Box-Behnken响应面法优化瑶药材小驳骨总黄酮提取工艺研究
黄酮、酚酸类成分广泛存在于植物中,是植物次生代谢产物的重要组成部分。陈燕霞等测定了小驳骨茎、叶的水提液与醇提液的抗氧化性。KRISHNA等发现在小驳骨甲醇组分中,黄酮类和酚类的含量且抗氧化活性,MRUTHUNJAYA等发现小驳骨叶的70%乙醇提取物抗氧化活性好,并推测其为黄酮类。《中国药典》2020年版规定小驳骨的药用部位为其地上部分,舒朋华等通过整理近年来关于小驳骨化学成分及药理作用等方面的研究,获取到小驳骨地上部分抗氧化的主要活性成分是黄酮类。目前为止,小驳骨质量评价标准未曾有其药材质量评价的指标,所以本实验采用Box-Behnken Design原理进行四因素三水平实验设计和响应面分析法优化小驳骨提取工艺,对小驳骨地上部分的总黄酮、总酚酸含量作为指标进行测定,为挖掘小驳骨药材的有效化学成分及完善其质量评价指标提供参考。
总黄酮响应面试验
为了优化单因素试验条件下确定的最佳总黄酮含量,以料液比、温度、时间、乙醇浓度4个因素作为主要影响因素,以总黄酮含量为响应值,采用响应面试验的方法优化工艺。
由Design-Expert 10.0.3软件对试验结果进行响应面图的绘制,3D图形和等高线图表示,图的颜色从蓝色到红色的变化,总黄酮含量从少到多的变化,变化的越快表示坡度越大,即对试验结果的影响更为显著,通过3D响应面图能较为直观地反映出各因素之间的交互作用对总黄酮含量的影响,以便找出小驳骨最佳的总黄酮提取工艺参数,以及各参数之间的相互作用,
随着料液比、温度的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当料液比为1:20~1:35、温度为55~65 ℃左右时,总黄酮含量达到最大值。
随着时间的增加,总黄酮含量呈先增加后缓慢降低的趋势,总黄酮含量随料液比的增加呈先增加后降低的趋势,且当提取时间不同时,总黄酮含量随料液比的增加变化幅度有所差异,说明料液比和时间交互作用对总黄酮含量影响显著。仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当料液比为1:20~1:35、时间为36~54 min左右时,总黄酮含量达到最大值。
随着料液比的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,当料液比取值较小时,随着乙醇浓度的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,降低的幅度较小,当料液比取值较大时,总黄酮含量随乙醇浓度的增加呈先缓慢增加后降低的趋势,降低的幅度较大,说明料液比和乙醇浓度交互作用对总黄酮含量影响显著。仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当料液比为1:20~1:35、乙醇浓度为66%~84%左右时,总黄酮含量达到最大值。
随着温度的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,总黄酮含量随时间的增加呈先增加后降低的趋势,且当温度不同时,总黄酮含量随料液比的增加变化幅度有所差异,说明温度和时间交互作用对总黄酮含量影响显著。仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当时间为36~54 min、温度为55~65 ℃左右时,总黄酮含量达到最大值。
当温度取值较低时,随着乙醇浓度的增加,总黄酮含量呈先增加后平缓的趋势,当温度取值较大时,随着乙醇浓度的增加,总黄酮含量呈先增加后下降的趋势,当乙醇浓度较低时,随着温度的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,当乙醇浓度较大时,总黄酮含量随奶粉的增加呈缓慢降低的趋势,说明温度和乙醇浓度交互作用对总黄酮含量影响显著(P<0.05)。仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当温度为55~65 ℃、乙醇浓度为66~84%左右时,总黄酮含量达到最大值。
随着时间、乙醇浓度的增加,总黄酮含量呈先增加后降低的趋势,仅考虑二者交互作用对总黄酮含量的影响可知,当时间为36~54 min、乙醇浓度为66~84%左右时,总黄酮含量达到最大值。
以小驳骨的总黄酮含量最大值为优化目标,由Design-Expert 10.0.3软件对试验进行优化,得到预测总黄酮含量为2.515 mg/g,四个因素的预测值分别为料液比1:28.481、温度为62.69 ℃、时间为46.939 min、乙醇浓度为71.190%,为了确定该模型的准确性,采用优化后的参数进行验证试验,为方便操作,条件参数设为料液比为1:30、温度为60 ℃、时间为45 min、乙醇浓度为70%,该条件下重复试验3次,测得总黄酮含量平均值为2.487±0.132 mg/g,与模型预测值2.515 mg/g接近,说明该模型优化得到的工艺参数可靠。

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