均匀设计优化野菊花挥发油提取工艺及抗氧化研究

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1、均匀设计优化野菊花挥发油提取工艺及抗氧化研究钟才宁何敏杨再波毛海立孙成斌邓维先【摘要】目的优化野菊花挥发油的提取工艺。方法采用水蒸气蒸馏法提取野菊花挥发油，用均匀设计法设计野菊花挥发油的提取工艺。以挥发油的得率为考察指标，探讨浸泡时间、提取时间和加水量对挥发油提取得率的影响；并采用DPPH法对其抗氧化活性进行测试。结果通过均匀设计优化的最佳提取工艺为浸泡时间59.0min，提取时间为6.0h，加水量为579.0ml。其自由基清除率为58.088%。结论均匀设计优化的最佳提取工艺稳定、可靠；野菊花挥发油具有一定的抗氧化能力。【关键词】野菊花挥发油提取工艺均匀设计　　野菊花为菊科植物野菊Chrys

2、anthemumindicumL.的干燥头状花序，又名野黄菊花、山菊花、甘菊花，全国各地有产。本品呈黄色，气芳香，味苦、辛，具有清热解毒、抗菌和降压等功效〔1，2〕。临床用于治疗上呼吸道感染、扁桃体炎、疮和高血压病等。据文献报道含挥发油约0.2％,油中含菊醇、菊酮、a-蒎烯、樟脑、龙脑、野菊花内酯、菊苷和1-甲基-7-异丙基菊等组分〔3，4〕。由于地理环境、气候条件、采集时间等的差异而其挥发油含量和成分都存在显著差异〔5，6〕。目前,对野菊花提取工艺的研究也有相关报道，主要采用水蒸气蒸馏正交设计法设计提取野菊花挥发油〔7〕。由于正交设计法受到因素水平限制使得实验设计存在一些问题。为了更多地探索

3、野菊花挥发油的提取工艺，本研究采用水蒸气蒸馏均匀设计法提取野菊花挥发油，并用DPPH法〔8〕测定野菊花挥发油的抗氧化活性能力。1材料与仪器1.1试剂与材料超纯水、无水乙醇（分析纯）、二苯代苦味基肼基自由基（简称DPPH，美国alpha公司，批号：027K1458）。野菊花采于贵州省黔南州都匀市西山公园。1.2仪器万用电炉（北京科伟永兴仪器有限公司）、挥发油测定器（成都科莱实验仪器设备有限公司）、电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、粉碎机（武义县屹立工具有限公司）、722光栅分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）。2方法2.1挥发油的提取方法将采集的野菊花自然阴干，用粉碎机将其粉碎（过60

4、目筛），称取50g已粉碎的野菊花于2000ml圆底烧瓶中，并加入适量的超纯水浸泡，采用水蒸气蒸馏法提取野菊花挥发油。2.2野菊花挥发油抗氧化活性的测试方法2.2.1野菊花挥发油和自由基的配制挥发油的配制：取0.1ml野菊花挥发油置于100ml的容量瓶中，用无水乙醇稀释，并定容到刻度线，得浓度为0.1％的野菊花挥发油备用。自由基的配制：称取0.0211gDPPH自由基置于100ml容量瓶中，用无水乙醇稀释，并定容到刻度线，得浓度为0.0211g/ml的DPPH自由基备用。2.2.2抗氧化活性的测定从容量瓶中吸取浓度为0.1％野菊花挥发油0.3ml置于试管中，再取浓度为0.0211g/ml的DPP

5、H自由基0.5ml并用无水乙醇定容5ml均匀混合，在30min后，采用分光光度法在517nm下测定其吸光度。以自由基的清除率作为抗氧化能力指标，每组平行3次测定，依照下式计算清除率：清除率（%）=（1-A-A0Aj）×100%式中A：挥发油+乙醇+自由基；A0：挥发油+乙醇；Aj：乙醇+自由基2.3野菊花挥发油提取工艺的均匀设计根据前期预实验的基础上，选取对挥发油提取率影响较大的3个因素：浸泡时间（A）、加水量（B）、提取时间（C）作为考察因素，各因素水平见表1。采用U6（64）均匀设计表的第1，2，4列来设计实验，以野菊花挥发油提取得率为评价指标，考察野菊花挥发油提取的最佳条件。实验设计与结

6、果见表2。表1野菊花挥发油提取均匀设计因素水平表2野菊花挥发油提取均匀设计表3结果3.1工艺模型建立由均匀设计实验结果表2得知，野菊花挥发油提取得率最高为0.32％，相应的提取工艺条件为浸泡时间40min、加水量750ml、提取时间6.0h。为了进一步得到精确的工艺参数，采用二次多项式回归分析建立工艺模型，优化出最佳提取工艺条件。设X1为浸泡时间（min）；X2为提取时间(h)；X3为加水量(ml)。拟回归模型为：Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X12+b5X22+b6X32+b7X1×+b8X1×X3+b9X2×X3回归工艺模型采用软件matlab7.0〔9〕版本计算。计算结果如

7、下：Y=0.1043+0.0078X1+0.2675X2-0.0016X3-0.0001X12-0.02415X22+0.0000009X32模型相关系数r=0.996178；决定系数R2=0.9924；调整后的相关系数Ra=0.994088；显著性水平P=0.0003。显著性检验表明，回归方程有效。工艺模型通过软件寻优计算得出最佳工艺指标参数为：X1=59.3519≈59.0min;X2=5.6