全 文 ：响应面法优化朝天椒中辣椒碱类物质的提取工艺
王莹１，王华２，张龙１，翟国倩１，高瑞１，鲁圆圆１
（１．江苏农牧科技职业学院 动物药学院，江苏 泰州　２２５３００；
２．南京理工大学泰州科技学院 化工学院，江苏 泰州　２２５３００）
摘要：为优化朝天椒中辣椒碱类化合物的提取工艺，以辣椒碱提取率为指标，在单因素实验的基础上，以
提取温度、乙醇浓度和碳酸钠浓度为自变量，根据Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ中心组合方法设计实验，进行响应面分
析，得到的优化工艺条件为：提取时间３ｈ，料液比１∶１５，提取温度７０℃，乙醇浓度７５％，Ｎａ２ＣＯ３ 浓度
４％，在此条件下，辣椒碱提取率达８７．６９％，与响应面模型预测值基本吻合。
关键词：辣椒碱；朝天椒；乙醇；响应曲面法
中图分类号：ＴＳ２０１．２　　　文献标志码：Ａ　　　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－９９７３．２０１５．０３．０１０
文章编号：１０００－９９７３（２０１５）０３－００３７－０５
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｆｒｏｍ　Ｃａｐｓｉｃｕｍ
ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ　ｖａｒ．ｂｙ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
ＷＡＮＧ　Ｙｉｎｇ１，ＷＡＮＧ　Ｈｕａ２，ＺＨＡＮＧ　Ｌｏｎｇ１，ＺＨＡＩ　Ｇｕｏ－ｑｉａｎ１，ＧＡＯ　Ｒｕｉ　１，ＬＵ　Ｙｕａｎ－ｙｕａｎ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｎｉｍａｌ　Ｐｈａｒｍａｃｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ａｎｉｍａｌ　Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ　ａｎｄ　Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ　Ｃｏｌｅｇｅ，
Ｔａｉｚｈｏｕ　２２５３００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ　２２５３００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｆｒｏｍ　Ｃａｐｓｉｃｕｍ　ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ　ｖａｒ．ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃｔｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，
ｅｔｈａｎｏｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎａ２ＣＯ３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）ａｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ａ　ｑｕａｄｒｉｃ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｔｈｅ　ｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ．Ｂｙ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｓ　ｆｏｌｏｗｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　３ｈ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　７０ ℃，ｍａｔｅｒｉａｌ－ｌｉｑｕｉｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　１∶１５，ｅｔｈａｎｏｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　７５％ ａｎｄ　Ｎａ２ＣＯ３
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　４％，ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｉｓ　８７．６９％，ｗｈｉｃｈ　ｂａｓｉｃａｌｙ　ａｇｒｅｅｓ　ｗｅｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ
ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ　ｖａｌｕｅ　ｂｙ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｅｌ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｐｓａｉｃｉｎ；Ｃａｐｓｉｃｕｍ　ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ　ｖａｒ．；ｅｔｈａｎｏｌ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
　　辣椒［１］原产于墨西哥，明朝末年传入我国。辣椒
的果实多具有较强的辛辣味，能增进食欲，因而被用作
调味品。１８７６年，Ｔｈｒｅｓｈ［２］分离出辣椒果实中的辣味
成分，并命名为辣椒碱。１９６８年，Ｂｅｎｎｅｔｔ等［３］研究的
结果表明，辣椒碱是由十多种辣椒碱同系物组成，称为
辣椒碱类物质。随着研究的不断深入，人们发现辣椒
碱类物质还具有镇痛、抗菌和抗肿瘤等作用，广泛应用
于食品、医药、农业和军事等领域［４］。我国的辣椒种植
面积及产量均居世界第一，产品以食品加工为主，而对
高附加值综合深加工制品如辣椒色素、辣椒籽油、辣椒
碱等生产较少［５，６］。因此以辣椒为原料，选择合适的
工艺途径，提取其中的辣椒碱类化合物是非常有意义
的。本研究采用乙醇作为提取剂，在单因素试验的基
础上，通过响应曲面法优化了辣椒碱提取的工艺条件。
收稿日期：２０１４－１１－０６
基金项目：江苏省大学生实践创新训练计划（２０１３１２８０６００８Ｙ）
作者简介：王莹（１９８３－），女，讲师，硕士，主要从事药物分析。
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第４０卷 第３期
２０１５年３月
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究　　
１　材料与方法
１．１　试剂与仪器
朝天椒　武汉市荣发调味食品有限公司；香兰素
标准品　中检所－１０００９３；其它试剂均为市售分析纯。
ＸＦ１３－２００微型高速粉粹机　湖南吉首市中诚制
药机械有限公司；ＨＨ－１数显恒温水浴锅，ＪＪ－１增力电
动搅拌器，ＳＨＡ－Ｂ双功能水浴恒温振荡器　金坛市杰
瑞尔电器有限公司；７２２Ｎ可见分光光度计　上海精密
科学仪器有限公司；ＴＥ１２４Ｓ电子天平　赛多利斯科
学仪器有限公司。
１．２　试验方法
刘录等［７］研究表明辣椒的辣味越强，辣椒碱类物
质含量越高，故本课题选择当地市场销售的辣味最强
的朝天椒为对象，进行辣椒碱类物质的提取工艺研究。
１．２．１　香兰素标准曲线的绘制
参照相关文献，以香兰素代替辣椒碱为标准品，采
用钼蓝比色法检测辣椒碱的含量［８－１０］。
称取香兰素０．１２５０ｇ，用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ 溶
解，并定容至２５０ｍＬ。此液１ｍＬ约等于含１０００μｇ
辣椒碱。分别取上述溶液２．５，３．０，３．５，４．０，４．５，
５．０ｍＬ，用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ定容至２５０ｍＬ容量瓶
中，其中辣椒碱浓度分别相当于１０，１２，１４，１６，１８，
２０μｇ／ｍＬ。分别取上述溶液１ｍＬ至１０ｍＬ容量瓶
中，加１ｍＬ钨酸钠磷钼酸显色剂，用饱和碳酸钠溶液
定容至１０ｍＬ，振荡后静置３０ｍｉｎ，在７６０ｎｍ处测定
吸光度Ａ。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标
准曲线，并通过线性回归得到标准方程，实验结果见
图１。
y = 0.013x + 0.037
R2 = 0.998
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
A 7
60
香兰素浓度（μg/mL）
8 10 12 14 16 18 20 22
图１　辣椒碱标准样液测定曲线
Ｆｉｇ．１Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ
１．２．２　辣椒碱类化合物的提取
将朝天椒烘干后，用微型高速粉碎机粉碎。称
取１ｇ的朝天椒粉，用乙醇溶液浸提，滤去不溶物，
浓缩滤液，得辣椒碱类化合物的粗提物。将粗提物
用少 量 ０．１ ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ 溶 液 溶 解 后，转 移 至
５０ｍＬ容量瓶中，用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ定容，得到待
测原液。取待测原液１ｍＬ于１０ｍＬ容量瓶中，用
０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶液定容至１０ｍＬ。取稀释后的
待测液 １ ｍＬ，按照步骤配制加入显色 剂，并 在
７６０ｎｍ下测定其吸光度，通过香兰素标准曲线进行
分析计算，从而得出待测原液（提取液）中辣椒碱类
化合物的质量。
ｍ＝（Ａ７６０－０．０３８）／０．０１３２×１．０６５×１０×５０。
式中：ｍ为辣椒碱待测原液（提取液）中辣椒碱类
化合物的质量，μｇ；Ａ７６０为稀释后的辣椒碱溶液在
７６０ｎｍ下的吸光度；１．０６５是香兰素对辣椒碱的等量
系数；１０为稀释倍数；５０为辣椒碱待测原液体积，ｍＬ。
１．２．３　辣椒碱类化合物的提取率计算
　　称取１ｇ干朝天椒粉３份，分别用乙醇溶液反复
提取，直至提取液中经分光光度法测量不到辣椒碱的
存在，浓缩提取液后按１．２．２方法测算出辣椒碱类化
合物的含量，经计算，１ｇ干朝天椒粉中辣椒碱类化合
物的平均含量为９．１５ｍｇ。
提取率（％）＝ ｍ９．１５×１０００×１００％
。
式中：ｍ为辣椒碱待测原液（提取液）中辣椒碱类
化合物的质量，μｇ。
２　结果与讨论
２．１　单因素试验
２．１．１　时间对辣椒碱提取率的影响
称取１ｇ干朝天椒粉５份，加入１５ｍＬ　７０％的乙
醇溶液，６０℃，分别提取１，２，３，４，５ｈ。滤去不溶物，
浓缩滤液，浓缩液用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶解并定容至
５０ｍＬ，再用上述方法测定吸光度并计算提取率，实验
结果见图２。
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基础研究　　第４０卷 第３期
２０１５年３月
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Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ
85
80
75
70
65
提
取
率
（ %
）
提取时间（h）
1 2 3 4 5
图２　时间对辣椒碱提取率的影响
Ｆｉｇ．２Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
　　辣椒碱提取时间越长，提取率越高，３ｈ后上升趋
势逐渐趋于平缓。这是因为随着提取时间的增加，朝
天椒中的辣椒碱已经基本溶出，溶液中的辣椒碱浓度
已远高于辣椒细胞中的浓度，浓度梯度的扩散动力微
弱。为了节约时间，减少成本，后续实验中提取时间均
为３ｈ。
２．１．２　温度对辣椒碱提取率的影响
称取１ｇ干朝天椒粉，分别加入１５ｍＬ　７０％的乙
醇溶液，在４０，５０，６０，７０，８０℃提取３ｈ。滤去不溶物，
浓缩滤液，浓缩液用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ 溶液溶解后，
定容至５０ｍＬ，再用上述方法测定吸光度并计算提取
率，实验结果见图３。
85
80
75
70
65
提
取
率
（ %
）
提取温度（℃）
40 50 60 70 80
图３　温度对辣椒碱提取率的影响
Ｆｉｇ．３Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ
ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
　　由图３可知，随着温度的升高，辣椒碱提取率迅速
上升，温度在６０～７０℃时，提取效果比较好。随着温
度的持续升高，辣椒碱产量反而有所降低，这主要是因
为８０℃已达乙醇水溶液的沸点，乙醇挥发加快，从而
影响辣椒碱的提取。
２．１．３　乙醇浓度对辣椒碱提取率的影响
称取１ｇ干朝天椒粉，分别加入１５ｍＬ含量为
５０％，６０％，７０％，８０％，９０％的乙醇溶液，６０℃提取
３ｈ。滤去不溶物，浓缩滤液，浓缩液用０．１ｍｏｌ／Ｌ
ＮａＯＨ溶液溶解后，定容至５０ｍＬ，再用上述方法测定
吸光度并计算提取率，实验结果见图４。
85
80
75
70
65
60
提
取
率
（ %
）
乙醇浓度（%）
40 50 60 70 80 90 100
图４　乙醇浓度对辣椒碱提取率的影响
Ｆｉｇ．４Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｏｎ
ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
　　由图４可知，随着乙醇浓度的增大，辣椒碱的提取
率逐渐升高，乙醇浓度为７０％时，辣椒碱的提取率达
到最大。随着乙醇浓度的提高，辣椒碱的提取率反而
降低，原因是高浓度的乙醇溶液有强烈的吸水作用，影
响了细胞的溶胀，抑制辣椒碱类物质的释放［１１］，此外，
高浓度的乙醇溶液能够导致大量的辣椒红素被同时提
取出来，干扰了辣椒碱的提取［１２］。
２．１．４　料液比对辣椒碱提取率的影响
称取１ｇ干朝天椒粉５份，分别加入５，１０，１５，２０，
２５ｍＬ　７０％的乙醇溶液，６０℃提取３ｈ。滤去不溶物，
浓缩滤液，浓缩液用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ 溶液溶解后，
定容至５０ｍＬ，再用上述方法测定吸光度并计算提取
率，实验结果见图５。
85
80
75
70
提
取
率
（ %
）
料液比
1∶5 1∶10 1∶15 1∶20 1∶25
图５　料液比对辣椒碱提取率的影响
Ｆｉｇ．５Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｎ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
　　由图５可知，随着提取溶剂用量的增加，辣椒碱产
量随之增加。在料液比达到１∶１５后辣椒碱提取率基
本稳定。过多溶剂用量带来成本的增加以及回收的困
难，所以后续辣椒碱的提取选用料液比为１∶１５。
２．１．５　Ｎａ２ＣＯ３ 浓度对辣椒碱提取率的影响
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第４０卷 第３期
２０１５年３月
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究　　
称取１ｇ干朝天椒粉，分别加入含０，２％，４％，
６％，８％ Ｎａ２ＣＯ３ 的１５ｍＬ　７０％乙醇溶液，６０℃提取
３ｈ。滤去不溶物，浓缩滤液，浓缩液用０．１ｍｏｌ／Ｌ
ＮａＯＨ溶液溶解后，定容至５０ｍＬ，再用上述方法测定
吸光度并计算提取率，实验结果见图６。
90
85
80
75
提
取
率
（ %
）
0 2 4 6 8 10
Na2CO3浓度（%）
图６　Ｎａ２ＣＯ３ 浓度对辣椒碱提取率的影响
Ｆｉｇ．６Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎａ２ＣＯ３
ｏｎ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
　　由图６可知，含有Ｎａ２ＣＯ３ 的乙醇溶液，对于辣椒
碱的提取有一定的帮助，随着Ｎａ２ＣＯ３ 浓度的升高，辣
椒碱类物质的提取率也在不断变大，原因是辣椒碱含
酚羟基，呈弱酸性，在碱性条件下则有利于辣椒碱的溶
出［１３］。
２．２　辣椒碱提取的响应面优化实验
２．２．１　辣椒碱提取的数学模型建立
综合单因素实验结果，确定朝天椒中辣椒碱类物
质的提取时间为３ｈ，料液比为１∶１５。选取提取温度
（Ａ）、乙醇浓度（Ｂ）和 Ｎａ２ＣＯ３ 浓度（Ｃ）三个对辣椒碱
提取率影响显著的因素，以辣椒碱提取率为响应值
（Ｙ），采用Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计法对辣椒碱提取工
艺进行进一步优化。分析因素及水平编码表见表１，
试验方案及结果见表２。
表１　Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ中心组合设计的因素水平编码表
Ｔａｂｌｅ　１Ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
因素 代码
编码水平
－１　 ０　 １
提取温度（℃） Ａ　 ６０　 ６５　 ７０
乙醇浓度（％） Ｂ　 ６０　 ７０　 ８０
Ｎａ２ＣＯ３浓度（％） Ｃ　 ０　 ２　 ４
表２　Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ试验方案与结果
Ｔａｂｌｅ　２Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
试验号 Ａ　 Ｂ　 Ｃ 辣椒碱提取率（％）
１ －１　 ０ －１　 ８１．０８
２ －１　 ０　 １　 ８６．３０
３ －１　 １　 ０　 ８５．５０
４　 １ －１　 ０　 ７８．６７
５　 ０　 １ －１　 ８１．４８
６　 ０　 ０　 ０　 ８５．１０
７　 １　 １　 ０　 ８５．９０
８　 ０　 ０　 ０　 ８４．７０
９　 ０　 ０　 ０　 ８４．２９
１０ －１ －１　 ０　 ７７．０７
１１　 ０ －１ －１　 ７６．２７
１２　 １　 ０　 １　 ８７．１０
１３　 ０ －１　 １　 ８１．８９
１４　 ０　 ０　 ０　 ８５．１０
１５　 ０　 ０　 ０　 ８５．５０
１６　 ０　 １　 １　 ８７．１０
１７　 １　 ０ －１　 ８２．２９
　　根据表２的实验结果，通过Ｄｅｓｉｇｎ－Ｅｘｐｅｒｔ　８．０．６
软件拟合得到影响辣椒碱提取率的回归方程：提取率
＝８４．９４＋０．５０Ａ＋３．２６Ｂ＋２．６６Ｃ－０．３０ＡＢ－
０．１０ＡＣ－０．３２Ａ２－２．８３Ｂ２－０．４２Ｃ２。
表３　回归方程方差分析表
Ｔａｂｌｅ　３Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｎｃｅ
方差来源 平方和 自由度 均方 Ｆ值 Ｐ值 显著性
模型 １８０．１７　 ９　 ２０．０２　 ３１．４２ ＜０．０００１ ＊＊
Ａ提取温度 ２．０１　 １　 ２．０１　 ３．１５　 ０．１１９
Ｂ乙醇浓度 ８５．０２　 １　 ８５．０２　 １３３．４４ ＜０．０００１ ＊＊
Ｃ碳酸钠浓度 ５６．５５　 １　 ５６．５５　 ８８．７６ ＜０．０００１ ＊＊
ＡＢ　 ０．３６　 １　 ０．３６　 ０．５７　 ０．４７６８
ＡＣ　 ０．０４２　 １　 ０．０４２　 ０．０６６　 ０．８０４７
ＢＣ　 ５．６８４Ｅ－１４　 １　 ５．６８４Ｅ－１４　 ８．９２１Ｅ－１４　 １
Ａ２　 ０．４４　 １　 ０．４４　 ０．６９　 ０．４３４１
Ｂ２　 ３３．７３　 １　 ３３．７３　 ５２．９３　 ０．０００２ ＊＊
Ｃ２　 ０．７５　 １　 ０．７５　 １．１８　 ０．３１３１
残差 ４．４６　 ７　 ０．６４
失拟项 ３．６２　 ３　 １．２１　 ５．７１　 ０．０６２９
纯误差 ０．８４　 ４　 ０．２１
总误差 １８４．６３　 １６
　　注：＊＊（Ｐ＜０．０１），为高度显著。
实验结果拟和的模型方差分析见表３，二次模型
中回归系数的显著性检验表明，因素Ｂ，Ｃ和Ｂ２ 对辣
椒碱的提取率影响高度显著，回归模型的相关系数
Ｒ２＝１８０．１７／１８４．６３＝９７．５８％，模型亦是高度显著
的，表明该回归方程可以较好地描述各因素与响应值
（提取率）之间的真实关系，可用来进行响应值的预测。
—０４—
基础研究　　第４０卷 第３期
２０１５年３月
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Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ
２．２．２　提取率的响应曲面分析
90
88
86
84
82
80
78
76
提
取
率
（ %
）
60.00
65.00
70.00
75.00
80.00
60.00
70.00
68.00
66.00
64.00
62.00
B：乙醇浓度（%） A：提取温度（℃）
碳酸钠浓度：2%
（a）
90
88
86
84
82
80
78
76
提
取
率
（ %
）
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
60.00
70.00
68.00
66.00
64.00
62.00C：碳酸钠浓度（%） A：提取温度（℃）
乙醇浓度：70%
（b）
90
88
86
84
82
80
78
76
提
取
率
（ %
）
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
60.00
80.00
75.00
70.00
65.00C：碳酸钠浓度（%） B：乙醇浓度（%）
提取温度：65 ℃
（c）
图７　不同因素组合影响辣椒碱提取率的曲面图
Ｆｉｇ．７Ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｌｏｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ
ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｃａｐｓａｉｃｉｎ
　　由图７可知，３个响应曲面图均为开口向下的凸形曲
面，响应值Ｙ随着每个因素的改变，其变化的趋势也不
同，但是从曲面来分析，比较３个不同的因素对响应值Ｙ
的影响，乙醇浓度对实验结果的影响最大，表现为曲面最
陡，碳酸钠浓度的影响次之，提取温度的影响最小。
经Ｄｅｓｉｇｎ－Ｅｘｐｅｒｔ　８．０．６软件分析得出的最佳理论
提取方案为：提取温度７０℃，乙醇体积分数７５．２２％，
Ｎａ２ＣＯ３ 浓度４％，预测辣椒碱提取率８８．０２％。
２．２．３　模型验证
考虑到实验操作的可控性，对上述最优实验条件进
行适当的修正：提取温度为７０℃，乙醇体积分数为７５％，
Ｎａ２ＣＯ３浓度为４％，进行３组平行实验，其实际测得的辣
椒碱平均提取率为Ｙ＝８７．６９％，与预测值Ｙ＝８８．０２％较
为接近，验证了响应面法回归模型的合理性。
３　结论
本研究通过Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｘｐｅｒｔ软件，将响应面分析
法应用到辣椒碱类化合物的提取工艺上。
优化后的辣椒碱提取工艺为：提取时间３ｈ，料液比
１∶１５，提取温度７０℃，乙醇体积分数７．５％，Ｎａ２ＣＯ３ 浓
度４％，在此条件下，辣椒碱提取率达８７．６９％。
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第４０卷 第３期
２０１５年３月
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究