利用响应面分析法优化莲蓬壳中总黄酮提取条件

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摘 要

利用响应面分析法优化莲蓬壳总黄酮提取工艺条件。在单因素试验基础上，以提取时间，提取温度，料液比及乙醇浓度为响应因子，总黄酮提取得率为响应值，进行四因素三水平响应面法分析，应用Design-Expert 8.0.6软件，模拟得到二次多项式回归方程的预测模型，并确定乙醇提取莲蓬壳总黄酮的最佳工艺条件为∶液料比40 g/ml，乙醇浓度为48%，提取温度60 ℃和提取时间10 min。在最佳工艺条件下，每提取1次，莲蓬壳总黄酮提取量为8.322 g/100 g，接近于预测值8.642 g/100 g，说明采用响应面法优化得到的提取条件可靠。

关键词：响应面分析法，莲蓬壳，黄酮，提取，优化条件

Abstract: Response Surface Analysis (RSA) was applied to optimize the extraction of the total flavonoids of Lotus receptacle. On the basis of single-factor test, with extraction time, extraction temperature, solvent/material ratio and ethanol concentration for the response factor, total flavonoids obtained rate in response to a value, analyses the response surface methodology (RSM) with 4 factors and 3 levels. Design-Expert 8.0.6 software was used to fit experimental data and a quadratic polynomial regression model was developed for the yield of the total flavonoids of lotus receptacle as a response to the parameters. Results showed that the optimal value of extraction conditions were as follows:solvent /material ratio 40 g/ml, ethanol concentration 48%, extraction temperature 60 °C and extraction time 10 min. Under such conditions and extraction 1 time, the yield of the total flavonoids of lotus receptacle was up to 8.322 g/100 g, which is close to the predictive yield (8.642 g/100 g), suggesting that the optimal extraction by conditions the response surface methodology( RSM) are reliable.

Key Words：response surface analysis（RSA）, lotus receptacle, flavonoids, extraction, optimization condition

目 录

1 前言 6

1.1 莲蓬壳 6

1.2 莲蓬壳的功能成分及研究概况 6

1.3 响应面分析法设计原理 7

1.4 研究的主要内容 7

1.5 研究意义 8

2 材料与方法 8

2.1 实验材料与试剂 8

2.2 实验仪器与设备 8

2.3 实验方法 8

2.3.1 芦丁标准曲线的制定 8

2.3.2 响应面分析法优化莲蓬壳总黄酮提取工艺 9

3 结果与分析 9

3.1 响应面分析方案及实验结果 9

3.2 模型的建立及其显著性检验 11

3.3 响应曲面分析 12

3.4 最优工艺条件求取与验证 15

4 讨论 15

结 论 16

参考文献 17

致 谢 20

1. 前言

莲(Nelumbo Nucifera) 又称荷、荷花、水芙蓉、荷华、芙蕖、水芝、凌波仙子、水宫仙子、水云、水华、六月春等，睡莲科莲属多年生水生草本植物，是一种起源最早的被子植物，是我国十大名花之一^[1]，是印度国花，具有多个通用名(Chinese water lily, Indian lotus, sacred lotus等)和学名(N.speciosa, N.speciosum, Nymphaea nelumbo等)^[2]。莲属植物有两种，一种为开粉红花和白花的中国莲^[3] (Nelumbo nucifera Gaertn)，另一种为开黄花的美洲黄莲^[3] (Nelumbo nucifera Femald)，前者主常见于亚洲和大洋洲，尤其是中国，后者主要在北美洲^[4]比较常见，尤以美国东北部为中心。我国仅有中国莲一种，主要分布于长江、黄河、珠江以及洞庭湖、鄱阳湖和太湖等湖的浅水区，在我国湖南、湖北、浙江、江苏等地又广泛种植^[5-6]。

莲有许多个部位可以作为药物使用，且不同的部位有不同的药用价值 ^[2、7]。荷叶具有清暑化湿、凉血止血的作用，可治疗暑热烦渴、便血崩漏等^[7]；莲子具有益肾涩精，养心安神等作用，可治疗遗精，心悸失眠等^[8-9]；莲子心具有清心安神，涩精止血等作用，用于治疗心肾不交，失眠遗精等^[9]；莲房可用于痔疮出血，尿血，化瘀止血等。莲藕的肥嫩根状茎可供食用，是极重要的水生蔬菜。此外，荷花广泛用于食用和泡茶等，且常作为水景布置的重要植物材料运用于中国园林中^[10]。

• 1. 莲蓬壳

莲蓬壳又称莲房、莲蓬、莲壳，为睡莲科植物莲的干燥花托，呈倒漏斗状或圆锥状^[11]，直径5-8 cm，高4-6 cm，其外表面为灰棕色，有细纵纹及皱纹；莲蓬壳顶部既圆又平，有许多莲子被挖除后的圆形小孔穴，其基部还有花柄残基 ^[12]。莲蓬壳体轻，气微，昧微涩，味苦涩^[11]。由于莲房的采摘期有较强的季节选择性，早期会将其制成莲房炭，使其与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀，具有止血、止泻、散瘀、去湿以及抗菌、抗炎、抗病毒等药理活性。用新鲜的莲房煮茶或者将其晒干后再熬汤加入冰糖后喝，可预防糖尿病，能治产后胎衣不下，是良好的传统中药材^[10]。

• 1. 莲蓬壳的功能成分及研究概况

莲蓬壳中含金丝桃苷、莲子碱、槲皮素、原花青素^[12]等黄酮类化合物。另外，莲蓬壳中还含有生物碱、碳水化合物、脂肪、糖类、纤维、蛋白质、胡萝卜素、烟酸、尼古酸、维生素等^{[10、13、14]}，它可用于尿血，痔疮出血，胎衣不下，恶露不尽^[17]，具有化瘀止血、抗氧化^[18]、抗衰老、降血脂等功能。例如，莲蓬壳对肝癌SMMC-7721细胞^[19]、黑色素瘤B16细胞增殖具有抑制作用^[15-16]，对D-半乳糖所致脑衰老具有明显的保护作用^[20]，对由东莨菪碱所引起的小鼠学习记忆障碍可用莲蓬壳原花青素和银杏内酯联用来改善^［21］。现如今，莲蓬壳已被广泛应用于食品、卫生及化妆品等行业中，因而具有较高的开发利用价值。

现代医学研究表明^[5、8]：莲蓬壳中的金丝桃苷的作用包括止咳、镇痛、抗炎、抑制醛糖还原酶等；其中的槲皮素具有祛痰、止咳、平喘作用，且在降低血压、降低血脂、增强毛细血管抵抗力等方面也有良好的治疗和辅助治疗作用；另外，其中的原花青素^[22]具有超强的抗氧化活性，是一种特殊的生物类黄酮物质，是目前世界上公认的最有效的天然抗氧化剂^[21]，可以作为添加剂和保健品添加到食品和化妆品中。

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