响应面法优化桂花总黄酮提取工艺

摘要：以桂花（Osmanthus fragrans）干粉为原料，采用索氏提取法从中提取总黄酮，考察乙醇溶液体积分数、液料比（V乙醇∶m桂花粉，mL/g）、提取时间对桂花中总黄酮提取率的影响，并利用Box-Behnken试验设计进行响应面分析。结果表明索氏提取法提取桂花总黄酮的最优工艺条件为乙醇溶液体积分数83%、液料比29.8∶1、提取时间3.1 h，此条件下桂花中总黄酮提取率可达19.1%。

关键词：桂花（Osmanthus fragrans）；总黄酮；索氏提取；响应面法

中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）17-4189-03

Optimization of Extraction Process of Flavonoids from Osmanthus fragrans Using Response Surface Method

SHI Yu-min1，YAN Heng2，CAI Zhao-hui1，CHEN Hong-guo1

（1.School of Nuclear Technology，Chemistry and Life Science， Hubei University of Science and Technology， Xianning 437000，Hubei，China； 2.Hubei Provincial Center for Food Quality Supervision and Test Research， Wuhan 430030，China）

Abstract： Total flavonoids were extracted from flower of Osmanthus fragrans by Soxhlet extraction method. The effects of volume fraction of alcohol， liquid to solid ratio（Valcohol∶mosmanthus fragrans，mL/g）， extraction time on yield of flavonoids were studied. Response surface method was employed to optimize the extraction process. Results showed that the optimum conditions for Soxhlet extraction of total flavonoids were alcohol volume fraction， 83%； liquid to solid ratio， 29.8∶1； extraction time， 3.1 h. Extraction yield of total flavonoids was 19.1% under these conditions.

Key words： Osmanthus fragrans； total flavonoids； Soxhlet extraction； response surface method

收稿日期：2010-05-20

基金项目：湖北省自然基金重点项目（2011CDA063）；湖北省教育厅重点项目（CXY2009B043）；湖北省高等学校青年教师深入企业行动计划

项目（XD20100662）；咸宁市科学技术研究项目（No.2010018）

作者简介：史玉敏（1983-），女，山西太原人，讲师，硕士，主要从事天然产物研究与开发工作，（电话）0715-8265089（电子信箱）77950561@qq.com；

通讯作者，陈洪国，（电话）0715-8265089（电子信箱）chhg1969@163.com。

黄酮类化合物[1]又称类黄酮化合物[2]，是以α-苯基苯并吡喃酮为主体的一系列化合物的总称，其主要类型有黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、双黄酮和异黄酮[3]。近年来有研究认为，部分黄酮类化合物以氢键形式与细胞膜结合，使细胞膜上的不饱和键不与自由基接触，抗脂质过氧化。正常生理状态下，一氧化氮（NO）在舒张血管内皮、维持机体血压平衡方面起重要作用，但高浓度的NO能和活性氧反应后产生氧化能力更高的亚硝基自由基，导致细胞氧化损伤。如在缺血再灌注损伤时NO合酶活性增加，产生大量的NO而导致氧化损伤形成。研究发现许多黄酮类化合物包括槲皮素、姜黄素等在缺血再灌注损伤时可抑制NO合酶的活性，从而起到抗氧化作用[4]。本研究以湖北省咸宁市盛产的桂花（Osmanthus fragrans）为原料，采用索氏提取法提取其中的总黄酮[5]，通过单因素试验[6]和响应面设计[7，8]对提取工艺进行优化[9，10]，以期为黄酮类化合物的开发利用提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料 选取湖北省咸宁市金桂干花粉末为材料；乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠等均为分析纯；芦丁标准品（色谱纯，Sigma公司）。

1.1.2 试验仪器 恒温磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限公司）；TU-1810型紫外-可见光分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；索氏提取器（上海五一玻璃仪器厂）；球形冷凝管（上海五一玻璃仪器厂）；DHG-9053A型干燥箱（嘉兴市中新医疗仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线的绘制 精确称取充分干燥至恒重的芦丁标准品0.010 g，用80%（体积分数，下同）的乙醇溶液溶解并定容至20 mL，摇匀得浓度为0.5 mg/mL的芦丁标准液。分别吸取芦丁标准液0、1、2、3、4、5 mL于25 mL刻度试管中，用80%的乙醇补至10 mL，加入1 mL 50 mg/mL的亚硝酸钠溶液，摇匀，放置6 min后加入1 mL 0.1 g/mL硝酸铝溶液，放置6 min，再加入0.5 mL乙酸，用40 mg/mL的氢氧化钠溶液定容至刻度，摇匀，室温放置15 min后以80%的乙醇溶液为参比，于509 nm波长处测定吸光度[11]。以芦丁标准溶液浓度C（mg/mL）为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制标准曲线，见图1。从图1可以看出，芦丁标准溶液在0.00～0.10 mg/mL浓度范围内与吸光度呈良好的线性关系，回归方程为A=11.433 0 C-0.011 5，r2=0.999 2。

1.2.2 单因素试验优化桂花总黄酮提取工艺 以乙醇为提取溶剂，采用索氏提取法从桂花粉末中提取总黄酮，设置单因素试验分别考察乙醇溶液体积分数、液料比、提取时间对总黄酮提取率的影响[12]。①乙醇溶液体积分数。准确称取干燥处理好的桂花粉末5份，每份5.00 g，加入150 mL体积分数分别为50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液，在索氏提取器中浸提3 h，浸提温度70℃，测定提取液中的总黄酮含量，计算总黄酮提取率。②液料比。准确称取预处理好的桂花粉末5份，每份5.00 g，分别按20∶1、25∶1、30∶1、35∶1、40∶1的液料比（V乙醇∶m桂花粉末，mL/g，下同）加入体积分数80%的乙醇溶液作提取剂，在索氏提取器中浸提1 h，浸提温度70 ℃，测定提取液中的总黄酮含量，计算总黄酮提取率。③提取时间。准确称取预处理好的桂花粉末5份，每份5.00 g，加入150 mL体积分数80%的乙醇溶液作提取剂，分别在索氏提取器中浸提1、2、3、4、5 h，浸提温度70 ℃，测定提取液中的总黄酮含量，计算总黄酮提取率。

1.2.3 响应面法优化桂花总黄酮提取工艺 根据Box-Behnken原理设计响应面试验进一步考察桂花总黄酮提取工艺中乙醇溶液体积分数、液料比、提取时间3个因素对桂花总黄酮提取率的影响。具体响应面试验因素与水平见表1。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 乙醇溶液体积分数对桂花总黄酮提取率的影响 以不同体积分数的乙醇溶液作提取剂，所得桂花总黄酮的提取率见图2。由图2可知，乙醇溶液体积分数由50%升高到80%，桂花总黄酮的提取率呈上升趋势，而乙醇溶液体积分数为80%或90%时，桂花总黄酮提取率没有明显差异。

2.1.2 液料比对桂花总黄酮提取率的影响 以体积分数80%的乙醇溶液作提取剂，不同液料比对桂花总黄酮提取率的影响见图3。由图3可知，随着液料比的升高，即提取剂用量的增大，桂花总黄酮提取率呈先上升后下降的变化趋势，液料比为30∶1时桂花总黄酮提取率最高。

2.1.3 提取时间对桂花总黄酮提取率的影响 提取时间对桂花总黄酮提取率的影响如图4所示。由图4可知，随着提取时间的延长，桂花总黄酮提取率呈先升高后降低的变化趋势，提取时间为3 h提取率最高，之后再延长提取时间，提取率反而下降。

2.2 响应面试验结果

响应面试验结果见表2。采用SAS统计软件进行二次多元回归拟合，可以得到3个因素对响应面值的二阶经验模型为Y=18.933 3+1.137 5 X1-0.100 0 X2+0.462 5 X3-1.766 7 X12-1.241 7 X22-2.016 7 X32。对试验结果进行方差分析，结果见表3。由表3可知，模型的P<0.01，表明该模型是高度显著的，决定系数r2=0.987 1，修正决定系数radj2=0.963 8，表明该模型相关度很好，能对试验数据进行较好的拟和。模型中X1、X3、X12、X1X3、X22、X32的P均小于0.05，表明其对响应面值的影响达显著水平。

对回归方程取一阶偏导等于零，并求解方程组得X1=0.321 9，X2=0.040 2，X3=0.114 7，即理论上在乙醇溶液体积分数83%、液料比29.8∶1、提取时间3.1 h的条件下，桂花总黄酮提取率最高，可达19.1%。在此条件下提取桂花总黄酮，重复3次，进行验证试验，所得总黄酮提取率分别为18.8%、19.1%、18.9%，与预测值非常接近，表明响应面试验结果准确可靠。

3 小结与讨论

本研究以湖北咸宁盛产的桂花为原料，通过单因素试验分别考察乙醇溶液体积分数、液料比、提取时间对桂花中总黄酮总提取率的影响，采用Box-Behnken响应面试验对总黄酮提取工艺进一步优化，使用SAS软件进行分析，确定最佳提取条件为乙醇溶液体积分数83%、液料比29.8∶1、提取3.1 h。此条件下总黄酮提取率可达19.1%。响应面分析法优化得到的参数条件准确可靠，具有很好的实际应用价值。同时，因各参数的精确度都很高，在生产上可以根据实际情况进行调整。

参考文献：

[1] 何 兰，姜志宏.天然产物资源化学[M].北京：科学出版社，2008.

[2] 刘 湘，汪秋安.天然产物化学[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] 唐传核，彭志英.大豆异黄酮的生理功能研究概述[J].粮油食品科技，2000，8（4）：15-17.

[4] 哈成勇.天然产物化学与应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[5] 李秋红，李廷利，黄莉莉，等.中药抗氧化的作用机理及评价方法研究进展[J].时珍国医国药，2008，19（5）：1257-1258.

[6] 王 薇，蔡 健.桂花总黄酮的提取工艺[J].广州食品工业科技，2004，20（2）：53-54.

[7] 蔡 健，王 薇.桂花中总黄酮含量的测定[J].食品科技，2007（4）：178-180.

[8] 丁立新，张楠楠，张云杰，等.桂花中黄酮类物质提取与纯化的研究[J]. 黑龙江医药科学，2009，31（5）：23-24.

[9] 王学利，曹华茹，谢绍军.桂花叶总黄酮提取方法的研究[J].浙江林业科技，2008，28（5）：50-53.

[10] 王丽梅，余龙江，崔永明，等. 桂花黄酮的提取纯化及抑菌活性研究[J]. 天然产物研究与开发，2008，20（4）：717-720.

[11] VISWANATHAN P， SURLIKAR N R. Production of α-amylase with Aspergillus flavus on Amaranthus grains by solid-state fermentation[J]. Journal of Basic Microbiology，2001， 41（1）：57-64.

[12] 刘军海，黄宝旭，刘玉刚.金樱子总黄酮提取工艺的响应面法优化[J].食品研究与开发，2010，31（11）：51-56.

（责任编辑 向 闱）

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