剌梨(Rosa roxburghii Tratt)又名送春归,是一种蔷薇科蔷薇属多年生落叶丛生灌木,主要分布在我国湘、鄂、陕、黔等地。成熟的刺梨果实含有丰富的维生素C (VC)等营养物质,VC即抗坏血酸,具有预防牙龈出血和动脉硬化、降低血液中的胆固醇、治疗坏血病等作用。刺梨所具有的较高药用价值和食用价值,越来越受到人们的喜爱和欢迎。
近年来,国内已有相关文献对刺梨中VC含量及测定方法的研究报道,但对野生刺梨,特别是黔产野生剌梨干中VC的研究相对较少。超声辅助提取技术具有能耗低、效率高、不破坏有效成分等特点,目前较多应用于提取植物中有效活性成分。因此,以贵州黔南山区野生刺梨干果为样品,利用超声辅助提取技术,在单因素试验的基础上,采用曲面响应法优化VC提取的最佳提取工艺参数,得到提取野生刺梨干中VC最佳含量的工艺条件,以期为合理开发利用野生刺梨饮品提供一定的试验参考。
1材料与方法
1.1仪器与材料
Arteorius-BS110S电子分析天平;Caryl00紫外可见分光光度计:美国安捷伦科技有限公司;KQ-250B型超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司;SC-4050C电热恒温水浴锅:天津市泰斯特有限公司;维生素C(分析纯);野生刺梨干(贵州黔南)。
1.2试验方法
1.2.1标准曲线绘制
精密称取VC标准品10 mg于小烧杯中,加1%的偏磷酸5 mL,过滤,滤液转移至25mL棕色容量瓶中,加水定容,摇匀,制成0.4 mg/mL的储备溶液。准确吸取VC储备溶液0.25,0.5,1.0,1.5,2.0和2.5 mL于25mL棕色容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,配成质量浓度为4,8,16,24,32和40 pg/mL的标准系列溶液,以蒸馏水为参比,在波长254 nm处测VC的吸光度。以浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。
1.2.2样品含量测定
按照标准曲线测定方法,连续测定5份野生刺梨干果样品,根据吸光度和线性回归方程计算VC的含量,VC的平均含量为7.6 mg/g,RSD为0.38%。
1.2.3超声波辅助提取
VC含量的单因素试验选择超声提取温度,提取时间和提取液固比三个因素进行单因素试验。考察三个因素对VC提取含量的影响,以便确定各因素的优化区间。按照1.2.2测定方法,选择提取温度10 0C,20℃,30℃,40℃,50℃和60℃;超声提取时间5,10,15,20,25和30 min;提取液固比10:1.20:1,30:1,40:1,50:1和60:1(mL/g),每个因素重复三次平行试验。
1.2.4响应面法优化VC的提取条件
在单因素试验基础上,进一步考察提取温度,提取时间,液固比对VC提取含量的影响。利用DesignExpert 8.0.5.0软件,根据Box-Behnken中心组合试验设计原理,用三因素三水平响应面分析方法进行优化,因素水平见表2。
2结果与分析
2.1单因素试验结果分析
2.1.1提取温度对VC含量的影响
准确称取1.0 9样品六份于锥形瓶,加提取剂30mL(液固比30:1(mL/g》,对样品超声震荡15min,分别考察10℃,20℃,30℃,40℃,50℃和60 cC温度下VC溶出含量的变化。由VC溶出量对提取温度进行作图。由图l可知,当温度低于40 cC时,刺梨干中的VC在溶液中的溶解速度随着水温的升高而加快,VC的含量呈现递增的趋势。随温度的继续升高,VC被氧化的速度大于其在溶液中的溶解速度‘9】,因此VC的含量又呈降低趋势,故选择40℃为最佳提取温度。
2.1.2提取时间对VC含量的影响
在提取温度40℃,液固比30:1(mL/g)条件下,考察超声提取时间5,10,15,20,25和30 min对VC溶出量的影响。由VC溶出量对提取时间进行作图。由如图2可知,在15 min之前,VC的溶出速度大于其被氧化的速度,因此VC含量在图中呈现递增的趋势,15-20 min之间,VC的溶出速度和氧化速度几乎相等,VC含量基本保持不变。当提取时间延长时,VC氧化速度大于其被溶解的速度,图中VC含量开始出现降低趋势,因此选择15 min为最佳提取时间。
2.1.3液固比对VC含量的影响
在提取温度为40℃,提取时间15 min条件下,考察液固比10:1,20:1,30:1,40:1,50:1和60:1(mL/g)对VC提取含量的影响。由VC溶出量对液固比进行作图。由如图3可知,随着提取液体积的逐渐增加,VC的溶出含量呈现上升的趋势,当料液比达到30:1(mL/g)时,VC的溶出量达到一个最高值,继续增加提取液体积,VC的溶出速度增加趋势缓慢,没有达到溶剂增加,VC溶出量也随之增加的结果。综合考虑VC溶出量,提取液用量和能量损耗等因素,选择30:1(mUg)为最佳料液比。
2.2 VC提取响应面优化试验结果
2.2.1设计试验及结果
综合单因素试验结果,以提取温度、提取时间和液固比为影响因素,以VC的溶出量为响应值进行响应面分析,试验结果见表3。采用Design expert 8.0.5.0软件对试验结果进行多项回归拟合,得到各试验因子对响
2.2.2响应面结果分析
为检验模型方程的有效性,对回归模型方程进行方差分析,结果见表4。由表4可知,模型的p<0.000 1,差异高度显著,失拟项的p=0.059 8>0.05,不显著,校正系数R2A。cj=0.968 1,相关系数R2=0.986 0,响应值的变化有98.60-/0来源于所选择的影响因素,
说明回归方程对试验拟合度较好。回归模型的B和C的p<0.05,说明时间和液固比对VC的溶出量有显著影响,BC交互项不显著,AB交互显著,AC交互高度显著,A2极显著,B2,C2高度显著,说明各因素对响应值的影响不是简单的线性关系,因此二次响应曲面回归方程能够很好的拟合试验所得结果。
响应面图形是响应值对各因素(A,B,C)所构成的三维空间的曲面图,由回归方程做出不同因子的响应面分析图。响应面图代表着在第三个变量保持最佳水平时,另外两个独立变量之间的交互作用。响应曲面坡度越陡峭,说明响应值对操作条件的改变越敏感。曲面坡度越平缓,说明操作条件的改变对响应值的影响越小。由图4-图6可以直观的反映各因素对响应值的影响,在图4和图5中,响应曲面坡度较陡峭,说明温度和提取时间,温度和料液比的交互作用较强,对VC溶出量的交互作用也明显。图6中的曲面坡度较平缓,说明时间和液固比的交互作用不明显。
通过响应面分析优化,利用软件Design Expert8.0.5.0对回归模型方程进行计算,得到提取VC的最佳工艺条件为:提取时间16.59 min,提取温度34.63℃,料液比24.13:1(mL/g),在此条件下,VC的溶出量为7.72 mg/g。为便于试验操作,对最佳工艺条件进行修正为:提取时间17 min,提取温度35℃,液固比24:1(mL/g)。对最佳工艺条件进行3次平行验证试验,结果VC的溶出量为7.75 mg/g,RSD为3.53%。
3结论
野生刺梨干是富含维生素C的纯天然绿色食品,不仅具有食用价值还具有很好的药用价值,对人体有着重要的保健功能。试验以黔产野生刺梨干为原料,通过考察提取时间、提取温度和液固比三个单因素对VC提取量影响的试验基础上,采用曲面响应法优tkjvc的最佳提取I艺参数。结果表明,VC的最佳提取工艺条件为:提取时间17 min,提取温度35 cC,液固比24:1(mL/g),在该条件下,VC的溶出量达到7.75 mg/g,RSD为3.53%。
曲面响应法是采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间函数关系的一种统计方法,具有直观、方便、高效的特点,是目前用于工艺条件优化的有效方法,该方法可在较短时间内研究试验所选择的参数条件,数学模型拟合度较高,所得的试验结果有一定的参考和实用价值。
研究采用微波辅助提取野生刺梨干果中的VC,具有对有效成分破坏性小,节约溶剂,效率高等优点,可以得到的黔产野生刺梨干VC提取的最优化条件,为进一步开发和利用黔产野生刺梨产品提供一定参考。
4摘 要
利用Box-Behnken响应面分析法优化超声辅助提取黔产野生刺梨干果中VC的工艺条件。在单因素试验的基础上,选取提取温度、提取时间和液固比为自变量,y}VC的溶出量为响应值,应用中心组合试验方法,研究自变量及其交互作用r-J-vc溶出量的影响。结果表明,提取温度、提取时间和液固比这三个因素对VC的溶出量均有显著影响,确定提取VC的最佳工艺条件为:提取温度35℃,提取时间17 min,液固tL24:1(mL/g),在此条件下,VC的溶出量可以达到7.75 mg/ge