基本信息
- 项目名称：
- 用响应面法优化微波提取苦荞麸皮总黄酮工艺的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题为探究提取苦荞麸皮总黄酮的最佳工艺条件，利用微波提辅助取苦荞麸皮中总黄酮类化合物。在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对提取苦荞麸皮总黄酮工艺中的液固比、微波功率、提取时间三个主要因素进行了优化。该提取工艺的最佳条件为：固液比1:47.68（g/ml）、微波功率510.8w和提取时间49.03s，实际测得的总黄酮得率66.58 mg/g，提高了13.83%.
- 详细介绍：
- 苦荞学名鞑靼荞麦，生长在海拔比较高污染源很少的地区。苦荞集七大营养素于一身，它不是药，不是保健品，而是能当饭吃的食品。它有着卓越的营养保健价值和非凡的食疗功效。它不属禾本科，而属蓼科，与人们所熟悉的“何首乌、大黄”等是亲兄弟，是国际粮农组织公认的优秀粮药兼用粮种，是我国药食同源文化的典型体现。苦荞被誉为“五谷之王”、“三降食品（降血压，降血糖，降血脂）”。苦荞麦中的黄酮类物质，主要成分为芦丁，其含量占总黄酮的70%—80%。芦丁又名维生素P，具有降低毛细血管脆性，改善微循环的作用，在临床上主要用于糖尿病、高血压的辅助治疗。植物中黄酮类化合物的提取方法主要有溶剂提取法、微波辅助提取法、超声辅助提取法、酶解法、超临界流体萃取法、大孔树脂吸附法和超滤法等。其中微波辅助提取法是近年来发展较快的新型提取方法，具有高效性、强选择性、提取时间短、能耗低、节约溶剂等特点，已广泛应用于食品和医药等工业领域。 本研究为了探索出了苦荞麸皮中总黄酮类化合物的最优提取工艺，为更进一步提高苦荞的综合利用率，降低生产成本，改进生产技术提供科学依据。利用微波提取苦荞麸皮中总黄酮类化合物,在单因素试验的基础上，采用先进的响应面分析方法（Response Surface Analysis，RSA），通过建立数学模型，对提取苦荞麸皮总黄酮工艺中的液固比、微波功率、提取时间三个主要因素进行优化，以总黄酮得率为试验指标，进行试验研究。 最后经过响应面分析方法分析，得出微波功率和固液比是影响苦荞麸皮总黄酮提取率的主要因素。该提取工艺的最佳条件为：固液比1:47.68（g/ml）、微波功率510.8w和提取时间49.03s，在此条件下苦荞麸皮总黄酮提取率的理论值可达66.67mg/g。将提取工艺参数修正为微波功率510 w，提取时间49s，固料比1：48（g/ml），实际测得的总黄酮得率66.58 mg/g。 该研究得出了苦荞麦麸皮总黄酮最佳提取工艺，能有效地提高苦荞的综合利用率，降低生产成本，具有较强的市场经济效益。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究目的：本试验探索出了苦荞麸皮中总黄酮类化合物的最优提取工艺，为更进一步提高苦荞的综合利用率，降低生产成本，改进生产技术提供科学依据。 研究思路：利用微波提取苦荞麸皮中总黄酮类化合物,在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对提取总黄酮工艺中的液固比、微波功率、提取时间三个主要因素进行了优化试验。以总黄酮得率为试验指标，进行试验研究。
科学性、先进性及独特之处
- 1.该科研率先采用先进的响应面分析方法（Response Surface Analysis），通过建立数学模型，对提取苦荞麸皮总黄酮工艺中的液固比、微波功率、提取时间三个主要因素进行优化试验，探索出最优总黄酮提取工艺。 2.微波提取与传统提取方法相比，节约大量时间，成本更低，效率更高。 3.苦荞麸皮中总黄酮最优提取工艺，能有效地提高苦荞的综合利用率，降低生产成本，具有较强的市场经济效益。
应用价值和现实意义
- 黄酮类化合物是存在于自然界的一类化合物，在食品和医疗工业上有着广泛的应用。苦荞中黄酮含量较为丰富，现阶段对苦荞的开发主要集中在苦荞麦的籽粒，而对其副产物苦荞麸皮的开发较少。本研究探索出了苦荞麸皮总黄酮的最优提取工艺，为更进一步提高苦荞的综合利用率，降低生产成本，改进生产技术提供科学依据。
学术论文摘要
- 为探究提取苦荞麸皮总黄酮的最佳工艺条件，本文利用微波提取苦荞麸皮中总黄酮类化合物,在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对提取苦荞麸皮总黄酮工艺中的液固比、微波功率、提取时间三个主要因素进行了优化。结果表明，微波功率和固液比是影响苦荞麸皮总黄酮提取率的主要因素。该提取工艺的最佳条件为：固液比1:47.68（g/ml）、微波功率510.8w和提取时间49.03s，在此条件下苦荞麸皮总黄酮提取率的理论值可达66.67mg/g。将提取工艺参数修正为微波功率510 w，提取时间49s，固液比1：48（g/ml），实际测得的总黄酮得率66.58 mg/g
获奖情况
- 已向《食品科学》杂志社投稿
鉴定结果
- 本课题是凉山州科研项目，苦荞麦高值化研究的一项子课题，主要研究应用微波辅助原理，从苦荞麦麸皮中提取黄酮的工艺。通过实验研究得出黄酮的率为66.58mg/g，具有一定的社会经济价值。
参考文献
- [1] 黄富远，高 明，楼云雁．黄酮类化合物的研究概况[J]．中华中医药学刊，2007，25(8)：1730—1732． [2] 张泽志，高霞，林钰，累万学.用响应面法优化微波提取花生壳总黄酮工艺[J].河南工业大学学报，2010,31（4）:95-97 [3] 苏东林等.酶法辅助提取柑桔皮总黄酮的工艺优化研究[J]. 农业工程学报,2008,24(4):68-70 [4] 蔡健，华景清，王 薇等．黄酮提取工艺研究进展[J]．淮阴工学院学报，2003，12(5)：82-85． [5] 许晖， 孙兰萍等. 花生壳总黄酮乙醇提取工艺研究[J]. 食品工业科技,2007(08) [6] 任凤莲，谷芳芳等. 利用响应面分析法优化山楂中总黄酮提取条件[J]. 天然产物研究与开发2006,(18):126-129 [7] 吕惠卿，吴晓莉. 木槿花总黄酮超声提取工艺的优化[J]. 中国中医药科技2009(16):116-119 [8] 王振宇 夏祥慧 李宏菊. 响应面分析法优化大果沙棘总黄酮提取工艺[J]. 东北林业大学学报，2009(37):54-56 [9]李云雁 胡传荣.试验设计与数据处理[M].化学工业出版社（第二版） [10]许钢．苦莽左黄酮提取最佳条件及抗氧化研究[J]．中国食品学报，2008，8(3)：78—82
同类课题研究水平概述
- 目前对苦荞麦中黄酮类物质的提取的研究方法多为回流法、索式提取法、热水浸提、碱提酸沉法、超声辅助提取法、微波提取法、超临界流体萃取法、酶解法提取等。 荞麦的茎和叶采用甲醇索式提取方法，先用乙醚浸泡除杂,再用甲醇于80℃水浴中索式提取8小时,浓缩得黄酮类提取物,紫外测定荞麦秸中黄酮类含量为6.16%。 热水浸提法的优点是成本低、安全、适合于工业化生产。缺点是热水提取出的杂质较多且由于苦荞中淀粉含量较高,用热水浸提后药液粘度较大、滤过困难。周瑞雪等对苦荞进行水提取工艺的研究。通过单因素试验和正交试验考察优选出热水提取法的最佳工艺:浸泡时间9h,料液比1∶15,提取时间2h/次,提取次数2次。水提法得到的苦荞总黄酮纯度可达到10%以上。 类黄酮含有较多的酚羟基,呈弱酸性,在碱性溶液中溶解度较大,在酸性溶液中,类黄酮即可沉淀析出。杨德全等采用碱提取酸沉淀加醇(甲醇、乙醇和异丙醇)的方法。采用碱提取酸沉淀加乙醇的方法从苦荞中提取芦丁的较佳条件:苦荞稀碱溶液(PH值8-9):乙醇=1∶15∶6(重量比),酸中和时PH为4。该法提取率高,工艺简单,操作简便,成本低廉。 张杰用超声提取法研究苦荞中黄酮的提取工艺的最佳条件为:乙醇浓度80%,提取温度60℃,超声时间30min,料液比1∶3。 微波提取技术主要是应用微波具有的热特性,使物体本身被加热,从而促进有效成分的溶出。王军等对微波提取苦荞麸皮总黄酮的工艺进行了研究。试验结果表明微波提取的最佳工艺条件为:微波功率中档,微波加热120s,乙醇浓度80%,料液比1∶50。该工艺条件下固形物收率达5.51%。 超临界流体萃取技术是一种新型绿色分离技术,具有工艺简单、操作方便等传统工艺不可比拟的优点。其工艺流程如下:原料一装柱一CO2超临界流体萃取仪(控制合适的温度、压力)一萃取一降压一产品。 酶法提取技术是通过加入某些特定的酶,使包裹于植物细胞内的有效成分转移到溶媒中。近年来,纤维素酶被应用于中药有效成分的提取,采用纤维素酶酶解可破坏细胞壁,进而有利于有效成分的提取。王敏等研究了苦荞茎叶粉中总黄酮酶法提取工艺。提取的最佳工艺条件:酶解温度55℃,加酶量3.0/L,PH值6.5,酶解90min,在90℃下用水提取3次,每次30min,总黄酮得量可达1.47%。
