基本信息
- 项目名称：
- 响应面法对金银花中绿原酸提取工艺的优化
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为优化金银花中绿原酸提取率的最佳工艺条件，在单因素试验的基础上，利用响应面分析法优化提取工艺条件。结果表明：绿原酸微波辅助提取最佳工艺条件为微波功率400W，微波温度58℃处理70s，料液比1∶25，乙醇质量分数72%， 60℃水浴加热51min，在此条件下，绿原酸提取率为4.643mg/g。
- 详细介绍：
- 论文题目：响应面法对金银花中绿原酸提取工艺的优化 摘 要：为优化金银花中绿原酸提取率的最佳工艺条件，在单因素试验的基础上，利用响应面分析法优化提取工艺条件，再应用Box-Behnken中心组合设计研究了乙醇质量分数、水浴时间、微波温度3个独立因子对金银花中绿原酸提取率的影响。结果表明：绿原酸微波辅助提取最佳工艺条件为微波功率400W，微波温度58℃处理70s，料液比1∶25，乙醇质量分数72%， 60℃水浴加热51min，在此条件下，绿原酸提取率为4.643mg/g。 方法：1.2.1 绿原酸标准曲线的绘制 准确称取1mg绿原酸标准品，转移至50mL容量瓶中，用无水乙醇定容至刻度，摇匀，即得浓度为20μg/mL的绿原酸标准对照品。取2mL对照品于10mL容量瓶中，用无水乙醇定容至刻度，摇匀，以无水乙醇为参比液，用紫外分光光度计在250～450nm处扫描，确定最大吸收波长。 取11个10mL容量瓶，分别加入绿原酸对照品0、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL和10mL。再加无水乙醇定容，摇匀，在最大吸收波长处测定吸光度。以绿原酸的浓度x(μg/mL)为横坐标，以吸光度y(A)为纵坐标，绘制绿原酸标准曲线，得到标准曲线方程。 1.2.2 金银花中绿原酸的提取及测定 将金银花在60℃下烘干，取出，利用粉碎机粉碎，并过80目筛。准确称取1g的粉末放入锥形瓶中，按照一定的微波辅助条件处理一段时间后，取出，在一定浸提温度、料液比、乙醇质量分数、水浴时间下，浸提并趁热过滤，将滤渣在同样的条件下再重复浸提一次，合并2次所得滤液。然后用质量分数为50%的石灰乳调节pH值至11，过滤沉淀物，然后加2倍量的70%乙醇混悬；再用体积分数为40%的硫酸溶液调节pH值至4并充分搅拌，然后过滤；滤液用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调至中性，过滤，再将滤液稀释，最后在最大吸收波长下测其吸光度，并计算提取率。 1.2.3 金银花中绿原酸提取率计算 绿原酸提取率按下式计算。 Y=A-0.1090.0395 ×N×V×10-3M 式中，Y为绿原酸提取率(mg/g)，A为吸光度，N为稀释倍数，V为绿原酸滤液体积(mL)，M为金银花原料的质量(g)。 2.1 最大吸收波长及绿原酸浓度的确定 采用1.2.2的方法，用紫外分光光度计在250～450nm处扫描，得最大吸收波长为329.9nm(图1)；从绘制的绿原酸标准曲线图(图2)得到标准曲线方程为：y＝0.0395x＋0.109。R¬ 2＝0.9983，表明，绿原酸浓度在2～20μg/mL范围内满足良好的线性关系。 结论 1）通过单因素试验，考察了料液比、乙醇质量分数、水浴时间、微波时间、微波温度和微波功率对绿原酸提取率的影响，建立了乙醇质量分数、水浴时间、微波温度3个因子与响应值(绿原酸提取率)的数学模型，得到回归方程的复相关系数R2＝96.51%，说明方程拟合性较好，可以进行实际预测。 2）应用响应面设计法优化微波辅助浸提金银花中绿原酸的最佳工艺条件为微波功率400W，微波温度58℃处理70s，料液比1∶25，乙醇质量分数72%，60℃水浴加热51min，平均提取率为4.643mg/g，与预测值4.710mg/g的相对误差为－1.422%。采用微波辅助提取金银花中的绿原酸，不但利用了丰富的金银花资源，而且微波法易实现工业化生产。
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撰写目的和基本思路
- 目的： 1.推广绿原酸的生物活性和经济价值，为金银花的深度提取加工提供理论参考。 基本思路： 1.采用单因素试验，通过控制变量法分别研究了各因素对绿原酸提取率的影响。 2.在单因素试验结果的基础上，设计三因素三水平的的响应面分析。并采用SAS V8.1软件的RSReg程序对试验结果进行分析后得出响应面试验结果。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性： 1.采用乙醇为溶剂提取，提取溶剂乙醇回收利用，节约生产成本。 2. 流程简单适合现代化工业生产要求。 先进性：提取溶剂用量少，较常规方法可少50％左右；微波辅助提取后续处理方便、安全，无污染，低耗能，属于绿色工艺流程。 独特之处：采用微波辅助醇提法提取金银花中绿原酸的工艺受到多种因素的影响，其中各因素还可能存在交互作用。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值： 得出了最佳提取工艺条件，为绿原酸今后的发展方向提供理论参考，以期使金银花的深度开发利用具有良好的经济效益和现实意义。 现实意义： 锻炼了大学生的实验创新能力，培育了团队协作精神，开拓了视野，提升了自身价值，为后续深造或工作有一定的积极作用。
学术论文摘要
- 为优化金银花中绿原酸提取率的最佳工艺条件，在单因素试验的基础上，利用响应面分析法优化提取工艺条件，再应用Box-Behnken中心组合设计研究了乙醇质量分数、水浴时间、微波温度3个独立因子对金银花中绿原酸提取率的影响。结果表明：绿原酸微波辅助提取最佳工艺条件为微波功率400W，微波温度58℃处理70s，料液比1∶25，乙醇质量分数72%， 60℃水浴加热51min，在此条件下，绿原酸提取率为4.643mg/g。
获奖情况
- 论文《响应面法对金银花中绿原酸提取工艺的优化》公开发表在《贵州农业科学》2010年第12期
鉴定结果
- 通过！
参考文献
- [1] 王 辉，田呈瑞，马守磊，等.绿原酸的研究进展[J].食品工业科技，2009,30(5):341-345. [2] 吴江涛.绿原酸的生物活性及其应用[J].现代农业科技，2009(19):349-350. [3] 慕运动.响应面方法及其在食品工业中的应用[J].郑州工程学院学报，2001,22(3):91-94. [4] 彭昭英.世界统计与分析全才SAS系统应用指南[M].北京:希望电子出版社，2000:309-367. [5] 杨海涛，刘军海.响应面分析法优化杜仲叶中绿原酸提取工艺的研究[J].中国饲料，2008(18):13-14,17. [6] 张星海.金银花中绿原酸提取、分离纯化工艺和活性研究[D].杭州：浙江大学，2003. [7] 符史良，钟杰平，李海霞，等.从金银花中提取绿原酸的工艺研究[J].广东海洋大学学报，2007,27(4):70-73. [8] 翁定军.社会定量研究的数据处理:原理与方法[M].上海:上海大学出版社，2002:155-164. [9] 何少华.试验设计与数据处理[M].长沙:国防科技大学出版社，2002:62-186.
同类课题研究水平概述
- 绿原酸是一种具有极高药用价值和经济价值的纯天然提取物，其来源在自然界中分布广泛，主要存在于金银花、杜仲叶、葵花籽、蒲公英等植物中。绿原酸是许多药材和中成药的主要有效成分之一，研究表明其具有抗菌、消炎、解毒、利胆、降压等作用，现代科学对绿原酸生物活性的研究已深入到食品、医药、保健和日用化工等领域。高纯度的绿原酸价格昂贵，是目前国际公认的“植物黄金”。因此，绿原酸的提取和纯化受到国内外学者的普遍关注。 目前，绿原酸的提取工艺主要有: 有机溶剂提取、回流提取、微波辅助提取、超声波辅助提取、超临界流体萃取等。绿原酸的提取工艺报道主要集中在对不同原料时工艺条件的改进上，这些都极大的推动了有机溶剂提取法的快速发展。 曹渊[2]等人优选金银花中绿原酸的最佳提取方法和提取工艺。方法以金银花中绿原酸的含量为指标,考察了水蒸气蒸馏法、超声波提取法和醇提法提取金银花中绿原酸优劣,确定超声法为最佳提取方法。通过正交实验,以溶剂浓度、预浸时间、超声时间和pH值4个因素对超声法的提取工艺进行优选。结果得到最佳的提取工艺条件为:乙醇浓度为60%,pH值1,预浸12 h,超声提取2次, 45 min/次;此条件下绿原酸提取率可达5. 62%。影响程度为: pH值>预浸时间>超声时间>溶剂浓度。结论工艺简单,提取条件温和,提取率高,可为提取绿原酸的大规模产业化所应用。 梅林[4]等人采用正交试脸设计，优化水提金银花中绿原酸的工艺条件。结.水提金银花录佳条件为预漫池sh，15倍溶别，so℃下漫提lh，提取率为4.85%，影响因素的主次顺序为提取沮度>提取时间>预浸池时间>溶荆倍数。结论该工艺条件简单、德定、可行，绿原政提取率可达5.57%。 黄家卫[5]等人优化金银花中绿原酸的超声提取工艺。方法以绿原酸得率为指标，采用响应面分析法，考察料液比、提取时间、乙醇浓度等不同因素对提取条件的影响，优选最佳提取工艺。结果超声提取法的最佳提取条件为：料液比为1∶14，乙醇浓度为58%，提取时间为27 min，绿原酸得率为1.39%。结论该优化工艺简便稳定、重复性好，可用于金银花绿原酸的提取。 目前，国内对绿原酸的研究集中在提取工艺的优化及提取物纯化，而国外则重点关注绿原酸新生理功能的拓展及可能作用机制的讨论[7]。近年来，随着人们对生物资源的重视，绿原酸的提取受到越来越多研究者的关注。
