全 文 ：第 卷 第 期
年 月 日 计算机与盖用化李
,
出了 ,
响应面分析法优化水提取甜叶菊昔工艺的研究
惠琳 ,` 张淑平 ”
上海理工大学医疗器械与食品学院 , 上海 ,
上海理工大学理学院 , 上海 ,
摘要 为优化水提取甜叶菊昔的工艺 , 在单因素试验基础上 , 选择料液比 , 提取温度 , 提取时间为自变量 , 甜叶菊昔提取率
为响应值 , 利用 一 中心组合试验和响应面分析法 , 研究各自变量交互作用及其对甜叶菊昔提取率的影响 , 模拟得
到二次多项式回归方程的预测模型 , 并确定水提取甜叶菊工艺最佳条件为 选取料液比为 , 提取温度为 ℃, 提取时间
为 在此优化条件下提取率达到 。
关键词 甜叶菊昔 提取量 水提取 响应面分析法
中图分类号 乡仰 一 文献标识码 文章编号 一 一
引言
甜叶菊又名甜菊 、 甜草 , 起源于南美洲高海拔地
区 , 最早在巴西 , 巴拉圭栽培 , 日本最早引进栽培 。此
外 , 中国 、韩国 、美国等国家也种植较早 。甜叶菊是
种高甜度 , 低热量的天然糖料植物 。叶中含 一
的甜菊昔 , 属于四环二菇类衍生物 , 己知包含 种甜味
成分 。其中含量高 , 甜度强的是甜菊昔和甜菊 ,昔 ,
其甜度分别是蔗糖的 倍和 倍 , 甜味质量接近蔗
糖 , 而热量仅为蔗糖的 口一 。甜菊昔无毒且安全 ,
具有热稳定性和非发酵性等优良加工特性 。所以加到食
品中 , 不易变性 、 变质 , 对酸碱度要求不严 , 保存期
长 , 不会结块 、褐变 。因此 , 可以被广泛应用于食品领
域 。随着人们对健康的要求越来越高 , 糖尿病 , 高血
脂等疾病都与过多的蔗糖摄入量有密切的关系 , 人们对
甜味剂的要求不仅要口感好 , 低能量而且价格满足消费
者的需求 。因此开发高倍甜味剂成为必然 。
通常甜叶菊昔的提取是以甜叶菊干叶为原料直接提
取的 。国内外进行了大量提取甜菊糖昔和分离各种糖昔
成分的研究 , 其中主要有溶剂法和重结晶法降 。由于
甜菊糖贰易溶于水 , 很容易用热水浸提得到甜菊糖贰溶
液 。目前采用热水提取 , 再结合大孔树脂吸附 、醇解脱
和精制被认为是目前最好的生产工艺 。
目前采用响应面设计优化甜叶菊昔提取工艺的报道
较少 。 , 本实验以甜叶菊普提取率为评价指标 , 提取时
间 、提取温度 、料液比等单因素试验基础上 , 利用响应
面分析法优化水提取甜叶菊昔的工艺条件 , 希望为开发
利用甜叶菊资源及工业化生产提供理论依据 。
材料与方法
材料与试剂
甜叶菊叶 烘干打成粉 广州 葱酮 、氢氧化钠 、
硫酸铝 、正丁醇 分析纯 浓硫酸 优级纯
蕙酮一硫酸试剂 蕙酮 浓硫酸溶解于
棕色试剂瓶中 , 现配现用 。
仪器与设备
型紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器
有限公司 型电子天平 上海精密科学仪器
有限公司 一 型电热恒温水浴锅 绍兴柯桥医
疗器械厂 一 一 一 型电热鼓风干燥箱 上海
贺德实验设备厂 一型冷冻干燥机 巩义瑞德仪器
设备有限公司 一 型真空干燥机 金坛市金
南仪器厂 一 循环水式真空泵 巩义市瑞德仪器
设备有限公司 超声波清洗器 昆山市超
声仪器有限公司 旋转蒸发仪 巩义市瑞德仪器
设备有限公司
方法
甜叶菊普提取工艺流程
原料处理 干燥称重 水提取 过滤 离心 上清
液 浓缩 醇析一离心 浓缩一恒温干燥 冷冻干燥
粗提物
甜叶菊普提取率计算
原叶中甜叶菊糖昔含量的测定依照 一
的检测标准 , 测得原叶中甜叶菊糖昔的含量约占原叶质
量的 。甜叶菊昔采用葱酮一硫酸法对其进行含量测
定网然后计算甜叶菊昔提取率 。
实验设计
根据响应面分析软件提供的模型 , 设料液比 、温
度 、时间 个因素为自变量 , 甜叶菊昔的提取率为
响应值 , 设计三因素三水平的试验 , 并根据单因素试验
结果选定三因素的零水平和波动区 。试验因素与水平的
取值表见表 。
收稿日期 刀 一 修回日期 一 一
基金项目 上海市科委项目
作者简介 张淑平 一 , 女 , 山东人 , 博士 , 教授 , 卜山明 一 娜阴
计葬机与左用化母 ,
表 响应面因素水平编码表
编号 里界 最小值 中间值户 , 最大值
间有着密切的关系 , 提取时间较短是 , 产物溶解不充
分 , 当达到溶解平衡后 , 延长时间对提高提取率作用不
明 显叫 。在 后 , 提取率反而下降是因为这
是的浓度差并不明显 , 且随着时间的延长 , 杂质的溶出
量反而有所增加 。并且糖昔有可能水解为糖醇 , 造成
结果偏低 。所以 , 甜叶菊昔的最佳提取时间为
左右 , 选取 为自变量时间 的零水平 。
料液比
时间
温度 ℃
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结果与分析
葡萄糖标准曲线的绘制
准确称取 ℃恒重 的葡糖糖 , 置于
容量瓶中 , 加蒸馏水溶解并稀释至刻度 , 配制
成 的标准溶液 , 然后分别移取 、 、
、 、 、 标准溶液置于 容量瓶中
并稀释至刻度 , 摇匀 , 配成系列葡糖糖标准溶液 。
分别准确移取 系列标准溶液于具塞试管中 ,
同时吸取 蒸馏水于具塞试管中作空白对照 , 逐一
加入 蕙酮硫酸溶液 , 立即摇匀置于冰水浴中 将
上述处理过的试管同时放入沸水浴中加热 , 再一
起取出置于冰水浴中冷却 在 处测吸光
度 , 做标准曲线 , 并计算其标准 曲线回归方程 , 见图
固液比
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图 料液比对甜叶菊昔提取率的影响
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浓度
图 葡萄糖标准曲线
了
时间
图 提取时间对甜叶菊昔提取率的影响
提取温度对甜叶菊普提取率的影响
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由图 可见 , 标准曲线的回归方程为 ,
, 尺 。葡萄糖标准品在 一 创
范围内呈良好线性关系 。
单因素实验结果
料液比对甜叶菊普提取率的影响结果
从图 中看出 , 随着料液比的增大 , 提取率逐渐提
高 。浓度梯度越大 , 浸出速度越快 。当料液比为
时 , 提取率为 , 因此料液比为 左右比较合
适 , 即选取 为自变量料液比 的零水平 。
提取时间对甜叶菊普提取率的影响
从图 中可以看出 , 提取时间在前 一
内 , 甜叶菊昔提取率随时间的延长而提高 在
提取率达到最大值 。这表明甜叶菊昔的提取率和提取时
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℃
温度 ℃
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图 提取温度对甜叶菊普提取率的影响
2013 , 惠琳 , 等 响应面分析法优化水提取甜叶菊昔工艺的研究
从图 可以看出 , 提取率随着提取温度的升高而升
高 , 在 ℃以后 , 提取率趋于平稳 。当温度升高时 ,
分子运动加快 , 有利于目标物的浸出 。但是温度过高又
容易破坏原料 中的有效成 分 。因此 高温 不宜超 过
℃ 。因此 , 最佳提取温度为 ℃附近 , 选取
℃为自变量提取温度 的零水平 。
响应面试验安排及试验结果
个试验点可分为两类 其一为析因点 , 自变量
取值在凡 , 所构成的 维顶点 , 共有 个析因点 。其
二零点 , 为中心点 , 零点试验重复 次 , 以估计试验误
差 。每次试验所得到的甜叶菊昔含量及试验安排及结果
见表 根据 一 的中心组合设计原理 , 试验中
对三因素各取三水平 , 设计了三因素三水平共 个试
验点的响应面分析试验 , 并用统计软件 一
对试验数据进行回归分析 。
表 响应面分析试验结果
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有利于甜叶菊普的提取 。
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图 响应面法 料液比、 时间立体分析图何相应等高线图
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提取率
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编号 料液比 提取温度 提取时间 甜叶菊昔提取率
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图 响应面法 温度 、 时间立体分析图和相应等高线图
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提职率
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数据分析
以甜叶菊昔提取率为响应值 , 根据表 的实验结
果 , 用 一 建立二次拟合模型 , 表 为经计算
导出的甜叶菊昔提取率的方差分析表 , 其中 、 、
、 、 对响应值有显著性 , 即提取时间对甜叶菊
昔提取率不显著 。交互项作用不显著 , 故交互项可以省
略 , 也可以看出各具体实验因子对响应值的影响不是简
单的线性关系 。经拟合实验结果 , 得出甜叶菊昔提取率
的二次回归方程为
任 一 一
一 一 一 根据上述回归方程作出响应面
分析图及等值线图 , 见图 一图 。
表 为以甜叶菊昔提取率为响应值的二次模拟方差
分析 , 表中响应值的显著性检验值 “ 尸 , 为 ,
反映出两因素对响应值有显著影响 。即适当调整料液比
几
姐
图 响应面法 温度 、料液比立体分析图和相应等高线图
确定最优值
为 优 化 水提 取 甜 叶 菊 昔 的条 件 , 本 实 验 用
一 进行分析得 到的最佳料液 比为
, 最佳温度 为 ℃ , 最佳提取时间为
。 此 时 甜 叶 菊 普 含 量 最 大 估 计 值
卜 巧 。为实际操作方便 , 选取料液比 , 提
取温度为 ℃, 提取时间为 在 此优化条件下
92 计算机与左用化李 ,
共进行了 次平行验证实验 , 结果见表 。试验结果
与预测值 非常接近 。
表 甜叶菊昔提取率的二次模型方差分析表
油 如
方差来源 平方和
切
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值
名
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表 甜叶菊昔验证实验结果
平均提取率
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试验号
明 中文参考文献
提取率 胡献丽 , 董文宾 , 郑丹 , 等 甜菊及甜菊糖研究进展阴 食品
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文耀 世纪新型甜味剂一甜菊糖 化工之友 , ,
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姚超 , 于海宁 , 阮晖 , 等 酶解结合超声波辅助技术提取纯化
菊米总黄酮明 食品科学 , , 一
,结论
本研究将响应面法运用到甜叶菊普的提取工艺上 。
经实验优化后的水提取甜叶菊普的最佳工艺条件为 选
取料液比为 , 提取温度为 ℃ , 提取时间为
, 在此优化条件下提取率达到 。
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