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苦荞总皂苷的提取工艺优化



全 文 :2 0 1 5 年 7 月中 国粮油学报Vol .  3 0 ,No . 7
第 3 0 卷第 7期 JournaloftheChine seCerealsandOi lsAssocia tionJu l. 2 0 1 5
苦荞总皂苷的提取工艺优化
智秀娟 “ 2 李 栋 1 曹新杰 2丁 轲 2 马挺军 2
( 中 国农业大学工学院、北京 1 0 0 0 8 3 )
(北京农学院食品科学与工程学院 农产品有害微生物及农残安全检测与控制
北京市重点实验室 食品 质量与安全北京实验室 2 ,北京 1 0 2 2 0 6 )
摘 要 为 了 确 定热 回流法提取苦 荞总皂苷 的最佳提取工 艺条件 , 采用响应 曲 面 分析方 法 ,研究提取温
度 、提取时 间 、液 固 比 、 乙 醇体积分数及其交互作用对苦荞总皂苷提取效果的影响 。 用 SAS 及 Designexpert 软
件确定 了苦荞总皂苷的最佳提取工 艺参数为 : 乙 醇体积分数 6 9 . 5 1 % ,液 固 比 1 2 . 3 7  1 1 1 1 7 8 ,提取温度 5 0 . 7 °C,
提取时间 6 3 . 2 4 min , 总皂苷得率最大值为 2 2 . 8 2 mg/g 。 同 一条件下进行验证试验 , 实际测得的 平均得率 为
( 2 2 . 5 4 ± 0 . 3 1 )mg/g ( ? = 3 ) ,试验数据稳定 ,说 明 回 归模型能较好地预测苦荞 中总皂苷的提取得率 。
关键词 苦荞 皂苷 回 流提取 响应曲 面法
中图分类号 : R 2 8 4 . 2 ; TS 2 0 1 . 1文献标识码 : A文章编号 : 1 0 0 3- 0 1 7 4 ( 2 0 1 5 ) 0 7 - 0 0 9 7- 0 7
网络出版时间 : 2 0 1 5 - 0 5-  0 5  0 6 : 4 8
网络出版地址 : http ://www .cnki .net/kcms/de tai l/ 1 1 . 2 8 6 4 . TS .  2 0 1 5 0 5 0 5 . 0 6 4 8 . 0 0 6 . html
荞麦是蓼科荞麦属 的双子叶假禾本科一年生少 ,如黄海燕 [ 1 7 ] 研究表明苦荞中含有的皂苷类成分
草本植物 ,多 生长于高海拔高寒 山 区 , 耐寒 、耐旱 、 具有降血糖作用。
耐贫瘠 ,生长周期短 , 当年可多次播种多次收获 ,是本试验以苦荞籽粒为原料 ,采用热 回流提取方
中 国 、 印度 、俄罗斯等众多 国家的传统耕种作物 ,可法 ,研究提取过程中提取液体积分数 、液固比 、提取
用作绿肥 、饲料及预防水土流失的覆盖作物 [ 1 ] 。 荞时间 、提取温度对提取得率的影响 ,通过 SAS 及响应
麦在世界各地有很多种植品种 , 据 FA 0 统计 , 2 0 0 9曲面分析方法优化苦荞总皂苷提取工艺 。
年世界范围 内荞麦的种植面积超过 2 x 1 0 6 hm 2 ,产
量高达约 1 . 7 8 x lO 6 巧 ,其中 2 个最主要的品种是 1材料与 方法
苦养 ( Fagopyrum tataricum ) 和甜养 ( Fagopyramescu - 1 . 1试验材料
l entum ) 0 由于 营养价值丰 富 , 荞麦作 为小麦 、大苦荞 (黑丰一号 ) : 山西农科院 , 于 6 0 T 真空干
米 、 玉 米等大宗粮食作物 的替代作 物 目 前备受燥至恒重 ,粉碎后过 6 0 目筛保存备用 。
关注 。 1 . 2 主要试剂与仪器
苦荞富含生物类黄酮 、糖醇 、£> - 手性肌醇 、花青薯蓣皂苷标准品 ( > 9 5 % ) : 百灵威科技有限公
素等高活性功能成分 ,在抗肿瘤 、抗氧化 、抗衰老和清司 ;香草醛 ( 9 9 . 0 %) :北京化学试剂公司 。
除 自 由基 、防治心脑血管疾病 , 降低血液与肝脏胆固UNIC 2 1 0 0 紫外可见分光光度计 :北京普析通用
醇 ,抑制脂肪积累 ,改善便秘 ,抑制大肠癌和胆结石 ,改仪器有限公司 ; SHB-I循环水式多用 真空泵 :上海
善胰岛功能 ,调节血糖 、改善微循环等方面效果显著 。 知信技术有限公司 ; FW 1 0 0 粉碎机 : 天津市泰斯特仪
目前已有许多关于荞麦籽粒中蛋 白 质 [ 3 _ 6 ] 、黄酮 [ 7 - 9 ] 、器有限公司 ; RE- 5 2AA 旋转蒸发器 :上海亚荣生化
酚酸 、生 育 酚 [ 5 , 1 2 - 1 4 ] 、植物 甾 醇 [ 1 3 , 1 5 ] 、 荞麦仪器厂 。
碱 [ 1 6 ] 等的研究 , 而有关苦荞中皂苷的研究报道却极L 3 试验方法
 1
. 3 . 1提取工艺流程基金项 D -苦荞籽粒—辦—过 6 0 5 G^ 索氏脱脂
當! 智秀娟 ,女 , 1 9 7 5 年出生 ,讲师 ,农产品加工与£;藏 —干燥一脱月曰古荞粉末一乙醇热 回流提取—离心 、
通讯作者 :马挺军 ,男 , 1 9 7 3 年出生 ,教授 ,农产品加工浓缩提取液―?石油醚萃取脱脂—饱和正丁醇萃取—
_9 8

中 国粮油学报

2 0 1 5 年第 7 期
浓缩干燥—苦荞总皂苷粗品固 比 ( P IT) 、提取时间和提取温度进行单因素试验 。
1 . 3 . 2 苦荞皂苷含量的测定方法 2 . 2 优化试验
1 . 3 . 2 . 1 标准溶液的配制 在单因素试验的基础上 ,综合考虑 4 个因素对
称取香草醛 2 . 5 g , 用冰醋酸溶解并定容至 5 0提取物中皂苷得率的影响 ,并以 Box - Behnken 中心
mL 得 5 % 的香草醛 - 冰醋酸溶液 。组合试验设计优化工艺 ,见表 1 。
称取干燥至恒重的薯蓣皂苷对照品 1 0 mg ,用 甲 表 1 自 变量及=!=值及水平—醇溶解并定容至 2 5mL ,摇匀 , 即得 0 . 4 mg/mL 的薯因素 0 i ̄
蓣皂苷标准溶液 。? 乙醇体积分数/% 5 5 7 0 8 5
1on 1士一 他 r ff r处 巧 液固比/miyg 6 : 1 1 2 : 1 1 8 : 1
1 . 3 . 2 . 2 标准曲线的制作 , 3 提取温航 4 0 5 0 6 0
量取 0 . 4 mg/mL 的薯蓣皂苷标准品溶液 0 . 0 、 x 4 提取时间/min 3 0 6 0 9 0
0 . 1 、 0 . 2 、 0 . 3 、 0 . 4 、 0 . 5 、 0 . 6 、 0
. 7 mL于 2 5 mL具塞试
管中 ,于 7 0 T水浴上蒸干甲醇后取出 , 依次加入 5 % 2 . 3 数据分析
的香草醛 - 冰醋酸溶液 0 . 2 mL , 高氯酸 0 . 8 mL ,于单因素试验数据使用 Exce l 软件 ; Box - B ehnken
7 0 
°C水浴上封 口加热 1 5min ,迅速在冰水中冷却 ,再中心组合试验设计采用 Designexpert 7 .  0 与 SAS 9 . 2
加入 5mL 的冰醋酸摇匀 , 以香 草醛 - 冰醋酸溶软件进行分析 。
液 :高氯酸 : 冰醋酸 = 1 : 4 : 2 5 的混合溶液作为空 白 对
照 ’于最大吸收波长 4 5 4 nm 处测得吸光值 ( 4 ) 。 以 3结果 与 分析吸巧值 /I 为纵坐标 ,薯蓣皂苷标准品质量含量为横 3 丨 乙醇浓度对苦荞皂苷得率的影响坐标作标准曲线 。
—分别称取脱脂后苦荞粉 1 0 g , 分别加人 3 0 % 、通过线性拟合得标准曲线方程 : m= 5 . 8 2 2  9 A+ 5 Q% 7 Q% 8 0 % 9 0 % 的 乙醇水 溶液 , 置 于三 口
0 . 0 3 4 ’ /?
2= 0 . 9 9 8 9
, 式 中 为苦荞总皂苷 的 质 烧瓶 中 , 以 1 2 : 1 的液 固 比 , 于 5 0t 提取 6 0 m in ,量Ang 。苦荞总阜苷含量在 0 . 0 4 - 0 . 3 0 mg細内与 按照 1 . 3 . 3 处理并测定卓苷得率 , 以考察 乙醇水溶■。液体积賴赃化雌养棘得賴影响 , 结果
1 . 3 . 3 样品处理 如 图 工 。
将苦荞籽粒脱壳粉碎后过 6 0 目 筛 , 以石油 醚°
( 3
0  ̄ 6 0 T) 于 5 0 T索 氏提取 8h ,干燥至恒重得脱 2 4 . 0 0
「
月旨苦荞粉末 。 称取一定量的脱脂原料 , 按照设定液 3
2 1  0 0 ̄X
固比加入一定量乙醇水溶液 ,混匀 ,置于磁力搅拌器 I 5
‘ y
上保持恒定的转速进行热 回流提取后离心 除去 残| 1 8 . 0 0 -/
渣 ,浓缩提取液 ,浓缩后 的提取液用蒸馏水溶解后 加 ■ /
石油醚等体积萃取 3 次脱脂 , 取下层水相加水饱和I 1 5 ' 0 0 - I
正丁醇等体积萃取 3 次 , 合并正丁醇相 , 浓缩并干
1 2 ()Q | , ,,^
燥 ’得到苦荞总皂苷粗品 。W3 0乙醇体S分数 9 0将苦荞总皂苷粗品用 甲醇溶解并定容 ,分别吸
*,
取 1 0 0 、 2 0 0 、 3 0 0 (jlL 的样液 , 以 1 . 3 . 2 中的步骤处理, 白 选
二 Nl / f±:A- IH+- Vyfc rttZV  0 | | ‘从图 1可看出 , 随着乙醇浓度的提局 ,古养阜昔后 ,测定吸光值 4 根据标准曲线分别计算样古荞提 m / .的得率呈现先上升后下降的趋势 。 乙醇体积分数约取液中总皂苷的含量 ,取平均值 。 w为 7 5 % 时 ,皂苷得率达到最大值 。 可 能是因为乙醇
浓度的增加导致溶剂的沸点 降低 ,使得回流更容易
y/m g/g = _^^y 里( 1 )实现 ,相同提取时间内 回流效率更高 ,物料与提取液
接触更充分 ,提高 了提取量 [ 1 8 ] 。 而当乙醇浓度超过
2试验设计 7 5 % 时 ,色素 、醇溶性杂质以及亲脂性强 的成分溶出
2 . 1 单因素试验设计 量增加 [ 1 9 ] ,使溶液黏度变大 ,传质过程 中溶剂的阻力
通过预试验 ,确定以 乙醇水溶液浓度 ( V 7 K ) 、液增大 ,减缓 了皂苷类成分向主体溶剂 的扩散过程 ,物
第 3 0 卷第 7 期

智秀娟等 苦荞总皂苷的提取工艺优化

9 9
^
料粉末表面与溶剂之间 的浓度差下降 , 导致皂苷提 7⑶
取得率下降 。
m

[ T
3 . 2 液固 比对苦荞皂苷得率的影响f r \^ 2 0 . 0 0-/\分别称取脱脂后苦荞粉 1 0g ,分别 以 6 : 1 、 8 : 1 、g /\
1 0 : 1 、 1 2 : 1 、 1 5

1 的液固比 ,加人 7 0% 的乙醇水溶液 , g/\
置于三 口 烧瓶 中 , 于 5 0T 水浴提取 6 0min , 按照g 1 5 'M _/ \
1 . 3 . 3 中的步骤处理后测定皂苷含量 ,考察液 固 比的 ? 、
变化对苦荞阜苷得率的影响 ,结果见图 2 。 1 0 0 0  0 3 0 6 0 9 0
1
2 0 1 5 0
提取时间 /min
2&°°
「图 3 不同提取时间对苦荞皂苷得率的影响
^2 3  0 0 . ^ i 3 . 4 提取温度对皂苷得率的影响
I‘ 分别称取脱脂后苦荞粉 1 0 g ,置于三 口 烧瓶中 ,
| 2 0 . 0 0 - xX用 7 0 % 的乙醇 , 以 1 2 :1 的料液比 ,设定提取温度分
%/ 别为 3 0 、 4 0 、 5 0 、 6 0 、 7 0T , 回 流提取 6 0min , 按照
g
1 7 . 0 0

, 1 . 3 . 3 处理并测定皂苷含量 ,考察提取温度的变化对
1 4 . 0 0 
I 1 111^苦荞患苷得率的影响 ,结果见图 4 。
6 : 1 8 : 1 1 0 : 1 1 2 : 1 1 5 : 1
液固比 / mL / g 3 0 . 0 0 ^
图 2 不同液固 比对苦荞皂苷得率的影响^ 2 5  0 0_ /\
从图 2 可看出 ,苦荞皂苷 的得率随着液 固 比 的! ‘ /、增大而提高 ,液 固 比为 6 : 1  ̄  1 2 : 1 范围内时 , 皂苷得 g moo -/
率迅速提高 ,之后趋于平缓 。 其原因是溶剂用量少 ,§j/it 1 5 . 0 0-全、 J提取不完全 ,在一定范围 内 , 溶剂用量增加 , 溶剂和 1 ^
苦荞粉末之间 的接触面变大 , 有助于苦荞皂苷类化 1 0 . 0 0  1 ‘ ‘^ 1^ 1^ 1^ 1
2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0合物的浸 出 , 但溶剂用量过大会导致水浴加热负荷 提取温度/ "C
大 , 提取完全需要时 间长 , 从减少溶剂用量和降低图 4 不同提取温度对苦荞皂苷得率的影响
浓缩 、提纯负 荷 , 节约 成本等 方面综合考虑 , 采用由图 4 可知 ,提取温度在低于 5 0 T 时 ,随温度的
1 2 mL/g的液 固 比 。升高皂苷提取率明显增加 ,但超过 5 0 t 提取率反而
3 . 3 提取时间对皂苷得率的影响随温度升高而降低 。 可能是因为温度越高提取溶剂
分别称取脱脂后苦荞粉 H)g ,置于三 口烧瓶中 , 沸腾的越快 , 回流效率越高 ,但过高的提取温度下杂
用 7 0% 的乙醇 ,以 1 2 : 1 的液固 比 , 于 5 0 t水浴上分质的溶 出量也会增加 ,导致得率降低 。
别回流提取 3 0 、 6 0 、 9 0 、 1 2 0 1 1 1 1 1 1 ,按照 1 . 3 . 3 中的步骤 3 . 5 拟合模型的建立及方差分析
处理后测定皂苷含量 , 考察提取时间 的变化对苦荞依据表 1B ox-Behnken 中心组合试验设计方案
皂苷得率的影响 ,结果见图 3 。进行试验 ,并将试验结果按式 ( 1 ) 计算 , 得出不同试
由 图 3 可知 , 随着提取时 间的延长 , 苦荞皂苷验条件下所提取样品中的皂苷得率 ,如表 2 。
提取得率呈现先增加后降低的趋势 。 可能 的 原 因对表 2 试验数据利用 SASRSREGPro cedure 进
是增加提取时 间 , 可 以使反应进行得较完全 , 苦荞行 回归分析 , 得到影响苦荞皂苷 回流提取效果的 4
中的皂苷类成分不断地溶 出 、进人溶液 ,提取得率个因素与响应值的标准四元二次回归方程 :
上升 。 但提取一定时间后 ,皂苷类化合物 已基本溶 7 = 2 2 . 8 0 - 0 . 2 1? + 0 . 0 6巧 + 0 . 2 1 x 3+ 0 . 1 9 x 4+
出 ,继续延长提取时间 ,反而使得一些水溶性 、醇溶 0 . 7 2^ 2 - 0 . 6 3 ;^ 3- 0 . 3 4 x , X 4 + 0 . 8 6X 2 X 3 + 0 . 7 0 X 2 X 4-
性强的杂质类成分溶出量增加导致得率下 降 ,表 明 0 . 8 2&&- 3 . 7 2x , 2 - 1 . 4 0? 2 2- 1 . 3 7 ^ 3 2 -  0 . 8 4 x 4 2 ( 2 )
过长时间的提取无法增加苦荞皂苷的得率 , 反而还上述拟合 回 归模型 的方差分析 、参数估计及显
会增加 能 耗 , 因 此应控制 提 取时 间 6 0m i n 左右著性检验结果见表 3 。
为宜 。由表 3 分析结果可知 , P< 0 . 0 0 0  1 , 表明模型极
1 0 0

中 国粮油学报

2 0 1 5 年第 7 期
其显著 。 逐项显著性检验 ( 《 检验 )结果表明 :一次项 表■ )
?七 、?对试验结果的影响显著 < 0 .1 ) , 二次项 、 回=量, : 0:交互项 ?除外 ) 对试验结果有高度显著的影响x t x 3 1- 0 . 6 2 5  0 0 . 1 8 1  5- 3 . 4 4 0 . 0 0 0  4
( P < 0 . 0 0 1 ) ,表 明各 因素对苦荞皂苷提取得率的?? 1- 0 . 3 3 5  0 0 . 1 8 1 5- 1 . 8 5 0 . 0 8 6  2
影响不是简单 的线性关系 。 残差项各项数据分析
;°n fQi i“ !? ; ' 4: 1 1x
2

4 1 0 . 6 9 5  0 0 . 1 8 1  5 3 . 8 3 0 . 0 0 1 8表明该模型失拟不显著 ( P = 0 . 8 7 2  1> 0 . 1 ) ,模型巧? 1- 0 . 8 2 0  0 0 . 1 8 1  5- 4 . 5 2 0 . 0 0 0  5
的决定系数K 2= 0 . 9 8 3  2 , 远大于K 2 > 0 . 8 的建议一 1- 3 . 7 1 6  0 0 . 1 4 2  6-  2 6 . 0 7< 0 . 0 0 0  1
标准 ,极其显著且具有解释变异 9 8 .  3 2 % 的能力 ,即^ 1“ 1 - 4 0 1 0° - 1 4 2 6“ 9 - 8 3<  0 0 0 0  1x 3 2 1- 1 . 3 7 2  3 0 . 1 4 2  6- 9 . 6 3< 0 . 0 0 0  1
9 8 . 3 2 % 的试验数据可用这个方程解释 , 表 明该一? 2 1- Q . 8 3 7  3 0 . 1 4 2  6- 5 . 8 7< 0 . 0 0 0  1
次方程能够较好地拟合真实 的响 应面 ,试验误差回归变量 自 由度 平方和均方F值P值
小 , 可以用此模型对苦荞总皂苷提取工艺进行分析模 1 1H1 0 8 . 1 3 1 7 7 ■ 7 2 3 7 5 8 . 6 0< 0 . °°° 1
、误差1 4 1 . 8 4 5  4 0 . 1 3 1  8和预测 。 总和 2 8 1 0 9 . 9 7 7  1

表 2中心组合试验设计与结果
失拟项 1 0 0 . 9 5 7  1 0 . 0 9 5  7 0 . 4 3 0 . 8 7 2  1

因素编码值

拭验结果纯误差 4 0 .  8 8 8 3 0 . 2 2 2 1
障县rrrr总皂苷含总误差 1 4 1 . 8 4 5  4 0 . 1 3 1  8X


2

3

4 S/mg/ g响应均值 1 9 . 7 7 0  3
1- 1 ̄ 1 0 0 1 8 . 8 2 均方 0 . 3 6 3  1
2 1- 1 0 0 1 6 . 6 7r 2 0 . 9 8 3 2
3- 1 1 0 0 1 7 . 5 4变异系数 1 . 8 3 6  4
4 1 1 0 0 1 8 . 2 6
5 0 0- 1一 1 1 9 . 5 4
6 0 0 1- 1 2 1 . 6 7 3  . 6回归方程的优化
7 0 0“ 1 1 2 1 " 4 3 剔除式 ( 2 ) 中 的不显著项 ( P> 0 . 2 5 ) ,利用 SAS
o nni 1 9 0  9 8
9 oo_ 1 1 7 ; 6 5GLMProcedure逐步回归 ,简化后的回归方程为 :
1 0 1oo- 1 i s .  1 9 y =  2 2 . 8 0 - 0 . 2 1 ^ + 0 . 2 1 欠 3 + 0 . 1 9 尤 4 + 0 . 7 2 :^ 2 -
" 一 1 0 0 1 1 8 . 5 4 0 . 6 3? 义3 - 0 . ?如内 + 0 . 8 6 尤 2 % 3 + 0 . 7 (k 2 ? 4 - 0 . 8 2 尤 3 无 4 -
1 2 1 0 0 1 1 7 . 7 4表 4 优化后回归模型方差分析及参数估计

3
1^ 0, ' 4!回归变量 自 由度 参数估计 ̄标准误差p值
1 4 0 1- 1 0 1 8 . 6 9
1 5Q l Q 1 9  2 2截距 1 2 2 . 8 0 2  0 0 . 1 5 9  0 1 4 3 . 4 6< 0 . 0 0 0 1
1 6 0 1 1 0 2 0 8 8 1— 0 . 2 1 0  8 0 . 1 0 2  6—  2 . 0 5 0 . 0 5 7  7
1 7一  1 0- 1 0 1 7 . 2 5* 3 1 0 . 2 0 5  0 0 . 1 0 2 6 2 0 . 0 6 4  2
1 8 1 0- 1 0 1 8 . 0 8 x 4 1 0 . 1 8 5  0 0 . 1 0 2  6 1 . 8 0 . 0 9 1  5
1 9- 1 0 1 0 1 8 . 7 6巧 2 1- 3 . 7 1 6  0 0 . 1 3 9  6- 2 6 . 6 3< 0 . 0 0 0  1
2 0 1 0 1 0 1 1 . 0 9 X

Xi! 0 . 7 1 7  5 0 . 1 7 7 7 4 . 0 4 0 . 0 0 1 1
2
1 0 - 1 0“ 1 2 0 * 8 8
1- 0 . 6 2 5 0 0 . 1 7 7 7-  3 . 5 2 0 . 0 0 3  1
2 2 0 1 0- 1 1 9 . 7 7
2 3 0- 1 0 1 2 0 . 1 3% 1- ° ' 3 3 5 0°' 1 7 7  7“ 1 " 8 9_ 8 9
2 4 0 1 0 I 2 1 . 8 ^ 2
2 1- 1 . 4 0 1  0 0 . 1 3 9  6- 1 0 . 0 4< 0 . 0 0 0 1
2 5 0 0 0 0 2 2 . 7 8X 2X 31 0 . 8 5 5  0 0 . 1 7 7  7 4 . 8 1 0 . 0 0 0  2
2 6 0 0 0 0 2 2 . 0 5 x 2xA 1 0 . 6 9 5  0 0 . 1 7 7 7 3 . 9 1 0 . 0 0 1  4
2 7 0 0 0 0 2 3 . 1 5x
3
2 1- 1 . 3 7 2  3 0 . 1 3 9  6- 9 . 8 3< 0 . 0 0 0  1
2 8 0 0 0 0 2 3 - 2 5^ ^ 4 1- 0 . 8 2 0  0 0 . 1 7 7  7-  4 . 6 1 0 . 0 0 0  3
 ̄—     ̄? 2 1- 0 . 8 3 7  3 0 . 1 3 9  6- 6< 0 . 0 0 0  1
回归变量 自 由度 平方和均方f 值P 值

表 3二次响应面回归模型方差分析及参数估计模型 1 3 1 0 8 . 0 8 2  3 8 . 3 1 4  0 6 5 . 8 2< 0 . 0 0 0  1
回归变量 自 由度 参数估计标准误差 £ 值“值
—误差 1 5! . 8 9 4  8 0 . 1 2 6  3
截距 1 2 2 . 8 0 2  0 0 . 1 6 2  4 1 4 0 . 4 4 < 0 . 0 0 0  1 … i nQ cmi
- 1 - 2 0 1响=值 !, 7 7 0  3
x 2\ 0 . 0 6 4  2 0 . 1 0 4  8 0 . 6 1 0 . 5 5 0  2均方 0  3 3 5  4

31 0 . 2 0 5  0 0 . 1 0 4  8 1 . 9 6 0 . 0 7 0  7 R2 0 . 9 8 2  8
? 1 0 . 1 8 5  0 0 . 1 0 4  8 1 . 7 7 0 . 0 9 9  3变异系数 1 . 7 9 7  7
第 3 0 卷第 7 期

智秀娟等 苦荞总皂苷的提取工艺优化

1 0 1
^
3 . 7 2 ^ ,
2- 1 . 4 0 x
2
2-  1 . 3 7 %
3
2 - 0 . 8%
4
2( 3 ) 3 . 7 2%

2- O. Mx
4
2
拟合回归模型 的方差分析 、参数估计及显 著性4 ) 液固比和提取温度影响苦荞皂苷得率的 回 归
检验结果见表 4 。 结果表明 ,模型各项检测数据均达模型 : y = 2 2 . 8 0 + 0 . 0 6 ;c 2+ 0 . 2 l x 3+ 0 . 8 6^ 3- 1 . 4 0 %, 2-
到理想指标 ,拟合程度 良好 ,#= 0 . 9 8 2  8 。1 . 3 7 x 3 2
3 . 7 模型的分析与讨论 5 )液 固比和提取时间影响苦荞皂苷得率的 回 归
3 . 7 . 1 主因子效应及其边际效应分析模型 :厂 2 2 . 8 0 + 0 . 0 6 : ?: 2+ 0 . 1 9x 4+ 0 . 1 0 x 2 x 4 -l . 4 0x 2 2-
直接 比较方程中一次项 系数的绝对值或 t 检验 0 . 8 4、 2
中 I? I 的大小 , 可判断各因 子影 响效应的主次性 , 某 6 )提取温度和提取时间影响苦荞皂苷得率的 回
一 因素越重要 ,其对应数据值越大 [M ' 。 从表 3 分析归模型 = 2 2 . 8 0 + 0 . 2 1 ^ 3 + 0 . 1 9 x 4- 0 .?, 2 x 3 x 4 2-
的结果可见 4 个因 素的主次顺序为 :?> ?> ? > jc 2 , 1 3 7 % 3 2- 0 . 8 4 ^ 4 2
即 乙醇浓度>提取温度> 提取时间>液固 比 。根据 回归方程作 出 两因子交互作用 的响应 曲面
对拟合模型进行 降维 后求导 ,得到 4 个 因子在 和等高线 , 以乙醇浓度和提取时间 、液固 比和提取温
不同水平下 苦荞总皂苷得率影 响关系 的边际效 度 、提取温度和提取时间的交互作用 ( 图 6  ̄ 图 8 ) 为
应 , 如图 5 所示 。 乙醇浓 液 固 比 、提取温度和提 例进行分析 。 如 果一个响应 曲面坡度相对平缓 ,表
取时间 的 因子性状的边 际效应指数 与苦荞皂苷得 明处理条件件 的变化对皂苷得率的影响较小 ; 相反
率边际效应指数呈显著负相关 ; 乙醇浓度 、 液固 比 、 如果一个响应 曲 面坡度非常 的陡峭 , 表 明 响应值对
提取温度 、提取时间 4 因子对应线性方程 的决定 系 于处理条件的 改变非常敏感 。 分析可知 : 图 6 表明
数 ( 即斜率 )分别 为 _ 7 . ? 2 、 - 2 . 8 0 2 ,- 2 . 7 4 4  6 、 在一定的液固 比 和提取温度条件下 , 乙醇浓 度对皂

1 . 6 7 4  6 。 由 边际效应 图 可 以 看 出 , 随着 乙f浓 苷得率的影响 明 显大于提取时间 ; 图 7 表 明在一定度 的变化 ,苦荞皂苷得率的变 化速率最快 , 料液 比 的 乙醇浓度和提取时间条件下 ,液 固 比和提取温度
和提取温度次之 ,提取时间变化速率最慢 。对得率的贡献率相 当 ; 图 8 表 明在一定 的 乙 醇浓度
8
「、+ 乙醇浓度 和液固 比条件下 , 提取时间和提取温度对得率的影
6“\响亦相当 , 均可显著改变皂苷提取得率 。4“+提取时间
1&
图 5 各因子边际效应指数 9 0
3 . 7 . 2 交互效应分析

_
由 回归方程 的 回归系 数显著性检验结果可知 ,赚时间 / mi nSO 5 5 . 0— ? 乙醇体积分数
各因素间存在显著的交互效应 。 对 回归方程采用降
维分析方法 ,将 4 个 因子中任意 2 个 固定在零水平 , 9 0 1 // //\\W^ 1考虑其余 2 个因子对提取得率的影响 。c 7 5 -(\\\ \ \
1 ) 乙醇浓度和液固 比影响苦荞皂苷得率的 回归¥ ) \UJ模型 :” 2 2 . 8 0 - 0 . 2、 + 0 . 0 6、 + 0 . 7 2%- y Ff
3 . 7 2 x ,
2
- L 4 (k
2
2S
4 5 ff\T\ I
2 ) 乙醇浓度和提取温度影响苦荞阜苷得率的 回U\\\aa^JI归模型 : y= 2 2 . 8 0 - 0 . 2 1 a: ,+ 0 . 2 1 ^ 3- 0 . 6 3X ]x,- 3 o Tt \\ , \_二 ^/J l l门 bK土. j I 3 1 3
5 5 . 0 6 2 . 5 7 0 . 0 7 7 . 5 8 5 . 0
3 . 7 2 a:

2-
\ . 3 1 x
3
2 乙醇体积分数 / %
3 ) 乙醇浓度和提取时间影响苦荞皂苷得率的 冋 h
归模型 : y= 2 2 . 8 0- 0 . 2 1 % ,+ 0 . 1 9x 4 - 0 . 3 4x ,x 4-图 6 乙醇浓度和提取时间对苦荞阜苷得軸交互效应
1 0 2中 国粮油学报 2 0 1 5 年第 7 期
3 . 8 最佳工艺参数优化
采用SAS软件和de s ignexpe rt软件对试验数

2 2 . 9 0 据进行优化后 ,得到的最优工艺条件为 : 乙醇体积分

2 1 ' 9 3数 6 9 . 5 1 % , 液 固 比 为 1 2 . 3 7mL/g ’提取温度 5 0 . 7
!
2 ° . 9 5 ^ ,提取时间 6 3 . 2 4 m in ,总皂苷得報大值为 2 2 . 8 2
|
' 9 ' 9yAJmg/g 。 在上述优化的工艺条件下 , 经过 3 次重复验….一。
提取温度 / "C 4 0 6液固比 / mL / g 4 . 1 通过单 因素试验和 Box - Behnken 试验设计建
立了 回流提取苦荞皂苷的优化 回归数学模型 , 该模
6 0苦荞阜苦得率 / mg / g型在本试验条件范 围 内能较为准确的预测苦荞皂苷
 ̄ 提取得率 。 通过方差分析及边 际效应分析可知 , 各\因素对苦荞皂苷提取率的影响 由 大到小依次为 : 乙

5 o//) 醇浓度 > 提取温度 > 提取时 间>液固 比 , 同时受乙

0
( ( //醇浓度变化的影响 ,苦荞皂苷得率变化速率最快 , 料?
4 5
- V 液 比和提取温度影响皂苷得率的变化速率次之 , 提
取时间变化速率最慢 。
4 0
 6 9 1 2 1 5 1 8 4 . 2 优化后最优工艺条件为 : 乙醇体积分数 6 9 . 5 1 % ,
液固 液固比为 1 2 . 3 7 ml/g ,提取温度 5 0 . 7 尤 ,提取时间 6 3 .
2 4 min
,总阜苷得率最大值为 2 2 . 8 2 mg/gQ 同一条件
图 7 提取温度和液固 比对苦荞皂苷得率的交互效应下进行验证试验 ,实际测得的平均得率为 ( 2 2 .  5 4 ±
0 . 3 1 )mg/gh= 3 ) ,试验数据稳定 ,表明采用响应面
法优化得到的 回流浸提工艺参数较为准确 、可靠 ,具

.■
. .
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4 5\ J s truc tureandnu trientcomp osi t ionoftartarybuckwheatbran :
2-mp, anews ou rceofanti oxi dantdie taryfib er[ J ] .AdvancedM a-
4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 terialsRes erch , 2 0 1 1 , 3 9 6 - 3 9 8 : 2 0 5 2 - 2 0 5 9
提取温度/ °C[ 5 ] SedejI ,SakacM ,Mand icA ,etal .Ass es sm en tofanti oxi ?
dantac ti vi tyan drheol og i calprop ert iesof whea tandbuck -
图 8 提取时间和提取温度对苦荞阜苷得率的交互效应wh ea tm ill ingfrac ti ons [ J ] .JournalofCerealSc ien ce , 2 0 1 1 ,
第 3 0 卷第 7 期

智秀娟等 苦荞总皂苷的提取工艺优化

1 0 3
^
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AgriculturalEngineering , 2 0 0 7  , 2 3 ( 4 ) : 2 5 3 - 2 5 7 1 3 7 6 -  1 3 7 6
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TechnologyOptimizationfor
Extrac tingTotalSapon infromTartaryBuckwheat
ZhiXiujuan
1

2LiDong 1CaoXinj ie 2D ingKe 2MaT ingjun2
( Co llegeofEng ineeringofCh inaAgricu ltu reUniversity 1 , Beij ing 1 0 0 0 8 3 )
( Facul tyofFoodSc ienc eandEng in eer in g ,Be ij ingUn iversityofAgricultu reBeij ingKeyLabo ratoryof
Agricul turalProduc tDetectionandContro lofSpo il ageO rganismsandPesticideRe s idue
Be ij ingLaboratoryo fFoodQu alityandSafety
2
,Be ijing 1 0 2 2 0 6 )
AbstractToasc ertain theoptimalextract ionconditionof to talsapon in sfrom tartarybuc kwheatwi ththermalre?
fluxmethod , thestudywhichus ingtheresponse surfacede sign , wasc onductedtoinvestiga tethe influenceof differ?
entex trac tiontempe ra tu re , ex tractiontime , l iquid- so lidra t io , ethano lvo lumeconcentrationandthe ircross一ac?
tionsonsaponiny ie ld .Basedon theSASandde s ignexpertanaly sis , theop timumextrac tioncond it ionswerealcohol
concentrationof 6 9 . 5 1 % , liquid-so lidratioof 1 2 .  3 7mL/g ,ex tract iontempe ratureof 5 0 . 7Ti ,ex trac tiont imeof
6 3 .  2 4 m in .Undertheoptim i zedex trac tioncond it ions ,itcanbe inc luded thatthesaponiny ie ldwas( 2 2 .  5 4 ± 0 . 3 1 )
mg/g ,andth eexperimentaldatawasstable ,whichwasc lose tothees t ima tedvalue 2 2 . 8 2 mg/gat tainedbyu s ing
regre ss ionmode l .Thi smod elcouldbeused topredic ttheexperim en tre sul tswe ll .
Keywordstarta rybu ckwheat ’saponin ’refluxextrac tion ’responsesurfacemethod