基本信息
- 项目名称：
- *响应曲面法优化红枣熊果酸微波提取工艺
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 目前熊果酸来源少，红枣开发利用少，以红枣为原料提取熊果酸的报道不多，为红枣的开发利用提供新思路增加其附加值，促使我国红枣快速健康发展，本项目在参考大量文献基础上研究微波法提取红枣熊果酸。 据中心组合(Box-Behnken)试验设计原理，采用响应曲面法对红枣熊果酸的提取工艺进行优化。结果显示，微波法提取红枣熊果酸的提取率达2.686 mg/g。
- 详细介绍：
- 本项目研究的熊果酸具有抗致癌、抗促癌、镇静、抗炎、抗菌、抗溃疡抗糖尿病、降低血糖等生理作用。以陕北红枣为原料提取熊果酸，一是优化红枣熊果酸的提取工艺条件，为实现工业化生产提供理论参考；二是促进红枣熊果酸的提取技术快速发展，促使其早日应用于医药食品方面；三是加大陕北红枣资源深度加工，增加其附加值，促进红枣经济快速发展。 本项目首先通过单因素试验考察各因素对红枣熊果酸提取率的影响，在单因素试验基础上选取试验因素与水平，根据中心组合(Box-Behnken)试验设计原理确定各工艺条件的影响因素对红枣中熊果酸提取率的影响，得出最优工艺条件，为将来工业化生产熊果酸提供理论参考。 本项目采用现代微波提取法，可有效地保护有效成分，缩短了操作时间，具有产率高，溶剂用量少，无污染等优点；采用现代分析仪器检测，实验结果可靠性高，误差小；采用SAS8.1试验设计软件进行实验设计与分析，实验结果先进科学，可信度高。 结果显示，乙醇体积分数77%、液料比20:1( mL/g)、提取温度76 ℃、微波功率300 W、微波作用时间90 s为红枣熊果酸微波提取的最佳工艺条件，可使红枣熊果酸提取率达2.686 mg/g。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目研究的熊果酸具有抗癌、镇静、抗炎等生理作用。以陕北红枣为原料提取熊果酸，一是优化红枣熊果酸的提取工艺条件，为工业化生产提供理论参考；二是加大陕北红枣资源深加工，促进红枣经济快速发展。 本项目首先通过单因素试验考察各因素对提取率的影响，在单因素试验基础上，根据中心组合试验设计原理确定各因素对红枣中熊果酸提取率的影响，得出最优工艺条件，为将来工业化生产熊果酸提供理论参考。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：在单因素试验基础上，根据中心组合试验设计原理优化提取工艺，结果准确。利用紫外线光谱扫描熊果酸样品，采用紫外-可见分光光度计进行测定。 先进性：本项目采用现代微波提取法；采用现代分析仪器检测，误差小；采用SAS8.1试验设计软件进行实验设计与分析，结果科学可信度高。 独特之处：目前以红枣为原料提取熊果酸报道不多，本项目为红枣熊果酸工业化生产提供理论参考。
应用价值和现实意义
- 价值：本项目研究的熊果酸在医药、功能食品等领域应用潜力巨大，但难以化学合成，来源少，而本项目研究红枣熊果酸提取工艺条件，可为熊果酸提供新来源。 意义：我国枣资源十分丰富，但对红枣深加工的综合开发利用不多，特别是对烂枣和落地枣。研究表明，红枣中熊果酸含量较为可观，利用各类红枣提取熊果酸极具开发潜力；本项目可提高红枣附加值，促进红枣产业健康发展；锻炼大学生创新能力及动手操作能力。
学术论文摘要
- 为进一步研究和开发利用红枣资源，采用响应曲面法对红枣熊果酸的提取工艺进行优化。在单因素试验基础上选取试验因素与水平，根据中心组合(Box-Behnken)试验设计原理采用3因素3水平的响应曲面分析法，依据回归分析确定各工艺条件的影响因素，以红枣熊果酸提取率为响应值作响应曲面和等高线。结果显示，乙醇体积分数77%、液料比20:1( mL/g)、提取温度76 ℃、微波功率300 W、微波作用时间90 s为红枣熊果酸微波提取的最佳工艺条件，可使红枣熊果酸提取率达2.686 mg/g。
获奖情况
- 论文：“响应曲面法优化红枣熊果酸微波提取工艺”，发表在《贵州农业科学》（中文核心期刊）杂志，2010年第8期。
鉴定结果
- 乙醇体积分数77%、液料比20:1( mL/g)、提取温度76 ℃、微波功率300 W、微波作用时间90 s为红枣熊果酸微波提取的最佳工艺条件，可使红枣熊果酸提取率达2.686 mg/g。
参考文献
- [1] 陈小全,刘静静,邵辉莹等.红枣色素提取方法的改进及稳定性试验[J].中国酿造,2009,(1):128～130. [2] 李铭芳,席峰,李清龙等.红枣中生物黄酮的提取及分析方法研究[J].江西农业大学学报,2009, 31 (6): 1156～1159. [3] 高岐,窦宪民.微波辅助法提取蛇舍草中熊果酸的研究[J].食品工业科技,2009,30(10):257～258. [4] 李胜华,伍贤进,郁建平等.超声波提取翻白草中熊果酸工艺优化研究[J]. 食品科学, 2007, 28 (0 8):160～164. [5] 黎海彬.山楂中熊果酸提取分离的工艺研究[J].食品科学, 2009, 30 (16): 177～180. [6] 吴有炜.试验设计与数据处理(第一版) [M].苏州:苏州大学出版社, 2002, 115-154.
同类课题研究水平概述
- 熊果酸是一种五环三萜类化合物，具有广泛的生物活性，尤其在抗癌、抗肿瘤、抗氧化、保肝和降血脂等方面有显著作用。但熊果酸较难化学合成，主要从植物体内提取。熊果酸在植物中的分布很广，主要分布在女贞子、山楂、白花蛇舌草等植物中。 目前，熊果酸的提取技术主要有：回流提取法、微波提取法、超声波提取法、超临界提取法等。 回流提取法由于操作简单方便，熊果酸提取的相关研究报道多采用该方法提取，且主要集中在对不同原料工艺条件的改进，以期拓宽熊果酸的提取原料。但这种提取方法需消耗大量的溶剂，提取时间较长，料液长时间受热容易使其中的有效成分发生改变。 超声波提取技术主要应用于小型实验室，要用于大规模生产，还要解决有关设备的问题。李开泉等研究发现，枇杷叶中的熊果酸提取率比回流法高36.1%。由于超声波提高提取效率，因此超声波提取更简单、快捷。但受超声波功率限制，大规模生产的经济性不好。 超临界流体提取法可在近常温条件下提取分离有效成分，无有机溶剂残留，产品纯度高，收率高等优点。然而该方法操作压力高、能量消耗大、设备放大时制造成本高。蒋盛岩等研究发现，采用超临界二氧化碳萃取法萃取枇杷叶中的熊果酸，萃取效果好，萃取物中熊果酸含量高，基本不含其他杂质成分。 微波提取利用微波所产生的电磁场加快被提取部分成分向提取溶剂界面扩散速率，从而使提取速率提高数倍，同时还降低了提取温度，最大限度保证提取的质量。高岐等人采用微波法从中药材蛇舌草中提取熊果酸，最佳工艺条件为：料液比1：20、提取功率440W、提取时间3min。与传统溶剂提取法的对比试验表明，微波法不仅节省时间、提取效率高, 而且操作简便、快速、结果令人满意。 微波提取技术在实验室已经比较成熟，虽然规模化生产尚存在一定的问题，但随着我国中草药走向国际，生产现代化工业化，采用微波技术生产中草药活性成分是必经之路，所以本项目采用微波法提取熊果酸的工艺研究具有很大的意义， 由于目前对熊果酸需求很大，因此探索出一种成本低、产率高、无污染、无毒害、适于大规模工业化生产熊果酸的方法是具有广阔前景的。本项目旨在单因素试验基础上，根据中心组合(Box-Behnken)试验设计原理优化提取工艺，找到最适宜的提取条件，并用微波辅助的方式，提高浸提效果，易于用于工业化生产，所以本项目的工业应用前景极为广阔。
