响应面法优化超声提取杭白菊黄酮工艺条件的研究
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(浙江中医药大学，浙江 杭州 310053)
摘 要：利用响应面法对超声提取杭白菊中黄酮类成分的工艺条件进行了优化。在对乙醇浓度、料液比、提取时间、提取温度等单因子实验的基础上，根据中心组和设计原理，采用四因子三水平的响应面分析法，得出了超声提取黄酮的最佳工艺条件。
关键词：响应面法；杭白菊；黄酮
中图分类号：R284文献标识码：A文章编号：1673-2197(2009)03-0020-03
杭白菊为多年生草本菊科植物菊(Cyrysanthemum Morifolium Ramat)的头状花序。古人吴瑞谓：“花大而香者为甘菊，花小而黄者为黄菊，花小而气恶者为野菊。”常用的菊花品种根据地理条件分有亳菊(安徽亳县)、滁菊(安徽滁县)、杭白菊(主产浙江桐乡、海宁，因主要集散地为杭州而得名，为浙八味之一)、怀菊(河南泌阳)等。杭白菊性辛、甘、苦，微寒；归肺、肝经。传统中医理论认为，菊花具有散风清热、平肝明目的功效，可用于风热感冒、发热头痛、目赤昏花、眩晕惊风、疔疮肿毒。现代研究证明杭白菊含挥发油、黄酮及多种维生素和微量元素。其中，杭白菊黄酮类化合物(刺槐苷、大波斯菊苷、木犀草-7-葡萄糖苷、香叶木素-7-葡萄糖苷、菊苷)可保护心血管、清除自由基等。因此，优化黄酮类化合物的提取条件具有重要意义。
响应面分析法(RSM，Response Surface Method)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近似拟合，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[6]值之间的关系。响应面分析法能够以最经济的方式对所选实验参数进行全面的分析和研究，已越来越多地应用于各种生物化工处理过程的优化。本文以黄酮的提取率为指标，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，得到了黄酮的最佳提取工艺。
1 仪器与材料
1.1 实验仪器
FA1104型电子天平(上海仪器厂)，UV-2600紫外可见分光光度计(惠普上海分析仪器有限公司)，循环水式真空泵。
1.2 实验材料
杭白菊采于浙江杭州，经本院资源鉴定教研室姚振生教授鉴定为Cyrysanthemum Morifolium Ramat。芦丁对照品(中国药品生物制品检定所，批号：080-9002)。硫酸、苯酚、乙醇等试剂均为分析纯。
2 实验方法
2.1 黄酮的提取
准确称取杭白菊1.0g，置于100mL圆底烧瓶中，加入一定量乙醇溶液，在一定的温度、一定功料液比，提取一定的时间，取出过滤，滤液离心除杂，上清液减压浓缩，即得皂苷粗提液。
2.2 黄酮标准液的配制和标准曲线的制作
精密称取经120℃干燥至恒重的芦丁对照品9.15mg，置50mL量瓶中，加50%乙醇适量溶解并稀释至刻度，摇匀，得对照品液(0.183mg/mL)。
准确吸取标准液0.5，1，2，3，4，5mL，置25mL容量瓶中，加50%乙醇至6mL，加5%NaNO2 1.0mL，放置6min，加10% Al(NO3)31.0mL，放置6min，加10% NaOH 10mL，加50%乙醇至刻度，摇匀，放置15min，以相应试剂作空白，509nm波长处测定吸光度。用最小二乘法作线性回归，得浓度C与吸光度A的关系曲线回归方程式为：A=0.7716C+0.0676，R2=0.9999。
2.3 黄酮提取率的计算
吸取一定体积的杭白菊提取液，置于试管中，按2.2项方法操作，测定吸光度，按照标准曲线计算出黄酮质量，并按下述公式计算黄酮提取率：
黄酮提取率(%)=提取的黄酮质量/杭白菊粉质量×100%
3 结果分析
采用SAS 9.13软件对实验数据进行多项式拟合回归，以吸光度(Y)为因变量，乙醇浓度(X1)、料液比(X2)、提取温度(X3)、提取时间(X4)为自变量，建立回归方程如下：
Y=-20.3402+160.3279X1+0.241104X2-0.376771X3-9.714958X4-126.5104X1X1-0.286125X1X2+0.01275X1X3+3.97875X1X4-0.000138X2X2+0.001048X2X3-0.003362X2X4+0.002217X3X3+0.078981X3X4+0.304052X4X4
回归方程可信度分析见表3，其中R2=87.96，表明87.96%的实验数据可用该模型进行解释，说明方程可靠性较高。CV值越低，显示实验稳定性越好，本实验中CV值为17.27946%，较低，说明实验操作可信。综上所述，该回归方程为优化超声提取黄酮的工艺条件提供了一个良好的模型。
采用SAS 9.13程序对试验结果进行方差分析，分析结果见表4。表4中的“Pr>F”项表示大于F值的概率，从中可以看出X2料液比和X3*X4对Y值的影响显著(“Pr>F”值小于0.05)；X1乙醇浓度，X3提取温度和X1﹡X1对Y值的影响十分显著(“Pr>F”值小于0.01)，表明实验因子对响应值不是简单的线性关系，因子间的交互作用影响较小。这和回归方程中一次项影响显著与二次项影响十分显著相一致。
由SAS分析得到的最大响应值(Y)时X1，X2，X3和X4对应的编码值分别为-0.10558，0.260214，0.830582，0.480911，与之对应的黄酮提取的最佳工艺条件为：
乙醇浓度=0.7×(1-0.10558)=0.626094
料液比=30×(1+0.260214)=37.80642
提取温度=70×(1+0.830582)=128.14074
提取时间=3×(1+0.480911)=4 ......
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