甘薯叶黄酮微波提取工艺的响应面法优化

1、甘薯叶黄酮微波提取工艺的响应面法优化广西壮族自治区贺州市信都镇甘薯( Ipomoea batatas )个 大、皮细嫩、色泽光滑，年产量 465万 t ，畅销区内外。但甘薯 茎叶除部分作为家畜的饲料外弃之田间， 未能得到充分利用。 据 研究报道，甘薯叶中也有较多的活性成分，如黄酮类化合物 1 ， 2 、类胡萝卜素 3 、多糖4 ，5 等，黄酮类化合物具有降血糖、 降血脂、抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、消除体内自由基等药理作 用6 。开发利用甘薯叶资源可以提高甘薯的综合利用价值，对 发展农村经济、 增加农民收入、 促进新农村建设等具有重要意义。 响应面法是利用多元二次回归方程拟合多个因素与试验结果的

2、 关系，通过对回归方程求极值的方法达到优化参数的目的7 ，8，李佩艳等 9 和顾英等 10 分别用响应面法优化了甘薯叶黄酮的 酶法提取和超声波辅助提取工艺， 运用微波提取技术提取甘薯叶 中的黄酮类化合物未见报道， 因此在单因素试验的基础上， 利用 响应面法优化提取甘薯叶黄酮的工艺条件， 可为甘薯叶的开发利 用提供理论依据。1 材料与方法1.1 材料1.1.1 原料与试剂 甘薯叶采自广西壮族自治区贺州市信都 镇，鲜嫩、无腐烂，经水洗、晾干后，于 50 C烘干、粉碎过筛， 保存备用。芦丁购自北京化学试剂公司，亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、无水乙醇均为分析纯。1.1.2 仪器与设备 DGF30/14-

3、 II AHG10-2A型电热鼓风干燥 箱购自南京实验仪器厂，P7021TP-6型格兰仕微波炉（满载700 W 购自贺州新时代百货 XX公司，VIS-723型分光光度计购自上海 第三分析仪器厂，AR224CF型电子分析天平购自奥豪斯仪器（上 海）XX公司。1.2 方法1.2.1 标准曲线的制作 准确称取 20 mg 干燥后的芦丁标准品，用30%乙醇溶解，并全部转入100 mL容量瓶中，用30%乙醇 定容，摇匀，得0.2 mg/mL的芦丁标准液。分别取上述芦丁标准液 0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL 于 6 支 25 mL 容量瓶中， 加1.0 mL50 g/L亚硝酸钠，摇匀，

4、放置 6 min，加入1.0 mL100 g/L硝酸铝，摇匀，放置 6 min，加入10.0 mL40 g/L氢氧化钠， 混匀，用30%乙醇稀释至刻度，15 min后于波长510 nm处测定 吸光度，以试剂空白为参比。用最小二乘法做线性回归，得黄酮 浓度C（ mg/mL）与吸光度 A的回归方程：C=0.094 850 0A-0.000 127 5 ， r=0.999 0 。1.2.2单因素试验 微波功率对黄酮提取率的影响。称取1 g甘薯叶，在微波时间 3 min、液固比50 : 1 （ V/m, mL： g, 下同）和乙醇体积分数 30%的条件下， 设定微波功率为 150、 200、 250、

5、300、350和400 W,考察不同微波功率对黄酮提取率的影 响。微波时间对黄酮提取率的影响。称取1 g甘薯叶，在微波功率250 W、液固比50 ：1以及乙醇体积分数30%勺条件下，设 定微波时间为 2、 3、4、 5 和 6 min ，考察不同微波时间对黄酮 提取率的影响。乙醇体积分数对黄酮提取率的影响。称取1 g甘薯叶，在微波功率250 W、微波时间3 min、液固比50 ：1的 条件下，设定乙醇体积分数为 20%、 30%、 40%、 50%和 60%，考察 不同乙醇体积分数对黄酮提取率的影响。 液固比对黄酮提取率 的影响。称取1 g甘薯叶，在微波功率 250 W 微波时间3 min 以

6、及乙醇体积分数30%的条件下，设定液固比为 30： 1、40： 1、 50 : 1、60 ：1和70 : 1,考察不同液固比对黄酮提取率的影响。1.2.3 响应面优化试验 为了得到最佳的提取工艺，在单因 素试验结果的基础上， 采用 Box-Behnken 设计， 以甘薯叶黄酮的 提取率为考察指标，对微波时间、微波功率、乙醇体积分数和液 固比4个变量x1、x2、x3、x4进行响应面分析。试验因素与水 平见表 1 。2 结果与分析2.1 单因素试验结果2.1.1 微波功率对黄酮提取率的影响 由图 1 可知，提取率随微波功率的增大而增加，在微波功率为350 W时达到最大，而后有所下降。微波功率小于

7、350 W时，微波功率增大对细胞的破 坏力增强，细胞的溶出物增多，黄酮提取率增高，继续增大微波 功率，产生了暴沸现象，溶剂挥发，提取液明显减少，提取率开 始下降。因此选择微波功率 200、250、300 W进行响应面试验。2.1.2 微波时间对黄酮提取率的影响 由图 2 可知，当微波 时间小于 5 min 时，甘薯叶中黄酮的提取率随微波时间的增加而 增大，在微波时间为 5 min 时达到最大，继续增加时间，提取率 逐渐下降，而且微波时间为 24 min时，提取率变化的幅度较 大，微波时间为46 min时，提取率变化幅度较小。这可能是 由于在一定的功率下，微波时间越长，温度越高，对细胞破坏得 越完全，溶出物也越多， 但过长的微波时间也会使乙醇大量挥发， 产生暴沸现象，因此选择 2、3、4 min 进行响应面试验。2.1.3 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响 由图 3 可知，在 乙醇体积分数为 20