基本信息
- 项目名称：
- 响应面法优化牛蒡叶绿原酸的提取工艺
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本论文针对牛蒡叶中绿原酸提取工艺进行优化，拟合回归方程并进行相应面分析，得出的数学模型能较好的指导生产实践，为绿原酸新资源的开发提供科学依据。
- 详细介绍：
- 牛蒡(Arctium lappa L．)为2年生菊科草本植物，其既是营养丰富的蔬菜，又是药用价值很高的中药材。近年来牛蒡作为一种具有营养与保健功能的食品而受到消费者的喜爱。牛蒡根、籽、叶皆可入药，具有清热解毒、抗菌消炎的作用，不仅可降低胆固醇、促进肠道蠕动、帮助消化、防止便秘，还能够预防肥胖、高血压，并且对糖尿病有辅助治疗作用。 研究表明，牛蒡籽、根、叶中含有多种活性成分，具有重要的生理功能，如牛蒡叶、籽中含有木酯体、绿原酸等，牛蒡茎和叶中含有较多菊粉。绿原酸具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血脂及抗氧化活性的功能；木脂体具有抗肿瘤、抗病毒等多种重要的生物活性和药理作用 ；菊粉在人的胃和小肠不能被酶消化，而直接到达大肠，能够促进双歧杆菌、乳酸杆菌的生长和活动并抑制有害菌的生长，同时具有调节血脂、降低血糖、免疫调节和抗肿瘤等生理活性。牛蒡还含有其他多酚类和生物活性成分，也具有重要的生理功能。因此，牛蒡及其产品具有重要的药用价值和保健功能。目前，我国牛蒡的种植面积及产量逐步扩大，除出口外，多用于鲜食，牛蒡深加工制品寥寥无几，为加强牛蒡资源的开发和深加工，要运用现代食品加工技术，最大限度地综合利用牛蒡根、茎、叶、籽制取生物活性成分，并进行功能性食品开发。 在论文中，我们采用响应面分析法对牛蒡叶中绿原酸的提取工艺进行优化，在单因素实验的基础上选取实验因素与水平，根据正交旋转组合试验设计原理采用3因素5水平的响应面分析法，在分析各个因素的显著性和交互作用后得出牛蒡叶绿原酸的最佳提取工艺条件。得出的数学模型能较好的指导生产实践，为绿原酸新资源的开发提供科学依据。 实验结果显示，最佳提取条件为：乙醇浓度为70.9%、料液比为1:20.9，浸提温度为80.9℃，浸提时间2h，牛蒡叶粒度40目，浸提2次，溶液pH值2，在最优条件下，绿原酸的提取率可达3.70%。
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撰写目的和基本思路
- 目的：对牛蒡叶中绿原酸提取工艺进行参数优化，为实际的生产工艺提供试验依据。 基本思路：对牛蒡叶中绿原酸进行定性定量分析，并优化提取及纯化工艺，为牛蒡资源的开发利用提供试验依据。
科学性、先进性及独特之处
- 选题的科学性： 牛蒡茎叶部分多用废弃处理，造成浪费，如能以牛蒡茎叶为原料提取绿原酸，将较大幅度的降低绿原酸的生产成本，增加牛蒡的附加值，推动牛蒡的产业化生产。 先进性及独特性： 关于牛蒡叶中绿原酸的研究较少,而且大都针对其分离纯化后的精制及鉴定。本论文针对牛蒡叶中绿原酸提取工艺进行优化，拟合回归方程并进行相应面分析，得出的数学模型能较好的指导生产实践，为绿原酸新资源的开发提供科学依据。
应用价值和现实意义
- 牛蒡主要食用部分为根，茎叶部分大多用作饲料或废气处理，浪费了大量材料，研究表明，牛蒡叶中粗绿原酸含量达到3.5％以上。如能以牛蒡茎叶为原料提取绿原酸，将较大幅度的降低绿原酸的生产成本，同时增加牛蒡的附加值，这对于推动牛蒡的产业化、促进牛蒡产区农村经济发展、农业结构调整都有着显著的经济效益与社会效益。
学术论文摘要
- 采用响应面分析法对牛蒡叶中绿原酸的提取工艺进行优化，在单因素实验的基础上选取实验因素与水平，根据正交旋转组合试验设计原理采用3因素5水平的响应面分析法，在分析各个因素的显著性和交互作用后得出牛蒡叶绿原酸的最佳提取工艺条件，结果表明，最佳提取条件为：乙醇浓度为70.9%、料液比为1:20.9，浸提温度为80.9℃，浸提时间2h，牛蒡叶粒度40目，浸提2次，溶液pH值2，在最优条件下，绿原酸的提取率可达3.70%。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 在最优条件下，绿原酸实际提取率为3.50%。提取液颜色较深。绿原酸粗提液在提取浓缩后放置于冰箱中冷藏保存过夜后有大量绿色沉淀，判断其沉淀可能为脂溶性色素，而非实验所需物质。需进一步提纯优化。
参考文献
- 参考文献： [1] 罗铭清.中草药有效成分理化与药理活性[M].长沙：湖南科技出版社，1982：225- 226. [2] 陈绍华， 王亚琴， 罗立新.天然产物绿原酸的研究进展[J].食品科技，2008,(2),195-198. [3] 刘世名，陈靠山，Willibald Schliemann，等.Polyamide SC6柱层析/RP—HPLC/LC-ESI-MS分离纯化鉴定牛蒡叶中的绿原酸[J].药物分析杂志，2003，23(2)：140-143.
同类课题研究水平概述
- 牛蒡为2年生菊科草本植物，其既是营养丰富的蔬菜，又是药用价值很高的中药材。牛蒡根、籽、叶皆可入药，不仅可降低胆固醇、促进肠道蠕动、帮助消化、防止便秘，还能够预防肥胖、高血压，并且对糖尿病有辅助治疗作用。 研究表明，牛蒡籽、根、叶中含有多种活性成分，具有重要的生理功能，如牛蒡叶、籽中含有木酯体、绿原酸等，牛蒡茎和叶中含有较多菊粉。绿原酸具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血脂及抗氧化活性的功能；木脂体具有抗肿瘤、抗病毒等多种重要的生物活性和药理作用 ；菊粉在人的胃和小肠不能被酶消化，而直接到达大肠，能够促进双歧杆菌、乳酸杆菌的生长和活动并抑制有害菌的生长，同时具有调节血脂、降低血糖、免疫调节和抗肿瘤等生理活性。牛蒡还含有其他多酚类和生物活性成分，也具有重要的生理功能。因此，牛蒡及其产品具有重要的药用价值和保健功能。 牛蒡各部位成分的研究现状: 刘杰，时谨研究了牛蒡中菊糖的提取与测定方法，研究结果表明，牛蒡根富含菊糖，菊糖含量为牛蒡根湿重的13.8%。并确定了菊糖最佳浸提条件。郝林华，陈靠山等对牛蒡中菊糖进行了提取、分析并进行结构鉴定表明牛蒡根中提取的寡糖组成仅含有果糖及少量的葡萄糖，具有菊糖类物质的一般特征。黄顺福等用ICP—MS电感耦合等离子体质谱仪测定微量元素含量，用HPLC法测定维生素。结果表明锰的含量高，锌、铜次之；维生素C的含量最高，胡萝卜素、维生素E的含量次之。牛蒡根中含有的天门冬氨酸、精氨酸具有健脑的功效；牛蒡菊糖具有治疗冠心病、糖尿病等作用；绿原酸还能抗艾滋病病毒、抗过敏等作用。 目前，我国牛蒡的种植面积及产量逐步扩大，除出口外，多用于鲜食，牛蒡深加工制品寥寥无几，要进一步拓展牛蒡的应用范围。为加强牛蒡资源的开发和深加工，要运用现代食品加工技术如冷冻干燥技术、微胶囊技术、喷雾干燥技术等研制方便牛蒡粉，最大限度地保留其中的营养和保健成分。功能性食品的开发利用是当今世界的潮流，要加强研究利用牛蒡原料提取生物活性物质如木脂体、绿原酸、菊粉(或用微生物产生的内切酶将之酶解为功能性低聚果糖)等进行功能性食品开发；还可开发牛蒡中提取的生物活性成分制成日用化妆品如美容、护肤、护发用品。在综合利用牛蒡根、茎、叶、籽制取生物活性成分之后，进行膳食纤维的提取，剩余的下脚料可用于饲料产品的加工，从而形成梯级链式开发的生产模式，提高牛蒡产品开发的经济效益。
