响应面法优化超声辅助离子液体提取栀子中的西红花苷
(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 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/L的70%醇溶液,在料液比为1:20.26 (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(250×4.6nm,5 μm);流动相为V(流动相甲醇)∶V(水)=6∶4;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 取3 mg西红花苷Ⅰ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 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/L的60%乙醇溶液,料液比为1∶10,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/L的60%乙醇溶液为实验条件,考察料液比分别为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40(g/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1∶20(g/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1∶20(g/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20、30、40、50 min时西红花苷的提取率,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1∶20(g/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0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2mol/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1∶20(g/mL)、超声提取时间为40 min,离子液体浓度为0.7mol/L的70%乙醇溶液为实验条件,改变超声温度,考察超声温度分别在20、30、40、50、60℃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:
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.