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【热点文章推荐】响应面法优化超声辅助离子液体提取栀子中的西红花苷

响应面法优化超声辅助离子液体提取栀子中的西红花苷

李晓严*,郭蔚,刘鑫玉

(信阳学院 理工学院,河南信阳  464000)

摘要


    以离子液体的醇溶液为溶剂,采用超声辅助的方法提取栀子中的西红花苷,并用高效液相色谱仪测定提取液中西红花苷的含量,由此计算得出提取率。首先选择离子液体种类,再通过单因素实验确定料液比、乙醇体积分数、超声提取时间、离子液体浓度、超声提取温度的最佳参数。以单因素实验结论为基础设计响应面实验,利用Design-Expert 8.0软件对响应面模型进行分析,优化提取工艺的参数。结果表明,以离子液体([Bmim]BF4)的70%乙醇溶液为提取溶剂,离子液体浓度为0.82mol/L,超声时间为41.76 min,料液比为1∶20.26(g/mL)时为最佳提取条件,最高提取率可达到1.13%。与普通溶剂相比有很大的优势。

引言

栀子又名黄栀子、山栀子、白蟾,属茜草科常绿乔木,始载于《神农本草经》。栀子果[1-3]是栀子的干燥成熟果实,含环烯醚萜苷类、二萜化合物、有机酸类、黄酮类、多糖、挥发油等成分,其性寒味苦、具有凉血解毒等多种功效,栀子中富含西红花苷。
本文利用超声波辅助离子液体([Bmim]BF4)提取栀子中的西红花苷,结合高效液相色谱法测定西红花苷I的含量,通过单因素及响应面实验法优化提取工艺参数,为提取栀子中西红花苷提供新的方法依据。


结论

    本文以栀子为原料,采用离子液体([Bmim]BF4)的乙醇溶液为提取溶剂,利用高效液相色谱仪测定提取液中西红花苷的含量。在考察了料液比、乙醇体积分数、超声时间、离子液体浓度、超声温度5个主要单因素的参数后利用Design-Expert 8.0软件中的Box-Behnken法设计响应面实验。通过Design-Expert 8.0软件分析实验数据可得到提取栀子中西红花苷的最佳工艺为:离子液体([Bmim]BF4)浓度为0.82 mol/L70%醇溶液,在料液比为120.26 g/mL),温度为30 ℃下超声41.76 min。在该工艺下西红花苷的提取率可达到1.13%,比同等条件下70%乙醇的提取率0.85%高出0.28%。这个结果表明该方法可以有效的提取栀子中的西红花苷,为西红花苷资源的开发利用提供了参考。




目录

1  实验部分

1.1 主要试剂与仪器

1.2  色谱条件

色谱柱为STC C18色谱柱(250×4.6nm5 μm);流动相为V(流动相甲醇)V(水)=64;检测波长为440 nm;流速为0.8 mL/min;进样量为20 μL[19]

1.3  西红花苷标准曲线的绘制

3 mg西红花苷标准品,加入纯水溶解、定容至50 mL棕色容量瓶中,即得初始浓度为60 μg/mL的标准品溶液,备用。

1.4  栀子果实的预处理

挑选若干饱满栀子果实45 ℃下干燥10h,粉碎,过60目筛。再将过筛后的栀子粉末干燥5 h后密封保存,备用。

1.5  西红花苷的提取方法

精确称取一定质量的栀子粉末,加入到2 mL一定浓度的提取溶剂中,在一定的料液比、提取温度、提取时间、乙醇体积分数下超声提取。3000 r/min下将提取液离心10 min,移取1mL上清液于50 mL棕色容量瓶中用纯净水定容摇匀。

1.6  西红花苷的测定及提取率计算方法

将稀释定容后的西红花苷提取液用0.45 μm水相滤膜过滤,不改变色谱条件,在保留时间为4 min时测定西红花苷吸收峰的积分面积。

2  结果与讨论

2.1  离子液体的确定

固定料液比为110g/mL),提取时间为30 min,提取温度为30 ℃,离子液体浓度为0.8 mol/L60%乙醇溶液为实验条件,考察6种不同离子液体的乙醇溶液提取栀子中西红花苷的提取率,并与普通溶剂乙醇溶液作对比,不同溶剂与西红花苷提取率之间的关系如图2所示。

2.2  实验精密度分析

选取超声提取温度为30 ℃,超声提取时间为30 min,离子液体([Bmim]BF4)浓度为0.8 mol/L60%乙醇溶液,料液比为110,测定栀子中西红花苷的提取率,平行测定5次,提取率分别为1.11%1.10%1.11%1.10%1.10%,平均提取率为:1.104%,相对标准偏差为0.49,说明本实验测定西红花苷提取率的精密度较高。

2.3  单因素实验及结果分析

选取离子液体([Bmim]BF4)的醇溶液作为西红花苷的提取溶剂,在超声功率为500W下,分别考察了料液比、乙醇体积分数、超声提取时间、离子液体浓度以及超声提取的温度对栀子中西红花苷提取率的影响。

2.3.1  料液比对西红花苷提取率的影响

固定超声提取温度为30 ℃,超声提取时间为30 min,离子液体浓度为0.7 mol/L60%乙醇溶液为实验条件,考察料液比分别为110120130140g/mL)时栀子中西红花苷的提取率。得到不同料液比与西红花苷提取率之间的关系如图3所示。

2.3.2  乙醇体积分数对西红花苷提取率的影响

固定实验条件:离子液体浓度为0.7 mol/L,料液比120g/mL),超声提取温度为30 ℃、超声提取时间为30 min,分别考察乙醇体积分数在50%60%70%80%时栀子中西红花苷的提取率。得到不同乙醇体积分数与西红花苷提取率之间的关系如图4所示。

2.3.3  超声时间对西红花苷提取率的影响

固定实验条件为料液比120g/mL),超声提取温度30 ℃,离子液体浓度0.7 mol/L,乙醇体积分数70%,考察超声时间分别为20304050 min西红花苷的提取率,得到不同超声时间与西红花苷提取率之间的关系如图5所示。

2.3.4  离子液体浓度对西红花苷提取率的影响

固定料液比为120g/mL)、超声温度30 ℃、超声时间40 min,乙醇体积分数为70%。改变离子液体的浓度,分别考察离子液体浓度在0.60.70.80.91.01.11.2mol/L时对栀子中西红花苷提取率的影响,结果如图6所示。

2.3.5  超声温度对西红花苷提取率的影响

固定料液比为120g/mL)、超声提取时间为40 min,离子液体浓度为0.7mol/L70%乙醇溶液为实验条件,改变超声温度,考察超声温度分别在2030405060℃时对栀子中西红花苷提取率的影响,结果如图7所示。

2.4  响应面法优化提取工艺

2.4.1  方案设计与结果

在单因素实验结果的基础上,依据Design-Expert 8.0软件中的Box-Behnken法,以提取率为响应值,设计3因素3水平实验来进行提取工艺的优化。选取的实验因素与水平见表1,设计方案与实验结果见表2

2.4.2  响应面法实验结果分析

利用Design-Expert 8.0软件对表5中的数据进行回归拟合,得到如下回归方程:

R=1.13+0.015×A+0.039×B+0.006625×C-0.0075×A×B+0.00225×A×C-0.002×B×C-0.088×A2–0.11×B2–0.12×C2

对拟合的响应面模型进行方差分析和显著性检验后结果如表3所示:

3  结论

引用本文李晓严,郭蔚,刘鑫玉.响应面法优化超声辅助离子液体提取栀子中的西红花苷[J].化学试剂, 2021, 43(3):376-382.