全 文 ：No.1.2008
零 余 子 为 薯 蓣 科 植 物 薯 蓣 Dioscoreaopposi
taThunb.叶腋间的珠芽[1-2],俗称称 “山药豆”,呈卵
圆形或椭圆形,直径约0.4～2cm,外表皮淡黄色,有
细皱纹,顶端中间略有茎痕,质坚硬,断面黄褐色角
质样,亦有光泽。气味淡而不苦,口嚼黏腻,零余子
含有16种氨基酸、胆碱、尿素、植酸、多种维生素、
淀粉酶,山药素等特种物质,自古就是营养价值很
高的滋补食品和药用价值很高的药材,可食用,还
具医疗价值。
植物多酚含量测定中最为关键的一步是多酚的
提取,不同的溶剂对不同植物多酚的提取能力又有
明显的不同,因而提取溶剂的选择至关重要。本文
主要采用普鲁士蓝法对零余子的多酚的提取工艺进
行了探讨。
1 试验材料与方法
零余子(山药芽珠芽):60℃烘干粉碎。
没食子酸,FeCl3,K3Fe(CN)6,HCl,乙醇, 丙
酮,浓盐酸。
721分光光度仪:上海第三分析仪器厂;高速万
能粉碎机:北京医用离心机厂;电热恒温水浴锅:
上海实验仪器厂;离心机:真空干燥箱。
2 试验方法
2.1零余子多酚类物质的提取
准确称取零余子粉末1.000g于锥行瓶或圆底烧
瓶中,加入一定浓度的提取剂,在一定温度加热回
流提取,时间 2h,然后 4000r/min离心 20min,收
程 超,李 伟,黎 甫,莫开菊
(湖北民族学院生物科学与技术学院,恩施 445000)
摘要:主要采用析因试验对零余子多酚类的最佳提取工艺进行了探讨。试验结果发现:采用普鲁士蓝
法检测时,最佳提取条件为乙醇浓度为70%,醇酸比为97.6∶2.4,提取温度为96℃,料液比1∶30,此
时零余子多酚的最高得率为4.4503mg/g。
关键词:零余子;多酚;提取;析因法
中图分类号:TS201.1 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2008)01-0188-03
析因法优化零余子多酚类物质的
提取工艺
Optimiazationoftheextractingtechnologyofyambeanpolyphenols
CHENGChao,LIWei,LIFu,MOKa-jiu
(TheSchoolofBiologicalScienceandTechnologyHubeiInstituteforNationalities,
Enshi445000)
Abstract: Theoptimalextractingtechnologyofyambeanpolyphenolswasprobedbythefractionalfactorial
design。 Theresultswereasthefolowing:WhenthePrussianbluewasused, theoptimalextracting
technologywastheethanolconcentrationwas70%,theratiooftheethanolandHClwas97.6∶2.4,temperature
96℃,theratioofthematerialandthesolventwas1∶30,underthisconditionthehighestextractingratewas
4.4503mg/g.
Keywords:yambean;polyphenol;extraction;fractionalfactorialdesign
收稿日期:2007-06-28
基金项目:湖北省教育厅(B200729006)。
作者简介:程超(1976—),女,硕士研究生,主要从事食品化学及资源开发工作。
提取物与应用
188
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2008.01.003
No.1.2008
集合并上清液,用对应的提取剂定容至50mL待测。
2.2 普鲁士蓝法测定多酚[3-4]
准确吸取浓度为0.1mg/mL的没食子酸标准溶液
0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL于 25mL容量瓶中,依
次加入0.5mL0.1mol/LFeCl3,0.5mL0.008mol/L的
K3Fe(CN)6和 0.5mL0.1mol/LHCl定容,在 695nm
处测吸光度。重复 3次,将平均值进行线性回归,
得没食子酸浓度(Y)与吸光值(X)之间的直线方程:Y=
0.0042+0.5689X,R2=0.9945,prob>F=0.001。
2.3 多酚得率
多酚得率(以没食子酸计,mg/g)=(A1×V1)×25/
1000×(V2×W)
式中:A1为样液中多酚含量,μg/mL,根据标准
曲线查取;
V1为样液的体积,mL;
V2为测定时取样液的体积,mL;
W为零余子粉末质量,g。
3 结果分析
3.1 浸提溶剂的优化试验
不同溶剂对零余子多酚提取效果的影响试验结
果见表1。从表1中可以看出,酸性条件下的乙醇和
水的复合体系最适合零余子多酚的提取,其次是乙
醇和水的复合体系,无水乙醇的提取效果最差。
3.2 析因试验
用 24部分因子设计[5],对影响零余子多酚提取
效果的 4个主要影响因素(乙醇浓度、浸提溶剂的液
料比、pH、提取温度 )进行研究。各因子编码值及试
验设计和试验结果分别见表2和表3。
对表 3数据采用 SAS8.0软件进行分析,可得到
回归方程(1),回归方程的方差分析见表4。
Y=2.4255+0.6379X1+0.0610X2-0.2519X3+0.3810X4 (1)
由表 5可看出,X1(P=0.0002)对试验结果影响最
显著,其次为 X4和X3(P=0.0046和P=0.0419),X2对
试验结果的影响不显著。
根据表 3的结果得出拟合方程(1),模型的拟合
性良好(R2=0.8751)。从方程(1)可以看出,X1、X4的系
数为正数,X3的系数为负,说明在试验所选择的零
水平处,Y值随乙醇浓度和提取温度的升高而升高,
随提取液酸度的减小而增加。
析因试验通常只能分析各因子对试验结果影响
的大小,从而筛选出对试验结果影响显著的因子,
而不能确定最优点所在的区域,因此根据因子对指
标的影响差异情况,继续设计一个最速上升试验来
寻找最优点所在的区域。考虑到两种测定方法中对
析因值影响的因素有所不同,因而选择 X1、X3和 X4
进行最速上升试验,X2固定在1水平。
3.3 最速上升试验
针对X1、X3和X4设计最速上升试验,试验设计
和结果见表6。从表6可知,随着爬坡的进行,Y值
表1 浸提溶剂的优化
提取
溶剂
水 50%
丙酮
50%
乙醇
50%乙醇
(盐酸)(99∶1)
无水
乙醇
多酚得率/
(mg/g) 0.64 1.1636 1.3526 1.7525 0.9967
表2 试验设计因子及编码值
水平 X1溶剂浓度 X2料液比 X3酸度 X4提取温度
1 80%乙醇 1∶30 1.1(89∶11) 80℃
0 60%乙醇 1∶25 0.6(94∶6) 60℃
-1 40%乙醇 1∶20 0.1(99∶1) 40℃
方差来源 自由度 平方和 F Prob>F
总回归 11 11.5805 13.68 0.0005
线性项 4 9.9492 32.32 0.0001
平方项 1 0.8379 10.89 0.0109
交互项 6 0.7934 1.72 0.2341
试验号 X1 X2 X3 X4 多酚得率/(mg/g)
1 1 1 -1 -1 2.3849
2 1 1 1 -1 1.6782
3 -1 1 1 -1 1.0842
4 1 -1 -1 1 3.6011
5 -1 -1 -1 -1 0.8872
6 1 -1 -1 -1 2.5321
7 1 1 -1 1 2.9905
8 1 -1 1 -1 1.4779
9 -1 -1 1 -1 0.8688
10 -1 1 -1 1 1.7853
11 -1 -1 1 1 0.9026
12 1 -1 1 1 2.7396
13 1 1 1 1 3.0275
14 -1 -1 -1 1 1.7948
15 -1 1 1 1 1.4986
16 -1 1 -1 -1 1.3675
17 0 0 0 0 2.6278
18 0 0 0 0 2.5730
19 0 0 0 0 2.4719
20 0 0 0 0 2.0293
表3 析因试验设计及试验结果
表4 析因试验设计的模型方差分析结果
注:**:极显著;*显著。
表5 各个因素的方差分析
方差来源 自由度 平方和 F Prob>F
X1 5 7.9912 21.10 0.0002**
X2 4 0.3943 1.30 0.3470
X3 4 1.2510 4.13 0.0419*
X4 4 2.7404 9.05 0.0046**
提取物与应用
189
No.1.2008
增加,在处理2处即达到最高点,之后又开始下降,说
明该点对应的条件值为乙醇浓度80%,酸度比为 97∶
3,提取温度为80℃,多酚提取量接近了最优点,可
以选择这一点作为中心组合设计的原点。
3.4 中心组合试验
根据最速上升试验结果,采用 Box-Wilson设计
法[5-6],对X1、X3和X4进行响应面分析设计,各因子
编码值及试验设计和试验结果见表7和表8。
以多酚得率为响应值,通过SAS软件的REREG
程序对试验资料进行响应面分析(RAS),经二次回归
拟合后求得响应函数,即回归方程为:
Y=2.3834+0.0079X1+0.0448X3+0.5511X4+0.4907X21
-0.2326X1X3+0.2150X23-0.5615X1X4+0.2314X3X4+
0.0190X24
对该模型进行方差分析和系数显著性检验可以
看出(见表9),该模型极显著,决定系数R2为0.8909,
表明模型与实际情况拟合很好。此模型可用于定量
描述零余子多酚物质的提取量随乙醇浓度、乙醇酸
度和浸提温度变化的规律。
影响多酚提取的主效应分析:对各因素进行方
差分析具体见表 10,由其显著水平可以看出,X4最
显著,其次为 X1,说明提取温度对零余子多酚的提
取影响最显著,其次是浸提温度。
SAS程序分析表明其稳定点并为最高点,而是
一个鞍点,因此为求的试验最高值,进一步进行岭
脊分析,可知提取温度和醇酸比越高,乙醇浓度越
低,则多酚得率越高,因此令X1=-1,根据偏导方程
求得 X3=-0.4174,X4=1.5890,转换为实际水平即为
乙醇浓度为70%,醇酸比为97.6∶2.4,提取温度为96
℃,此时零余子多酚的最高得率为4.4503mg/g。
4 结论
采用普鲁士蓝法检测时,最佳提取条件为乙醇浓
度为70%,醇酸比为97.6∶2.4,提取温度为96℃,料
液比1∶30,此时零余子多酚的最高得率为4.4503mg/g。
参考文献:
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社,1985
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社,1998
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军事医学科学出版社,2001
表6 最速上升试验及结果
试验号 0 1 2 3 4
乙醇浓度X1/% 60 70 80 90 100
酸度比X3 94∶6 95.5∶4.5 97∶3 98.5∶1.5 100∶0
温度X4/℃ 60 70 80 90 100
多酚得率/(mg/g)1.2291 2.3106 2.4463 2.3904 2.1778
试验号 X1 X2 X3 多酚得率/(mg/g)
1 -1 -1 0 2.5040
2 -1 0 -1 1.9804
3 -1 0 0 3.9657
4 -1 1 0 3.4830
5 0 -1 -1 2.3272
6 0 -1 1 3.2424
7 0 1 -1 1.5657
8 0 1 1 3.3345
9 1 -1 0 3.1604
10 1 0 -1 2.9436
11 1 0 1 2.6828
12 1 1 0 3.2091
13 0 0 0 2.2262
14 0 0 0 2.6246
15 0 0 0 2.2993
表7 中心组合试验设计因子及编码
编码值 X1乙醇浓度 X3酸度比 X4提取温度
1 90 0.15(98.5∶1.5) 90℃
0 80 0.3(97∶3) 80℃
-1 70 0.45(95.5∶4.5) 70℃
注:X1=(x1-80)/10,X3=(x3-3)/1.5,X4=(x4-80)/10。
表8 中心组合试验设计及结果
表9 回归方程的方差分析
方差来源 自由度 平方和 F Prob>F
总回归 9 5.1152 4.535 0.0553
线性项 3 2.4459 6.505 0.0354*
平方项 3 1.0095 2.685 0.1574
交互项 3 1.6598 4.414 0.0718
注:*双尾检验在0.05水平上显著。
表10 各个因素的方差分析
方差来源 自由度 平方和 F Prob>F
X1 4 2.3672 4.722 0.0597
X3 4 0.5853 1.167 0.4244
X4 4 3.8741 7.727 0.0228*
注:*双尾检验在0.05水平上显著。
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