方式流失量很高，现在河东乌麦将为我们开辟一条补碘新途径。c.改善血液循环，延缓衰老 河东乌麦中的维生素A、维生素C、维生素E有效的改善血液，清除自由基，延缓衰老。1.1.3 河东乌麦的营养保健功能 河东乌麦具有较高的蛋白质、氨基酸、脂肪和纤维素。河东乌麦中的清蛋白、球蛋白含量较高，说明乌麦的蛋白质品质优良。乌麦的氨基酸总量和必须氨基酸含量均比普通小麦的含量要高，不饱和脂肪酸的含量更是高出近一倍，特别是有“脑黄金”之称的C20:5（EPA）和C22:6（DHA）。膳食纤维含量是普通小麦的两倍，且易被人体消化吸收，是比较理想的膳食纤维源。河东乌麦含有较多的矿物质元素，它们中大多是机体内各种酶的组成成分或激活剂，对维持机体内组织器官的正常生理有重要作用，而维生素更是天然的抗氧化剂，可有效的降低冠心病及恶性肿瘤的发病率，有助于延缓衰老，延长人类寿命。1.1.4河东乌麦产品开发a.河东乌麦特质营养乌麦片的开发 河东乌麦片由河东乌麦黑色食品有限公司生产，国家农业部卫生食品研究重点开放实验室监制。本产品以河东乌麦为主料配以黑大豆，黑玉米，黑芝麻，黑米并辅以淮山、茨实、陈皮以“逢黑必补”的中医理论为基础，按照现代营养学平衡互补原理应用现代高新技术加工而成。产品保留了原料的天然营养成分食用方便，很受消费者的喜爱，目前已有少量的产品投入国外。b.“益膳康”天然营养强化粉的开发 “益膳康”天然营养强化粉是以河东乌麦为主料，依照人体所需七大营养素的均衡量和FAO/WHO模式标准，复配乌豆、昆布、维粉，富硒胚芽粉，复合膳食纤维等，科学调配，细研精琢，聚焦精华，投入市场以来很受欢迎。经常食用“益膳康”有助于防止疾病，强身健体，并有助于糖尿病、肥胖病的调养，增强人体的免疫力。c.乌麦新型产品的开发 乌麦还可以用来制作醋、酱油、啤酒、乳酸饮料等，也可提取浓缩乌麦中药用价值高的营养成分，进行相应的调配和稳定化处理，用来生产口服液等。河东乌麦的开发利用，使人们的将来一日三餐“食黑”、“补黑”、健康益寿，增添了新希望，注入了更大的活力。1.2 河东乌麦色素1.2.1 乌麦色素的种类 乌麦中的色素可以分为花色苷天竺葵素、矢车菊素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素、锦葵色素等，乌麦中含有花色苷类物质，花色苷是类黄酮-以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一组化合物。天然色素作为食品添加剂，具有“天然、营养、多功能”的特点，而且有些天然色素对人体的多种疾病还具有治疗、预防等药理作用和保健功能。其中花色苷是重要的天然色素来源。1.2.2 乌麦色素的理化性质乌麦中花色苷类色素主要由三种成分组成，为水溶性色素，也易溶于乙醇、甲醇等溶剂，在酸性条件下稳定（pH3）。乌麦色素的吸收光谱随pH的值而改变，当pH=3.0时，色素的最大吸收波长为515nm。乌麦色素对短时间高温耐受性较好，但光稳定性及耐氧化还原性差，常见的金属离子对色素没有明显影响，三价铁离子会使色素变色。蔗糖、食盐、柠檬酸使色素增色，茶多酚有突出的稳定增色作用，质量分数为0.1的苯甲酸钠和山梨酸钾对色素影响不大，急性毒性实验表明该色素实际无毒。1.2.3河东乌麦的研究现状 目前，我们对乌麦深加工与副产品的研究是比较少的，现在已经有两家企业在投资开发乌麦食品，但是产品的附加值较低，产品的深加工尚在探索之中，因此提高乌麦的利用价值和附加价值，切实增加农民收入，促进人民群众身体健康很有必要，因此要加大乌麦营养保健功能宣传力度，加快乌麦的推广种植，使乌麦生产加工尽快形成产业化发展模式。1.3 响应面分析法概述1.3.1 响应面分析法响应面分析法（response surface method，RSM）是利用合理的实验设计并通过实验得到的一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因子与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺条件，解决多变量问题的一种有效的统计方法。1.3.2 正交实验设计与响应面法的区别正交实验设计注重的是如何科学合理地安排实验，可同时考虑几种因子，寻找最佳因子水平组合，它不能给出的整个区域上找到因子和所研究的结果之间的一个明确的函数表达式，只是从若干个孤立的实验点上找到最优值。而响应面法是从整个区域上找到因子和响应值之间的一个明确的函数表达式，也能研究几个因子的交互作用，且方程的精确度较高。响应面分析方法在很大程度上满足了这些要求。1.4 本文研究目的及意义苦瓜皂苷具有显著的降血糖、抗氧化、增强免疫、抑制肿瘤细胞和抑菌作用。不同品种的苦瓜, 甚至是同一品种不同的种植条件都会影响苦瓜中皂苷含量，并且由于分子量大、极性较高, 难以分离提纯，因此一个操作简单、容易实施的苦瓜皂苷提取方法, 便于苦瓜种植基地和加工企业控制、检测苦瓜原料的质量, 进而控制和确保苦瓜制品，为苦瓜总皂苷的工业化生产与开发奠定了基础。本文以人皂苷作为标准品，利用响应面法对超声提取苦瓜皂苷进行分析，在单因子实验基础上，选择料液比、乙醇浓度、超声温度、超声时间及超声功率五个因子，选取四个影响较大因子为自变量，以苦瓜皂苷得率为响应值，利用Box-Benhnken中心组合实验和响应面分析法，研究各自变量交互作用及其对苦瓜皂苷得率的影响，模拟得到二次多项式回归方程的预测模型，并确定超声提取苦瓜皂苷工艺最佳条件。2 材料与方法2.1 材料与试剂材料：河东乌麦，山西省运城市河东乌麦黑色食品有限公司实验所用试剂如表2.1：表2.1 实验试剂试剂纯度厂家无水乙醇分析纯天津市大茂化学试剂厂浓盐酸分析纯天津市大茂化学试剂厂2.2仪器实验所用主要仪器如表2.2 表2.2 实验仪器仪器厂家101A-1E型电热恒温鼓风干燥箱上海实验仪器总厂旋转蒸发器RE52CS上海亚荣生化仪器厂KQ500DE型数控超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司FA1104型电子天平上海越平科学仪器有限公司SHZDIII型循环水式多用真空泵郑州英峪予华仪器有限责任公司恒温水浴锅B-220上海亚荣生化仪器厂722N可见分光光度计上海精密科学仪器有限公司HHS型恒温水浴锅天津市华北实验仪器有限公司2.3 实验方法2.3.1 乌麦色素提取液最大波长的确定精密称取人参皂苷Rg1 10mg于10 mL的容量瓶中，用甲醇定容，摇匀后即得1mg/mL的人参皂苷标准液。用移液枪准确吸取标准液30，60，90，120，150，180L于具塞试管中，水浴挥干溶剂，加入5 %的香草醛-冰乙酸溶液0.2mL，高氯酸0.8mL，摇匀后，在60水浴加热15min，注意塞上塞子，取出后用流动水冷却10min，加冰乙酸10mL稀释，摇匀，混匀之后静置15min后，在550nm波长处测定吸光度，作线性回归标准曲线。2.3.2乌麦色素的提取与测定 a.苦瓜总皂苷的提取 准确称取苦瓜干粉1.0g，置于100mL圆底烧瓶中，按1:20的料液比加入70%乙醇溶液20mL，在70温度、400W功率下提取40min时间，取出过滤，即得皂苷粗提液。 b.苦瓜的定性分析(1)取苦瓜粗提取液0.2mL，0.4mL的醋酸溶液，至于蒸发皿上，再加入4滴浓硫酸，若立即显红色则溶液中有苦瓜皂苷。(2)取苦瓜粗提取液1L，加入蒸馏水3mL，剧烈摇动，若有大量的持续的泡沫则溶液中有苦瓜皂苷。 c.总皂苷得率的计算 吸取0.1mL的苦瓜粗提取液，置于试管中，挥干溶剂，按上述2.3.1项方法操作，测定吸光度，按照标准曲线计算出苦瓜总皂苷质量，并按下述公式计算总皂苷得率：色素提取率（%）=提取的色素质量/实验原料重量100 %2.3.3 单因子对超声波法提取河东乌麦色素含量的影响以95乙醇-1.5mol/LHCL为提取溶剂，研究料液比、超声温度、超声功率及超声时间四个单因子对总皂苷得率的影响。 a.料液比对乌麦色素吸光值的影响 精确称取1g苦瓜粉末5份，按1:20的料液比，加入80%浓度的乙醇，在400W下超声提取，超声温度分别为40、50、60、70、805个梯度，超声提取后抽滤得滤液，取0.1mL提取液，至于具塞试管中，水浴挥干溶剂，加入5%的香草醛-冰乙酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8mL，摇匀后，在60水浴锅中加热15min，注意塞上塞子，取出后流动水冷却10min，加冰乙酸10mL稀释，摇匀混匀之后静置15 min后，在550 nm波长处测定吸光度，以上步骤重复3次，选出最佳的提取温度。 b.超声温度对乌麦色素吸光值的影响 精确称取1g苦瓜粉末5份，分别按1:10、1:15、1:20、1:25、1:30的料液比，加入80%浓度的乙醇，在400W、70下超声提取40min，抽滤得滤液，取0.1mL提取液，至于具塞试管中，水浴挥干溶剂，加入5 %的香草醛-冰乙酸溶液0.2 mL，高氯酸0.8mL，摇匀后，在60水浴锅中加热15min，注意塞上塞子，取出后流动水冷却10min，加冰乙酸10mL稀释，摇匀混匀之后静置15min后，在550 nm波长处测定吸光度，以上步骤重复3次，选出最佳的料液比。 c.超声功率对乌麦色素吸光值的影响 精确称取1g苦瓜粉末5份，按1:20的料液比，加入80%浓度的乙醇，在400W、70下超声提取，超声时间分别为20min、30min、40min、50min、60min 5个时间，超声处理后抽滤得滤液，取0.1mL提取液，至于具塞试管中，水浴挥干溶剂，加入5%的香草醛-冰乙酸溶液0.2mL，高氯酸0.8mL，摇匀后，在60水浴锅中加热15min，注意塞上塞子，取出后用流动水冷却10min，加冰乙酸10mL稀释，摇匀混匀之后静置15min后，在550nm波长处测定吸光度，以上步骤重复3次，选出最佳的超声时间。 d.超声时间对乌麦色素吸光值的影响 精确称取1g苦瓜粉末5份，按1:20的料液比，加入80%浓度的乙醇，在70下超声提取，超声功率分别为300W、350W、400W、450W、500W5个梯度，超声提取40min后抽滤得滤液，取0.1mL提取液，至于具塞试管中，水浴挥干溶剂，加入5 %的香草醛-冰乙酸溶液0.2mL，高氯酸0.8mL，摇匀后，在60水浴锅中加热15min，注意塞上塞子，取出后流动水冷却10min，加冰乙酸10mL稀释，摇匀混匀之后静置15 min后，在550 nm波长处测定吸光度，以上步骤重复3次，选出最佳的超声功率。3 实验结果与分析3.1确定乌麦色素最大吸收波长曲线以皂苷取样量为横坐标，吸光度为纵坐标得人参皂苷标准曲线如图3.1，其线性回归方程为y=0.0024x+0.1571,R2=0.9997。图3.1 乌麦色素吸收波长曲线3.2单因子实验结果3.2.1料液比对色素吸光值的影响在料液比1:20，80%的乙醇浓度，400W超声提取40min的条件下不同超声温度对总苷得率的影响结果如图3.2：图3.2 料液比对色素吸光值的影响由图3.3结果可知70以下苦瓜皂苷提取不充分，70时得率最大，当在7080之间得率有明显增大，苦瓜细胞壁的溶胀效果较好，分子运动速度加快，细胞内容物慢慢溶出。当温度大于80时，皂苷提取量下降较缓慢，但总体上皂苷得率变化范围在小，超声温度因子影响较小，因此，提取温度选在70为宜。3.2.2超声温度对色素吸光值的影响用80%的乙醇，在70、400W下超声提取40min的条件下不同料液比对总皂苷得率的影响结果如下图3.4：图3.3 液料比对色素吸光值的影响由图3.4结果可知，在相同的乙醇浓度和提取温度条件下，料液比小于 1:20时，皂苷得率随料液比增加而增大，料液比小于1:20 时，苦瓜皂苷不能完全提取出来，料液比大于 1:25时，由于提取的皂苷总量已经达到最大值，当乙醇体积量增大，皂苷得率趋于平缓，考虑到经济合理所以料液比取1:20为宜。3.2.3 超声功率对色素吸光值的影响用80%的乙醇，料液比1:20，在70、400W下超声提取的条件下不同超声时间对总皂苷得率的影响结果如下图3.5：图3.4 超声时间对色素吸光值的影响由图3.5结果可知，在同样条件下，苦瓜皂苷超声时间为40min时得率最高，超声时间小于40min苦瓜皂苷不能完全溶解出来，但时间过长，其他组分被提取出来，也可能发生化学反应，影响吸光度和提取的苦瓜皂苷纯度，则得率反而有所下降。3.2.4 超声时间对色素吸光值的影响用80%的乙醇，料液比1:20，在70下超声提取40min的条件下不同超声功率对总皂苷得率的影响结果如下图3.6：图3.5 超声功率对色素吸光值的影响由图3.6结果可知：超声功率从300W增大到450W时，总皂苷得率逐渐升高，小于450W皂苷提取不充分，但450W以后得率明显下降，其他溶剂溶出，因此超声功率选在450W为宜。综合分析：乙醇浓度、超声时间、料液比、超声功率、超声温度共五个因子，其中前四个因子影响较大，超声温度对皂苷得率的影响较小，则取乙醇浓度、超声时间、料液比、超声功率作为响应面法的影响因子。3.3 响应面法实验结果3.3.1 因子与水平的选取及分析方案的实验结果综合考虑单因子实验结果,根据 Box- Benhnken的中心组合设计原理，采用响应面法在4因子3水平上对超声提取苦瓜皂苷的工艺条件进行了优化，因子和水平见表3.1，响应面分析的实验结果见表3.2：表3.1 响应面分析因子和水平 代号A(料液比)B（超声温度）C(超声功率)D（超声时间）-115401001502560200451358030075表3.2 响应面分析实验结果实验号A(g/l)B()C(W)D(min)色素吸光值A11540200450.29823540200450.22131580200450.25843580200450.30852560100150.46462560300150.46572560100750.56182560300750.55291560200150.427103560200150.289111560200750.321123560200750.487132540100450.496142580100450.380152540300450.404162580300450.512171560100450.317183560100450.432191560100450.469203560300450.369212540200150.235222580200150.425232540200750.363242580200750.384252560200450.604262560200450.582272560200450.596282560200450.553292560200450.587对实验数据进行多项式拟合回归，以皂苷提取率值R1为因变量，超声时间A，乙醇浓度B，超声功率C，料液比D为自变量，得到实验实际的回归方程如下： R1=-85.15292+0.31576A+0.18867B+0.32400C+0.029604D+0.0000555AB+0.00010695AC+0.0010345AD+0.0002417BC+0.000846BD+0.0000336CD-0.00470978A2-0.00189171B2-0.000386106C2-0.00353363D23.3.2 模型的建立与显著性表3.3 模型回归系数显著性检验和结果检验方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型7.31140.5235.510.0001显著A-A0.1810.1812.220.0036显著B-B0.2310.2315.750.0014显著C-C0.01910.0191.290.2760D-D0.04610.0463.160.0973AB0.000123210.00012320.0083830.9283AC0.01110.0110.780.3926AD0.01110.0110.730.4079BC0.05810.0583.970.0660BD0.00715710.0071570.490.4967CD0.000282210.00028220.0190.8918A21.4411.4497.890.0001显著B20.2310.2315.790.0014显著C26.0416.04411.20.0001显著D20.05110.513.440.0846残差0.21140.015一次项0.4840.120.410.8023二次项6.7441.69114.67F值小于0.05时，表明该因子影响显著，在这种情况A，B，A2，B2，C2影响极显著，表明实验因子对响应值不是简单的线性关系，因子间的交互作用较小，且与一次项不显著，二次项极显著相一致。失拟项是1.24，其P=0.45000.05，表明失拟项相对于纯误差是不显著的。回归方程可信度分析见表3.4，校正的决定系数R2=0.9452及预测拟合度是0.8702，表明94.52%的实验数据可用该模型进行分析且方程可靠性较高。变化系数CV值是5.27，相对较低，CV值越低实验的稳定性越好，可信度较高。信噪比一般大于4时模型有可信度，本次实验信噪比为18.033，可见其可信度比较高，有多因子分析本实验可信度较高。表3.4 回归方程可信度分析项目数据标准差0.12拟合度0.9726平均值2.30校正决定系数的平方R20.9452变化系数CV5.27预测拟合度0.8702感应值0.98信噪比18.0333.3.3 响应面分析图等高线图和RSM图，RSM图是响应值对所构成两两交互的三维空间曲面图，直观的反应了各因子对响应值的影响。具体见图3.7-3.12：图3.7 料液比(A)与超声温度(B)交互效应的等高线图和曲面体从图3.7可以看出，在固定超声功率和料液比的条件下，超声时间和乙醇浓度交互作用时，在超声时间一定时，皂苷的得率随着乙醇的浓度的提高呈先增后减的趋势不显著，而在乙醇浓度一定时，皂苷的得率随着时超声时间的增加呈先增后减的趋势比较显著。图3.8料液比 (A)与超声功率(C)交互效应的等高线图和曲面体从图3.8可以看出，在固定乙醇浓度与料液比的条件下，超声功率和超声时间交互作用，超声时间一定时，皂苷得率随超声功率的增加呈先增后减的趋势较显著，而在超声功率一定时，皂苷得率也随超声时间的增加呈现增后减的趋势显著。图3.9 料液比(A)与超声时间(D)交互效应的等高线图和曲面体从图3.9可以看出，在固定超声功率和乙醇浓度的条件下，当超声时间一定时，皂苷得率随料液比的增加呈先增加后减少的趋势不显著，但当料液比一定时，皂苷得率随料液比的增加呈先增加后减少的趋势很显著。图3.10 超声温度(B)与超声功率(C)交互效应的等高线图和曲面体从图3.10可以看出，在固定超声时间和料液比的条件下，乙醇浓度与超声功率交互时，当乙醇浓度一定时，皂苷得率随超声功率呈现增后减的趋势比较明显，而当超声功率一定时，皂苷得率随乙醇浓度的增加呈现增后减的趋势不明显。图3.11超声温度(B)与超声时间(D)交互效应的等高线图和曲面体从图3.11可以看出，在超声时间和超声功率一定时，乙醇浓度与料液比交互作用时，当料液比一定时，皂苷得率随乙醇浓度的增加呈现增后减的趋势较明显，而乙醇浓度一定时，皂苷得率随料液比的增加呈先增后减的趋势不是很明显。图3.12超声功率(C)与超声时间(D)交互效应的等高线图和曲面体从图3.12可以看出，在超声时间和乙醇浓度一定时，超声功率与料液比交互作用时，当料液比一定时，皂苷得率随超声功率的增加呈现增后减的趋势较明显，而超声功率一定时，皂苷得率随料液比的增加呈先增后减的趋势不是很明显。3.3.4响应面分析后的最优值由Design7.0软件分析得到的最大响应面值R1时对应的A、B、C、D最佳工艺条件是：超声时间41.640min，乙醇浓度是84.430%，超声功率452.74W，料液比1:22.54，此时皂苷的得率是3.0669%。为了验证响应面法的可靠性，对得到的最佳提取工艺条件进行苦瓜皂苷超声提取的验证实验，同时考虑到实际生产操作的便利性，以超声时间41min，乙醇浓度84%，超声功率450W，料液比1:22为提取条件，三次平行实验得到的实际平均皂苷得率为3.0513%，与理论值3.0669%相差0. 0156%，因此通过响应面法优化得到的苦瓜皂苷的超声提取工艺条件是可行的,具有实际生产价值。4 结 论响应面分析是一种比较优化方法，它是将体系的响应面值(皂苷得率)作为一个或多个因子的函数，运用图形技术将这种函数关系显示出来，以供我们凭借直觉的观察来选择实验设计中的最优化条件。采用多元二次回归的方法,将多因子实验中因子指标的相互关系用多项式拟合,通过对函数响应面和等高线的分析,能够精确地研究各因子与响应值之关系。本文以苦瓜皂苷的得率为指标,在单因子实验的基础上,应用响应面法对苦瓜皂苷的超声提取工艺条件进行了优化,得到了苦瓜皂苷的最佳提取工艺。本实验采用人参皂苷Rg1作为标准品，其含量98%，其纯度较高,选取了适合自己的实验方法，加上超声波提取苦瓜皂苷的方法是利用超声产生的特殊作用，来破坏苦瓜的细胞，使溶媒渗透到其细胞中，以便使苦瓜皂苷溶于有机溶液中，同时，超声波产生的振动作用是物理过程，被浸提的化学成分结构和性质不会发生变化，这两大方面给实验带来了比较好的效果。本文选取了超声时间、料液比、超声功率、提取温度及乙醇浓度五个参数进行单因子分析,选出了超声时间、料液比、超声功率及乙醇浓度四个影响较大的因子,并进行实验设计得出的最佳方案是84.430%乙醇浓度,超声提取41.640min,料液比为1 :22.54，超声功率452.74W，苦瓜得率为3.0669%，与实际测得的皂苷得率相符，因此通过响应面法优化得到的苦瓜皂苷的工艺条件是可行、方便并具有实际生产价值。参考文献1贾林甫, 石建平. 药用蔬菜苦瓜J. 山西农业科学, 1988, (07): 37-39.2沈旭丽, 金峰. 苦瓜的保健药用价值J. 四川食品与发酵, 2005, (04): 43-44.3孔繁明. 苦瓜的药