基本信息
- 项目名称：
- 数学统计方法优化山楂籽黄酮超声波辅助提取工艺
- 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：
- 山楂籽是山楂工业的重要副产品，其中富含潜在的促进健康的黄酮类化合物。本文运用响应面试验对超声波辅助提取山楂籽总黄酮的条件进行了优化。通过使用 PB设计和BB设计获得各重要的变量和水平。使用响应面研究法，优化出重要参数的最佳水平，在最佳条件下，黄酮的产量是传统回流提取的1.32倍。
- 详细介绍：
- 山楂在蔷薇科植物的家庭中是一种常见的山楂属植物，多分布于北半球，主要在中国、欧洲及北美等地。目前为止，已经有超过1000种这种属类植物被发现并命名。山楂在中国作为水果被普遍种植，新鲜的山楂被加工成果汁或制成罐装产品。山楂中含有大量生物活性物质，其中最重要和最有效的成分是黄酮类化合物。据估计人类每日的黄酮类化合物摄取量高达1克。而且黄酮类化合物的摄入高低一直与冠心病死亡率承负相关。现已研究证明黄酮类化合物具有抗氧化性和自由基清除特性等生物特定。国内外许多学者进行了山楂叶及山楂水果中提取的黄酮类化合物组成及其抗氧化性研究。山楂籽是一种重要山楂加工工业的副产品，许多研究表明：有研究表明山楂籽中含有丰富的黄酮类物质，是开发黄酮的优质资源。山楂籽中黄酮品质优良，具有明显而良好的调血脂保健功能。因此，从山楂籽中提取黄酮类化合物并进一步研制开发成天然药物和食品添加剂，可充分发挥我国山楂籽的资源优势，提高山楂的经济价值。然而，据我们所知，只有有限的文献记载了从山楂籽中提取黄酮类化合物，因此，有必要建立一种更有效、可靠的山楂籽黄酮类化合物提取方法。 几个常规提取技术（如加热、沸腾、回流和索氏提取等）已被用于从植物原料中提取黄酮类化合物。但这种方法均存在一定缺点，它需要消耗的大量的溶剂和耗费较长的时间。为了寻求更大规模的、对环境更友好的方法，减少有机溶剂用量，缩短萃取时间，提高提取率，开发一些新型的萃取技术，其中酶法提取、微波萃取、超临界流体萃取、加速溶剂萃取已经成为从植物材料中提取黄酮类化合物的有效方法。在这些技术之中，与其它提取技术相比，如微波萃取和超临界流体萃取技术是一种廉价、高效的选择，并且它的运行更加容易操作。超声萃取获取黄酮类化合物的主要原因是通过在溶剂的超声波产生的影响，超声波能产生力学效应，允许渗透进更大的样品基体溶剂，增加接触表面之间的固体和液体间隙，加快提取速度和节约能源的优点，达到快速、高效提取目的。 因此，本文利用超声辅助技术从山楂籽中提取黄酮类化合物方面进行系统研究分析，对运行参数通过响应面研究法进行了PB设计和BB设计，提升山楂籽黄酮类化合物提取技术，充分利用山楂加工废弃物（山楂籽）开发功能食品基料。以其为山楂籽综合利用及加工过程的环境污染问题提供一条有效的解决途径。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 常规提取技术已被用于从植物原料中提取黄酮类化合物。但这种方法均存在一定缺点，它需要消耗的大量的溶剂和耗费较长的时间。目前黄酮类提取方法的研究已有很大进展。因此，本研究尝试将超声辅助提取技术应用于山楂籽黄酮类化合物提取中，对运行参数通过响应面研究法进行了PB设计和BB设计，提升山楂籽黄酮类化合物提取技术，以其为山楂籽综合利用及加工过程的环境污染问题提供一条有效的解决途径。
科学性、先进性及独特之处
- 1、采用数学统计方法对山楂籽黄酮超声波辅助提取工艺条件进行系统优化，不仅快速有效，而且科学合理、结果准确可靠。2、将超声提取技术成功应用于山楂籽黄酮类化合物提取，大大节约了溶剂用量、提取时间，显著提高了山楂籽黄酮提取率，证实了超声提取技术能有应用于山楂籽黄酮提取中。3、将低碳生产与提高产品附加值有效结合，解决功能性食品开发原料短缺问题，也极大提高山楂加工业经济效益，提高果农收入，促进社会建设。
应用价值和现实意义
- 随着我国农村产业结构的调整，山楂种植业得到快速发展。全国山楂年产量100万吨左右，仅山东省年产量18.6万吨。每年约有近40万吨的山楂籽成为工业废料，不仅造成了资源的浪费，还严重污染了环境。研究表明山楂籽中含有丰富的黄酮类物质，且品质优良，是开发黄酮的优质资源。因此，从山楂籽中提取黄酮类化合物并进一步研制开发成天然药物和食品添加剂，可充分发挥我国山楂籽的资源优势，提高山楂的经济价值。
学术论文摘要
- 山楂籽是山楂工业的重要副产品，其中富含潜在的促进健康的黄酮类化合物。本文运用响应面试验对超声波辅助提取山楂籽总黄酮的条件进行了优化。通过使用 PB设计和BB设计获得各重要的变量和水平。建立了一个数学模型来表示各个变量及其相互作用的影响，相关系数（R2=91.6%）表明了黄酮产量的实验值与预测值的高度吻和。使用响应面研究法，优化出重要参数的最佳水平：超声温度65℃，超声时间37min，提取温度91℃，提取时间为1.5 h，固液比1:18，乙醇浓度72％。在最佳条件下，黄酮超声辅助提取率达到了91.7%，黄酮的产量为16.45±0.02 mg/g (p<0.05)，是传统回流提取的1.32倍。
获奖情况
- Ultrasonics Sonochemistry （IF2.93）杂志审稿中，现在正在提交修改版。
鉴定结果
- 该研究为进一步研制开发成天然药物和食品添加剂提供良好原料和技术支持。该实验设计合理、实验方法先进、数据充实、可靠，书写规范，研究结果具有一定创新。
参考文献
- 山楂籽是山楂工业的重要副产品，其中富含潜在的促进健康的黄酮类化合物。本文运用响应面试验对超声波辅助提取山楂籽总黄酮的条件进行了优化。通过使用 PB设计和BB设计获得各重要的变量和水平。在提取黄酮的产量方面，建立了一个数学模型来表示各个变量和它们相互作用的影响，相关系数（R2=91.6%）表明了黄酮产量的实验值与预测值的高度吻和。使用响应面研究法，决定了重要参数的最佳水平：超声温度65℃，超声时间37min，提取温度91℃，提取时间为1.5 h，固液比1:18，乙醇浓度72％。在最佳条件下，黄酮超声辅助提取率达到了91.7%，黄酮的产量为16.45±0.02 mg/g (p<0.05)，是传统回流提取的1.32倍。 文献查询网址及登录密码如下： Your username is: avilamycin Your password is: chuanhe5675
同类课题研究水平概述
- 山楂树是我国特有的果树之一，适宜性强，具有净化空气、防止水土流失的等作用，是良好的园林观赏和城市工矿区绿化树种。山楂果实含有多种营养物质和功效成分，决定了它具有开胃消食、健脾化积、增强食欲、抗癌、防癌、增强心肌收缩力、防止冠心病、抗衰老、抗氧化、有效持久的降血压、降胆固醇、舒张心脏冠状动脉等作用。我国山楂种植面积发展很快，总产量达100万吨，约占水果总产量的1%，仅山东省年产量18.6万吨。每年至少有近40万吨的山楂籽作为废弃物处理，不仅造成了资源的浪费，还严重污染了环境。 随着我国经济持续高速发展带来的大气污染与生态环境的恶化，物资相对丰富和人民生活水平的提高，但同时又严重背离科学饮食原则而引发的营养失衡，生活舒适程度改善伴随着体育运动量的减少，加上生活节奏加快和心理压力增大而导致的心理卫生失调:所有这些因素共同作用的结果，患富贵病（高血脂症、肥胖症、糖尿病）、心血管病和癌症的人数的比例在我国逐年攀升。黄酮化合物具有明显而良好的抗氧化、调血脂、抗癌、预防心脑血管等生物功能。研究表明山楂籽中含有丰富的黄酮类物质，且品质优良，是开发黄酮的优质资源。因此，从山楂籽中提取黄酮类化合物并进一步研制开发成天然药物和食品添加剂提供提供良好原料及技术支持，可充分发挥我国山楂籽的资源优势，提高山楂的经济价值。不但降低山楂的经济价值，也污染了环境。 近年来，超声波辅助提取技术已被广泛应用于提取各种生物活性成分。低频高能超声波作为一种辅助提取技术具有增加提取率，加快提取速度和节约能源的优点。目前黄酮类提取方法的研究已有很大进展。因此，本研究尝试将超声辅助提取技术应用于山楂籽黄酮类化合物提取中，提升山楂籽黄酮类化合物提取技术，以其为山楂籽综合利用及加工过程的环境污染问题提供一条有效的解决途径。以其为山楂的精深加工奠定了理论和技术基础，提高了山楂的经济效益，增加农民收入，提供大量就业机会，推进农村经济及国民经济的发展，促进和谐社会的建设。
