基本信息
- 项目名称：
- 响应曲面法优化红菜苔多酚提取工艺的研究
- 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：
- 本研究利用中心组合设计研究提取的温度、时间、乙醇浓度和液固比这4个因素对红菜苔叶和茎皮中多酚得率的影响，构建具有良好预测性能的数学模型，通过响应曲面分析法确定红菜苔茎皮和叶中多酚最优提取工艺条件。并根据优化过的工艺参数，重复试验3次，所得试验值与预测值相差只有1.027 ％，为充分开发利用红菜苔茎皮和叶这一丰富的生物资源提供参考。
- 详细介绍：
- 响应曲法是一种将统计学与数学相结合的试验设计技术。响应曲面法不仅建立连续变量的曲面模型,而且可对多个影响因子及其交互作用进行评价。与传统的正交试验设计和单因素试验设计相比，响应面法更多地体现了计算机技术在生物工程方面的运用，更为全面有效且合理，偏差较小，可信度较高。本研究利用中心组合设计研究提取的温度、时间、乙醇浓度和液固比这4个因素对红菜苔叶和茎皮中多酚得率的影响，构建具有良好预测性能的数学模型，通过响应曲面分析法确定红菜苔茎皮和叶中多酚最优提取工艺条件。试验结果表明，提取温度、乙醇浓度和液固比对红菜苔叶和茎皮中多酚得率有极显著的影响(P<0.01)；二次方模型为本研究的最适模型；最优提取条件为：提取温度59.68 ℃，提取时间2.67 h，乙醇浓度64.60 %，液固比53.57:1，最优提取量是1.5293 mg/g。并根据优化过的工艺参数，重复试验3次，所得试验值与预测值相差只有1.027 ％，证明用响应曲面法优化得来的红菜苔多酚提取工艺是比较准确可靠的。本作品以节约资源、充分开发利用我国丰富的红菜苔天然资源为理念，采用更为先进合理的科学方法来优化红菜苔多酚的提取工艺，不仅符合我国资源的可持续发展观,还对将红菜苔这一丰富的蔬菜资源变成轻工原料，提高相关行业的经济效益具有重要的意义。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的:优化红菜苔多酚的提取工艺，为充分开发利用我国丰富的红菜苔资源提供参考。 基本思路：试验样品采集与预处理后，按照Design-Expert软件中的中心组合设计模块设计试验中设置的不同提取条件提取多酚，制作标准曲线，测定多酚含量与构建数学模型，实验数据采用Design Expert软件进行多元回归及方差分析，并进行参数优化与验证，从而得出结论。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品采用乙醇溶剂提取红菜苔多酚和Folin-Ciocalteau试剂）测定红菜苔的总多酚含量等科学方法。并采用响应面法这一先进的设计试验，优化红菜苔茎皮和叶多酚的提取工艺。独特处：一是运用响应曲面法从通常被人们废弃的红菜苔茎皮和叶中提取有多种用途的多酚，并对提取工艺进行优化，同样的研究未见报道；二是作品的研究结论明确，可操作性强，研究结果有较好的应用前景。
应用价值和现实意义
- 本作品的研究结果如果得以推广应用，不仅可以有效解决因红菜苔茎皮和叶废弃所造成的环境负担，而且还可将红菜苔这一丰富的蔬菜资源变成轻工原料，提高相关行业的经济效益。
学术论文摘要
- 本研究利用中心组合设计研究提取的温度、时间、乙醇浓度和液固比这4个因素对红菜苔叶和茎皮中多酚得率的影响，构建具有良好预测性能的数学模型，通过响应曲面分析法确定红菜苔茎皮和叶中多酚最优提取工艺条件。试验结果表明，提取温度、乙醇浓度和液固比对红菜苔叶和茎皮中多酚得率有极显著的影响(P<0.01)；二次方模型为本研究的最适模型；最优提取条件为：提取温度59.68 ℃，提取时间2.67 h，乙醇浓度64.60 %，液固比53.57:1，最优提取量是1.5293 mg/g。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]章艳.紫菜苔色表的提取工艺研究[J].农产品加工，2010，（5）：50～51. [2]孙建霞，孙爱东，白卫滨.苹果多酚的功能性质及应用研究[J].中国食物与营养，2004，（10）：38～39. [3]宁立江，狄莹，石碧.植物多酚与利用的意义及发展趋势[J].化学进展，2000，12（2）：162～163. [4]邵芳芳，尹卫平，梁菊.重要的植树多酚及其抗氧化性能的研究概况[J].西北药学杂志，2010，25（1）：66～67. [5]李南薇，詹金广，陈少航.茶多酚分离提取和应用研究进展[J]. 天津农业科学，2010，,1（4）：8～10. [6]杨立军.葡萄多酚的研究现状[J].海峡药学，2009,21（6）：103～104. [7]沈维治，廖森泰，刘吉平，邹宇晓.植物多酚抑菌作用的研究进展[J].天然产物研究与开发，2009，21：282～285. [8]书，包海蓉，齐知耕. 桑椹果渣中总多酚的不同提取方法比较研究. 湖南农业科学2010，(15)：106～108. [9]李囡囡，贾倩，杜海红，等. Folin比色法测定鹿衔草提取物中总多酚的含量[J].长治医学院学报，2010，24（1）：8～9. [10]张楠，孙长虹，季民.响应曲面法研究蓖齿眼子菜克藻效应的环境因子[J].中国环境科学，2010，30（4）：483～484.
同类课题研究水平概述
- 植物多酚最早是于1796年,Seguin首次提出“tannin”一词。1920年，K.Freudenberg提出了植物多酚的科学分类方法，即根据化学结构不同，将植物多酚分为水解单宁（棓酸酯类多酚）和缩合单宁（黄烷醇多酚或原花色素）。1962年Bate Smith定义了“tannin”为相对分子量500-3000的能沉淀生物碱、明胶及蛋白质的水溶性酚类化合物。1981年Haslam在单宁的分子结构基础上提出了“plant polyphenols”这一术语，它包括了单宁和单宁有生源关系的化合物。随着植物多酚研究的深入，植物多酚在医学、食品、制革工业、日用化工等方面都表现出了越来越重要的作用。多年以来，人们一直加入抗氧化剂来防止食品腐败。而酚类衍生物是抗氧化剂中重要的一类物质。开发植物多酚在国际上非常热门，已开发出林林总总的产品，如茶多酚、葡多酚、苹果多酚、柑橘多酚、可可豆多酚等。 目前，在红菜苔多酚提取方面还没有看到相关报道，但有不少关于红菜苔色素的研究，如孙雨安等人采用提取工艺对食用紫色菜苔色素进了研究，并对色素在不同酸度、温度、光照等条件下的稳定性进行了探讨；又如章艳通过正交试验分析温度、时间、固液比、微波火力大小等因素对其色素提取的影响，得出最佳工艺条件；李燕等人用响应曲面法优化超声辅助提取芦荟凝胶多糖的工艺。 红菜苔的茎皮和叶片中富含植物多酚，采用适当的工艺，提取红菜苔茎皮和叶片中的多酚，对于充分开发利用红菜苔，具有重要的意义。
