微波辅助优化提取千叶蓍废料中抗氧化成分的工艺参数研究

关键词：微波辅助提取，优化，响应面法，多酚，千叶蓍，抗氧化活性

摘要

使用微波辅助提取的技术，对千叶蓍废料中的茶多酚和黄酮类化合物的提取方法运用响应面方法进行了优化。在一定的范围内：提取时间（13-47s），乙醇浓度（53-87%），液/固比（13-47毫升/克）和微波功率（170和340瓦）对提取结果的影响进行了研究。多酚和黄酮类化合物的最大回收的优化条件为：萃取时间为33s，乙醇浓度为70%，液固比为40毫升/克，微波功率为170w。在最佳条件下：总多酚在每克提取干物质中的提取量为237.74plusmn;2.08毫克的没食子当量和总黄酮在每克提取干物质中的提取量为42.95plusmn;1.32毫克的槲皮素当量。diphenylpicrylhydrazyl自由基的提取强烈减少（IC₅₀为7.89 克/毫升）。提取废千叶蓍花粉的提取物的抗氧化活性和多酚含量，相比于传统的（固体–液萃取（24 h）和浸渍（48 h））的微波辅助提取得到的提取物，此方法具有更高的多酚和总黄酮含量和在较短的时间内具有较高的抗氧化活性（33s）。

1．介绍：

千叶蓍，俗称西洋蓍草，属为菊科蓍属，是最大的维管束植物群。它主要生长于欧洲、亚洲、北非和北美国。在民间医学中，它已被用于呼吸道感染性胃肠道疾病、糖尿病、肝胆疾病，肾脏疾病和降低血液胆固醇水平的药物。该植物已被证明具有抗肿瘤，抗菌，抗发炎和抗氧化作用。千叶蓍中的酚酸是绿原酸和奎尼，而主要4,5-二咖啡酰酸黄酮类化合物是芹菜素、木犀草素、木犀草苷，芦丁。通常得到的多酚是从植物材料中提取，由于多酚类化合物的极性较大，高度溶于水和酒精。因此，各种溶剂包括不同比例的甲醇、乙醇和丙酮水用于提取不同植物材料中的多酚类化合物。常规的通用于植物的溶剂萃取法往往是效率低而且耗时。而新的技术，如超声辅助提取（UAE）、超临界流体萃取（SFE）和微波辅助提取法（MAE）能显著提高植物化学成分的提取效率。微波方法通常能减少提取时间，减少溶剂消耗，提高提取效率。微波和极性溶剂的一起使用，使细胞内的水分加热，蒸发，巨大的压力造成细胞壁的破裂，这会使植物中的目标化合物释放到周围的溶剂中。

本研究的目的为运用微波响应面法优化千叶蓍废料优化提取多酚类化合物与抗氧化剂。。RSM是一种方法，使测定的变量之间的关系独立，可以减少实验试验次数。实验研究提取时间、乙醇浓度，液固比，微波功率这些提取工艺参数。

1. 材料与方法

2.1样品材料

废蓍草作为实验原料，是一种茶叶生产后丢弃废物的灰尘。千叶蓍进行研磨和分级和植物材料用于生产茶，而小于0.3毫米的颗粒尺寸作为灰尘被丢弃。

2.2化学材料

福林–ciocalteu试剂化合物，槲皮素和TPTZ（2,4,6-tripyridyl-s-triazine）是从西格玛–奥德里奇购买（steinheim，瑞士），二苯基苦肼基（DPPH）从西格玛–奥德里奇购买（steinheim，USA），而购买的没食子酸从西格玛–奥德里奇购买（steinheim，中国）。所有其他化学物质

和溶剂是最高的商业等级

。

2.3处理方法

对废蓍草茶多酚进行微波提取处理，将3g干物质的废蓍草加入到250 mL锥形瓶中，混合一定的乙醇/水混合物，在一定的提取时间，乙醇浓度，液固比，微波功率进行提取。提取后，使用真空泵进行过滤，为了规范样本，乙醇添加到所有的样本的干物质浓度固定为1毫克/毫升。所有样品存储在4◦C。

2.4常规提取

2.4.1固-液萃取

传统的固体–液萃取，将3g灰尘废物蓍草样品，放入60毫升70%的乙醇，在25◦C条件下搅拌24h（150转）。提取分离，从固体中获得样品。

2.4.2浸渍

制备废蓍草粉尘浸渍液：用3克的西洋蓍草废尘废尘浸渍在40%乙醇，室温条件下（1:1，V/V）浸渍时间为48小时。提取后，从固体中分离提取，对获得的样品进行了描述。

2.5总多酚含量的测定

测定提取物中总多酚的含量，通过改进的福林酚法，100 微升的干物质浓度提取总调整为1毫克/毫升，动摇了60秒，加入500微升福林–ciocalteu试剂和蒸馏水6毫升。随后加入15%的碳酸钠溶液2毫升，混合。再摇动30秒，最后，目标化合物被提出。加入蒸馏水10毫升，2小时后，在室温下，测定吸光度值。

2.6。总黄酮含量的测定

总黄酮含量的测定使用以前描述的方法）。简单地说，5毫升的提取物干物质浓度调整为1毫克/毫升，混合2%三氯化铝（AlCl3）和相同体积的甲醇。后

反应10分钟，在415纳米处测定吸光度值。总的黄酮含量的测定，通过绘制对槲皮素校准曲线（从1到50毫克/升），并表示为毫克每克提取物中的槲皮素当量（定量）。

2.7抗氧化活性测定

2.7.1DPPH自由基清除能力

抗氧化活性按照DPPH自由基清除能力来确定。在试管中转入干物质浓度为1毫克/毫升的目标化合物，分别添加3.95毫升甲醇和1毫升的0.2毫DPPH甲醇溶液，然后在黑暗中在室温下温育30分钟，在517纳米下测定吸光度值。DPPH自由基的抑制能力计算公式：

其中Asample是测试样品的吸光度和Acontrol是控制的吸光度。控制用的相同的程序，对于样品，有一个不同，50微升的提取物被纯溶剂取代。

2.7.2铁离子的抗氧化还原能力

FRAP方用于测定样品在酸性ph值情况下

，还原三价铁到二价铁的能力。制备FRAP试剂：300毫摩尔/升乙酸缓冲液pH值3.6（含6.4毫升的2M乙酸钠和93.6毫升2M的乙酸在容量瓶中（1升）），

10毫摩尔/升TPTZ稀释（在40毫摩尔/ L的HCl）和20毫摩尔/ L的氯化铁（10：1：1的体积比）均匀混合。将150微升的干物质浓度为1毫克/毫升的提取物与4.5毫升的FRAP试剂混合。黑暗中温育5min，在593纳米下测定，由七水硫酸铁标准曲线表示。

2.8．验设计

响应面发评价提取效果的参数，确定最佳条件。提取时间（A），乙醇浓度（B），液体/固体比（C），和微波功率（D）的​​是独立。提取收益率（Y1），总多酚含量（Y2），总黄酮含量（Y3），DPPH自由基清除活性（Y4），和FRAP（Y5）是响应优化变量。基于在单因素试验（数据未示出）的中心组合设计的开发以及可用于检测的独立影响，表一进行了反馈。实验设计包括34个实验，包括重复六次为中心点（表2）。提取时间，乙醇浓度和液体/固比，被定义为连续数值的因素五个等级，而微波功率被定义为一个分立的有两个因素的水平。使用统计软件包实验数据进行了分析，其包括方差分析来确定的统计显着因素和获得的因素和之间的相互作用响应。实验数据拟合至一个二次多项式模型和模型通过以下二次说明方程：

其中Y为响应变量，阿尔法为因变量，在模型中有统计学非显著的条款
通过淘汰不合适的方程，对实验数据进行了拟合，确定最终的模型。此外，为了验证模型的有效性，使用最佳条件进行试验。由RSM预测和实验结果进行比较。

最后，确定可视化的响应变量和自变量的拟合多项式的表面关系图。

3.0结果与分析

3.1拟合表现模型

多元回归分析施加到实验数据，以及MAE因素之间的相关性（萃取时间，乙醇浓度，液/固比，以及微波功率）和5个测量的响应（提取率，该总多酚含量，总黄酮含量，DPPH自由基清除活性和FRAP）安装在二次多项式方程。对模型进行方差分析，是否达到显著影响因子，由表三所示。五个系数的值明实验之间有良好的相关性。此外该模型的五个因素并不拟合，CV表示其分散程度。该模型具有良好的精密度和可靠性。五个响应和变量之间的关系，采用删除后的减少非显著影响的效果，呈现以下等式：

其中Y 1（提取率），Y 2（总多酚含量），Y3（总黄酮含量），Y4（DPPH自由基清除活性）和Y5（FRAP）是响应，以及自变量是A（提取时间），B（乙醇浓度），C（液/固比）和D（微波功率）。其中一些非显著变量，有交互的作用，也要加入还原的模型。

3.2．提取参数对提取率的影响

根据MAE测试48~168干样品的提取物，分析实验数据对提取率的线性分析以及它们之间的效果。1为微波为340W，第四个变量保持在0水平的条件下提取时间与液固比的作用交互图。可以看出提取时间，乙醇浓度影响显著。三个相互作用参数（AC，BD和CD）和两个二次项（A2和B2）显著影响提取率。微波功率和提取时间对提取率有积极的影响而液体/固体比率和乙醇浓度有负影响。提取时间的二次项，乙醇浓度的二次项，固液比与提取时间，微波功率对提取率有负影响。微波功率与乙醇浓度的交互作用有显著影响。为了形象化的描述变量对提取率的影响，图1为响应面图。由图可以注意到提取时间对提取率有积极影响。因为提取的时间越长，提取的越充分。而液固比对提取率为负影响，最佳的液固比为13毫升/克，MEA过程中，微波产生的能量使细胞基质溶解，导致细胞壁破裂，并增强萃取剂的渗入。微波增加温度，有利于溶剂的扩散和化合物的溶解。在我们的研究中当微波功率为170w，温度范围从29到40℃和微波功率为340w，温度增加为32到55℃，有较高的提取率。这一发现与以往文献一致。

3.3.提取参数对多酚含量的影响

测试MEA条件范围为137.19至227.27毫克每克干提取物，在根据所获得的提取物中的总多酚含量，总多酚含量显著受三个线性（B，C，D），三二次参数（A2，B2，C2）和五个相互作用参数（AB，AC，AD，BC，BD）的影响。在不同的变量的影响总多酚含量是按以下顺序：液/固比gt;微波功率gt;乙醇浓度gt;提取时间。（4）表明，微波功率和乙醇浓度带来了负面影响，而提取时间和液/固比对多酚含量有积极的影响。所有的二次项产生了负面影响。参数之间的相互作用，仅乙醇浓度与液固比的交互产生积极影响。在提取物多酚含量增加时，较低的微波功率并且适当增加提取时间，液固比范围分别为13~36s，53~57%，13~44毫升每克。

液固比对提取物中多酚含量的影响最为显著。增加液固比增加，总多酚含量增加，当达到44毫升每克，便不再增加。这一观察可以通过以下事实来解释，一个较大的体积的溶剂引起的植物细胞的更有效的肿胀，和多酚更有效的提取。然而，当溶剂量进一步增加时，溶剂吸收更多的能量，以及由植物降低微波的吸收，这导致低效率的提取和下部提取物中的多酚含量没有有效增加，像其他研究一样。

微波功率显著增加提取物多酚的含量。微波功率较低时提取物多酚含量较低。可以由以下现象解释：高功率微波引起系统的温度增加和增强成分提取，这造成总多酚提取物相对减少。要注意的是所测量的提取物中的多酚类物质的量表达是很重要的。我们已经进行了条件的优化，MAE的那获得青睐的是提取物主要是多酚。乙醇浓度也是影响提取率的主要因素。由于极性结构的多酚，它们是在极性溶剂中高度可溶。因此，对于从废尘蓍草中提取多酚，我们用乙醇与水的不同比例。选择乙醇，因为它的供人类食用的安全性。人们以前注意带到，多酚在溶剂中提取效率增加。其中之一的解释，溶剂中有效的增加了植物材料的接触面积，从而影响提前效率。此外，溶剂的极性，使混合物的介电常数与水加成增大。介质的增加可使溶剂混合物以吸收更多的微波能源。然而，加入的水引起耗散的减少，这将导致低效率的的因子的散热。因此，存在一个最佳的溶剂组合物。在我们的实验中，所提取的多酚的量​​随的增加而增加。乙醇浓度直至73％，而这将进一步增加因子导致了较低的多酚含量（图2b，C）。我们的研究结果均符合那些由人报道。

比起以往的提取，MEA的优势，所需的时间减少很多。该提取物中的多酚含量增加时，提取时间升高至36s。但样品的长曝光到微波照射和溶剂，多酚的量在提取物中图2a和c）降低。据我们所知，以前出现了没有尝试采用MAE方法从蓍草提取多酚。作者用不同的技术从蓍草来提取多酚。用甲醇和水，我们取得结果为129.3和48.4毫克GAE/g。甲醇和水对多酚的提取含量较低。所以使用乙醇和水对多酚进行提取。使用纯乙醇和水为多酚的提取蓍草的不同部位，发现最大多酚在花的部位含量（134毫克GAE / g的提取物干物质）。Tuberoso（2009年）提取多酚用67.2％的乙醇和得到的提取物具有每升提取物1131.2毫克GAE。本法相比于提取物多酚含量低我们的结果为（175.21毫克GAE / g或2032毫升GAE / L）。

3.4。提取参数对总黄酮的影响

根据测试MAE条件下的提取物总黄酮含量，从不同28.82每克干提取物44.79毫克QE。在提取物中的总黄酮含量是由四个线性的影响（A，B，C，D），三交互作用（AB，AD和BC）和三个二次术语（A²，B²和C²）（表3）。最具影响力的参数是乙醇浓度。 （5）图示出的乙醇浓度和微波功率线性方面表现为负影响，而液体/固体比率和提取时间对黄酮的提取产生积极效应。所有的二次项产生了负面效果，以及提取时间与乙醇的相互作用浓度和微波的功率，而相互作用乙醇浓度和表现出的液/固比之间有积极的影响。二次项的负面影响提取时间，乙醇浓度和液体/固体比例看到（图3）。增加提取的值时间35秒，乙醇浓度为66％，并且液体/固体比为35毫升/克时，总黄酮含量最大。它们进一步增加提取黄酮的含量。 （4）和式（5）表示，类似的因素和它们之间的相互作用影响了总多酚和提取物中的总黄酮含量。由于黄酮类化合物代表多酚这个结果可以预期判断，并通过之间的强的线性关系确认的总类黄酮和在提取物

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[286389]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word