响应面法优化常春油麻藤总黄酮含量提取工艺及其生物活性评价

林志銮; 金晓怀; 张传海; 李宝银; 华伟平

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2018.11.016

响应面法优化常春油麻藤总黄酮含量提取工艺及其生物活性评价

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.11.016

1.
武夷学院分析测试中心, 福建南平 354300
2.
武夷学院玉山健康管理学院, 福建南平 354300
3.
福建省生态产业绿色技术重点实验室, 福建南平 354300
4.
福建师范大学, 福建福州 350108

基金项目:

福建省教育厅科技项目 JA15521

福建省生态产业绿色技术重点实验室项目 WYKF2017-8

福建省科技厅中央引导地方科技发展专项 2018L3018

详细信息

作者简介:
林志銮(1981-), 男, 硕士, 实验师, 研究方向:天然产物研究与开发(E-mail:158843453@qq.com)

通讯作者:
张传海(1965-), 男, 博士, 教授, 研究方向:天然产物研究与开发(E-mail:190070900@qq.com)

中图分类号: R931.6
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出版历程
- 收稿日期: 2018-07-08
- 修回日期: 2018-09-05
- 刊出日期: 2018-11-28

Content and Bioactivity of Flavonoids Extracted from Mucunae sempervirens and Extraction Process Optimization

1.
Wuyi University Analysis and Testing Center, Nanping, Fujian 354300, China
2.
Yushan Health Management College, Wuyi University, Nanping, Fujian 354300, China
3.
Fujian Provincial Key Laboratory of Eco-Industrial Green Technology, Nanping, Fujian 354300, China
4.
Fujian Normal University, Fuzhou, Fujian 350108, China

摘要

摘要: 通过超声波辅助提取常春油麻藤总黄酮，在单因素试验基础上，利用响应面法优化常春油麻藤总黄酮提取工艺，并对羟基自由基清除能力和牛血清白蛋白结合效应进行评价。结果表明：当料液比1：25（g·mL^-1）、甲醇体积分数60%、超声时间20 min、超声功率420 W，总黄酮含量预测值为3.64 mg·g^-1，验证值为3.58 mg·g^-1，与理论值的相对误差为1.64%，表明该优化方法合理可行。常春油麻藤总黄酮提取液对羟基自由基最大清除率可达85.35%；对牛血清白蛋白具有一定的荧光淬灭作用，淬灭方程为Y =-233.9ln（X）+25.665，R²=0.9906。
- 常春油麻藤 /
- 总黄酮 /
- 响应面法 /
- 羟基自由基 /
- 淬灭
Abstract: An ultrasonic extraction of flavonoids from Mucunae sempervirens was optimized using a single factor response surface methodology. The content, hydroxyl radical scavenging capacity and bovine serum albumin (BSA) combining ability of the resulting extract were determined for the evaluation. The results showed the optimized conditions to include a methanol volume fraction of 60% and a solid-liquid ratio of 1:25 (g·mL^-1) with 420 W ultrasound applied for 20 min to reach a total extracted flavonoid content of 3.64 mg·g^-1. In comparison to the verification content of 3.58 mg·g^-1, the difference between the theoretical and experimental values was 1.64% indicating that a reasonable and feasible result had been reached. The hydroxyl radical scavenging rate of the extract was 85.35%, and the fluorescence quenching effect of the extract on the BSA combination test followed the exponential function of Y=-233.9 ln(X) + 25.665 (R²=0.9906).
- Mucunae sempervirens /
- total flavonoids /
- response surface methodology /
- hydroxyl radical scavenging /
- quenching

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图 1 芦丁标准曲线

Figure 1. Standard curve on rutin

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图 2 不同试验因素对总黄酮提取率的影响

Figure 2. Effects of various factors on flavonoid extraction

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图 3 不同试验因素对总黄酮提取相互作用的响应面

Figure 3. Response surface map of various factors on flavonoid extraction

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图 4 空白试样(A)、V_C (B)和芦丁(C)的3D扫描

Figure 4. 3D scans of blank sample (A), V_C(B)and rutin (C)

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图 5 黄酮提取液与芦丁、Vc对·OH清除能力的比较

Figure 5. Hydroxyl radical scavenging capacity of flavonoid extract, rutin and V_C

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图 6 BSA淬灭实验的空白试样(D)、芦丁(E)和Vc (F)的3D扫描

Figure 6. 3D scans of blank sample (D), rutin (E) and V_C (F) in BSA test

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图 7 总黄酮提取液(G)和芦丁(H)与BSA淬灭作用

Figure 7. Quenching effects of flavonoid extract (G) and rutin (H) in BSA combination test

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表 1 Box-Behnken试验设计

Table 1. Box-Behnken experimental design and levels of variables

编码值	A超声功率/W	B超声时间/min	C甲醇体积分数/%	D液料比/(mL·g^-1)
1	480	40	70	1:40
0	420	30	60	1:30
-1	360	20	50	1:20

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表 2 Box-Behnken试验设计及数据结果

Table 2. Experimental results of Box-Behnken design matrix

A提取功率/W	B提取时间/min	C甲醇体积分数/%	D液料比/(g·mL^-1)	总黄酮含量/(mg·g^-1)
1(480)	1(25)	0(60)	0(25:1)	3.33
0(420)	0(20)	1(70)	1(30:1)	3.19
-1(360)	1(25)	0(60)	0(25:1)	3.31
0(420)	0(20)	0(60)	0(25:1)	3.68
0(420)	0(20)	1(70)	-1(20:1)	3.52
0(420)	-1(15)	1(70)	0(25:1)	3.61
0(420)	0(20)	-1(50)	1(30:1)	3.57
0(420)	-1(15)	0(60)	1(30:1)	3.35
0(420)	1(25)	1(70)	0(25:1)	3.26
1(480)	0(20)	1(70)	0(25:1)	3.66
0(420)	1(25)	-1(50)	0(25:1)	3.47
0(420)	-1(15)	-1(50)	-1(20:1)	3.62
0(420)	0(20)	-1(50)	-1(20:1)	3.66
0(420)	0(20)	0(60)	0(25:1)	3.55
1(480)	0(20)	0(60)	-1(20:1)	3.41
-1(360)	0(20)	0(60)	-1(20:1)	3.23
-1(360)	-1(15)	0(60)	0(25:1)	3.48
0(420)	1(25)	0(60)	-1(20:1)	3.55
-1(360)	0(20)	-1(50)	0(25:1)	3.45
0(420)	0(20)	0(60)	0(25:1)	3.88
0(420)	-1(15)	0(60)	-1(20:1)	3.22
0(420)	0(20)	0(60)	0(25:1)	3.39
0(420)	1(25)	0(60)	1(30:1)	3.35
-1(360)	0(20)	0(60)	1(30:1)	3.30
-1(360)	0(20)	1(70)	0(25:1)	3.32
0(420)	0(20)	0(60)	0(25:1)	3.60
1(480)	-1(15)	0(60)	0(25:1)	3.42
1(480)	0(20)	0(60)	1(30:1)	3.67
1(480)	0(20)	-1(50)	0(25:1)	3.43

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表 3 二次多项模型方差分析结果、回归方程系数显著性检验结果

Table 3. Variance analysis on fitted quadratic polynomial model and regression coefficients and their significance on quadratic model

系数项	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型	0.44	14	0.031	3.88	0.0081	**
A提取功率	0.026	1	0.026	3.26	0.0927	-
B提取时间	0.053	1	0.053	6.64	0.0219	*
C甲醇体积分数	0.048	1	0.048	6.00	0.0281	*
D料液比	0.039	1	0.039	4.80	0.0459	*
AB	1.600E-003	1	1.600E-003	0.20	0.6621	-
AC	0.017	1	0.017	2.11	0.1688	-
AD	1.000E-004	1	1.000E-004	0.012	0.9127	-
BC	0.010	1	0.010	1.25	0.2832	-
BD	8.100E-003	1	8.100E-003	1.01	0.3322	-
CD	2.500E-003	1	2.500E-003	0.31	0.5856	-
A2	0.086	1	0.086	10.66	0.0056	**
B2	0.068	1	0.068	8.46	0.0114	*
C2	9.041E-003	1	9.041E-003	1.13	0.3065	-
D2	0.16	1	0.16	19.37	0.0006	**
残差	0.11	14	8.027E-003	-	-	-
失拟项	0.095	10	9.530E-003	2.23	0.2282	-
纯误差	0.017	4	4.270E-003	-	-	-
总差	0.55	28	-	-	-	-
注:为差异显著(P < 0.05)，*为差异极显著(P < 0.01)，-为差异不显著(P>0.05)。

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表 4 提取工艺重现性

Table 4. Reproducibility of extraction technology

序号	1	2	3	4	5	6
吸光度(A)	0.368	0.385	0.389	0.389	0.360	0.368
含量/(mg·g^-1)	3.62	3.61	3.45	3.52	3.37	3.62
平均值/(mg·g^-1)	3.53
预测值/(mg·g^-1)	3.58

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