（哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心 ，黑龙江，哈尔滨，150028）
【摘 要】在试验中，以提取物总抗氧化能力作为最终评价指标，以单因素试验为实验依据，采用响应面法和中心组合设计法从Hippophae rhamnoides L.果皮中提取抗氧化成分，并对其工艺进行了改进。实验结果证明，对于沙棘提取物的抗氧化能力具有较大影响的因素包括试验进行的温度和乙醇体积百分数以及酸醇比。最后，将提取时间定为1小时，料液比为1:10（克/毫升），提取温度控制在80℃左右，乙醇体积百分比控制在70%，酸醇比为1:25等条件作为提取沙棘的抗氧化材料最佳提取条件，同时将提取过程定为两次，经过相关的试验进行模拟之后，证明有着很好的提取效果，可以用来进行大规模生产。
【关键词】响应面分析法；沙棘；黄酮类化合物；工艺最佳条件优化
沙棘又名为沙枣、醋柳，为落叶灌木植物，一般生长在温带地区，物种上列为胡颓子科沙棘属。这种植物在我国分布面积很广泛，种类很丰富，主要分布地区为我国的华北、西北和四川等地，不但分布广泛，资源也十分丰富。
沙棘果实营养物质丰富，生物活性成分也存在很多种，例如生物总黄酮就是其中的一种，在抗氧化、增强机体免疫力、防止血栓产生、抑制动脉粥样硬化等方面具有明显的作用。而其中有一种很强的天然抗氧化剂为原花青素，对人来说，具有着明显的清除自由基的作用。关于人类的衰老，1956年在科学界就已经提出了自由基导致机体衰老的说法，认为自由基通过对细胞成分进行一系列的诱导，而导致了人类的衰老，假如能够加入可以达到清除自由基效果的抗氧化剂成分，就可以延缓衰老，甚至可以达到祛病延年的功效。
在中国，沙棘果的主要用途是提取果汁、榨油。因此，沙棘果果实大多用于生产果汁饮料或提取油，提取后残留的果渣被当做生产废弃物丢掉或被用于动物饲料，这部分果渣中含有丰富的黄酮类化合物质。但是这样的处理方式不可避免的造成了环境污染，由于用途的限制导致了沙棘中大量黄酮类物质的浪费。现在很多人都在致力于沙棘果内黄酮和色素的研究，并且对工艺进行了很多改良和尝试。而抗氧化和抑菌方面的效果直接决定了植物提取物的效果，如果其有出色的抗氧化效果，就会在保健食品和化妆品行业占有相应的地位。
响应面法（RSM）采用二次回归方法作为统计工具的基本功能，它是用于表面分析的数学和统计知识应用的基本工具。它不仅可以减少工作量，还可以大大提高数理统计的准确性，当前这种方式已经在培养基配置和植物提取中得到了很广泛的运用。对抗氧化成分提取工艺的优化试验得到了最佳提取工艺，对于工业生产来说，有着很重要的现实意义和指导作用。
一、材料和方法
（一）关于材料来源和试剂来源
山西五台山市沙棘制品公司提供沙棘果皮渣，大连珏鑫化学试剂有限公司生产的抗氧化能力检测试剂盒，浓盐酸和无水乙醇溶液以及标准缓冲溶液等试剂均为分析纯，并且均检验合格。
1.1仪器与设备
uv-5100型紫外可见光分光光度计：上海仪电分析仪器有限公司；DF-101S集热式磁力加热搅拌器：郑州市亚荣仪器有限公司；ph7202a型数显pH计：成都学通精科科技有限公司；tgl16m型台式高速冷冻离心机：常州市金坛高科仪器厂；Molatom摩尔原子型超纯水机：重庆摩尔水处理设备有限公司；es500型电子分析天平，制造商：上海升徽电子有限公司。
1.2试验方法
提取工艺流程：沙棘果皮渣粉→前处理（过筛）→称量配料→回流提取→减压过滤→标定定容→得到提取液
生产要点：先用上有20目筛的小型粉碎机将干燥的沙棘果皮渣粉碎，准确称取一定质量的经粉碎处理的沙棘果皮渣粉，将称好的果皮渣粉放到圆底烧瓶中，然后在烧瓶中加入一定量的乙醇溶液，以确保渣粉完全被溶液浸没。开启在磁力加热搅拌器，搅拌溶液恒温回流提取一定时间，再将溶液进行减压抽滤，得到的滤液定容到一定体积，在低温条件下保存备用。
二、关于结果和分析
（一）单因素试验
单因素试验应该以大量查阅资料作为基础，进而选出一个合适提取参数，其中包括提取时间、料液比和提取温度以及乙醇体积分数，同时对比酸醇比值和提取次数，上述指标分别作为变量来进行单个因素的试验，对提取液的总抗氧化能力影响进行对比，分别进行单次试验，进而取得最佳值。
（1）提取时间对总抗氧化能力的影响
试验时，将料液比设定为1:10(克/毫升)、提取温度控制在80℃、乙醇体积百分数控制在70%、提取次数为一次的条件下，分别将20.0克的沙棘果皮渣粉提取20min、40min、60min、80min、100min，所得提取液定容到一定体积后经总抗氧化能力测试，测试结果如下：
试验表明，试验开始阶段提取物的总抗氧化能力随着料液比的增加而明显增加，但当料液比超过1︰10后，总抗氧化成分增加的幅度渐缓，优势已不明显，且假如增大溶剂用量，在试验后期还要进行浓缩操作，导致生产成本的增加，故经综合考虑，选择最佳料液比为1︰10（克/毫升）。
（3）提取温度对总抗氧化能力的影响
试验时，将提取时间设定为1小时、料液比1:10(克/毫升)、乙醇体积百分数70%、提取次数为1次的条件下，分别将20.0克沙棘皮渣粉在60、70、80、90、95℃的温度下进行提取操作，得到的提取液定容到一定体积后，再测试提取液的总抗氧化能力。
试验表明，提取液的总抗氧化能力在提取温度增加的最初阶段是直线上升，当温度高于80℃之后，增加的幅度已不明显。故经综合考虑，将最佳提取温度设定在80℃。
（4）乙醇体积分数对总抗氧化能力的影响
试验表明，沙棘果实中总抗氧化能力与乙醇体积百分数的变化成正比，其在乙醇体积百分数达到70%时达到最大值，随后提取液总抗氧化能力与乙醇体积百分数成反比。故经综合考虑，选取70%为最佳乙醇体积百分数。
（5）酸醇比对总抗氧化能力的影响
结果表明，酸醇比增加后，提取物的总抗氧化能力迅速升高，其在酸醇比为1︰25时达到极值，随后在盐酸用量增加后，总抗氧化能力逐渐减小，最终将最佳酸醇比确定为1:25。
（6）提取次数对总抗氧化能力的影响
试验表明，提取液的总抗氧化能力随着提取次数的增加而迅速提高，然后变化不明显，故经综合考虑，选取最佳提取次数为两次。
（二）CCD优化试验
（1）CCD试验设计与结果
在单因素试验基础上，为将操作尽量简化，选定提取次数为1次，确定提取时间为1小时，沙棘果皮渣粉20.0克、料液比1︰10（克/毫升）。影响单因素试验的三个主要因素是温度、乙醇体积分数和酸醇比。以最佳单因子值为中心点，进行三因素五水平CCD实验设计。
（2）响应面法分析与优化
为进一步探讨三因素之间的交互作用对提取液总抗氧化能力的影响，分析曲面图和等高线图，曲面图直接反映各因素对响应值的影响。轮廓线的形状可以反映相互作用的强度。椭圆形状表明，这两个因素之间的相互作用是显著的，而圆是不显著的。提取温度，乙醇体积百分数和酸醇比之间存在相互作用，三者之间的相互作用可能导致响应面预测最佳值与单因素最佳值相对偏差。经试验数据统计分析，几组试验的平均值与预测值具有较高的一致性。因此，可以确定本次试验中使用响应面分析法优化得到的最佳工艺具有稳定性及可靠性。
三、总结
以单因素试验为实验依据，采用响应面法和中心组合设计法从Hippophae rhamnoides L.果皮中提取抗氧化成分，并对其工艺进行了改进。通过试验确定出优化的工艺过程，关键参数为提取时间为1小时，料液比为1:10（克/毫升），提取温度控制在80℃，乙醇溶液体积百分数设定为70%，酸醇比设定为1:25，并采用两次提取的方式。
以实验数据为依据建立了一个各影响因素和提取结果的二次回归模型，该模型和试验结果非常契合，因此具有很明显的回归效果。并且经过重复试验证实该生产工艺可行并具有稳定性，对沙棘果皮通过工业手段来进行抗氧化物质提取具有很好的现实意义，今后对于提取沙棘果中抗氧化物质的生产工艺还将继续进行研究，努力将其工艺进一步完善。
参考文献
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论文作者:祝建军
论文发表刊物:《世界复合医学》2017年第7期
论文发表时间:2018/1/15
标签：沙棘论文; 抗氧化论文; 乙醇论文; 体积论文; 能力论文; 百分数论文; 果皮论文; 《世界复合医学》2017年第7期论文;